АНТИОБЛЕДЕНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО
ANTI-ICING DEVICE

Изобретение относится к проблемам обслуживания жилищно-коммунального хозяйства и конкретно - к очистке крыш зданий от снега и льда.
Известно устройство для удаления слоя снега и сосулек по периметру крыши здания, включающее черенок с ручками и наконечником и нож, при этом наконечник снабжен подкосом и якорем, закрепленным оттяжками к парапетному ограждению, нож выполнен с консолью, закрепленной на наконечнике, а якорь представляет собой изогнутую полосу из водостойкого материала, расположенную на кровле, причем наконечник, подкос и нож соединены между собой с возможностью изменения положения ножа /см. патент РФ на изобретение №2194137, кл. E04D 13/076, 2001 [1]/.
Известно также устройство для сбивания сосулек боковым перемещением вдоль кромки карниза крыши, содержащее подвижный рабочий орган в виде изогнутого под карниз самоустанавливающегося плечевого захвата и механизм его привода, состоящий из рычага с верхней петлей, опорным прижимным плечом, боковыми уравновешивающими опорами-полозьями и страховочного каната /см. заявку на изобретение РФ №2002103177/03, кл. E04D 13/076, 2002 [2]/.
Недостатками известных устройств являются предельная сложность конструкции и процесса ее эксплуатации, обусловленная необходимостью работы человека непосредственно на крыше здания, низкая эффективность, ограниченность архитектурой зданий и конструкциями их крыш область применения.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является антиобледенительное устройство для крыш, содержащее прикрепленный по кромке крыши на ее участке или по периметру с образованием замкнутого контура нагревательный элемент, с вытяжными отверстиями, соединенными с транспортными воздуховодами, воздухозаборные концы которых размещены в вентиляционных каналах здания ниже вытяжных отверстий /см. патент РФ на изобретение №2340746, кл. E04D 13/076, 2006 [3]/, принятое за прототип.
Недостатками устройства-прототипа являются значительные энергозатраты на нагрев крыши, подводящих элементов и т.п., серьезное усложнение конструкции крыши, ограниченные специальной архитектурой зданий и конструкциями их крыш возможности применения. Обеспечивая таяние слоя снега и льда вдоль края крыши, известное устройство не предотвращает главную опасность - образование свисающих с крыши сосулек, образующихся при замерзании стекающей с крыши воды, то есть ограниченные функциональные возможности.
Сущность изобретения заключается в создании предельно простого и эффективного устройства, обеспечивающего как таяние снега и льда по краю крыши, так и одновременное удаление свисающих с крыши сосулек за счет ориентации стекающей с крыши воды на специальные направляющие, являющиеся арматурой для образующихся сосулек, и последующего локального нагрева непосредственно тела сосульки изнутри путем пропускания тока через арматуру.
Технический результат - снижение энергозатрат, упрощение конструкции устройства и расширение его функциональных возможностей.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном антиобледенительном устройстве для крыш, содержащем прикрепленный вдоль края крыши на ее участке или по периметру с образованием замкнутого контура нагревательный элемент, подключенный по концам к источнику электрического сигнала, особенность заключается в том, что нагревательный элемент выполнен в виде жесткого изолированного стального провода, закрепленного непосредственно по кромке крыши и согнутого через определенное шаговое расстояние в форме узких петель, расположенных с последовательным чередованием в двух плоскостях с углом межу собой, равным углу между крышей и стеной здания, при этом петли в одной плоскости уложены вдоль края крыши и закреплены на последней своими концами, петли в другой плоскости свободно свешены с края крыши вниз вдоль стены здания, а шаговое расстояние и длина петель значительно превышают их ширину.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где схематично показано предлагаемое устройство: на фиг.1 - на виде на здание сбоку; на фиг.2 - на виде на здание спереди.
Антиобледенительное устройство для крыш зданий содержит прикрепленный вдоль края 1 крыши 2 на ее участке или по периметру с образованием замкнутого контура нагревательный элемент, подключенный по концам к источнику электрического сигнала /источник не показан/. При этом нагревательный элемент выполнен в виде жесткого изолированного стального провода 3, закрепленного непосредственно на кромке крыши 2. В данном конкретном случае крыша 2 выполнена с карнизом 4 вдоль ее края 1, поэтому провод 3 закреплен прямо по внешней кромке карниза 4. Провод 3 согнут через определенное шаговое расстояние в форме узких петель 5, 6, расположенных с последовательным чередованием в двух плоскостях с углом между собой, равным углу между крышей 2 здания 7 и стенкой 8 /на фиг.1 данный угол показан пунктирной линией, причем угол в данном конкретном случае тупой, то есть плоскость крышки 2 не перпендикулярна плоскости стены 8/. При этом петли 5 в одной плоскости /совпадающей с плоскостью крыши 2/ уложены вдоль края 1 крыши 2 с наложением сверху на карниз 4 и закреплены на крыше 2 своими концами с помощью специальных винтов 9 /показан один такой винт/, вставленных в петли 5, ввернутых в крышу 2 и головками прижимающих петли 5 к крыше 2. Петли 6 в другой плоскости, совпадающей с плоскостью стены 8, свободно свисают с края крыши 2 вниз /в данном случае с края карниза 4/ вдоль стены 8 здания 7, причем шаговое расстояние и длина петель 5, 6 значительно /не менее чем на порядок/ превышают их ширину. При отсутствии карниза 4 петли 6 свисают вниз прямо по стене 8 здания 7. Естественно, что края 1 крыши 2 являются наиболее опасной зоной при таянии снега и льда. Образующийся здесь слой 10, во-первых, при таянии снега и льда непрогнозируемо соскакивает отдельными пластами, кусками с края 1 крыши 2, а во вторых - в процессе таяния слоя 10 образуются сосульки 11, свисающие хаотично в произвольных местах с козырька 4, ненадежно удерживающиеся на козырьке и готовые сорваться в любой момент. В предлагаемой конструкции слой 10 тающего снега и льда по краю 1 крыши 2 находится как бы в отдельных зонах-отсеках, ограниченных петлями 5 на крыше 2 и проводом 3 на кромке карниза 4. Поэтому, при подаче тока в провод 3 и, естественно, в петли 6 в процессе постепенного таяния слоя 10 снега и льда, вода, что абсолютно естественно, будет стремиться стекать с крыши 2 не где попало, а по свисающим вниз петлям 6, которые выполняют при этом функцию направляющих и обеспечивают плавное освобождение крыши 2 от снега и льда 10. Однако одновременно данные направляющие петли 6 выполняют функцию арматуры для образования сосулек 11. Поэтому подача тока в провод 3 и естественно в петли 6 обеспечивает локальное нагревание сосулек 11 изнутри, их быстрое таяние и удаление. Как показывают результаты экспериментов, для обеспечения максимальной эффективности и стабильности как процесса удаления снега и льда 10 с края 1 крыши 2, так и сосулек 11 с кромки карниза 4, должны быть выдержаны определенные геометрические соотношения, а именно: шаговое расстояние между как петлями 5 на крыше 2, так и свисающими вниз петлями 6 должно значительно - более чем на порядок - превышать ширину петель 5, 6, а длина петель 5, 6 должна примерно соответствовать шаговому расстоянию. Так, например, при ширине петель 5, 6 порядка 4-5 мм шаговое расстояние и длина петель должны быть порядка 150-200 мм. При таком шаговом расстоянии и длине петель 5 на крыше 2 и свисающих петель 6 обеспечивается: а/ при таянии участков 10 снега и льда в отсеках, ограниченных по бокам петлями 5, стекание воды происходит практически только по петлям 6 в центре данных отсеков с минимальным хаотическим стеканием воды между петлями 6; б/ наилучшее формирование и удержание сосулек 11 на петлях-арматуре 6 при обесточенном проводе 3; в/ максимально быстрое таяние как слоя 10 снега и льда между петлями 5, так и сосулек 11 на петлях 6 при заданной величине токовой нагрузки. Наружные концы провода 3 могут быть спущены вдоль стены 8 здания 7 и подключены к источнику электрического сигнала. В качестве последнего может быть использовано либо переменное напряжение сети, либо источник постоянного тока. При этом источник может быть расположен либо стационарно в нижней части здания в зоне доступности для человека: на стене здания снаружи, в подвале, на электрическом щитке в подъезде и т.п., либо выполняться передвижным и устанавливаться на специальном транспортном средстве. При опускании провода 3 снаружи здания вниз по стене во избежание вандализма и несанкционированного использования нижние концы провода 3 и клеммы для его подключения в зоне доступности человека снизу должны закрываться специальной запирающейся крышкой, например, на стене 8 здания.
Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.
При возникновении слоя 10 снега и льда и сосулек 11 специальными сотрудниками ЖКХ, старшим по дому и т.п. провод 3 должен быть на расчетное время подключен к источнику электрического сигнала /в пределах 10-15 минут/. Использование постоянного тока резко уменьшает время процесса, однако увеличивает энергозатраты. Следует отметить, что процесс удаления слоя 10 снега и льда и сосулек 11 происходят параллельно и в течение дня периодически повторяется несколько раз. Это объясняется смещением снега и льда /плавным/ с верхних частей наклонной крыши 2 на нижние в зону 10 и, соответственно повторным образованием сосулек 11. Так как при оптимально подобранных амплитудах тока в проводе 3 процесс таяния осуществляется довольно быстро /см. выше/, то нецелесообразно как с точки зрения безопасности, так и лишних энергозатрат оставлять источник тока включенным с покиданием места работы. Целесообразно, как уже было сказано, повторить процесс через некоторый интервал времени до полного удаления снега и льда 10 с края крыши и сосулек 11. Конечно через день-два слой 10 на краю крыши и сосульки 11 могут образовываться повторно, и процесс целесообразно повторить.
Предлагаемое устройство предельно эффективно, требует минимальных затрат электроэнергии за счет не произвольного нагрева площади крыши и вспомогательных элементов, а локального нагрева только опасных зон, а именно краев крыши и арматуры с сосульками. При нагреве края крыши нагрев осуществляется по бокам зон-отсеков, что приводит к направленному и экономному использованию электроэнергии. При нагреве арматуры нагрев происходит изнутри тела сосульки, что обеспечивает также несравненно повышенный эффект. Локальный нагрев слоя снега и льда 10 по отсекам, а не просто по краю крыши, обеспечивает ограниченный нагрев и направленное стекание воды при таянии снега и льда. Устройство позволяет не запускать процесс замерзания снега, льда и образования сосулек, доводя его до критической, опасной ситуации, а осуществлять данный процесс таяния планомерно и непрерывно на ранней стадии.