УСТРОЙСТВО КРЫШИ ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации зданий и сооружений и может быть использовано для предотвращения образования на кромках крыши наледи и сосулек.
Известны технические устройства, обеспечивающие периодическое удаление сосулек по мере их накопления на кромке кровли.
Так, в устройстве для удаления льда по патенту РФ на изобретение №2169245 по кл. 7 Е04D 13/00 (опубл. 20.06.2001 г., бюл. №17) используется источник механических импульсов с узлом крепления на здании или сооружении и упругий элемент, расположенный вдоль карниза крыши. Устройство дополнительно снабжено подпружиненными в противоположном направлении действию механических импульсов штоками, с одной стороны связанными с упругим элементом, выполненным в виде линейного волновода, механически развязанного с карнизом крыши, а с другой стороны - с источником механических импульсов. Кроме того, известное устройство содержит ряд дополнительных признаков, улучшающих его технические и эксплуатационные характеристики. В известном устройстве за счет подпружиненных штоков обеспечивается концентрация импульса силы от источника его возмущения на линейный волновод, увеличивая тем самым амплитуду силового возмущения, передаваемого на сосульки. Чем обеспечивается отрыв их от крыши и сброс под действием собственной силы тяжести вниз на землю
В устройстве крыши здания и сооружения для удаления сосулек (см. авторское свидетельство №775268 по кл. Е04D 13/06, опубл. 30.10.80 г., бюл. №40) предусмотрена система из блоков и двуплечих рычагов, шарнирно закрепленных на углах стен здания. К концам рычагов прикреплены тросы, натянутые вдоль кровли. Короткие концы рычагов соединены дополнительными тросами с источником механического возмущения, например, дверями. Система рычагов, блоков и тросов позволяет использовать механические усилия при открывании дверей для воздействия на сосульки. Известное устройство обеспечивает отрыв и сброс с крыши уже сформированных сосулек за счет механической энергии.
Другое направление борьбы с сосульками предусматривает использование специальных покрытий кровельной поверхности, позволяющих снижать вероятность образования наледи и сосулек. Так, например, известно противообледенительное покрытие, которое включает в себя неполярные каучуки и может быть нанесено на поверхность, предотвращаемую от нарастания льда (описание изобретения к патенту РФ №2086601 по Кл. 6 С09К 3/18). Покрытие может обеспечить эффективную защиту поверхности на длительный срок от нарастания льда. Однако для защиты крыши от наледи и сосулек, возникающих на ее нижних кромках использование известного покрытия дорого и не всегда эффективно. Так, на отлогих крышах возможно смерзание льда по всей поверхности крыши, разрушение которого может произойти лишь при нарастании больших сосулек, угрожающих безопасности населения.
Известно устройство крыши здания и сооружения, включающее кровлю, на поверхность которой, нанесено противообледенительное покрытие полосой вдоль нижней кромки кровли, ширина полосы в зависимости от климатической зоны и наклона крыши определяется значением от 0,1 м до 2,5 м.; полоса покрытия нанесена с напуском относительно кровли на величину свисания не менее 2 см вниз от ее нижней кромки; угол между поверхностью кровли и плоскостью напуска не превышает значения 180°. См. патент РФ №2244790, МПК Е04D 13/076.
Известное техническое решение позволяет снизить сцепление замерзающей воды с поверхностью крыши в нижней ее части и, тем самым снизить вероятность образования наледи и сосулек, либо, как минимум, снизить нагрузки на кровлю в процессе удаления с крыши наледи.
Вместе с тем, учитывая, что значительная часть крыш имеет малый угол ската, вследствие чего, даже при незначительных силах сцепления наледи с антиобледенительным покрытием имеют случаи удержания наледи на поверхности кровли.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому, является устройство крыши здания и сооружения, содержащее кровлю с расположенным в нижней ее части водосточным желобом, установленным относительно нижней кромки кровельной поверхности на удалении не менее, чем 0,4 м, антиобледенительное покрытие, выполненное в виде тонкостенной оболочки, перекрывающей пространство между верхней кромкой водосточного желоба и нижней кромкой кровельной поверхности с напуском относительно нижней кромки кровельной поверхности, водосточный желоб, водоотводящие воронки, установленные в водосточном желобе с шагом не более 10 м., соединенные с системой внутреннего водостока. Размер высоты водосточного желоба в известном техническом решении выбирается из условия обеспечения не менее 45° угла уклона антиобледенительного покрытия. Антиобледенительное покрытие установлено с зазором относительно нижней кромки кровельной поверхности и закреплено на установленных вдоль нижней кромки, с шагом не менее 0,3 м. упругих опорах. Жесткость опор рекомендуется не мене 1 кГ/см. Известное устройство снабжено также дополнительными водосточными желобами высотой не менее 10 мм, установленными на поверхности кровли с уклоном к водоотводящим воронкам не менее 8°. См. патент РФ №2 338 863, опубл. 20.11.2008 г., бюл. №32.
В данном устройстве обеспечивается вывод воды через систему внутреннего водоотвода, что исключает вероятность попадания талых вод на свес кровли и снижает вероятность образования наледи и сосулек.
Вместе с тем, значительная часть зданий и сооружений, введенных в эксплуатацию, для отвода воды использует водосточные трубы. И для реализации известного технического решения требуется проведение значительных работ по организации новой системы водоотвода.
Целью настоящего изобретения является снижение затрат на переоборудование кровли по обеспечению снижения вероятности образования наледи и сосулек на нижней кромке кровельного покрытия
Для достижения заявленной цели известное устройство крыши здания и сооружения, содержащее кровлю с водосточным желобом и соединенную с системой внутреннего водоотвода водоотводящую воронку, снабжено сливной трубой, установленной от водосточного желоба к нижней кромке кровли и соединенной с выполненным в нижней части водосточного желоба сливным отверстием;
водоотводящая воронка установлена с зазором относительно водосточного желоба;
водоотводящая воронка установлена не выше уровня верхней кромки нижней части водосточного желоба.
Предлагаемое техническое решение позволяет в теплый период времени эксплуатации здания отводить стекающую с крыши воду традиционным способом, через отверстие в водостоке, сливную трубу и далее через водосточную трубу в существующую систему водоотвода. В зимний же период эксплуатации, вода в сливной трубе замерзнет и стекающие талые воды, наполняют водосточный желоб, и, достигая уровня водоотводящей воронки, отводятся в систему внутреннего водоотвода, либо при отсутствии таковой в систему канализации. В период устойчивых положительных температур, лед в сливной трубе растет, и весь объем талых вод будет обеспечиваться в существующую систему водоотвода. Учитывая, что объем талых вод в периоды времени, когда вода в сливной трубе замерзает, по сравнению с объемом воды дождевых осадков в периоды теплого времени эксплуатации, когда вода в сливной трубе не замерзает, незначителен. Вследствие чего, в предлагаемом техническом решении для обустройства системы внутреннего водоотвода потребуется использование труб значительно меньшего диаметра, чем в известном техническом решении, что позволяет снизить затраты на оборудование кровли. Кроме того, предлагаемое техническое решение позволяет направлять в систему канализации только незначительную часть талых вод и только в периоды вероятного образования сосулек, что исключает возможность перегрузки системы канализации дополнительными стоками воды.
На рис.1 представлена условная схема предлагаемого технического решения. Устройство включает в себя кровлю 1 с установленным в нижней ее части, водосточным желобом 2. Для обеспечения отекание отводимых с кровли вод желоб 2 установлен с уклоном в сторону приемной воронки водосточной трубы 3. В нижней части водосточного желоба 2, в боковой его поверхности, выполнено сквозное отверстие 4, герметично соединенное со сливной трубой 5, установленной на свесе кровли 6 с напуском Д относительно нижней кромки кровли 7. Длина сливной трубы 5 выбирается из условия размещения ее сливного отверстия над приемной воронкой водосточной трубы 3. С целью снижения объемов замерзания талых вод, водосточный желоб желательно выполнять в области, прилегающей к теплой зоне крыши, не выходящей за внешние габариты стен здания. Желательно устанавливать большую часть водосточного желоба над областью, расположенной над чердачным пространством. Положения водосточного желоба 2 на крыше определяется в зависимости от конкретных параметров крыши (ширины свеса, наличия продухов, высоты уровня пола чердачного перекрытия, теплового режима чердачного пространства и пр.)
С внутренней стороны водосточного желоба 2, с зазором § относительно его боковой стенки в поверхности кровли 1 выполнена водоотводящая воронка 9, герметично соединенная с трубой 10 системы внутреннего водоотвода (на рис.1 не показана). Конструктивное выполнение узла водосточной воронки 9 может быть различным, например, может быть выполнено по схеме, известной фирмы Nicoll представленной http://www.nicoll.ru/catalogue/gutters/ovation/. Либо по аналогии с конструкцией выпуска для раковины (см. http://www.magazinsan.ru/catalog/id63/). Основное требование к выполнению узла воронки 9 - это герметичность соединения ее с поверхностью кровли. Трассировка отводной трубы 10 выполнена в систему внутреннего водоотвода (ливневую канализацию, на рис 1 не показана). При отсутствии внутреннего водоотвода, или при использовании предлагаемого технического решения в климатических зонах, где имеется вероятность замерзания ливневой канализации, трассировка трубы 10 выполнена к системе канализации здания (на рис.1 не показана). Трассировка трубы 10 выполняется в соответствии с известными рекомендациями выполнения канализационных водостоков (см., например, http://www.lmow-house.ru/info jiew.php?r=engineering&uid=53). Для исключения вероятности замерзания воды в трубе 10 необходимо не допускать наличия колен, контактирующих с выходящими на улицу частями конструкции чердачного помещения (например, с наружной стеной здания). При необходимости, для гарантированного исключения вероятности замерзания воды, в трубе 10 может быть установлен обогревающий кабель (на рис.1 не показан). Величина зазора δ выполняется из условия не превышения высоты уровня водосточной воронки (HI) уровня верхней кромки водосточного желоба в самой его низшей точке (Н). При необходимости, для увеличения вероятности гарантированного отвода талых вод вдоль желоба может быть установлены дополнительные воронки (на рис.не показаны).
Предлагаемое устройство работает следующим образом. Атмосферные осадки, попадая на кровлю 1, стекают к водосточному желобу 2 и через сквозное отверстие 4, сливную трубу 5 отводятся в водоприемную воронку водосточной трубы 3. В зимний же период эксплуатации температура неравномерно распределена по поверхности кровли (наличие снежного покрова, тепловые потоки из чердачного помещения, солнечная радиация), и в условиях, когда на части поверхности кровли устанавливается положительное значение температуры, образуются талые воды. Талые воды задерживаются водоотводящим желобом 2 и по описанной выше схеме также через сливную трубу 5, приемную воронку водосточной трубы 3 отводятся от здания. В условиях понижения температуры, когда значение температуры поверхности кровли на ее свесе достигнет отрицательного значения, в нижней части сливной трубы произойдет примерзание талых вод. При дальнейшем таянии снежных масс в условиях отрицательной температуры вода в сливной трубе 5 замерзнет, выход талых вод в приемную воронку водосточной трубы 3 перекроется, и начнется подъем уровня воды в водосточном желобе 2. При подъеме воды до уровня водоотводящей воронки 9 талые воды уйдут через водоотводящую воронку 9 трубу 10 в систему внутреннего водоотвода (либо в ливневую канализацию, при условии, что она выполнена не замерзающей, либо в систему канализации). Таким образом, выход талых вод на свесы кровли перекрывается, и исключается возможность образования наледи и сосулек. Для исключения вероятности образования наледи на свесах кровли могут быть использованы известные технические решения. Либо перекрытие свеса кровли антиобледенительным покрытием (см., например патент РФ №2291261, патент РФ №2338863), либо, при малом значении уклона крыши, оборудованием над свесом надстройки с обратным, в сторону желоба уклоном (см. заявку на изобретение №2012113382). В периоды устойчивой оттепели, когда установится положительная температура, вода в сливной трубе 5 оттает, вода из желоба 2 по описанной ранее схеме через сливную трубу 5 уйдет в приемную воронку 3 водосточной трубы. Уровень воды в водосточном желобе понизится, и отвод талых вод будет осуществляться, минуя водоотводящую воронку, непосредственно через сливную трубу 5.
Таким образом, основной поток воды, как в условиях летних осадков, так и в весенний период интенсивного таяния накопленных на кровле снежных масс будет осуществляться традиционным путем, через водосточную трубу. В систему же внутреннего водостока будут направляться лишь талые воды в периоды колебаний температуры относительно температуры таяния снега при незначительной интенсивности таяния и незначительным объемом талых вод. Что позволяет выполнять систему внутреннего водоотвода из труб малого диаметра, не перегружать систему канализации, и сократить расходы на проведение дооборудование кровли, решить задачу предполагаемого изобретения.