УСТРОЙСТВО КРЫШИ ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ
ARRANGEMENT OF BUILDING AND STRUCTURE ROOF

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации зданий и сооружений и может быть использовано для предотвращения образования на кромках крыши наледи и сосулек.
Известно устройство крыши здания и сооружения для удаления сосулек, которое представлено в описание к авторскому свидетельству №775268 по кл. Е04D 13/06, опубл. 30.10.80 г., бюл. №40. В известном устройстве используется 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.
В устройстве для удаления льда, представленном в описании к 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. 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.
Если описанные устройства обеспечивали решение задачи удаления сосулек с кровли, то в техническом решении, представленном в описании изобретения к патенту РФ №2086601 по Кл. 6 С09К 3/18, решается задача снижения вероятности образования наледи и сосулек. Решение поставленной задачи обеспечивается нанесением на поверхность кровли неполярных каучуков. Покрытие может обеспечить эффективную защиту поверхности 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 крыша здания и сооружения, содержащее кровлю с расположенным в нижней ее части, на расстоянии не менее 0,4 м от нижней части кромки, водосточным желобом, установленное по углом не менее 45° 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, соединенные с системой внутреннего водостока и установленные с шагом не более 10 м в водосточном желобе водоотводящие воронки. См. патент РФ на изобретение №2338853 С1, опубликованный 20.11.2008 г. Бюл. №32
В данном устройстве путем организации отвода талых вод через систему внутреннего водостока значительно снизилась вероятность образование сосулек и наледи на кромке кровли.
Вместе с тем, использование известного устройства на зданиях с малым углом наклона кровли затруднительно, т.к. сложно исключить накопление снежных масс на антиобледенительном покрытии, особенно при мокром снеге, что вынуждает проводить дополнительные работы по очистке от снега антиобледенительного покрытия с целью исключения возможности обрушения снежных масс и вероятности причинения ущерба, либо необходимо делать высоту водосточного желоба слишком высокой, что увеличивает затраты на обустройство кровли.
Целью настоящего изобретения является снижение затрат на эксплуатацию кровли.
Для достижения заявленной цели известное устройство крыши здания и сооружения, содержащее кровлю с расположенным в нижней ее части водосточным желобом, установленное на верхней кромке водосточного желоба покрытие, соединенную с системой внутреннего водостока и установленную в водосточном желобе водоотводящую воронку, снабжено опорной конструкцией, установленной под покрытием на поверхности кровли между нижней кромкой кровельной поверхности и желобом, с уровнем верхней поверхности снижающимся в направлении водосточного желоба.
Предлагаемое техническое решение обеспечивает уклон поверхности, на которой происходит накопления снежных масс на краю кровли, в сторону желоба, что позволяет исключить падение снежных масс с крыши вниз, снизить вероятность причинения возможного ущерба и снизить стоимость затрат на обслуживание кровли
На фиг.1-2 представлена условная схема предлагаемого технического решения. Устройство включает в себя кровлю 1 с установленным в нижней ее части, водосточным желобом 2. Водосточный желоб 2 желательно устанавливать на теплой поверхности кровли, т.е. поверхности кровли, где ее температура ≥0 в условиях таяния снежного покрова на поверхности кровли при максимально низкой температуре окружающего воздуха. Эта область кровли находится примерно на границе примыкания крыши к чердачному пространству. Между нижней кромкой кровли 3 и водосточным желобом 2 на поверхности кровли 1 смонтирована опорная конструкция 4. Опорная конструкция 4 перекрыта покрытием 5, установленным на верхней кромке водосточного желоба 2. Покрытие 5 может быть выполнено из любого кровельного материала (кровельного железа, металлочерепица и пр.). В зависимости от типа выбранного кровельного материала покрытия 5 выбирается схема опорной конструкции 4. Конструкция опорной 4 выполняется в соответствии с известными рекомендациями обустройства несущей конструкции под кровлю. (См., например, http://stroyplan.ru/docs.php?showitem= 10895). Высота опорной конструкции 4 выполнена таким образом, чтобы обеспечивался гарантированный уклон покрытия от края крыши в сторону водосточного желоба 2. Минимальный угол уклона α (см. фиг.2) должен быть не менее 1° и определяется исходя из условий гарантированного схода снежных масс в сторону водосточного желоба 2. Крепление покрытия 5 как к опорной конструкции 4, так и к верхней кромке водосточного желоба 2 может быть выполнено любым известным способом. Крепление покрытия на верхней кромке желоба 2 может осуществляться согласно общим требованиям проектирования конструкций. Например, с помощью болтового соединения 6. Для уплотнения соединения и избежания затекания сточных вод под покрытие 5 место соединения может быть герметизировано с помощью прокладки 7. Главное, должно быть обеспечено исключение попадания талых вод на поверхность свеса кровли (под покрытие 5). Для исключения попадания атмосферных осадков под покрытие 5 опорная конструкция 4 со всех сторон закрывается влагозащитным материалом 8, например кровельным железом.
С внутренней стороны водосточного желоба 2, в нижней его части выполнена водоотводящая воронка 9. Конструктивное выполнение узла водоотводящей воронки 9 в водосточном желобе может быть различным, например, может быть выполнено по схеме, известной фирмы Nicoll представленной http://www.nicoll.ru/catalogue/gutters/ovation/. Основное требование к выполнению узла воронки 9 - это герметичность соединения с водосточным желобом 2. Учитывая отдаленность водосточного желоба от кромки кровли, выполнение трассировки водосточной воронки к водосточной трубе (на рис.1-2 не показана) может быть выполнено различным образом, при соблюдении условий не замерзания талых вод при отрицательных температурах воздуха. В известных устройствах трассировка водосточной воронки выполнена к обогреваемой водосточной трубе (на рис.1-2 не показана). В предлагаемом техническом решении, при наличии возможности проложить в здании внутренний водосток, водоотводящий желоб 2 установлен в пределах чердачного помещения, и трассировка водосточной воронки выполнена к системе внутреннего водостока (на рис.1-2 не показана). При отсутствии внутреннего водостока трассировка водосточной воронки может быть выполнена к системе городского водостока (на рис.1-2 не показана). При отсутствии системы городского водостока, может быть использована традиционная схема отвода воды с кровли через водосточные трубы 10 (на фиг.2 не показана) на территорию, прилегающего к зданию пространства с последующим отвода воды от фундамента здания. В таких случаях и предлагаемое устройство может быть оборудовано известными техническими решениями, например, лотком 11 (на фиг.2 не показан), а водоотводящая воронка 9 на зимний период эксплуатации кровли соединяется с системой канализации здания (на фиг.1-2 не показана). В летний период эксплуатации водоотводящая воронка 9 закрывается пробкой или перекрывается соответствующим краном (на фиг.1-2 не показаны). При затруднениях монтажа водосточного желоба 2 в теплой зоне кровли водосточные воронки и система трубопроводов, соединяющая их с системой отвода воды могут быть снабжены обогревающим кабелем. (на фиг.1-2 не показан). Лоток 11 может быть смонтирован на поверхности кровли 1 от нижней части водосточного желоба 2 к нижней кромке кровли, перерезающим опорную конструкцию 4 перекрытую покрытием 5 и верхней своей частью стыкуемым с водосточным желобом 2, а нижней частью обращенным к приемной горловине водосточной трубы 10. Для предотвращения попадания талых вод на лоток 11 в зимний период эксплуатации кровли устройство может быть снабжено перемычкой 12, устанавливаемой на поверхности лотка в месте его подсоединения к водосточному желобу 2 по всей его ширине. Высота h перемычки 12 выбирается исходя из допустимого объема попадания талых вод в систему канализацию. Учитывая, что в период образования сосулек (когда температура лотка отрицательна, а температура поверхности кровли положительна) объем талых вод незначителен, высота перемычки 12 может составлять 2-5 мм. Для увеличения надежности отвода талых вод, вдоль водосточного желоба могут быть установлены дополнительные водоотводящие воронки 9 (на фиг.1-2 не показаны). Расстояние между водосточными воронками 9 выбирают исходя из конкретных конструктивных и эксплуатационных особенностей крыши. Вместе с тем, с целью исключения возможности замерзания талых вод в водосточном желобе 2, расстояние между водосточными воронками 9 должно быть не более 10 м. С целью сокращения пути движения талых вод к водосточным воронкам 9 на поверхности кровли установлены дополнительные водосточные желоба (на рис.1-2 не показаны). Высота дополнительных водосточных желобов может быть также как и у перемычки 12 порядка 2-5 мм и более, случае большого отклонение поверхности кровли от плоскостности.
При затруднениях выполнения опорной конструкции 4 большой высоты для крыш с большим углом ската, опорная конструкция может быть смонтирована не на нижней кромке кровли 3, а в промежутке между нижней кромкой 3 и водосточным желобом 2 (см. фиг.3). В этом случае необходимо обеспечить угол ската влагозащитного материала 8 не менее 60°, при котором, как показали эксперименты, практически исключается накопление снежных масс. Снижению вероятности накопления снежных масс также способствуют мероприятия по обработке поверхности влагозащитного материала 8 антиобледенительным покрытием и конструктивные меры по инициализации колебаний влагозащитного материала 8 при ветровом воздействии.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. Атмосферные осадки, попадая на кровлю 1, стекают к водосточному желобу 2 и через водосточные воронки 9 отводятся от здания. В зимний период, при отрицательных температурах воздуха, поверхность кровли покрыта снежным покровом. Снежные массы, попадающие на покрытие 5, вследствие наклона покрытия 5 в сторону водосточного желоба 2 удерживаются на его поверхности, либо сползают в водосточный желоб 2. Талые воды, образуемые вследствие таяния снежного покрова верхней части крыши из-за солнечной радиации, либо тепловых потоков подкрышевого пространства задерживаются водоотводящими желобами 2 и через водосточные воронки 9 отводятся от здания. Замерзанию талых вод в водосточном желобе препятствуют тепловые потоки, исходящие из водосточных воронок 9, либо, при оборудовании воронок электрообгревающим кабелем тепловые потоки кабеля. При отсутствии системы водостока, когда система оборудована под отвод талых вод в систему канализации, в летний период времени закрывается водосточные воронки 9, убирается перемычка 12 и атмосферные осадки через лоток 11 направляются в водосточную трубу 10 как во всех известных системах отвода вод со скатной кровли. В зимний период времени эксплуатации устанавливается перемычка 12, открываются водосточные воронки 9 и талые воды через водосточные воронки 9 направляются в систему канализации. При грамотном проектировании и качественном монтаже системы тепловых потоков из системы канализации достаточно, чтобы исключить замерзание воронок 9. Они могут быть закрыты сверху снегом, льдом, но внутри воронки будут свободны для беспрепятственного прохода талых вод, движущихся под снегом и льдом по поверхности кровли. При интенсивном таянии снежного покрова и обильных осадках при положительной температуре окружающего воздуха в зимний период эксплуатации, вода будет перетекать через перемычки 12, и отводиться через водосточные трубы 10, исключая переполнение системы канализации. Таким образом, выбирая высоту перемычек 12, диаметр воронок 9 определяется максимально возможное наполнение системы канализации талыми водами. Учитывая, что поверхность покрытия обращена своим уклоном вовнутрь водосточного желоба, практически исключается вероятность обрушения снежных масс и тем более наледи и сосулек вниз с крыши здания.
Таким образом, исходя из вышеизложенного, можно сделать заключение о том, что выявленные сравнительно с прототипом новые существенные признаки в совокупности с известными, позволяют снизить вероятность падения снежных масс наледи и сосулек с крыши здания и снизить тем самым расходы на эксплуатацию кровли и достичь цели предполагаемого изобретения.