СПОСОБ ЗАЩИТЫ ВОДООТВОДЯЩЕГО УСТРОЙСТВА ОТ ОБЛЕДЕНЕНИЯ
METHOD OF DIVERSION DEVICE PROTECTION AGAINST ICING

Изобретение относится к области строительства и ремонта зданий, а именно к способам защиты наружных водостоков от обледенения.
Известен способ удаления льда с водостоков крыш зданий и сооружений, включающий регулируемый электрообогрев внутреннего объема пристенного трубчатого водостока в зависимости от температуры окружающего воздуха и наличия снеголедовой массы внутри водостока, при этом электрообогрев внутреннего объема пристенного трубчатого водостока осуществляют отдельными участками в диапазоне температур окружающего воздуха от -5°С до +5°С, причем мощность электрообогрева участков, расположенных на входе и выходе пристенного трубчатого водостока, устанавливают большей по отношению к внутренним [1].
Недостатками этого способа являются:
- уменьшение площади полезного сечения водоотводящей трубы, в результате чего при сильном дожде возможен перелив воды через приемную воронку;
- относительно большие энергозатраты;
- сложность конструкции, реализующей способ, обусловленная наличием датчиков температуры воздуха и воды, а также блока управления, которые дополнительно потребляют энергию, кроме того, при аварийном отключении электроэнергии в доме водостоки могут замерзнуть и нормальное функционирование системы нарушится;
- порождение новой проблемы, связанной с тем, что вытекающая из водосточной трубы вода будет замерзать на тротуаре и образовывать скользкую поверхность (которую нужно посыпать песком для безопасности), а впоследствии - ледяные надолбы, которые нужно будет удалять.
Прототипом является способ защиты водоотводящего устройства от обледенения, включающий обогрев теплоносителем внутренней полости водосточной трубы теплым воздухом, поступающим из подвального помещения здания по воздуховоду [2].
Недостатками прототипа являются:
- недостаточная надежность и эффективность устройства, связанные с тем, что теплый воздух, поступающий из подвального помещения, будет смешиваться с холодным воздухом, циркулирующим в водосточной трубе;
- трудоемкость в эксплуатации, связанная с необходимостью перекрывания в морозные периоды трубы подвального помещения заглушками или заслонками;
- значительное уменьшение площади полезного сечения верхней части водосточной трубы из-за наличия воздухоотводящего патрубка с большим диаметром, необходимость которого вызвана уже достаточно охлажденным в процессе движения по трубе воздухом, который к тому же обладает низкой теплоемкостью;
- образование на тротуаре наледей стекающей из водосточной трубы водой.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, а именно повышение эффективности работы защиты водоотводящего устройства от обледенения, снижение энергетических затрат и трудоемкости при эксплуатации и упрощение его конструкции.
Задача решается тем, что в способе защиты водоотводящего устройства от обледенения, включающем обогрев теплоносителем внутренней полости водосточной трубы теплым воздухом, поступающим из подвального помещения здания, водосточную трубу разделяют на верхнюю и нижнюю части, соответственно нижний и верхний концы которых заводят в подвальное помещение и размещают нижний конец верхней части над верхним концом нижней.
Верхний конец нижней части выполняют в виде водяного затвора, который заполняют водой. Нижний конец нижней части соединяют с канализационной трубой. В холодное время года нижний конец верхней части опускают в воду, находящуюся в водяном затворе, а при температурах близких к нулю и выше вынимают из воды. Опускание и поднимание нижнего конца верхней части осуществляют посредством имеющего большой коэффициент линейного расширения элемента, один конец которого закрепляют на здании снаружи, а другой - на нижнем конце верхней части. Воду в водяном затворе подогревают. Верхний конец верхней части трубы выполняют в виде обтекаемого колпака. Уровень воды в водяном затворе поддерживают постоянным. Нижний конец верхней части трубы выполняют из отдельных гигроскопичных волокон.
Из уровня техники не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявленного изобретения и оказывающие такое же, как и они, влияние на технический результат, заключающийся в повышении эффективности защиты водоотводящего устройства от обледенения, снижении энергетических затрат и трудоемкости при эксплуатации и упрощении его конструкции.
Указанные отличительные признаки позволяют достичь следующих преимуществ по сравнению с прототипом.
Разделение водосточной трубы на верхнюю и нижнюю части, соответственно нижний и верхний концы которых заводят в подвальное помещение и размещают нижний конец верхней части над верхним концом нижней, позволяет использовать полностью все сечение трубы как для движения теплого воздуха, так и для слива дождевой воды, что повышает эффективность защиты водоотводящего устройства от обледенения и надежность его работы. Кроме того, упрощается конструкция этого устройства, так как оно не содержит дополнительных деталей и элементов.
Выполнение верхнего конца нижней части в виде водяного затвора, который заполняют водой, исключает тепловые потери из подвального помещения через нижнюю часть трубы, что снижает энергетические затраты при эксплуатации водоотводящего устройства.
Соединение нижнего конца нижней части с канализационной трубой уменьшает трудоемкость при эксплуатации водоотводящего устройства, поскольку исключается образование наледей и ледяных надолбов на тротуаре около водосточной трубы.
Опускание в холодное время года нижнего конца верхней части в воду, находящуюся в водяном затворе, а при температурах близких к нулю и выше вынимание его из воды дает возможность снизить энергетические затраты при эксплуатации водоотводящего устройства. Нахождение указанного конца в воде способствует прекращению выхода теплого воздуха из подвального помещения через водосточную трубу. При повышении температуры наружного воздуха конец вынимают из воды, и защита водоотводящего устройства от обледенения возобновляется. В этом случае в теплое время года (весной, летом) водосточная труба может выполнять функцию вытяжной (вентиляционной) трубы для проветривания подвального помещения.
Опускание и поднимание нижнего конца верхней части посредством имеющего большой коэффициент линейного расширения элемента, один конец которого закрепляют на здании снаружи, а другой - на нижнем конце верхней части, позволяет автоматически управлять защитой водоотводящего устройства от обледенения, что упрощает конструкцию устройства, так как отпадает необходимость в датчиках и блоках управления.
Подогревание воды в водяном затворе повышает интенсивность испарения воды, образующиеся водяные пары делают воздух, поступающий в верхнюю часть водосточной трубы, более влажным, что увеличивает его теплоемкость и позволяет переносить большее количество тепла, когда это необходимо, например, при эксплуатации водоотводящего устройства на высоком здании. Это повышает эффективность защиты устройства от обледенения.
Выполнение верхнего конца верхней части трубы в виде обтекаемого колпака не позволяет образовываться на трубе снежным заносам, которые, во-первых, ухудшают движение теплого воздуха через водосточную трубу, а во-вторых, требуют дополнительной энергии для таяния. Поэтому наличие колпака повышает эффективность защиты водоотводящего устройства от обледенения и уменьшает энергетические затраты при эксплуатации.
Поддерживание в водяном затворе постоянного уровня воды способствует уменьшению тепловых потерь из подвального помещения в холодное время. Если допустить понижение уровня, то при опускании нижнего конца верхней части трубы вода не перекроет вход в трубу, и теплый воздух будет выходить из подвального помещения, бесполезно растрачивая тепло. Кроме того, наличие постоянного уровня способствует уменьшению габаритов элемента, с помощью которого производят подъем и опускание нижнего конца верхней части трубы, что упрощает конструкцию.
Выполнение нижнего конца верхней части трубы из отдельных гигроскопичных волокон позволяет увлажнить входящий в трубу воздух и тем самым повысить его теплоемкость, что повышает эффективность защиты водоотводящего устройства от обледенения.
На фиг.1 изображено водоотводящее устройство со сливом наружу.
На фиг.2 изображено водоотводящее устройство со сливом в канализацию.
На фиг.3 изображен фрагмент водоотводящего устройства.
Устройство содержит водосточную трубу с верхней 1 нижней 2 частями, соответственно нижний и верхний концы которых размещены в подвальном помещении 3, имеющем трубу 4 отопления и канализационную трубу 5, с которой может быть соединен нижней конец нижней части водосточной трубы, а верхний выполнен в виде водяного затвора (сифона) 6 с водой 7. Нижний конец 8 верхней части водосточной трубы может быть связан с водой через гигроскопичные волокна 9 и соединен с одним концом пружины 10, другой конец которой неподвижно закреплен с одним концом элемента 11, имеющего большой коэффициент линейного расширения, другой конец которого закреплен на стене 12 снаружи здания, и через эластичную муфту 13 - с верхней частью 1 водосточной трубы, на верхнем конце которой размещен обтекаемый колпак 14.
Способ реализуют следующим образом.
Водосточную трубу разделяют на верхнюю 1 и нижнюю 2 части, соответственно нижний и верхний концы которых заводят в подвальное помещение 3 и размещают нижний конец верхней части над верхним концом нижней (фиг.1). При температуре наружного воздуха, близкой к нулю, теплый воздух подвального помещения, подогреваемый посредством трубы 4 отопления, за счет естественной тяги поступает в верхнюю часть трубы, предотвращая ее обледенение при понижении температуры наружного воздуха до минусовой.
При наличии канализационной трубы 5 для исключения образования на тротуаре наледи верхний конец нижней части водосточной трубы выполняют в виде водяного затвора 6, который заполняют водой 7, а нижний конец нижней части соединяют с канализационной трубой 5 (фиг.2). В результате этого талая вода попадает в канализацию, а водяной затвор предотвращает попадание в подвальное помещение неприятных запахов.
В холодное время года нижний конец 8 верхней части опускают в воду 7, находящуюся в водяном затворе 6, посредством имеющего большой коэффициент линейного расширения элемента 11 (например, проволоки), конец которого закрепляют на стене 12 здания снаружи. При понижении температуры длина проволоки уменьшается, и конец 8 опускается в воду 7 водяного затвора 6, поворачиваясь в эластичной муфте 13. Выход воздуха из подвального помещения прекращается. Для исключения попадания снега в водосточную трубу ее верхний конец выполняют в виде обтекаемого колпака 14.
В случае повышения температуры наружного воздуха проволока удлиняется, и пружина 10 возвращает нижний конец 8 верхней части водосточной трубы в исходное положение, в результате движение теплого воздуха по ней возобновляется. Уровень воды 7 в водяном затворе 6 поддерживают постоянным, а при необходимости воду подогревают.
Для увеличения площади испарения воды при поднятом конце 8 его выполняют из отдельных гигроскопичных волокон 9 (фиг.3).
Внедрение изобретения позволит защитить от обледенения водоотводящее устройство, не требующее в процессе эксплуатации обслуживания и затрачивающее минимум энергии.
Источники информации
1. Пат. РФ 2209906, МПК E04D, 13/076, 2003 - аналог.
2. Пат. РФ 2268343, МПК E04D, 13/076, 2006 - прототип.