Устройство для предотвращения образования сосулек на кромке скатной кровли

Полезная модель относится к области городского коммунального хозяйства, в частности к устройствам, направленным на предотвращение образования наледи и сосулек на скатной кровле зданий.
Известно устройство для борьбы с сосульками, содержащее нагревательный элемент, прикрепленный вдоль края крыши на ее участке или по ее периметру с образованием замкнутого контура. При этом нагревательный элемент выполнен в виде упругого стального провода, закрепленного непосредственно на кромке крыши. Провод выполнен в виде согнутого через определенное шаговое расстояние с образованием вертикально свисающих вниз вдоль стены здания узких петель, снабженных в верхней части обращенными наружу и заостренными по концам поперечными штырьками, при этом снизу на каждую из петель надета плотно с натягом и зафиксирована поперечными штырьками втулка из упругопластического материала типа сотопласт, имеющего сотовую объемную структуру с открытыми наружными ячейками, высокую гидрофильность, низкую теплопроводность и значительную удельную теплоемкость (см. патент RU №2480563, Мкл.: E04D 13/076, опубл. 27.04.2013 г.).
Технический результат, на решение которого направлено данное известное устройство заключается в повышении его эксплуатационных качеств за счет обеспечения возможности как удержания сосулек, так и их эффективного удаления нагревом, а также упрощении конструкции и снижении энергозатрат.
Однако в известном устройстве конструктивно предусмотрено сначала сосредоточение и удержание сосулек на кромке крыши, а затем их удаление путем импульсного нагрева, что связано с большими энергозатратами при плавлении уже сформировавшихся ледяных сосулек, а также повышенной трудоемкостью и сложностью непрерывного контроля за изменениями температуры за пределами и внутри снежного покрова на крыше здания в период образования сосулек.
Самым распространенным и широко применяемым в строительстве на сегодняшний день устройством, является устройство для предотвращения образования наледи и сосулек на скатной кровле здания, выбранное в качестве ближайшего аналога, использующего систему под названием «Антилед» Ceilhit (см. Техническое руководство по применению саморегулируемых нагревательных кабелей xLayder http://izotermelektro.ru/data/uploads/kabel-nagrevatelnyj/tex-ruk/2.pdf)
Данная система содержит нагревательный кабель, размещаемый на поверхности кровли параллельно или зигзагообразно. При монтаже данной системы для скатных крыш без желобов, укладка нагревательного кабеля осуществляется по схеме «капающая» петля. При такой укладке нагревательный кабель свисает на 5-8 см ниже края кровли.
Для проведения монтажа известной системы используются следующие материалы и комплектующие:
- саморегулируемый нагревательный кабель xLayder b с оболочкой, стойкой к высоким температурам и ультрафиолетовому излучению;
- терморегулятор с выносным датчиком талой воды и датчиком воздуха;
- крепежные элементы;
- нейтральный клей на силиконовой основе;
- соединительная коробка (влагозащищенная);
- клеммная коробка во влагостойком исполнении;
- комплект сальников;
- силовой кабель 3-жильный;
- устройство защитного отключения (УЗО) с установкой 30 мА;
- термоусаживаемые трубки с клеевым слоем;
- обжимные гильзы.
Высота укладки кабеля в известном устройстве составляет величину, равную длине ската крыши от стены до края по поверхности кровли (область наибольшей вероятности образования наледи и скопление снега плюс 30 см). Шаг укладки нагревательного кабеля - величина для большинства типов кровли равна 60 см.
Однако, если наклон крыши крутой или кровля крыши не содержит систему желобов, возможно скольжение снега по кровле, что приведет к неэффективности работы данной системы. Для исключения данной ситуации на этих крышах требуется установка системы снегозадержания. Кроме того, в случае неиспользования на кровле системы желобов может возникнуть ситуация, когда наледь будет образовываться ниже уровня «капающей» петли, что также делает известную систему не эффективной.
Помимо этого, использование в известной системе зигзагообразной укладки кабеля, а также за счет большой высоты его укладки приводит к значительному расходу материала, что не может не сказаться на финансовой стороне использования данной системы.
Кроме того, данная известная система влечет огромные энергозатраты, так как приходится растапливать колоссальное количество снежного покрова на значительных площадях.
Размещение на кровле крыши в известной системе используемого кабеля в открытом виде из-за неблагоприятных метеоусловий и возможности беспрепятственного доступа не может не отразиться на надежности и безопасности эксплуатации данной системы.
Помимо этого, используемая известная система портит внешний вид зданий, а выступающие над поверхностью кровли уложенного зигзагообразно кабеля и фиксирующие его крепежные элементы способствуют сбору опавшей листвы, ветвей, пыли и грязи, что в итоге приводит к образованию скоплений данного мусора и не исключает повреждения кровли в местах данных скоплений.
При этом фиксация, используемого в известной системе кабеля крепежными элементами приводит к нарушению целостности покрытия кровли.
Таким образом, техническим результатом, на решение которого направлена заявляемая полезная модель, является создание простого, надежного, безопасного и эффективного устройства для предотвращения образования сосулек на скатной кровле здания.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для предотвращения образования сосулек на кромке скатной кровли, содержащем расположенный по периметру кровли нагревательный элемент, совмещенный с капельником, выполненным с возможностью его нагрева при пропускании по нагревательному элементу электрического тока, при этом капельник выполнен выступающим за пределы кромки скатного свеса кровли, согласно полезной модели, капельник выполнен из согнутого листа металла или из соединенных между собой металлических листов и установлен с внутренней стороны скатной кровли, путем крепления его к стропильной системе таким образом, что он выступает из-под свеса кровли за ее пределы на 5-200 мм, нагревательный элемент расположен внутри капельника вдоль его внешней кромки, выступающей за пределы скатного свеса кровли, При этом выступающая часть капельника имеет угол наклона, или совпадающий с углом наклона свеса кровли, или отличающийся от угла наклона свеса кровли, но не более чем на 30 градусов.
Именно выполнение капельника из согнутого листа металла или из соединенных между собой металлических листов, размещение нагревательного элемента внутри капельника и именно вдоль внешней кромки капельника, выступающей за пределы кромки скатного свеса кровли, а также осуществление установки капельника с внутренней стороны скатной кровли путем его крепления к стропильной системе позволяет полностью исключить влияние неблагоприятных метеоусловий на нагревательный элемент, что делает заявляемое устройство безопасным и надежным. При этом размещение капельника с внутренней стороны скатной кровли и крепление его к стропильной системе делает данное крепление, не разрушающим кровлю и вандалобезопасным.
Выступание части капельника с расположенным в нем нагревательным элементом из-под свеса кровли за ее пределы на 5-200 мм, гарантировано обеспечивает достижение наибольшей эффективности предотвращения образования наледи и сосулек на карнизном свесе крыши. Это обеспечивается благодаря тому, что воздействие теплового потока направлено непосредственно на источник образования наледи и сосулек, то есть на саму наледь и сосульки.
Крепление выступающей части капельника под углом, либо совпадающим с углом наклона свеса кровли, или отличающимся от угла наклона свеса кровли, значительно улучшает эксплуатационные показатели и эффективность устройства. Это достигается благодаря тому, что именно эта конструктивная особенность заявляемого устройства обеспечивает возможность подбирать угол наклона выступающей части капельника для различных углов наклона кровли, при котором наиболее эффективно происходит падение капель с внешней кромки капельника.
Экспериментально установлено, что наибольшая эффективность по предотвращению образования наледи и сосулек на кромке скатного свеса кровли достигается именно при величине выступания внешней кромки капельника из-под навесного ската кровли, равной 5-200 мм, и при заявленных углах наклона выступающей части капельника.
Заявляемое устройство поясняется чертежами. На фиг. 1 представлена принципиальная схема размещения заявляемого устройства. На фиг. 2 приведена схема устройства здания и его скатной кровли с капельником и места его крепления. На фиг. 3 - принципиальная схема конструкции капельника (общий вид сверху и вид сбоку). На фиг. 4, 5 и 6 варианты поперечных сечений капельника с размещенным внутри него нагревательным элементом U-образным (фиг. 4) и каплеобразным (фиг. 5) из двух соединенным между собой листов металла (фиг. 6).
По периметру кромки скатной кровли 1 здания с внутренней стороны карнизного свеса кровли 1 устанавливают капельник 2. Капельник 2 представляет собой согнутый лист металла (фиг. 4 и фиг. 5) или соединенные между собой любым известным способом листы металла (фиг. 6). Внутри капельника 2 расположен нагревательный элемент 3. Нагревательный элемент 3 располагается вдоль внешней кромки капельника 2. При монтаже капельника 2 на кровле, его заводят между обрешеткой 4 и стропилами 5 кровли 1 здания и прикрепляют к стропильной системе таким образом, что он располагается под свесом укрывного материала кровли 1, на котором находится снежный покров или наледь 6. При пропускании по нагревательному элементу 2 электрического тока нагревается и внешняя кромка капельника 2. Нагретая внешняя кромка капельника 2 растапливает снег и лед, и он в виде капель 7 падает на землю. Внешняя кромка капельника 2 выступает за пределы карниза скатной кровли 1 на 5-200 мм. Выступающая часть капельника 2 имеет угол наклона, или совпадающий с углом наклона свеса кровли 1, или отличающийся от угла наклона свеса кровли 1, но не более чем на 30 градусов (фиг. 2 - капельник с углом наклона, отличающимся от угла наклона свеса кровли, изображен пунктирной линией).
Для изготовления капельника 2 используют металл толщиной 0,2 мм. В качестве нагревательного элемента 3 используют нагревательный провод или кабель любого известного сечения.
На капельнике 2 в противоположной от нагревательного элемента 3 стороне расположено поле «А» для крепления капельника 2 к стропильной системе. Капельник 2 оснащен выводами для подключения к фазному, нулевому 8 и заземляющему 9 проводам. Защиту от случайных или вандальных вмешательств на электрический нагревательный элемент 3 обеспечивает металлический корпус капельника 2. Согнутые или соединенные между собой листы металла соединяются при помощи клепок 10 или болтов и гаек (не обозначено).
Устройство подключается к питающей сети через устройство защитного отключения (УЗО) 30 или 100 мА и гальваническую развязку (не изображено).
Поперечное сечение места сгиба листов может иметь различную конфигурацию: U-образную (фиг. 4), каплеобразную (фиг. 5), а также V-образную, С-образную, П-образную.
Для большей эстетики капельник 2 окрашивают под цвет кровли. Каждый капельник 2 с нагревательным элементом 3 может оснащаться электронным или механическим ограничителем температуры для его отключения при превышении предельной рабочей температуры.
Заявляемое устройство достаточно просто устанавливается на действующие объекты при помощи автовышки или подъемно-крановых средств, при этом не повреждая существующее устройство кровли. Монтаж используемого в заявляемом способе устройства не требует специальных навыков и приспособлений монтажа.
Устройство работает следующим образом.
На нагревательный элемент 3 подается напряжение, после чего поверхность нагрева - кромка выступающей части капельника 2 достигает температуры, превышающей температуру окружающего воздуха на 20-50°. Далее тепло контактным способом передается на остальную поверхность металлического капельника 2, а от него на кровельное покрытие крыши. Под воздействием тепла снег начинает таять и сползать на край карниза и далее на выступающую часть капельника 2, на которой полностью тает и стекает вниз в виде капель 7.