АНТИОБЛЕДЕНИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ КАРНИЗОВ КРЫШ И ВОДОСТОЧНЫХ ТРУБ
ICE PROTECTION SYSTEM FOR DRIP CAPS AND SPOUT PIPES

Изобретение относится к области строительства и коммунального хозяйства.
Из уровня техники известно устройство, предотвращающее обледенение карнизов крыш и водосточных труб, в основе которого лежит принцип электрического нагревательного элемента, установленного в специальном кабеле, располагаемого в местах образования наледи и сосулек, а также блока управления, регулирования, защиты от перегрева и короткого замыкания.
Известно устройство (патент №2158809), предназначенное для растопления льда.
Известно устройство для предотвращения обмерзания полости водосточных труб (заявка на изобретение №2004101689) и патент 2268343.
Основными недостатками системы на основе кабельного нагревательного элемента являются высокая стоимость самого кабеля, сложность расчетов для оптимальной работы устройства и необходимость периодического обслуживания в процессе эксплуатации квалифицированным персоналом фирмы, производившей монтажные работы по установке системы.
Основным недостатком устройства для предотвращения обмерзания полости водосточных труб является сложность применения и низкая эффективность при высокой стоимости изготовления, монтажа и эксплуатации.
Основным недостатком конструкции водосточных труб, применяемых в настоящее время, является быстрое разрушение составляющих элементов и особенно коленчатых вставок, предназначенных для обвода электрических кабелей и газовых труб.
Так как строительные нормы запрещают контакт при пересечении любых труб и особенно газовых, то поддержание водосточных систем в технически исправном состоянии практически невозможно без изменения конструкции с целью устранения недостатков. Вместе с тем массовое нарушение правил эксплуатации газопроводов в условиях города может привести к взрыву смеси газа с воздухом на открытом пространстве. В таких случаях энергия взрыва, в отличие от взрыва в замкнутом пространстве, не гасится стенами замкнутого объема, и условия для образования ударной волны создаются идеальные. Учитывая достаточно высокую теплотворную способность природного газа, последствия взрыва могут быть просто ужасающими для мирного времени. Справедливости ради нужно отметить, что вероятность взрыва такого рода по теории вероятностей крайне низка и можно было бы не акцентировать внимание на маловероятном предполагаемом случае, но есть одно обстоятельство, напрямую связанное с заявленным изобретением, которое стоит рассмотреть подробнее.
На данный момент по Санкт-Петербургу три фактора, влияющих на вероятность наступления страхового случая, идут на критическое сближение.
1. Количество подземных газопроводов подъездной разводки в большем объеме переводятся на наружный тип эксплуатации, накапливая остаточную деформацию при падении водосточных труб и ледяных пробок из них (дополнительная на электронном носителе).
2. Водосточные трубы в массовом масштабе заменяются на новые такой же конструкции с применением при этом некоторых новаций в виде заклепок, саморезов и прочего, с целью продлить срок службы трубы хотя бы на сезон. Иногда это удается, но при падении фрагмента трубы или льда сила удара о газовую трубу значительно увеличится, так накопленная энергия реализуется в более позднее время при большем накоплении массы льда.
3. Количество всевозможных рекламных конструкций, кондиционеров, телевизионных спутниковых антенн и прочих устройств, потребляющих электроэнергию, также неуклонно увеличивается, и вероятность обрыва проводов при падении водосточных труб не исключается.
При сохранении вышеперечисленных условий вероятность неблагоприятного стечения обстоятельств - это вопрос времени. Причем сам факт подачи заявки на данное изобретение в какой-то степени будет способствовать созданию прецедента. Это может произойти в случае естественного желания коммунальных служб решить проблему быстро (под давлением обстоятельств) и относительно дешево. Таким образом, водосточные системы будут приведены в соответствие требованиям технических норм, но, как уже отмечалось выше, до первого снегопада с заморозком и последующей оттепелью. Тем самым подтвердится одно из основных условий закона Гаусса, в дополнение к остальным.
Целью заявленного изобретения является обеспечение безопасности людей путем исключения условий для образования наледи и сосулек большой массы, способных нанести травму, обеспечение сохранности водосточных труб от их отрыва и обрушения в результате обмерзания в холодную погоду и оттаивания (с разрушающим падением крупных фрагментов льда) в оттепель, а также обеспечение условий для невозможности расклейки объявлений на водосточных трубах и защиты от вандальных действий хулиганов, сминающих трубы ударами ног.
Поставленная цель достигается тем, что для упрощения и более надежной работы антиобледенительной системы в качестве нагревательного элемента применяется устройство, представляющее собой электрическую гирлянду с множеством лампочек накаливания или светодиодов, помещенную в полимерный светопрозрачный рукав (шланг поливочный армированный, различных цветов).
Оснащенная вышеперечисленными элементами, а также герметичными электрическими разъемами для предотвращения попадания влаги внутрь шланга гирлянда прикрепляется к краю крыши при помощи кронштейна и жесткой горизонтальной направляющей с таким расчетом, чтобы капли воды падали непосредственно на шланг.
Воронка водосточной трубы обводится гирляндой таким же способом для предотвращения образования сосулек в случае сквозного промерзания водосточной трубы и слива талой воды через край воронки.
Технический результат изобретения в этой части системы обеспечивается тем, что в отличие от нагревательного кабеля гирлянда непосредственно исключает возможность образования сосулек в самом «корне», не участвуя в растоплении снега и наледи, не представляющих питательной среды для образования сосулек при данной температуре. Таким образом снижаются энергетические затраты при равном результате. Кроме того, в отличие от кабеля, работоспособность гирлянды можно определить визуально, что в свою очередь значительно упрощает и удешевляет обслуживание системы, и вместе с тем использование световой энергии электричества в антиобледенительной системе частично снижает проблему освещения зданий и прилегающих территорий, а также придает новое эстетическое качество архитектурным строениям.
Таким образом, новизна изобретения заключается еще и в применении известного устройства по другому назначению.
Вторым компонентом заявленного изобретения является предотвращение обмерзания полостей водосточных труб и в особенной степени обрыва коленчатых нижних угловых сливов, а также верхних водоприемных воронок.
Целью изобретения в этой части системы является устранение вышеперечисленных недостатков.
Технический результат обеспечивается тем, что поскольку процесс образования ледяного массива в полости водосточной трубы носит практически не контролируемый характер и полное решение проблемы (с приемлемыми экономическими параметрами) вряд ли возможно вообще, в силу непредсказуемости природных факторов предлагается армирование ледяного массива специальным устройством с допущением его, массива, фрагментации путем естественного оттаивания до определенных размеров, которые уже в силу своей малой массы, при падении в трубе не смогут вызвать серьезных разрушений трубы и ее элементов. Новизна изобретения в этой части системы заключается в том, что применен не разрушающий принцип решения проблемы льдообразования, а неразрушающий принцип сохранения льда и вместе с ним водосточных труб до естественного решения проблемы силами природы.
При применении в полости водосточной трубы одновременно армирующего устройства из 2 части антиобледенительной системы и устройства гирлянды части 1 может быть получен результат полного решения проблемы сохранности и функционирования водосточных труб в зимнее время, таким образом сохраняется принцип единства изобретения, регламентированный Патентным Законом.
На фиг.1 показаны основные элементы системы,
где 1 - воронка,
2 - водосточная труба,
3 - элемент для закрепления полос на крыше,
4 - арматура для удержания льда в полости трубы (состоит из как минимум из двух металлических лент, скрепленных или сваренных друг с другом с образованием синусоидной кривой в двух плоскостях на одной ленте, причем первая лента выполняет функцию несущей при закреплении на крыше, а вторая - функцию армирования льда. Ленты могут быть выполнены из полимерных материалов, не поддерживающих горение, или комбинированные, или просто веревка с узлами, или цепь с крупными витыми элементами,
5 - светопрозрачный полимерный рукав с гирляндой электрических лампочек накаливания или светодиодов,
6 - электрический герметичный разъем,
7 - блок включения и защиты от короткого замыкания,
8 - нижний сливной отвод,
9 - решетка сливного отвода,
10 - антивандальная обшивка,
11 - уголок для удержания наледи на краю крыши и для крепления подвески направляющей с гирляндой и шлангом,
12 - кронштейн подвески,
13 - направляющая.
Монтаж системы производится следующим образом.
На крыше против воронки 1 водосточной трубы 2 укрепляется элемент для закрепления полос 3, исполняющих функцию арматуры 4 для льда в полости трубы.
С крыши в трубу спускается веревка с грузом.
Внизу к веревке крепятся арматура 4, рукав с гирляндой 5 и разъемом 6 для последующего соединения на крыше с электрической цепью через блок включения и защиты от короткого замыкания 7.
С помощью веревки связка протаскивается сквозь трубу и закрепляется на элементе 3.
Снизу сливной отвод 8 закрывается решеткой 9 для исключения кражи или порчи гирлянды.
На краю крыши устанавливается уголок 11 для крепления к нему при помощи кронштейнов 12 жесткой направляющей 13, которая, в свою очередь служит для крепления рукава с гирляндой из электрических лампочек или светодиодов 5.
Диаметр рукава должен быть подобран с таким расчетом, чтобы он гарантированно перекрывал траекторию падения капель талой воды, а расстояние между краем крыши и рукавом с гирляндой 5 должно быть минимально возможным.
Нижняя часть водосточной трубы может быть оборудована антивандальной обшивкой для предотвращения несанкционированной расклейки объявлений и смятия трубы хулиганами.
Антивандальная обшивка может иметь форму разрезной трубы с выштампованными наружу кольцами или другими фигурами наподобие терки для овощей, только без острых краев, что придает обшивке жесткость и сильно осложняет расклейку объявлений. Обшивка устанавливается в нижней части водосточной трубы, с ее охватом от нижнего углового слива до уровня, превышающего рост человека, и крепится хомутами или стяжными болтами к самой трубе или к кронштейнам крепления труб.
По пункту 2 п.1 армирующее устройство может иметь форму цепи с размером и формой звеньев, позволяющими протащить цепь через крутые элементы водосточной трубы с минимально возможным зазором между стенками трубы и цепью для обеспечения надежного удерживания льда на прямых вертикальных участках.
При всех вариантах исполнения заявленного изобретения площадь проходного сечения водосточной трубы уменьшается незначительно, примерно на 10%. Для основного применения трубы, а именно отвода дождевой и талой воды с крыши здания сокращение проходного сечения в указанных пределах несущественно, так как учесть точный максимум слива невозможно.
По пункту 3 п.1 вместо светопрозрачного полимерного рукава с гирляндой лампочек накаливания или светодиодов применяется полимерный или металлический рукав (труба) с двумя внутренними полостями для циркуляции теплого воздуха. Воздух нагнетается, нагревается и осушается при помощи прибора, состоящего из осушителя, отстойника, ресивера, нагнетателя, нагревателя с термостатом, системы управления включением, защитой от перегрева и короткого замыкания. Прибор устанавливается на внешней стене здания или в чердачном пространстве. Для эффективной работы системы применяется замкнутая многоконтурная схема движения воздуха с возвратом отработанного воздуха для последующего нагрева без сообщения с атмосферой.
В местах возможного скопления конденсата, особенно в нижнем отводе слива водосточной трубы, как самой низкой точки, устанавливается отстойник-испаритель необслуживаемого типа, показанный на фиг.2,
где 1 - водосточная труба (нижняя часть),
2 - воздухопровод,
3 - верхний перепускающий канал,
4 - нижний перепускающий канал,
5 - отстойник для конденсата,
6 - фитиль капиллярного испарителя.
Отстойник-испаритель устроен как наконечник, закольцовывающий контур рукава 2 с подогретым воздухом в нижней части трубы 1. Перепускающие каналы 3 и 4 предназначены для прохода воздуха в случае скопления конденсата или его замерзания в емкости отстойника 5, фитиль капиллярного испарителя 6 служит для испарения конденсата. Испаренный конденсат удаляется с потоком теплого воздуха в основной отстойник для утилизации. Таким образом обеспечивается постоянная циркуляция воздуха в контуре.
Промышленная применимость заявленного изобретения основывается на сравнении экономических затрат и эффективности с другими устройствами и способами, применяющимися в настоящий момент для решения проблем образования сосулек и сохранности водосточных труб от разрушения.