СПОСОБ СБОРА АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКОВ СО СКАТНОЙ КРЫШИ ЗДАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD FOR COLLECTING ATMOSPHERIC PRECIPITATION FROM A PITCHED ROOF OF A BUILDING AND DEVICE FOR IMPLEMENTATION THEREOF

Изобретение относится к области строительства, в частности к способам и устройствам сбора атмосферных осадков со скатной крыши здания.
Известно, что атмосферные осадки в большинстве случаев выпадают в виде дождя или снега. При выпадении дождевых осадков на скатную крышу их водоотведение производится с использованием различных водосточных систем, которые, несмотря на свои отличия по свойствам материалов и конструктивным особенностям составляющих элементов, в общем случае включают в себя [1, с. 511-532] воронки, желоба, колена, водостоки, трубы, соединительные элементы, заглушки, кронштейны и др. В них весь дождевой сток с крыши здания как природный ресурс обычно не используется и в итоге направляется в канализацию. В случае выпадания снежных осадков на крышу здания и их накопление в большом количестве особенно весной ведет к образованию сосулек и снежных наледей на крыше и возможному сходу последних с нее, что сопряжено с негативными последствиями, т.е. как повреждение элементов водосточной системы, объектов придомовой инфраструктуры и травмирование прохожих и др. Применение же в этом случае на крыше здания снегозадержателей в виде щитов [1, с. 552] позволяет лишь удерживать на ней снег только в зимний период, а при интенсивном таянии больших сугробов на крыше с образованием сосулек и снежных наледей эффективность применения их резко снижается. В связи с изложенным можно отметить, что задача сбора атмосферных осадков со скатной крыши здания как полезного для потребления ресурса является весьма сложной (комплексной) и ее решение, вероятно, следует искать на более высоком системном уровне. В качестве примера такого решения может служить предлагаемое техническое решение, по которому близкого аналога не выявлено.
Задача изобретения - обеспечение сбора и хранение атмосферных осадков в пределах скатной крыши при сокращении элементов водосточной системы и приспособлений для их монтажа. Это достигается тем, что сбор атмосферных осадков любого фазового состояния, т.е. снега или дождя, с кровли крыши осуществляют при удержании их на ней в открытой герметичной емкости, которую формируют из герметично соединенных между собой вертикально расположенных по контуру крыши щитов-снегозадержателей высотой до половины от высоты ее конька и кровлей крыши путем герметичного соединения по их нижним кромкам с кромками кровли крыши неразъемно, т.е. отдельно на ее участках или в целом, выполненных из тонкостенного холодоводостойкого полимерного материала, с силовым креплением друг к другу через несущие элементы, например жесткие ребра, и монтажом их в сборе к несущим элементам конструкции крыши при опоре последних на стены здания. В другом варианте осуществления способ отличается тем, что по контуру расположения щитов-снегозадержателей на крыше с заданным шагом размещают с креплением к ним жестко стойки высотой не выше конька крыши и выступающие за ним свободные их концы соединяют нитеобразными несущими элементами как последовательно расположенных между собой по контуру крыши, так и каждой из них с коньком кровли крыши, а на нитеобразные элементы, соединяющие выступающие свободные концы стоек, навешивают мелкоячеистую сетку из холодостойкого материала с креплением к щитам-снегозадержателям. Само же устройство для сбора атмосферных осадков со скатной крыши здания содержит герметичную емкость для сбора атмосферных осадков, образованную в пространствах (областях) между щитами-снегозадержателями, расположенными вертикально по контуру крыши на высоте до половины от высоты ее конька, и кровлей крыши, т.е. отдельно на ее участках или в целом на ней, выполненными из тонкостенного холодоводостойкого полимерного материала, например ПВХ, путем герметичного соединения неразъемно по их кромкам при силовом креплении друг к другу через несущие элементы, например жесткие ребра, а также оно снабжено двумя трубопроводами, т.е. одним для отвода воды из герметичной емкости и другим трубопроводом для ее отвода в случае переполнения ею герметичной емкости.
Достижение технического результата согласно поставленной задаче изобретения является закономерным следствием, вытекающим из объективных связей и взаимодействия между атмосферными осадками на кровле крыши здания и устройством для их сбора на ней.
На фиг. 1 приведена конструктивная схема связей составляющих элементов устройства для сбора атмосферных осадков со скатной крыши 1 здания 2. Само устройство для сбора атмосферных осадков включает в себя открытую герметичную емкость, которая образована путем герметичного соединения, например сваркой, нижних кромок щитов-снегозадержателей 3, расположенных по контуру крыши высотой до половины от высоты ее конька 4 с кромками крыши в прикарнизной зоне здания 5. При изготовлении щитов-снегозадержателей и кровли на участке крыши в прикарнизной зоне (фиг. 2) 5 применяется листовой холодоводостойкий материал типа ПВХ заданной толщины, например в пределах 3-10 мм. Для придания целостности и жесткости сформированной герметичной емкости в виде пространственной коробчатой конструкции (фиг. 2) ее составляющие элементы, т.е. щиты-снегозадержатели 3 и участки кровли в прикарнизной зоне 5, соединены неразъемно при расположении по контуру крыши каждый из них по смежным кромкам (стыкам) и между собой с заданным шагом ребрами жесткости 6. А в целом она монтируется к несущим элементам конструкции крыши 7 с опорой последних на стены здания 2.
Так как герметичная емкость выполняет роль лишь части кровли крыши и служит для сбора (хранения) только жидкой фазы атмосферных осадков, то остальная часть кровли от конька крыши 8 может быть выполнена из другого кровельного материала, например профильного металлопроката. С целью удержания в пределах кровли крыши большего количества атмосферных осадков в виде снега по контуру расположения щитов-снегозадержателей 3 на крыше с заданным шагом размещены с креплением к ним жестко, т.е. сваркой или с помощью клея, стойки 9, высотой не выше конька крыши. Здесь выступающие за ними свободные их концы соединены нитеобразными несущими элементами (тросами) 10 как последовательно расположенных между собой по контуру крыши, так и каждой из них с коньком кровли крыши (фиг. 1), а на нитеобразные элементы 10, соединяющие выступающие свободные концы стоек 9, навешена мелкоячеистая сетка 11 из материала, устойчивого к воздействию факторов окружающей среды с креплением к щитам-снегозадержателям 3. Кроме того, устройство снабжено двумя трубопроводами 12 и 13, т.е. одним для отвода воды 14 из и другим трубопроводом для ее слива в случае перенаполнения ею герметичной емкости.
В случае выпадения большого количества снежных осадков, приводящих к возможному перенаполнению ими свободного пространства над крышей здания, имеются известные технические решения для их утилизации на месте путем подвода к крыше теплового воздушного потока из подвальных помещений здания, подачи горячей воды, с помощью теплоэлектронагревателей (ТЭН) и др.
Однако при реализации данного технического решения необходимо учитывать следующие особенности:
- конструкция скатной крыши, стены здания и его фундамент должны обладать несущей способностью для восприятия возникающих дополнительных нагрузок;
- замерзание воды в герметичной емкости наблюдается послойно от карниза здания к коньку крыши, что является безопасным для сохранения ее целостности даже при полном ее промерзании;
- полное промерзание герметичной емкости не является препятствием для слива из нее в трубопровод воды при таянии снега на крыше и выпадающих дождевых осадках.
0
1
2
1
0
2
1
1
В качестве примера реализации предлагаемого технического решения представлена скатная крыша здания со следующими характеристиками (фиг. 1): длина крыши здания  ширина крыши b=12 м; высота крыши h=2 м; высота щитов-снегозадержателей h=1 м; высота сетчатого ограждения крыши h=1 м; высота зеркала подъема воды в герметичной емкости h=0,8 м; и при этом из фиг. 1 видно, что ширина зеркала воды b в герметичной емкости определяется из соотношения: 2h/b=h/b, откуда b=(12⋅0,8)/(2⋅2)=2,4 м.
К
2
2
Площадь крыши в плане равна S=b⋅h=12⋅50=600 м; объем же наполняемой герметичной емкости при h=0,8 м составит
Здесь объем всего надкрышного пространства для накопления атмосферных осадков в виде снега равен
c
H
К
а это достигается при выпадении снежных осадков толщиной h=V/S=600/600=1 м.
Достоинствами данного технического решения являются: сбор и хранение атмосферных осадков в пределах площади крыши; сокращение элементов водосточной системы и элементов для их монтажа; снижение затрат на содержание кровли крыши в безопасном состоянии; получение полезного природного ресурса и повышение экологии.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Кровельные системы. Материалы и технологии. - М.: Стройинформ. Ростов н/Д: Феникс, 2006, - 636 с.: ил. - («Застройщик»).