СВЧ-антиобледенительное устройство
UHF ANTI-ICING APPARATUS

Изобретение относится к области строительства, в частности к устройствам для предотвращения образования или растапливания снега и мелких наледей на краях крыш зданий с СВЧ-нагревом.
Известно антиобледенительное устройство для крыш (RU 2340746 С2, 27.01.2012). Данное устройство содержит закрепленный по контакту с краем крыши и расположенный на ее участке или по ее периметру с образованием замкнутого контура нагревательный трубчатый элемент с вытяжными отверстиями, соединенный с транспортным воздуховодом, размещенным в дымоходе с расположением его воздухозаборного конца ниже вытяжных отверстий, выполненных в донной части нагревательного трубчатого элемента у его концов или рассредоточенных по его длине. При этом воздухозаборный конец транспортного воздуховода размещен вне зоны задымления и снабжен заглушкой, а размещенная в дымоходе часть транспортного воздуховода выполнена в виде прямого или спирального жаростойкого трубчатого элемента. Для включения устройства вынимают заглушку из воздухозаборного конца транспортного воздуховода, после чего нагретый в дымоходе теплоноситель (теплый воздух) по транспортному воздуховоду перемещается в нагревательный трубчатый элемент, размещенный по краю крыши в зоне образования наледей (сосулек), и через вытяжные отверстия в его донной части истекает наружу, обеспечивая растаивания наледей или предотвращение их образования.
Недостатком этого известного технического решения можно считать образование конденсата на стенках нагревательного трубчатого элемента, приводящее к снижению эффективности работы рассматриваемого технического решения.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является принятый автором за прототип система антиобледнения и снеготаяния крыши и кровли (см. Интерне т- ресурс: Система антиобледнения и снеготаяния крыши и кровли, krovIyakizhi, ru). Данная система относится к электрическому оборудованию и содержит нагревательный кабель (термокабель), укладывающий петлями или зигзагом вдоль свесов, ендов и водосточных желобов там, где активно скапливается снег на поверхности крыши. Система для включения и выключения принудительного снеготаяния и регулирования температуря, снабжена модулем управления. Кроме того она с помощью силовых кабелей питается электроэнергией. Принцип работы системы прост и основан на нагревании поверхности крыши посредством пущенного вдоль ската нагревательного кабеля. Все это в купе приводит к процессу интенсивного снеготаяния.
Недостатком этой известной антиобледенительной системы можно считать низкую эффективность снеготаяния из-за возникновения тока утечки через поверхность крыши при нарушении изоляции между нагревающим кабелем и кровлей.
Техническим результатом предлагаемого технического решения является повышение эффективности снеготаяния на поверхности крыши.
Технический результат достигается тем, что СВЧ-антиобледенительное устройство, включает первый источник питания, нагревательный элемент, питающий кабель, блок управления, подключенный первым плечом к выходам датчиков температуры, наличия снега и наличия воды. Устройство снабжено СВЧ-генератором с перестраиваемой мощностью, вторым источником питания, блоком включения - выключения, нагревательный элемент выполнен в виде диэлектрического волновода, закрепленного вдоль кромки ската металлической крыши с небольшим зазором от ее поверхности, причем выход СВЧ-генератора посредством питающего кабеля соединен с диэлектрическим волноводом, выход первого источника питания соединен с первым плечом блока включения - выключения и через второй источник питания с датчиками температуры, наличия снега, наличия воды и вторым плечом блока управления, второе плечо блока включения - выключения подключено к входу по питанию СВЧ-генератора, третье плечо блока управления соединено с третьим плечом блока включения -выключения.
Сущность заявляемого изобретения, характеризуемого совокупностью указанных выше признаков, состоит в том, что СВЧ-нагрев поверхности крыши посредством диэлектрического волновода, расположенного на поверхности крыши, дает возможность обеспечить снеготаяние на краях крыши.
Наличие в заявляемом устройстве совокупности перечисленных существующих признаков, позволяет решить задачу исключения обледенения поверхности крыши на базе использования СВЧ-нагрева поверхности крыши посредством диэлектрического волновода, с желаемым техническим результатом, т.е. повышением эффективности снеготаяния на поверхности крыши.
На чертеже приведена функциональная схема устройства.
Устройство содержит диэлектрический волновод 1, блок включения - выключения 2, блок управления 3, первый источник питания 4, второй источник питания 5, СВЧ-генератор с перестраиваемой мощностью 6, питающий кабель 7, датчик температуры 8, датчик наличия воды 9 и датчик наличия снега 10.
Согласно предлагаемому устройству, диэлектрический волновод 1 из полимерного материала, служащий как нагревательный элемент, смонтируют вдоль кромки ската металлической крыши здания с небольшим зазором от ее поверхности. По близости от волновода на край крыши (там, где возможно образование снега, наледей и воды) устанавливают датчики температуры 8, наличия воды 9 и наличия снега 10.
При наличии снега, например, на поверхности крыши, информационный сигнал датчика снега после соответствующей обработки в блоке управления 3, соединенном третьим плечом с третьим плечом блока включения-выключения 2, второе плечо которого подключено к входу по питанию  СВЧ-генератора, подают  на блок включения-выключения 2, который далее обеспечивает питание СВЧ-генератора 6 от первого источника питания 4, соединенного выходом с первым плечом блока включения-выключения и вторым плечом блока управления. В результате этого выходная СВЧ-мощность генератора посредством питающего кабеля 7, направляется в диэлектрический волновод. Перед этим питание датчиков температуры, наличия снега и воды, а также блока управления, производят вторым источником питания 5, запитанным в свою очередь первым источником питания.
Поступившие в волновод сверхвысокочастотные колебания, распространяются по его длине. Как известно из электродинамики в этом случае в волноводе может иметь место поверхностная волна, прижимающая к наружной поверхности волновода и распространяющейся вдоль его длины (возникновение раздела границы двух сред «воздух - поверхность диэлектрического волновода). Так как, диэлектрический волновод расположен по близости от поверхности крыши со снегом, то нагретый определенной мощностью распространяющейся волны волновод, за счет теплоотдачи в зону образования снега, обеспечит нагрев поверхности крыши со снегом, и как следствие произойдет процесс снеготаяния. В данном техническом решении предусмотрена возможность варьирования выходной мощности СВЧ-генератора в зависимости от температуры слоя снега с учетом температуры окружающей среды и геометрических размеров покрова снега на поверхности крыши. Отсюда вытекает необходимость слежения за температурой в зоне образования снега, при которой начинается процесс таяния, и он будет продолжаться до тех пор, пока не образуется талая вода (отсутствие снега) на поверхности крыши. Другими словами, мощность выходного сигнала генератора следует перестроить в сторону увеличения или уменьшения в зависимости от изменения показания датчика температуры. По показанию датчика наличия воды, соответствующему уже образованию воды на поверхности крыши можно считать началом снеготаяния на поверхности крыши. При получении информации от датчика наличия снега об отсутствии снега, поступление СВЧ-мощности в диэлектрический волновод можно приостановить с помощью блока включения - выключения. Для этого сигнал, полученный с датчика наличия снега после соответствующей обработки в блоке управления, подают в блок включения - выключения и в результате чего, питание к генератору отключается. При этом показание датчика наличия воды на поверхности крыши должен соответствовать отсутствию воды на ее поверхности из-за полного стекания талой воды с краев крыши благодаря зазору между поверхностью крыши и внутренней поверхностью волновода. В силу этого образование наледи на краях крыши можно избежать, т.е. можно обеспечить полное отсутствие скопления воды на краях крыши, исключающее обледенение (отсутствие сосулек) на краях крыши.
Таким образом, в предлагаемом устройстве благодаря использованию СВЧ-нагрева поверхности крыши со снегом посредством диэлектрического волновода, расположенного на кромке ската крыши, можно обеспечить повышение эффективности снеготаяния на поверхности крыши.
Преимуществом предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом можно считать электробезопасность и полное отсутствие наледей на свесах крыши.
Предлагаемое устройство успешно может быть использовано и для решения других задач, например, на транспорте, для предотвращения налипания мокрого снега на лобовом и заднем стеклах легковых автомобилей.