СИСТЕМА ДЛЯ УДАЛЕНИЯ СНЕГА И НАЛЕДИ С КРЫШ ЗДАНИЙ

Настоящая полезная модель относится к области строительства и может быть использована при обустройстве крыш зданий и сооружений для защиты их от негативного воздействия снежных масс. Полезная модель применима для обустройства крыш различных конструкций таких сооружений как спортивные дворцы, крытые стадионы, бассейны, заводские цеха и жилые здания, в том числе, для мембранных крыш и для крыш с шарнирным креплением.
В тех климатических зонах, в которых зимний сезон сопровождается обильными снегопадами, существует проблема удаления снежного покрова с крыш зданий и предотвращения их обледенения. Появление наледи и накопление значительных снежных масс на кровле приводит к повышению механических нагрузок на элементы крыш, что является причиной сокращения их срока службы и выхода из строя их составных частей, а задержка воды на поверхности крыш в осенне-весенний период и при оттепелях вызывает протечки и повреждение помещений находящихся под кровлей. Снижает срок службы крыш и необходимость механической очистки кровли, которая проводится во избежание отрыва ледовых масс, создающего реальную опасность для жизни людей и приводящего зачастую к значительному материальному ущербу (повреждение автотранспорта, нижележащих архитектурных элементов).
В настоящее время наряду с разработкой конструкций зданий, предусматривающих наличие в них специальных технических решений, снижающих вероятность скопления на крышах больших снежных масс, большое внимание уделяется также разработке недорогих и эффективных систем, применимых для защиты находящихся в эксплуатации зданий с различными конструкциями и конфигурациями крыш. Основными элементами таких систем являются устанавливаемые на крышах нагревательные элементы (например, JP 5052066, 1993.03.02) и трубопроводы, по которым, как правило, под высоким давлением пропускают теплоноситель - горячую воду, нагретый воздух или пар.
Эффективность использования нагревательных элементов и трубопроводов с горячей водой определяется плотностью укладки нагревающих элементов и трубопроводов на поверхности крыши, а желаемое повышение плотности укладки приводит к повышению механической нагрузки на крышу, способствует образованию сосулек и повышает вероятность обвала крыши. По этим причинам более перспективным является использование для удаления с крыш снега и наледей нагретого воздуха (пара).
Известны технические решения, использующие нагретый воздух (пар) для обдува крыши. Для этой цели применяют снабженные соплами трубопроводы, при этом сопла расположены или на выходных концах трубопроводов (например, JP 9296630, 1997.11.18) или их распределяют по длине трубопроводов (например, JP 3212576, 1991.09.18). Трубопроводы устанавливают стационарно (например, DE 202006007850 U, 2006.08.31) или с возможностью перемещения вдоль внешней поверхности крыши (JP 2006283515, 2006.10.19); они могут
быть выполненными замкнутыми или с заглушенными торцами (например, JP 2003082881, 2003.03.19)
Известна система, в которой высокотемпературный пар или воздух (≥300°С) используется для нагрева элемента в виде крышки, установленной на крыше на опоре (JP 2006291583, 2006.10.26). Обдуваемая нагретым воздухом нижняя часть элемента выполнена из материала, генерирующего инфракрасное излучение, а наружная поверхность - из изоляционного материала.
К недостаткам известных систем относятся необходимость автономного нагрева воды или воздуха до достаточно высокой температуры, что усложняет систему теплового обеспечения здания и значительно увеличивает энергозатраты на его эксплуатацию.
Настоящая полезная модель представляет собой систему удаления с крыш снега и наледи, совмещенную с оборудованием теплообеспечения и вентиляции зданий, что позволяет снизить энергозатраты на эксплуатацию здания.
Известны технические решения, направленные на удаление снега и наледи с крыш путем подачи на крышу воздуха из вентиляционных каналов. Для распределения воздуха по поверхности крыши используются установленные на ней специальные устройства, например, в виде колпаков, кромки которых не соприкасаются с крышей (JP 6294190, 1994.10.21), соединенные с вентиляционным каналом здания трубопроводы, подводящие теплый воздух к крыше (например, US 5836344, 1998.11.17).
Ближайшим аналогом заявляемой системы является система, известная по JP 2002309802, 2002.10.23, которая позволяет избежать формирования на крыше снежных массивов путем обдува внешней поверхности крыши паром. Система содержит вентилятор, связанный с трубопроводом, отводящим нагретый пар от нагревателя, и отходящий от вентилятора трубопровод, соединенный с расположенным на крыше трубопроводом с отверстиями, через которые воздух поступает на крышу. Кроме того, в чердачном помещении установлен трубопровод, один конец которого соединен с вентиляционным каналом здания, а другой подведен к вентилятору.
Основной недостаток этой системы связан с использованием в качестве теплоносителя пара, который оказывает отрицательное воздействие на элементы конструкции крыши, расположенные в чердачном помещении, сокращая тем самым срок ее эксплуатации. Кроме того, для удаления снега с крыш большой поверхности эта система требует наличия нескольких нагревателей, что увеличивает энергозатраты.
Технический результат, достигаемый при использовании заявляемой системы, заключается в обеспечении эффективного удаления снега и наледи с крыш зданий без вредного влияния теплоносителя на конструктивные элементы крыши в чердачном помещении и в обеспечении в чердачном помещении устойчивого микроклимата, оптимального для эксплуатации крыши, что увеличивает срок ее эксплуатации.
Полученный технический результат обеспечивает применимость заявляемой системы для крыш большой площади и различной конструкции, имеющих разные типы покрытия.
Кроме того, полученными техническими результатами являются невысокие энергозатраты и простой монтаж.
В соответствии с полезной моделью система для удаления снега и наледи с крыши здания, содержащая подведенный к крыше трубопровод, связанный одним концом с вентилятором, и нагреватель, отличающаяся тем, что нагреватель выполнен в виде проточного радиатора, концы которого встроены в выведенную в чердачное помещение трубу системы отопления, при этом радиатор установлен в чердачном помещении между вентилятором и трубопроводом.
Дополнительно к радиатору может быть подведена труба, связанная с вытяжным каналом здания.
Целесообразно подведенный к крыше трубопровод соединить, по меньшей мере, с одним ориентированным вдоль крыши трубопроводом с, по меньшей мере, одним соплом.
Ориентированный вдоль крыши трубопровод можно расположить на наружной поверхности крыши и/или вблизи ее внутренней поверхности.
Целесообразно также, по меньшей мере, один ориентированный вдоль крыши трубопровод выполнить с глухим торцом.
Можно ориентированный вдоль крыши трубопровод выполнить гибким.
Для повышения эффективности системы вентилятор, радиатор и выходной конец трубы, связанной с вытяжным каналом здания желательно установить в корпусе. При этом внутреннюю поверхность корпуса целесообразно выполнить с тепловой изоляцией.
Возможны различные варианты системы, отличающиеся числом и расположением ориентированных вдоль поверхности крыши трубопроводов, материалом, из которого они выполнены (жесткого или гибкого), формой выполнения (в виде замкнутых трубопроводов или в виде набора секций, каждая из которых снабжена заглушкой). Они могут быть расположены как на крыше, так и в чердачном помещении в непосредственной близости к внутренней поверхности крыши. При использовании большого числа таких трубопроводов возможно их комбинированное размещение: часть - на крыше, а часть - в чердачном помещении. Ориентация трубопроводов относительно друг друга и кромки крыши может быть любой и определяется конструкцией здания.
На рисунке схематично изображен один из вариантов системы, в котором ориентированные вдоль поверхности крыши трубопроводы расположены на крыше под углом друг к другу.
Система содержит корпус 1, в котором установлены вытяжной вентилятор 2 и радиатор 3, встроенный в выведенные в чердачное помещение 4 трубы 5 системы отопления. В корпусе 1 выполнены отверстия, в одном из которых установлена труба 6, связанная с вытяжным каналом 7 здания, а в другом - трубопровод 8, выведенный на крышу 9. Вентилятор 2 установлен между радиатором 3 и выходным концом трубы 6.
Корпус 1 выполнен с тепловой изоляцией, обеспечиваемой его облицовкой изоляционным материалом, в качестве которого могут быть
использованы различные теплоизоляционные материалы, такие как пенополеуретан, пенополиэтилен и т.д.
Выведенный на крышу 9 трубопровод 8 соединен одним или несколькими расположенными на поверхности крыши 9 трубопроводами 10 с соплами 11. Для повышения давления в соплах 11 конец каждого трубопровода 10 снабжен заглушкой 14.
Для удобства укладки трубопроводов 10 на поверхности крыши 9 они выполнены гибкими, например, из тканевого воздухонепроницаемого материала, что позволяет также снизить вес трубопроводов 10 и, следовательно, нагрузку на крышу 9.
Система работает следующим образом.
Воздух чердачного помещения 4 в области радиатора 3, температура которого составляет не менее 30оС, нагревается последним и вентилятором 2 под давлением 12-15 кн/м2 подается через трубопровод 8 подается по трубопроводам 10 на крышу 9. Нагретый воздух, выходя через сопла 11, обдувает крышу 9, вызывая таяние снега и наледи.
Использование в качестве теплоносителя воздуха, забираемого с помощью трубы 6 из внутренних помещений здания через вентиляционные каналы 7, позволяет обеспечить нагрев воздуха до более высоких температур без лишних затрат электроэнергии и предотвратить образование на крыше 9 наледи. Этим же целям служит теплоизоляционное покрытие камеры 1.
Под воздействием нагретого воздуха, выдуваемого через сопла 11, происходит сдувание снега одновременно с его таянием, а также испарение талой воды.
Система применима как для жилых зданий с покатой или ровной крышей, так и для зданий с мембранной крышей с шарнирным креплением. В здании целесообразно использовать столько систем, сколько труб системы отопления и вентиляционных каналов выведено в чердачное помещение. Производительность системы обогрева крыши площадью 10000 м2 составляет ≈25000 м3/ч. Энергозатраты на эффективную работу системы определяются только энергозатратами, связанными с потреблением электроэнергии вентилятором. Небольшие энергозатраты на обеспечение работы системы позволяют использовать систему в течение всего зимнего периода.
Система не требует больших материальных затрат для ее реализации и может быть предусмотрена при строительстве зданий, а также для модернизации крыш зданий, находящихся в эксплуатации.