СИСТЕМА ВЕНТИЛЯЦИИ СКАТНОЙ КРЫШИ

Полезная модель относится к устройствам вентиляции кровли.
Из-за плохой теплоизоляции крыш домов, особенно домов старой постройки, температура поверхности крыш в зимнее время сохраняется положительной даже при отрицательных температурах наружного воздуха. Из-за этого нижние слои лежащего на крыше снега начинают постепенно таять, образуя воду, которая стекает по наклонной крыше к ее краю. Из-за постепенного замерзания водостоков вода начинает стекать не через водосточные трубы, а через края крыши. При отрицательных температурах наружного воздуха происходит охлаждение капель воды на холодном (не обогреваемом) краю крыши и превращение ее в лед. Так постепенно образуются сосульки.
Известна многочисленная группа технических решений, которая предусматривает тепловую изоляцию кровли путем установки на поверхность кровли различных теплоизолирующих материалов, которые предотвращают нагревание кровли теплом чердака и тем самым предотвращают образование сосулек. Однако эти решения достаточно трудоемки и дорогостоящи.
Известна другая группа решений, которая обеспечивает охлаждение путем вентиляции кровли за счет притока холодного воздуха и охлаждения ее поверхности снизу.
Например, из патентов US 4109433, публикация 29.08.1978 и US 6487826, публикация 03.12.2002 известны конструкции крыш, которые предусматривают вентиляцию кровли, в том числе с целью предотвращения образования в холодную погоду конденсата.
В патенте RU 2250970 публикация 27.04.2005 решена задача создания системы вентиляции скатной кровли, которая снижает вероятность образования сосулек за счет охлаждения системой вентиляции поверхности кровли и предотвращения ее нагревания от теплого чердака.
Все вышеперечисленные решения могут быть использованы при строительстве новых домов, и практически не реализуемы в старых зданиях, так как потребуется капитальная перестройка крыш.
В этих решениях реализован следующий принцип вентиляции: поток воздуха с улицы поступает в каналы, расположенные под кровлей или в нижний вентиляционный чердачный объем через приточные отверстия, расположенные под карнизным свесом, и выходит через вытяжные каналы в районе конька крыши.
Известно решение по патенту RU 41050, публикация 10.10.2004.
Система вентиляции чердачного помещения зданий со скатными кровлями включает прикарнизные и коньковые продухи, которые выполнены в виде сквозной щели по всей длине карниза и конька. В данном решении реализован тот же принцип, приток холодного атмосферного воздуха из под конькового или прикарнизного пространства и выход потока воздуха через каналы, расположенные у конька крыши.
Все известные решения предусматривают поступление воздуха из прикарнизного пространства и продвижение его вверх к коньковому пространству, что не всегда возможно, особенно в старых домах.
Предложенное решение может быть использовано для простого и дешевого переоборудования уже имеющихся конструкций чердачных помещений в старых домах, имеющих теплые чердаки. Решение обеспечивает вентиляцию под кровельного пространства и предотвращение образования сосулек в холодное время года. Решение может быть использовано и во вновь строящихся домах.
Суть решения заключается в следующем.
Система вентиляции скатной крыши, содержит чердачные вытяжные каналы, отверстия которых соединены с атмосферой и наклонные скатные каналы, образованные кровлей и заграждением из изоляционного материала, установленным с зазором относительно кровли со стороны чердачного помещения. При этом скатные каналы сообщены с чердачными вытяжными каналами, а также сообщены с пространством чердачного помещения посредством продухов, выполненных внизу чердачного пространства у карниза, в месте смыкания стропил с карнизом.
В частном случае выполнения наклонных скатных каналов заграждение из изоляционного материала прикреплено к ряду стропил с внутренней стороны.
Чердачные вытяжные каналы могут быть выполнены в виде чердачных окон или чердачных отверстий.
Кроме того, в подконьковом пространстве крыши посредством заграждения из изоляционного материала может быть образован канал для воздушного сообщения между собой (сквозняка), по меньшей мере, части чердачных вытяжных каналов или чердачных отверстий.
В качестве изоляционного материала может быть использован тепло-гидроизоляционный материал. При этом, изоляционный материал может иметь пористую структуру, покрытую с одной или с двух сторон металлической фольгой.
Ширина скатного канала, то есть расстояние между кровлей и заграждением из изоляционного материала, может быть S=(0,015-0,1)L,
где L - длина заграждения со стороны одного ската.
1
Продухи, соединяющие наклонные скатные каналы с чердачным пространством могут иметь ширину L=(0,05-0,15)L,
где L - длина заграждения со стороны одного ската.
По меньшей мере, между одним чердачным вытяжным каналом и подконьковым пространством крыши может быть установлен воздуховод для подачи атмосферного воздуха в подконьковое пространство. При этом, в качестве воздуховода используется трубообразный элемент выполненный из изоляционного материала.
В частном случае на входе воздуховода может быть установлен вентилятор.
Конструкция полезной модели поясняется чертежами.
На Фиг.1 приведен разрез скатной крыши с системой вентиляции.
На Фиг.2 представлена конструкция кровли со слуховым окном и воздуховодом.
На Фиг.3 приведен пример выполнения каналов с заграждением из изоляционного материала, прикрепленного к стропилам.
На Фиг.4 представлена конструкция системы с каналом для воздушного сообщения чердачных вытяжных каналов или чердачных отверстий.
Система вентиляции скатной крыши (Фиг.1) в первоначальном варианте, содержит наклонные скатные каналы 1 системы вентиляции, которые образованы кровлей 3 и заграждением 4 из изоляционного материала, установленного с зазором относительно кровли 3 со стороны чердачного помещения 5. При этом скатные каналы 1 сообщены с чердачными вытяжными каналами 2, а также сообщены с пространством чердачного помещения 5 посредством продухов 6, выполненных внизу чердачного помещения у карниза 7, у места смыкания стропил с карнизом 7. Чердачные вытяжные каналы 2, практически всегда выполняются на крыше в виде чердачных окон или чердачных отверстий. Отверстия вытяжных каналов 2 соединены с атмосферой.
Для более эффективной работы системы вентиляции (Фиг.2) между отверстием вытяжного канала 2 и подконьковым пространством 5 крыши может быть установлен воздуховод 8 для подачи атмосферного воздуха, который также может быть выполнен из того же изоляционного материала, что и заграждение 4, например, в виде трубы с каркасом или без. На входе воздуховода 8 может быть установлен вентилятор (на рисунках не показан) для более эффективной подачи холодного воздуха в подконьковое пространство 10.
В некоторых случаях наклонные скатные каналы 1 (Фиг.3) могут быть выполнены путем прикрепления заграждения 4 к стропилам 9 крыши. В этом случае ряд скатных каналов 1 образован кровлей 3, стропилами 9 и заграждением 4.
Для того, чтобы система эффективно действовала и атмосферный воздух от вытяжных каналов 2 (чердачных окон или чердачных отверстий) распределялся по всему подкровельному пространству за счет возникающих сквозняков, следует образовать канал 10 для воздушного сообщения между собой, по меньшей мере, части чердачных вытяжных каналов 2 или чердачных отверстий. В этом случае заграждение 4 из изоляционного материала устанавливается в подконьковом пространстве так, как показано на Фиг.4.
В качестве изоляционного материала может быть использован теплогидроизоляционный материал, который имеет пористую структуру, покрытую с одной или с двух сторон металлической фольгой. Металлическая фольга усиливает теплоизоляционные свойства изоляционного материала за счет отражения до 95% радиационной тепловой энергии от чердачного помещения.
Система вентиляции может быть дополнена устройствами сбора и отвода конденсата или протечек воды через крышу (на рисунках не показана).
Система работает следующим образом.
Для недопущения образования сосулек при отрицательных температурах наружного воздуха необходимо обеспечить отрицательную температуру кровли 3.
Данная проблема решается путем создания постоянного динамического потока наружного воздуха в наклонных скатных каналах 1, образованных между поверхностью кровли 3 и заграждением 4, закрепленным на конструкциях крыши со стороны чердака. Динамический поток воздуха образуется за счет создания естественной циркуляции холодного воздуха.
Холодный воздух, имеющий большую плотность, стремится переместиться вниз, вытесняя более теплый воздух, стремящийся, по мере прогревания, подниматься наверх. Интенсивность (скорость) естественной циркуляции воздуха зависит от разности температур холодного и теплого воздуха, а также от высоты контура циркуляции. Чем выше разность температур воздуха в верхней и нижней точках циркуляционного контура и чем выше высота контура циркуляции, тем выше скорость воздуха в контуре циркуляции (тем самым выше кратность циркуляции).
Холодный с отрицательной температурой воздух 11 с улицы через чердачные вытяжные каналы 2, расположенные на крыше, и соединенные с ними воздуховоды 8 поступает в канал 10 для воздушного сообщения между собой чердачных вытяжных каналов 2 или чердачных отверстий (Фиг.1-Фиг.2).
Имея максимальную плотность, тяжелый холодный воздух 11 начинает опускаться вниз по наклонным скатным каналам 1 по обоим скатам крыши. По мере опускания вниз воздух продолжает оставаться холодным благодаря контакту с кровлей 3, охлаждаемой со стороны улицы холодным наружным воздухом и отсутствию подогрева воздуха со стороны теплого чердака 5 из-за наличия заграждения 4 из теплогидроизоляционного материала, выступающего в роли теплового отражающего экрана.
В связи с наличием продухов для воздуха в нижней части наклонных скатных каналов 1 холодный воздух 12 вытесняет теплый воздух 13 чердачного помещения 5, который, обладая меньшей плотностью, стремится подниматься вверх. В дальнейшем теплый воздух 13 из чердачного помещения 5 выходит на улицу через чердачные вытяжные каналы 2 (чердачные окна), расположенные на крыше.
Таким образом образуется естественная нисходящая циркуляция холодного воздуха в подкровельном пространстве.
Следует отметить, что данная система вентиляции будет работать и в теплое время года, обеспечивая защиту дома от перегрева со стороны чердачного помещения.
Основная часть теплого воздуха с пола чердачного помещения 5, постепенно нагреваясь, поднимается наверх и через воздушные окна, расположенные на крыше, выходит на улицу. На рисунках схема движения воздуха в теплое время года не показана.
Меньшая часть теплого воздуха с пола чердачного помещения, постепенно нагреваясь, поднимается наверх и попадает в продухи 6 и далее в наклонные скатные каналы 1. Под воздействием солнечных лучей кровля 3 разогревается и ее температура может достигать значительных величин. Тепло от разогретой кровли 3 передается восходящему потоку воздуха, поступившему в наклонные скатные каналы 1. При этом внутренняя сторона кровли охлаждается. Воздух подогревается, плотность его снижается и он устремляется вверх по каналу 1 и далее выходит через чердачные вытяжные каналы 2 на улицу. Теплогидроизоляционный материал выступает в роли экрана, препятствующего передаче тепла от разогретой кровли во внутрь чердачного помещения. Таким образом образуется естественная восходящая циркуляция теплого воздуха.