КРОВЛЯ

Полезная модель относится к области строительства и эксплуатации зданий и сооружений, а именно к строительству новых или реконструкции существующих крыш зданий, домов и сооружений, и может быть использована для предотвращения образования на кромках кровли скатной крыши наледи и сосулек.
Нижняя часть кровли, особенно металлической, окруженная со всех сторон наружным воздухом, имеет температуру практически равную температуре окружающего воздуха, поэтому при низких температурах вода, попадая на поверхность кровли, примерзает к ней, не дотекая до воронки водосточной системы, и образуется наледь. При дальнейшем таянии снега на нижней кромке кровли происходит нарастание сосулек. Также может иметь место выпадение дождя или мокрого снега в условиях резкого похолодания, когда вода может переполнить водосточный желоб, перетечь за его край и, не успев пройти к воронке наружной водосточной трубы, замерзнуть на поверхности кровли, а также на нижней части кровли. Так происходит образование наледи на поверхности кровли и намерзание опасных сосулек и ледяных глыб на нижней кромке кровли.
Проблема предотвращения образования наледи и сосулек на нижней части скатной кровли является очень актуальной, поскольку падение с крыш льда и сосулек представляет серьезную угрозу, особенно в густонаселенных городских районах. Кроме того, обледенение кровли и накопление тяжелых снежных массивов на крышах зданий может привести к повреждениям и протечкам кровли, что, в свою очередь, потребует выполнения ремонтно-восстановительных работ.
В настоящее время для удаления образовавшихся сосулек и наледи используются разнообразные устройства (механические и пневматические), создающие импульсные деформации или вибрации; термические устройства, обеспечивающие подогрев кровли или ее кромки; также применяются противообледенительные покрытия, которые наносят на поверхность кровли с целью ее защиты от обледенения.
Например, известно противообледенительное покрытие (Патент РФ №2086601, C09K 3/18, опубликовано 10.08.1997), предназначенное для нанесения на поверхности, которые необходимо предохранить от нарастания льда. Покрытие включает в себя вулканизированные неполярные каучуки. Покрытие соединяют с поверхностью, которое оно должно защищать от обледенения, с помощью склеивания, вулканизации или каким-либо иным химическим или механическим способом. Указанное покрытие обладает низким сцеплением со льдом, снегом или иными формами замерзшей воды, устойчиво к воздействию окружающей среды, обладает оптимальной прочностью к механическим повреждениям, абразивному износу, ударным воздействиям, кроме того, оно обладает длительным сроком службы. Однако использование такого покрытия для всей кровли достаточно дорого и проблему представляет также закрепление такого покрытия на всей поверхности кровли.
Известно устройство крыши здания или сооружения, которое включает кровлю, на поверхность которой нанесено противообледенительное покрытие полосой вдоль нижней кромки кровли (Патент РФ №2244790, E04D 13/076, опубл. 20.01.2005). В указанном устройстве ширина полосы покрытия зависит от климатической зоны и наклона крыши и определяется значением от 0,1 м до 2,5 м. Кроме того, полоса покрытия нанесена с напуском относительно кровли на величину свисания не менее 2 см вниз от нижней кромки. Указанное устройство позволяет снизить вероятность образования наледи и сосулек в нижней части крыши, однако в рассматриваемом изобретении, при том что значительная часть крыш имеет малый угол ската, даже при незначительных силах сцепления наледи с противообледенительным покрытием наледь удерживается на поверхности крыши. Следует отметить, что в известном техническом решении не решен вопрос отвода сточных вод.
Известно устройство крыши здания или сооружения (Патент РФ №2283930, E04D 13/076, опубл. 20.09.2006), которое содержит кровлю с антиобледенительным покрытием, нижний край которого опирается на нижнюю кромку кровли и свисает не менее чем на 2 см. Устройство снабжено смонтированными в нижней части кровли водоотводящими желобами, на поверхности которых установлен верхний край антиобледенительного покрытия. В образованное пространство между антиобледенительным покрытием и наружной поверхностью кровли установлены источники генерации колебаний. Внутренняя поверхность водоотводящих желобов и прилегающая к ним поверхность кровли на расстояние не менее чем 10 см покрыта антиобледенительным материалом. Предлагаемое решение позволяет увеличить угол наклона нижней части кровли и уменьшить вероятность задержания на ее поверхности снежного покрова, что способствует снижению вероятности образования наледи. Кроме того, процессу скатывания вниз осадков способствуют также колебания поверхности, формируемые либо ветровыми нагрузками, либо принудительно с помощью источников колебаний. Однако нижний край антиобледенительного покрытия плотно, без зазора огибает нижнюю кромку кровли, что не позволяет получить амплитуду колебаний, достаточных для полного удаления снега и наледи.
Известно устройство для удаления с крыши льда и снега (патент РФ №2532048, МПК E04D 13/076, опубл. 27.10.2014), в состав которого входит металлическая кровля с элементами водоотводящей системы, включающими желоб и воронку водосточной трубы, и антиобледенительное покрытие из тонколистового материала. При этом полость между внутренней стороной антиобледенительного покрытия и внешней стороной желоба, частично или полностью заполнена герметизирующим пористым теплоизоляционным материалом, имеющим прочный контакт с соприкасающимися с ним поверхностями. Антиобледенительное покрытие в верхней части с целью фиксации и облегчения установки покрытия огибает с внутренней стороны вертикальную стенку водоотводящего желоба. В нижней части антиобледенительное покрытие имеет замкнутый контур, внешняя поверхность которого имеет плавное, без резких изгибов, очертание и выполнена из водоотталкивающего материала, а внутри контура помещен греющий электрический кабель. Полость внутри контура заполнена пористым теплоизоляционным материалом. Известное техническое решение направлено на упрощение монтажа антиобледенительного покрытия на крышах эксплуатируемых зданий за счет применения герметика (монтажной пены), который, затвердевая, обеспечивает жесткое закрепление покрытия. Однако выполнение нижней части покрытия в виде замкнутого контура, заполненного пористым теплоизоляционным материалом с размещением в контуре греющего электрического кабеля, который периодически подключается к системе электроснабжения и жесткое закрепление покрытия приводит к тому, что в случае необходимости замены поврежденного покрытия или выхода из строя греющего электрического кабеля, потребуется полная замена антиобледенительного покрытия. Кроме того, в случае отсутствия электроснабжения жесткое закрепление покрытия, в том числе к нижней кромке кровли, не позволит создать амплитуду колебаний, обеспечивающих удаление снега и наледи.
В качестве технического решения (прототипа), наиболее близкого по совокупности существенных признаков к заявляемому техническому решению, предлагается кровля, входящая в состав устройства крыши здания и сооружения (Патент РФ 2338853, E04D 13/076, опубл. 20.11.2008 г.). Кровля содержит расположенный в нижней ее части водосточный желоб, антиобледенительное (противообледенительное) покрытие,
обеспечивающее защиту от образования наледи и выполненное в виде тонкостенной оболочки (листового покрытия), перекрывающей пространство между верхней кромкой водосточного желоба и нижней кромкой кровельной поверхности (кровельного свеса) с напуском относительно нижней кромки кровельной поверхности, причем водосточный желоб установлен относительно нижней кромки кровельной поверхности на удалении не менее чем 0,4 м. Благодаря закреплению на кромке водосточного желоба покрытие установлено со значительным углом наклона. Крепление с одной стороны антиобледенительного покрытия на верхней кромке водосточного желоба осуществлено согласно общим требованиям проектирования конструкций, например, с помощью болтового соединения, а крепление антиобледенительного покрытия к нижней кромке кровельной поверхности для более эффективного использования колебательных нагрузок осуществлено на упругих опорах с гарантированным зазором. Для установки гарантированного зазора в упругих опорах предусмотрены специальные ограничители. Опоры установлены на кровельной поверхности вдоль нижней кромки с шагом не менее 0,3 м. Благодаря такой конструкции формируются вибрации на поверхности антиобледенительного покрытия, что способствует снижению вероятности образования наледи и сосулек на нижней кромке кровельного покрытия. Однако рассмотренная конструкция обладает большой сложностью для выполнения из-за необходимости определения жесткости и установки упругих опор, определения величины гарантированного зазора и установки специальных ограничителей для поддержания этого зазора, что приводит к снижению эксплуатационной надежности.
Технический результат, на который направлена заявляемая полезная модель, заключается в повышении эксплуатационной надежности и упрощении конструкции кровли.
Указанный технический результат достигается тем, что кровля содержит, по меньшей мере, один водосточный желоб и листовое покрытие, выполненное из металла и перекрывающее пространство от верхней кромки водосточного желоба до нижней кромки свеса кровли. Листовое покрытие жестко соединено с водосточным желобом и огибает нижнюю кромку свеса кровли с заходом под свес кровли. Между свесом кровли и заведенным под свес листовым покрытием имеется зазор.
Закрепление листового покрытия с огибанием нижней кромки кровли с заходом под свес кровли с зазором обеспечивает возможность подвижности края листового покрытия в пределах зазора между свесом кровли и заведенным под свес листовым покрытием. Такое закрепление листового покрытия повышает интенсивность его колебаний под действием внешних (ветровых) нагрузок, что способствует удалению выпавших снежных осадков с нижней части кровли, что в свою очередь препятствует налипанию снега на нижней части кровли, а также возможному образованию наледи и сосулек, обеспечивая тем самым повышение эксплуатационной надежности кровли. Кроме того, повышению эксплуатационной надежности кровли также способствует простота предлагаемой конструкции - отсутствие дополнительных элементов, создающих колебательные нагрузки. Выполнение листового покрытия из металла (металлического сплава) обеспечивает достижение прочностных, а также упругих характеристик листового покрытия, обеспечивающих возможность удаления выпавших снежных осадков за счет воздействия внешних колебательных нагрузок.
Для дополнительной защиты и предотвращения налипания снега и образования наледи, а также более эффективного удалении образовавшейся наледи предлагается на наружной поверхности листового покрытия закрепить противообледенительное покрытие, при этом предпочтительно использовать материал, имеющий коэффициент адгезии ко льду менее 0,5 МПа. Данное выполнение позволит существенно уменьшить налипание снега и образование наледи.
Целесообразно для прочности установки и более точного повторения геометрии металлического листа листового покрытия закрепить противообледенительное покрытие с помощью крепежных элементов, например, заклепок.
На фиг. 1 представлена схема конструкции кровли скатной крыши, на фиг. 2 - установка листового покрытия.
Кровля (фиг. 1, 2) обычно изготавливается из металла, при этом чаще всего применяется кровельное железо, для которого характерна высокая адгезия ко льду. Кровля содержит водосточный желоб 1, выполненный в нижней части кровли и предназначенный для сбора воды, стекающей по кровле. Водосточный желоб 1 традиционно выполняется из кровельного листа, загнутого вертикально вверх относительно кровельного свеса и закрепленного, например, с помощью кровельных костылей 2. Водосточный желоб 1 выполнен с уклоном для сообщения с воронкой 3 наружной водосточной трубы. Пространство между кромкой 4 водосточного желоба 1 и нижней кромкой 5 свеса кровли перекрыто листовым покрытием 6. Листовое покрытие 6 может быть выполнено, по меньшей мере, из одного листа или состоять из нескольких листов, скрепленных между собой. Листовое покрытие 6 выполнено из металла. Крепление листового покрытия 6 по кромке 4 водосточного желоба 1 может быть выполнено традиционным способом, например, огибанием листовым покрытием 6 кромки 4 водосточного желоба 1 с последующим закреплением болтовым соединением 7. Со стороны нижней кромки 5 листовое покрытие 6 огибает нижнюю кромку 5 с заходом под свес (внутреннюю поверхность кровли). Огибание листовым покрытием 6 нижней кромки 5 может быть выполнено, например, плавно или в виде г-образной формы. Для достижения надежного крепления листовое покрытие 6 должно зайти под свес кровли, по меньшей мере, на 15 мм. Для увеличения амплитуды колебаний между свесом (внутренней поверхностью кровли) и листовым покрытием 6 имеется зазор 8. Для достижения лучшего результата зазор 8 следует выполнить не менее 5 мм.
Незначительная часть наледи может оставаться на наружной поверхности листового покрытия 6, выполненного из металлического сплава. Для более эффективной защиты от образования наледи, а также более эффективного ее удаления, на наружной поверхности листового покрытия 6 может быть закреплено противообледенительное покрытие 9 (показано условно). Противообледенительное покрытие 9 желательно выполнить из материала, обладающего адгезией ко льду менее 0,5 МПа. Примеры материалов, имеющих адгезию ко льду менее 0,5 МПа, приведены в журнале «Строительство и техногенная безопасность», выпуск 9, 2004 г., стр. 6. В качестве таких материалов могут быть использованы резина, ацетилцеллюлоза, полистирол, тефлон и другие. Противообледенительное покрытие 9 может быть жестко закреплено на наружной поверхности листового покрытия 6 с помощью крепежных элементов - заклепок.
Эксплуатация (работа) заявляемого технического решения осуществляется следующим образом.
В зимний период, когда температура окружающего воздуха опускается ниже 0°C, выпадают снежные осадки и поверхность кровли оказывается под снежным покровом. При этом в силу ряда причин (кратковременное потепление с последующим резким понижением температуры, попадание прямых солнечных лучей, наличие теплых чердачных помещений, прогреваемых в результате утечек тепла и при этом недостаточно хорошо теплоизолированных от кровли, и т.д.) на поверхности кровли может происходить таяние снега. В условиях отрицательных температур при попадании воды на поверхность кровли происходит образование наледи. Высокая влажность воздуха также способствует образованию наледи. Образовавшая в результате выпадения осадков или таяния снега вода стекает вниз сначала по скатной кровле, а затем по водосточному желобу 1, установленному в нижней части кровли, к воронке 3 наружной водосточной трубы. В случае переполнения водосточного желоба 1 вода, снег, ледяная крошка, оказавшись на наклонно установленном листовом покрытии 6, под действием силы тяжести будут скатываться вниз. Для удаления оставшейся части льда достаточно применение механических колебаний, которые обеспечиваются за счет закрепления нижней части листового покрытия 6 с огибанием нижней кромки 5 кровли и наличием зазора 8. Благодаря зазору 8 увеличивается амплитуда колебаний листового покрытия 6, которые формируются под действием ветровых нагрузок. Колебания могут создаваться принудительно, с помощью источников колебаний.
Дополнительное наличие противообледенительного покрытия 9 на листовом покрытии 6, выполненном из металла, способствует полной очистки нижней части кровли. Оказавшись на противообледенительном покрытии 9, снег или лед не могут быть удержаны силами сцепления на поверхности противообледенительного покрытия 9, выполненного из материала, обладающего адгезией ко льду менее 0,5 МПа. Покрытия с низкой адгезией ко льду (менее 0,5 МПа) не препятствуют льдообразованию, однако, вследствие низких значений критического поверхностного натяжения, не смачиваются или плохо смачиваются водой и поэтому слабо адгезируют со льдом. Применение таких материалов исключает обледенение нижней части кровли, благодаря тому, что часть мелкой наледи удаляется самопроизвольно, а оставшаяся благодаря минимальному механическому воздействию.
В целом предложенное техническое решение позволяет повысить эксплуатационную надежность скатных крыш зданий и сооружений за счет предотвращения образования наледи, сосулек, снежных массивов на поверхности кровли и на ее нижней кромке.