УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ СОСУЛЕК С КРЫШИ ЗДАНИЯ
DEVICE TO REMOVE ICICLES FROM BUILDING ROOF

Изобретение откосится к строительству крыш жилых и производственных зданий, исключающих падение образовавшихся сосулек и обеспечивающих их эффективное удаление.
Известны устройства, предотвращающие образование сосулек, в которых край карниза выполнен специальной желобообразной формы, а карнизный свес выполнен с соответствующим покрытием, в частности края металлического желоба облицованы резиной или специальными гидрофобными материалами, не смачивающимися водой /см. патент ФРГ №2643348, кл. E04D 13/06, опубл. 1978 г. [1]/.
Недостатками известных устройств являются малая эффективность, конструктивная сложность, невозможность применения на уже существующих зданиях, необходимость в коренной переделке карнизов, что сопряжено с большими материальными и трудовыми затратами.
Известно также устройство, предотвращающее падение образовавшихся сосулек, в котором консольный свес кровли снабжен элементами для намерзания воды из гидрофильного вещества с повышенной способностью к смачиванию водой, имеющего низкую теплопроводность и значительную удельную теплоемкость, и выполненными в виде двух досок, например, из мягких пород дерева, прикрепленных с нижней и верхней сторон консольного свеса кровли на всю длину карниза /см. а.с. СCСР №953143, кл. E04D 13/06, 1982 [2]/.
Сказанное устройство обеспечивает удлинение времени нагрева элементов для примерзания воды, а также более сильное примораживание к ним сосулек, что приводит к дольшему удержанию сосулек на элементах в процессе их таяния. Однако при любых характеристиках материалов элементов свеса малая площадь контактирующих сосулек с доской, ограниченная практически только верхним сечением сосульки, не позволяет обеспечить надежное удержание сосулек на доске без опасности срыва до полного их таяния. Кроме того, устройство не позволяет осуществить элективный сброс сосулек в любой момент времени, хотя само нахождение на карнизе сосулек значительных размеров до завершения процесса их таяния представляет значительную опасность вследствие возможности срыва сосулек под действием внешних случайных факторов: ветровых нагрузок, резкой оттепели и т.п.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является устройство для удаления сосулек с крыши здания, содержащее прикрепленный по кромке крыши на ее участке или по периметру с образованием замкнутого контура нагревательный элемент с вытяжными отверстиями, соединенный по концам с клеммами для подключения источника электрического сигнала /см. патент РФ на изобретение №2340746, кл. E04D 13/076, 2006 [3]/, и принятое за прототип.
Недостатками устройства-прототипа являются значительные энергозатраты на нагрев кровли здания, элементов крепления и т.п., серьезное усложнение конструкции крыши, невозможность надежного удержания сосулек на устройстве без опасности их падения в любые промежутки времени между моментами включения устройства.
Сущность изобретения заключается в создании устройства, позволяющего одновременно как сосредотачивать сосульки на специальных элементах и удерживать их значительное время непосредственно до полного таяния, так и удалять сосульки с данных элементов в любой момент времени путем импульсного нагрева, не позволяя им нарасти до опасных размеров.
Технический результат - повышение эксплуатационных качеств устройства за счет обеспечения возможности как удержания сосулек, так и их эффективного удаления нагревом, упрощение его конструкции и снижение энергозатрат.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве для удаления сосулек с крыши здания, содержащем прикрепленный вдоль края крыши на ее участке или по периметру с образованием замкнутого контура нагревательный элемент, соединенный с клеммами для подключения источника электрического сигнала, особенность заключается в том, что нагревательный элемент выполнен в виде упругого стального провода, закрепленного непосредственно по кромке крыши и согнутого через определенное шаговое расстояние с образованием вертикально свисающих вниз вдоль стены здания узких петель, снабженных в верхней части обращенными наружу и заостренными по концам поперечными штырьками, при этом снизу на каждую из петель надета плотно с натягом и зафиксирована поперечными штырьками втулка из упругопластического материала типа сотопласт, имеющего сотовую объемную структуру с открытыми наружными ячейками, высокую гидрофильность, низкую теплопроводность и значительную удельную теплоемкость.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где схематично показано предлагаемое устройство на виде на здание спереди /на крайние петли показаны в сборе с надетыми на них втулками с поперечным разрезом; одна из средних петель - в сборе без разреза; другая средняя петля - без надетой втулки/.
Устройство для удаления сосулек 1 с крыши 2 здания 3 содержит прикрепленный вдоль края крыши, например к наклонному козырьку 4, на участке крыши 2 или по ее периметру с образованием замкнутого контура нагревательный элемент 5, соединенный с клеммами для подключения источника электрического сигнала /клеммы и источник не показаны/. При этом нагревательный элемент выполнен в виде упругого стального провода, закрепленного непосредственно по кромке крыши 2 и согнутого через определенное шаговое расстояние с образованием вертикально свисающих вниз вдоль стены здания 3 узких петель 6, снабженных в своей верхней части обращенными наружу петель и заостренными по концам поперечными штырьками 7, приваренными к проводу 5. Снизу на каждую из петель 6 надета плотно с натягом и зафиксирована поперечными штырьками 7 втулка 6 из упругопластического материала типа сотопласт, имеющего сотовую объемную структуру с открытыми наружными ячейками, высокую гидрофильность /смачиваемость водой/, низкую теплопроводность и значительную удельную теплоемкость. Для плотного с натягом надевания втулок 8 петли 6 упруго сжимаются приложением к ним сжимающих усилий у основания петли 6. Далее после плотного натяга втулки 8 и снятия сжимающего усилия заостренные концы поперечных штырьков 7 входят в тело втулки 8 и жестко фиксируют ее на петле 6. Клеммы для подключения к концам провода 3 источника электрического сигнала могут быть установлены в нижней части здания /в этом случае они должны быть закрыты крышками во избежание вандализма/, либо выведены к электрическим щиткам в подъездах, на цокольные этажи или в подвальные помещения. В качестве источника электрического сигнала может быть использовано либо сетевое напряжение, либо генератор тока. Использование генератора постоянного тока позволит более быстро и эффективно производить нагрев. Источник может быть размещен на специальном транспортном средстве, что позволит мобильно и последовательно обслуживать многие здания. Петли 6 провода 5 являются одновременно как направляющими для стекания с крыши 2 воды при таянии снега и льда, так и арматурой для образования на них сосулек 1, раздельно друг от друга. Выбор оптимального соотношения размеров между шаговым расстоянием петель 6, а также длиной и шириной последних обеспечивает с одной стороны надежное удержание сосулек 1 на петлях 6, а с другой - раздельное образование сосулек 1 на петлях 6 без объединения сосулек в одно тело, что затрудняет процесс их удаления. Как показывают эксперименты, такими оптимальными размерами являются ширина петли 6 порядка 1-2 см, длина и шаговое расстояние порядка 15-20 см. Сосулька 1 охватывает тело петли 6, что значительно увеличивает площадь сцепления, и, естественно, время ее удержания в процессе таяния. Для минимальных энергозатрат, снижения опасности токопоражения и т.п. элемент 5 необходимо не все время держать под током, а подавать ток либо периодически на короткое время /3-5 мин/, либо по визуальной оценке размера сосулек 1, не позволяя им достигать опасных размеров. В остальное же время между промежутками токоподачи /многократно превышающее эти промежутки/ сосульки 1 должны с высокой степенью надежности удерживаться на петлях 6. В оптимальном варианте сосульки 1 должны удерживаться без пропускания тока по элементу 5 до полного их самопроизвольного таяния без опасности срыва /например, операция по нагреву не произведена по халатности и т.п./. Поэтому на петли 6 надеты специальные втулки 8, позволяющие многократно повысить удерживающую способность петель 6. Материал втулок 8 - сотопласт - позволяет добиться указанного эффекта /см., например, "Материалы для авиационных приборов и конструкций", под ред. акад. А.Ш.Белова. М.: "Металлургия", 1982, стр.371-374 [4]/, отличаясь повышенной гидрофильностью /способностью к смачиванию водой и значительного сцепления с ней/, значительной удельной теплоемкостью и очень низкой теплопроводностью. Наличие в материале сотопластов открытых наружу пор /ячеек/, связанных между собой, многократно увеличивает все указанные выше качества. Именно благодаря данным качествам вышеуказанные материалы /см. [4]/ широко используются в авиации для наружней теплозащиты и внутренней теплоизоляции объектов. Наличие ячеек /пор/ во втулках 6 многократно увеличивает площадь сцепления каждой сосульки 1 с петлей 5, делает сосульки 1 со втулкой 8 практически единым телом с общей поперечной структурой /сосулька 1 вмерзает во втулку 8 практически насквозь последней, образуя с ней, повторяем, единое тело с высокой поперечной жесткостью. Подача электрического сигнала не на крышу 2, а в петли 6, то есть практически внутрь тела сосулек 1 позволяет в нужный момент времени сбросить сосульки 1 за несколько минут, практически не расходуя электрической энергии на нагрев крыши 2, элементов крепления и т.п. /естественно, что перед подачей сигнала необходимо исключить возможность нахождения внизу здания людей и объектов/. Конструкция предельно проста и эффективна, может быть изготовлена практически в кустарных условиях, использоваться как при строительстве новых зданий, так и при усовершенствовании старых. В случаях отсутствия в наличии сотопластов втулки 8 могут быть изготовлены из мягких пород обычного дерева с выполнением в них системы сквозных отверстий, что несколько усложняет процесс изготовления.