СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ СЛОЯ СНЕГА И ЛЬДА НА КРЫШАХ ЗДАНИЙ
METHOD TO BREAK SNOW AND ICE LAYER ON BUILDING ROOFS

Изобретение относится к вопросам обслуживания жилищно-коммунального хозяйства, и конкретно - к очистке от снега и льда крыш зданий, имеющих близкий доступ к поверхности крыши изнутри. В большинстве случаев такой доступ обеспечивается в зданиях с чердачными помещениями, техническими этажами и т.п. Изобретение применимо как к зданиям с наклонными крышами, где способствует непосредственному сбросу снега и льда с крыши, так и к зданиям с плоскими крышами, где обеспечивает разрушение и разрыхление слоя снега и льда для ускорения процесса его таяния и очистки крыши.
Известен способ разрушения слоя снега и льда на крышах зданий, включающий размещение на поверхности крыши разрушающего блока в виде двух электрических проводников в упругой оболочке, соединенных с источником электропитания и выполненных в виде биметаллических пластин, разделенных опорными изоляторами /см. патент РФ на изобретение №2193933, кл. B08B 7/02; B64D 15/16, 2000 г. [1]/.
Недостатками известного способа является значительная стоимость мощных биметаллических элементов, размещаемых по всей площади крыши, высокие энергозатраты и низкая надежность вследствие значительных силовых нагрузок на биметаллические пластины, низкая эффективность вследствие сравнительно малых перемещений биметаллических пластин.
Известен также способ предотвращения обледенения крыш, заключающийся в установке на поверхности крыши с образованием замкнутого контура нагревательного трубчатого элемента с вытяжными отверстиями, соединенными с транспортными воздуховодами, воздухозаборные концы которых размещают в вентиляционных каналах здания /см. патент РФ на изобретение №2340746, кл. E04D 13/076, 2006 г. [2]/.
Недостатками известного способа являются значительные энергозатраты, довольно серьезное усложнение конструкции крыши, возникновение повышенной токовой опасности для человека на поверхности крыши в условиях влажной среды, возможность влияния токовой нагрузки на крыше на различные принимающие и передающие устройства.
Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является способ защиты от схода снега и льда с крыши зданий, покрытой кровельным железом, заключающийся в том, что на поверхности крыши устанавливают в шахматном порядке задерживающие приспособления в виде съемных Г- и/или Т-образных пластин с магнитными элементами, контактирующими с кровельным железом /см. патент РФ на изобретение №2338854, кл. E04D 13/10, 2007 г. [3]/, и принятый за прототип.
Недостатками способа-прототипа являются ограниченные функциональные возможности вследствие его использования только для задержания слоя снега и льда, а не для его разрушения и сбрасывания с поверхности крыши, а также возможности применения способа только для крыш, крытых кровельным железом.
Сущность изобретения заключается в создании сравнительно простого и эффективного способа одновременной защиты от схода, разрушения и сброса, слоя снега и льда с крыши зданий за счет размещения ферромагнитного силового исполнительного механизма непосредственно на крыше здания, а бесконтактно воздействующего на него источника переменного электромагнитного поля - под крышей здания вблизи ее внутренней поверхности непосредственно под исполнительным механизмом на чердачном помещении здания, его техническом этаже и т.п.
Технический результат - расширение функциональных возможностей способа за счет его использования одновременно для защиты от схода, разрушения и сброса слоя снега и льда с крыши практически любого типа, формы и покрытия.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе разрушения слоя снега и льда на крышах зданий, имеющих близкий доступ к внутренней поверхности крыши, включающем использование размещаемых на поверхности крыши задерживающих съемных Г- и/или Т-образных пластин при ограничении их относительных смещений с помощью прикрепляемых к крыше фиксирующих элементов, особенность заключается в том, что в качестве фиксирующих элементов используют гибкую плетеную структуру из стальной ферромагнитной проволоки, а под крышей вблизи ее внутренней поверхности непосредственно под фиксирующими элементами размещают источник переменного во времени электромагнитного поля с регулируемой амплитудой и характером воздействия.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где схематично изображен участок наклонной крыши с чердачным помещением, снабженной устройством для реализации предлагаемого способа: на фиг.1 - поперечный разрез участка крыши; на фиг.2 - вид на поверхность участка крыши сверху.
Стандартная известная конструкция наклонной крыши состоит, например, из рубероидной кровли 1, положенной на основание 2, которое может включать в себя пленку, обрешетку, утеплитель и т.п. /в данном случае это не имеет конкретного значения/, установленные на несущую часть, состоящую из стропильных ног 3 на опорах 4, размещенных, например, в пространстве чердачного помещения 5. При этом, согласно известному способу [3], на поверхности 1 крыши размещены задерживающие слой снега и льда 6 и предотвращающие его сход с крыши съемные Г- и/или Т-образные пластины 7 при ограничении их смещений относительно крыши 1 с помощью прикрепляемых к крыше фиксирующих элементов 8. Согласно предлагаемому способу в качестве фиксирующих элементов 8 используют гибкую плетеную структуру из стальной феррромагнитной проволоки, например, в виде пружинной плетенки, тросов, плоских плетеных ремней и т.п., используемых в пружинных и тросовых амортизаторах. При этом в чердачном помещении 5 под крышей 1, 2, как можно ближе к ее внутренней поверхности непосредственно под фиксирующими элементами 8, размещают источник переменного во времени электромагнитного поля с регулируемой амплитудой, частотой и характером воздействия, в виде цилиндрической электромагнитной катушки 9 с изолированным проводом, плотно вставленной в полый цилиндрический кожух 10 и жестко закрепленной с помощью кронштейна 11, и винтового тисочного зажима 12 на одной из стропильных ног 3 несущей части крыши. Катушка 9 обращена к внутренней поверхности крыши торцом и при возможности близкого доступа к данной поверхности максимально приближена к ней вплоть до плотного примыкания (естественно, торцевая поверхность катушки 9 электрически изолирована). Крепление гибких фиксирующих элементов 8 одним концом к пластинам 7, а другим - к кровле 1 крышки /независимо от материала кровли: рубероид, шифер, черепица и т.п./ осуществлено с помощью разогретого битумосодержащего покрытия 13 кровли. На чертежах изолированный токоподвод к катушке 9, а также генератор запитывающего катушку электрического сигнала различного по характеру с регулируемой амплитудой и частотой, размещенной в любом из подсобных, удобных к доступу помещений здания, не показаны последствие общеизвестности данных элементов и блоков. Пластины 7 могут быть выполнены из наиболее дешевого прочного и водостойкого материала, для уменьшения нагрузки на крышку и удешевления в качестве такого могут быть использованы необработанные куски литьевого пластика. При этом могут быть использованы элементы из некондиционного материала, отходы строительного и мебельного производства, забракованные плиты по размеру, качеству обработки, покрытию, наличию сколов и т.п.
Реализация предлагаемого способа с помощью вышеописанного устройства осуществляется следующим образом.
В статическом исходном состоянии пластины 7 удерживаются на поверхности 1 крышки с помощью гибких фиксирующих элементов 8, количество которых выбирается необходимым для надежного удержания пластин 7 в условиях ветровых нагрузок и т.п. / наличие возможных малых колебаний пластин 7 в пределах упругости фиксирующих элементов 8 не представляется никакой опасности, а, наоборот, затрудняет процесс образования на поверхности крыши слоя 6 снега и льда. Однако при неблагоприятных условиях погоды и т.п. слой 6 снега и льда все равно образовывается, слеживается, уплотняется на поверхности крыши, удерживаясь от схода пластинами 7 и концентрируясь как в зоне выше пластин 7 /в основном/, так и над пластинами и выше их по крыше. Однако для эффективной очистки крыши данный процесс задерживания слоя должен периодически дополняться процессом разрушения слоя снега и льда, его разрыхления и сброса вниз. Для этого в определенные моменты времени либо при образовании критического слоя снега и льда, представляющего опасность как для крыш, так и для расположенных вблизи здания людей, и объектов, либо профилактически с определенным периодом для предупреждения образования значительного слоя, обеспечив, естественно, предварительно безопасность людей и транспорта в примыкающей к зданию зоне /ограждения территории, предупреждение и т.п./, возбуждают бесконтактным способом вынужденные упругие колебания пластин 7 заданного характера с определенной амплитудой и частотой. С этой целью в обмотку катушки 9, установленной непосредственно под фиксирующим соответствующую пластину 7 элементом 8, подают от генератора электрический сигнал заданного характера, с регулируемой амплитудой и частотой, обеспечивающий необходимый характер и амплитуду колебаний фиксирующего элемента 8 из ферромагнитной стали. Естественно, что возбуждение таких колебаний даже одного крепежного упругого элемента 8 /из трех элементов 8 на одной пластине 7, как показано на фиг.2/, Т-образной формы/, приведет к активным колебаниям данной пластины 7 и, соответственно, к разрушению удерживаемого ею слоя 6 снега и льда, его растрескиванию, сползанию по наклонной крыше вниз в зону ниже расположенных пластин 7. Так как общая толщина слоев 1, 2 крыши не превышает в известных конструкциях 30÷35, то при не очень большом удалении торца катушки 9 от внутренней поверхности крыши удается обеспечить эффективное возбуждение вынужденных колебаний пластин 7 в различных режимах. Особенно важно, что данное возбуждение осуществляется в бесконтактном режиме за счет взаимодействия переменного электромагнитного поля катушки возбуждения 9 с упругими ферромагнитными фиксирующими пластины 7 элементами 8. Следует специально остановиться на характере сигнала, подаваемого с генератора в катушку 9. В общем случае, такой генератор должен позволять при его переключении снимать либо переменный электрический сигнал с амплитудой, изменяемой с заданной модулирующей частотой, либо постоянный сигнал периодически меняющейся величины, либо последовательность электрических импульсов различной формы и скважности. В зависимости от типа крыши, толщины слоя снега и льда, его спрессованости, типа плетеной структуры и т.п. может быть наиболее эффективен любой из вышеперечисленных характеров воздействия, а также подобрана оптимальная амплитуда и частота воздействия, обеспечивающие разрушение слоя снега и льда и его сползание вниз по крыше с максимальной скоростью. При необходимости набор нескольких таких катушек 9 может быть установлен под рядом пластин 7 по высоте крыши. При одновременной подаче электрического сигнала на них от одного источника слой снега с наклонной крыши постепенно сползает с верхних пластин 7 на ниже расположенные, и в результате - с карниза крыши на землю. При плоской крыше слой снега и льда эффективно разрушается, разрыхляется, что обеспечивает его быстрое таяние и последующий слив по водостоку. При ограниченном количестве катушек 9 можно просто ослаблять винтовые тисочные зажимы 12 и плавно сдвигать одну катушку 9 вдоль соответствующей ноги 3 в зону под другим фиксирующим элементом 8 других пластин 7. Отметим, что для реализации предлагаемого способа автором приведен пример самого простого варианта устройства с сосредоточенным источником электромагнитного поля. Однако данное устройство вполне позволяет понять принцип действия способа. Для повышения эффективности работы, ускорения процесса сброса снега и льда с крыши, расширения функциональных возможностей способа при невозможности близкого доступа к внутренней поверхности крыши, реализующее способ, устройство должно быть усложнено: создание вращающегося электромагнитного поля, пространственного поля, обеспечивающего сложный характер колебаний пластин 7. Тем более, что выполнение пластин 7 из легкого пластика облегчает возможность возбуждения таких колебаний.
Предлагаемый способ применим практически для крыши любой конструкции и с любым покрытием, то есть предельно универсален и имеет широкие функциональные возможности. Способ позволяет не просто задерживать слоя снега и льда на крыше, предотвращая его сход, а обеспечивает бесконтактное разрушение слоя, а в большинстве случаев - и его сброс с крыши. Причем все это осуществляется без необходимости поднятия человека на поверхность крыши, совершения им физических действий по сбросу, что дополнительно расширяет функциональные возможности способа.