СПОСОБ ПРЕДОХРАНЕНИЯ ОТ ОБРАЗОВАНИЯ СОСУЛЕК НА СКАТНОЙ КРЫШЕ
METHOD TO PREVENT FORMATION OF ICICLES ON SLOPING ROOF

Изобретение относится к области строительства, в частности к способам удаления сосулек с кровли крыши зданий и сооружений.
Известен способ избежания образования сосулек, при котором производят подогрев с помощью нагревательных кабелей кромок кровли крыши и всех элементов водосточной системы [1]. Применение данного способа требует большого расхода электроэнергии, использования дорогостоящих нагревательных кабелей и элементов системы управления, т.е. он является энерго- и материальнозатратным.
Поиск решения данной изобретательской задачи кроется в рассмотрении сути двух альтернативных способов. Первый из них связан с недопущением появления снега на кровле крыши, а второй - с недопущением схода талой воды через край кровли крыши при его таянии. Что касается первого способа, то он, практически, не реализуем из-за случайного характера выпадения осадков в виде снега и возможного при этом в короткий период колебания температуры воздуха от отрицательной до положительной и наоборот. Своевременное же удаление снега с кровли крыши связано с большими затратами, возможными ее повреждениями и безопасностью работающих и окружающих при его удалении.
Реализация второго способа вызывает затруднения из-за вступления его в противоречие с такими фундаментальными законами, как всемирное тяготение и сохранение материи. В связи с этим необходимо более детальное рассмотрение механизма появления талой воды в системе «снег-кровля крыши» и ее взаимодействия при различных температурах состояния этих элементов с окружающей средой.
Известно, что вода как вещество имеет тройную точку фазовых переходов, в которой она при насыщенном паре 6,1 гПа, при температуре 0°С и общем атмосферном давлении 1013 гПа может одновременно находиться в состоянии пара, жидкости и льда [2, с.19]. Ввиду близости снега к тройной точке фазовых переходов он как неоднородная среда состоит из льда, пор, наполненных воздухом и водяным паром, примесей различного происхождения и талой влаги [2, с.20]. Так, если температура нижних слоев снега на кровле крыши выше температуры верхних слоев, то давление пара, насыщающего воздух, будет ниже и в таком случае пар устремится снизу вверх. Низ снежного покрова разрыхляется и образуется глубинный иней, вверху, где кристаллизуется поступающий снизу пар, возникает уплотненный слой снега. Если температура поверхности снега выше его глубинных температур, то пар переносится сверху вниз - верхние слои разрыхляются, нижние уплотняются, а в итоге это приводит к образованию наледи на кровле крыши.
При отсутствии снега на отдельных участках кровли крыши наблюдается большее поглощение ею солнечной энергии, чем поверхностью снега, и, как следствие, в результате разности их температур происходит образование талой воды в зоне раздела «снег-кровля крыши» или «наледь-кровля крыши». Тогда в зоне раздела «снег-кровля крыши» часть талой воды, ввиду пористости снега, поглощается им и другая идет на образование сосулек, а в зоне раздела «наледь-кровля крыши» происходит подтаяние наледи, что в итоге приводит при медленном таянии к образованию сосулек или сходу надели со снегом с кровли крыши при интенсивном таянии.
Задача изобретения - удержание (поглощение) талой воды на кровле крыши и ее постоянное удаление с кровли крыши в процессе таяния снега в период перехода отрицательных к положительным температурам и наоборот. Это достигается тем, что в способе предохранения от образования сосулек на скатной крыше кровлю крыши сначала покрывают слоем материала с гигроскопическим и гидрофильным свойством и затем на ней устанавливают экраны-снегозадержатели с покрытием из материала со свойствами покрытия на кровле крыши и обеспечивают плотное прилегание покрытия экранов-снегозадержателей к поверхности кровли крыши.
Кроме того, ввиду большой парусности покрытия экранов-снегозадержателей его выполняют сетчатой конструкции.
Экраны-снегозадержатели с покрытием из материала с гигроскопическим и гидрофильным свойством служат для интенсификации отвода талой влаги из их покрытия путем испарения и, по крайней мере, должны быть размещены в зоне, близкой к краю крыши по всему ее контуру.
В общем случае расположение экранов-снегозадержателей, их количество и размеры должны удовлетворять одному условию - общая площадь их покрытия при интенсивном таянии снега способна обеспечивать испарение объема образуемой массы талой воды на кровле крыши до момента освобождения от накопленного льда элементов водосточной системы (т.е. желобов, лотков, водосточных труб).
Сущность способа состоит в следующем. При постоянном таянии снега в месте его соприкосновения с кровлей крыши появляется талая вода, которая впитывается в слой ее покрытия и по его капиллярам за счет диффузии распространяется по всей поверхности кровли крыши, а на свободных от снега участках кровли происходит испарение талой влаги из слоя покрытия и на ее место по капиллярам вновь поступает другая порция талой воды и этот процесс самопроизвольно повторяется.
В случае интенсивного таяния снега на кровле крыши избыток талой влаги, который образуется в зоне таяния снега или наледи, воспринимают на себя покрытия экранов-снегозадержателей и испаряют его, не позволяя талой воде стекать за пределы кромки крыши и образовывать сосульки при отрицательной температуре окружающего воздуха. Время испарения влаги с покрытия кровли и экранов-снегозадержателей существенно зависит от размеров его капилляров и прямо пропорционально квадрату величины их радиуса, т.е. при уменьшении размера капилляра в 10 раз (например, с 1 до 0,1 мм) время испарения влаги уменьшается в 100 раз [2, с.22]. Это на практике наглядно подтверждается временем сушки вещей на морозе с различной капиллярной структурой или временем таяния снега в целом сугробе и в случае его дробления на отдельные части.
Для обеспечения стока дождевой воды с крыши в нижней части цельного полотна покрытия экрана-снегозадержателя около ее кровли выполняют отверстия с определенным шагом.
Эффективность предлагаемого способа была подтверждена путем исследования на натуральной модели (фиг.1).
Для этого деревянный щит 1 с боковыми ребрами 2 размером 80×150 см сначала покрывался полиэтиленовой пленкой 3 толщиной 0,15 мм и затем тканью 4 типа фланели. Над щитом 1 в отверстия боковых ребер 2 вертикально устанавливалась трубчатая рамка 5 из алюминиевого сплава 85×40 см на расстоянии 10 см от края щита 1, с навешенным на ней покрытием 6 в виде экрана из фланелевой ткани шириной 80 см с обеспечением плотного касания его с покрытием 4 на щите. Затем на щите 1 формировался слой снега 7 высотой около 25 см при морозе минус 13°С. Щит 1 со снегом 7 располагался на помосте под углом 12-15° с южной стороны и периодически производилось наблюдение за состоянием снега 7 до наступления положительных температур, т.е. до полного его растаяния. В процессе таяния снега 7 на краю щита 1 не наблюдался рост сосулек, т.е. вся образуемая влага от таяния снега испарялась через покрытие 6 экрана. При этом слоем покрытия с гигроскопическим и гидрофильным свойством на кровле крыши может служить и сам кровельный материал, например, керамическая плитка покрытая глазурью только с одной стороны, полимерная ткань, гигроскопический слой покрытия, формируемый непосредственно на крыше путем напыления.
Применение данного способа позволяет практически исключить вмешательство человека в процесс уборки снега и удаления сосулек и осуществлять его в автономном режиме без затрат труда и энергии.
Источники информации
1. Серия «Застройщик». Кровельные системы. Материалы и технологии. ООО «Стройинформ». Издательство «Феникс», 2006. - 631 с.
2. Дюнин А.К. В царстве снега. - Новосибирск: Наука, 1983. - 161 с.