Устройство для защиты водосточной трубы от замерзания в ней воды
Изобретение относится к области строительства и эксплуатации и может быть использовано при обустройстве крыш зданий и сооружений. Изобретение направлено на уменьшение вероятности образования наледи и сосулек на внешней поверхности водосточной трубы. Устройство содержит тонкостенную оболочку с элементами крепления ее над верхней горловиной водосточной трубы, выполненную из водонепроницаемого материала размером, перекрывающим поперечный размер верхней горловины трубы. Оболочка снабжена системой обогрева наружной поверхности с удельной мощностью в пределах от 50 до 500 вт/кв.м., соединенной с источником питания. Устройство содержит также ряд дополнительных признаков, повышающих эффективность его эксплуатационных характеристик. Такое выполнение устройства позволит обеспечить положительное значение температуры его наружной поверхности в условиях отрицательных значений температуры атмосферного воздуха в период формирования на крыше условий для таяния снега и наледи вследствие различных тепловых потоков (солнечная радиация, тепловые потоки из чердачного помещения и пр.) над водосточным желобом, обслуживающим водосточную трубу.
Изобретение относится к области строительства и эксплуатации зданий и сооружений и может быть использовано для предотвращения образования наледи и сосулек на внешней поверхности водосточной трубы.
Известно устройство для защиты водосточной трубы от замерзания в ней воды, содержащее кабель подогрева, установленный внутри водосточной трубы, соединенный с источником питания (см, например http://www.krovtexo.ru/a2.htm). Данное устройство формирует в пространстве водосточной трубы положительную температуру, в результат чего исключается возможность замерзания в трубе воды. Вместе с тем, данное устройство требует значительных затрат на его эксплуатацию, т.к. требуют прогрева до положительной температуры в зимний период всего пространства водосточной трубы, стенки которой имеют низкую тепловую изоляцию, что связано со значительными теплопотерями.
Известно устройство защиты водосточной трубы от замерзания, состоящее из полимерного рукава, устанавливаемого непосредственно в трубу на специальном фиксаторе, покрытия воронки и отлива из антиобледенительной мастики (см., например http://www.konserg.ni/Arh_50/exp_3_50.htm) По результатам испытаний разработчиков, полимерный рукав не позволяет образовываться ледяным пробкам. Большая часть воды, попадающая в защищенную трубу, не успевает замерзнуть и сливается вниз. Та же часть, которая замерзает, не может удержаться на поверхности полимера, подвергшегося специальной
обработке, и падает в виде мелких ледышек, не причиняя никакого вреда ни самой трубе, ни прохожим. Вместе с тем, известно устройство требует значительных затрат на его изготовление и монтаж. Кроме того, происходит снижение проходного сечения водосточных труб, особенно в местах их изгибов, что при возможном попадании различных загрязнений (например, листьев) приведет к их запору, и требуется постоянного обслуживания.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому техническому решению является устройство для защиты водосточной трубы от замерзания в ней воды, содержащее тонкостенную оболочку с элементами крепления ее над верхней горловиной водосточной трубы, выполненную из водонепроницаемого материала размером, перекрывающим поперечный размер верхней горловины трубы, так называемые «зимники» (см., например http://www.srstroy.ni/roofs/equipment/anti-ice/recommendations/)
Данное устройство в осенний период времени устанавливается над водосточной трубой и перекрывает вход сточных вод с крыши в водосточную трубу, чем и предотвращается замерзание в ней воды, и обеспечивается защита трубы от повреждения в зимний период. Однако, отводимые известным устройством сточные воды намерзают как на внешней поверхности водосточной трубы, так и на поверхности крыши, образуя наледь и сосульки.
Целью изобретения является уменьшение вероятности образования наледи и сосулек на внешней поверхности водосточной трубы.
Для достижения поставленной цели в известном устройстве, содержащем тонкостенную оболочку с элементами крепления ее над верхней горловиной водосточной трубы, выполненную из водонепроницаемого материала размером, перекрывающим поперечный размер верхней горловины трубы, оболочка снабжена системой обогрева наружной поверхности с удельной мощностью в пределах от 50 до 500 вт/кв.м., соединенной с источником питания;
удельная мощность системы обогрева устройства определяется из условия возможности превышения температуры его наружной поверхности над температурой атмосферного воздуха на величину не менее, чем значение максимального перепада температуры по поверхности кровли в течение всего зимнего периода;
снабжено средствами регулирования величины напряжения, подаваемого на систему обогрева;
снабжено датчиками температуры поверхности кровли и нижнего края тонкостенной оболочки, соединенными с системой регулировании величины напряжения, подаваемого на систему обогрева.
Такое выполнение устройства позволит обеспечить положительное значение температуры его наружной поверхности в условиях отрицательных значений температуры атмосферного воздуха в период формирования на крыше условий для таяния снега и наледи вследствие различных тепловых потоков (солнечная радиация, тепловые потоки из чердачного помещения и пр.) над водосточным желобом, обслуживающим водосточную трубу. Для того чтобы образовались на крыше талые воды, в условиях отрицательных температур атмосферного воздуха, ее поверхность должна иметь участки кровли, прогретые до положительных температур. Значение минимальной температуры окружающего воздуха, при которой возможно прогревание участков кровли до положительных температур для каждой кровли может быть установлено как теоретическими расчетами, так и экспериментально. То есть, для каждой кровли можно установить максимальное значение перепада температуры по поверхности кровли от кромки крыши до ее конька. Учитывая, что защитное устройство водосточной трубы находится на кромке здания, без подогрева его температура была бы примерно ровна температуре окружающего воздуха, так же как и температура кромки кровли. Следовательно, установив обогреватели мощностью, обеспечивающей прогрев защитного устройства на максимальное значение перепада температуры кровли по отношению к температуре окружающего
воздуха, на поверхности защитного устройства в период образования талых вод мы всегда будем иметь положительную температуру, что исключает возможность примерзания талой воды. В результате чего, талые воды, образуемые в условиях отрицательных температур атмосферного воздуха вследствие различных тепловых потоков на поверхность кровли (например, солнечной радиации, тепловых потоков чердачных помещений и пр.) не примерзают к поверхности устройства защиты водосточной трубы и свободно отводятся с поверхности крыши. Как показал анализ существующих кровель, значение удельной мощности, обеспечивающей требуемый перепад температур (на некоторых кровлях наблюдается движение талых вод при температурах воздуха менее - 10°С), с учетом запаса на непредвиденные теплопотери составляет от 50 до 500 вт/ кв.м.
На фиг.1 представлена конструктивная схема предлагаемого устройства.
На фиг.2 представлена схема монтажа предлагаемого устройства на крыше здания.
Предлагаемое устройство включает в себя тонкостенную оболочку, выполненную в виде пластины 1 с загнутыми краями 2 из водонепроницаемого материала, например из кровельной жести, снизу которой прикреплен электрообогреватель 3, соединенный электропроводкой 4 с источником питания (на фиг. не показан). Электрообогреватель 3 может быть выполнен различной конструкции, например, в виде пластины из изоляционного материала (например, стеклопластика) со встроенными в ней электропроводящими нитями, соединенными с электропроводкой 4. Подобного типа нагреватели широко предлагаются на рынке.
См., например, электрообогреватели фирмы МОСТОР 7 (http://www.mostor7.ni/obogrev/bitovie.shtml). Выполнение предлагаемого устройства в виде соединенных между собой металлической пластины и электрообогревателя определилось из желания использовать конструкции готовых и предлагаемых на рынке электрообогревателей. Конструктивное
выполнение заявляемого устройства может быть выполнено и отлично от представленной на фиг.1 схемы. Например, устройство может быть выполнено в виде целиковой оболочки из электроизоляционного материала со встроенными внутри электрическими проводами. Либо в виде пластины, снизу которой прикреплены кабели электрообогрева. Главное, чтобы наружная поверхность устройства (контактирующая с талыми водами) была подогреваемой с удельной мощностью обогрева от 50 до 500 вт/кв. м. Столь существенный разброс удельной мощности подогрева объясняется разнообразием существующих крыш, как по утечкам тепловых потоков из чердачных помещений, так и по положению относительно потоков солнечной радиации. Для крыш, находящихся в теневой области, с хорошей теплоизоляцией потолочного перекрытия для обеспечения прохождения талых вод, возникающих вследствие суточных колебаний температуры достаточно иметь подогрев устройства с удельной мощностью порядка 50 вт/кв.м. Для мансартных же крыш, обращенных на солнечную сторону, с разводкой системы отопления в чердачном помещении, перепад температур по кровле может достигать в морозные дни более 10 градусов (между коньком и нижней кромки защитного устройства). И для обеспечения работы предлагаемого устройства требуется удельная мощность порядка 500 вт/кв.м. Конкретное значение удельной мощности устанавливается на этапе проектирования предлагаемого устройства.
Либо экспериментально, на основе многолетних наблюдений, либо расчетным путем с учетом всех возможных тепловых потоков выявляют значение максимально перепада температур по кровле от конька до нижней кромки. И, исходя из конкретной конструкции устройства, схемы обеспечения подогрева, возможных ветровых потоков и прочих источников тепловых потерь рассчитывается требуемая мощность обогрева устройства, исходя из условия возможности компенсации на устройстве установленного перепада температур. При этом, обеспечивается нагрев наружной поверхности оболочки до положительной температуры в условиях
наибольших морозов, при которых наблюдается на кровле образование талых вод.
Таким образом, талые воды, образующиеся в верхней части кровли вследствие тепловых потоков и нагрева поверхности кровли до положительной температуры беспрепятственно уходят с предлагаемого устройства, так как его температура также положительна.
Крепление обогревателей к устройству может быть осуществлено различным способом, например, с помощью винтов, устанавливаемых по периметру поверхности обогревателя (на фиг. не показаны) в области свободной от электропроводных нитей.
Монтаж предлагаемого устройства на крыше осуществляется аналогично известному устройству. На фиг.2 представлена схема монтажа предлагаемого устройства на крыше здания.
Предлагаемое устройство 1, устанавливается верхней кромкой под лист водосточного желоба 2 и опирается на край водосборной горловины водосточной трубы 3. Фиксация предлагаемого устройства может быть осуществлено различным способов в зависимости от конструктивных особенностей узлов сочленения (водосточного желоба, предлагаемого устройства и водосборной горловины). В качестве примера на фиг.2 представлена схема крепления устройства с помощью проволоки 4. Для надежности также проволокой устройство может быть закреплено и на горловине водосборной воронки (на фиг.2 не показано). Электрические провода подвода напряжения питания (на фиг.2 не показаны) в удобном месте под нижней кромкой кровли выводятся в чердачное помещение и соединятся либо с системой регулирования величины напряжения, подаваемого на систему обогрева, либо проводами электропитания. В качестве системы регулирования могут быть использованы, как автоматическая система регулирования, построенная по общим принципам системы управления, так и обычный регулятор напряжения, управляемый вручную. В первом случае, датчики температуры крыши и предлагаемого устройства соединены с
системой регулирования величины подаваемого напряжения, которая обеспечивает значение напряжения, подаваемого на систему обогрева такой величины, которое способствует поддержание положительной температуры на поверхности предлагаемого устройства при достижении положительного значения температуры поверхности кровли крыши над водосточным желобом, обслуживающим водосточную трубу в условиях отрицательных температур. Во втором случае датчики температур соединены с устройством отображения информации, показания которых наблюдает оператор. И при превышении температуры поверхности кровли положительного значения температуры, устанавливают значение напряжения, подаваемого на систему нагрева, при котором значение температуры поверхности устройства защиты достигнет положительного значения. На практике же, при работе с оператором предлагаемое устройство может обеспечить выполнение своих функций и без использования датчиков температуры. Достаточно при образовании на защитных устройствах наледи и сосулек увеличить напряжение, подаваемое на систему обогрева, и поверхность защитного устройства будет чистой. Учитывая, что в предлагаемом устройстве прогрев до положительной температуры осуществляется лишь поверхности защитной оболочки, площадь, которой составляет десятые доли квадратного метра, значение потребляемой мощности незначительны. Кроме того, предлагаемое устройство позволяет периодически выключать систему обогрева, включая ее при необходимости, что достаточно легко может быть автоматизировано известными методами и позволит дополнительно сэкономить затраты на использование электроэнергии. Необходимость регулирования подачи электроэнергии и автоматизации процесса управления устанавливается в каждом конкретном случае, в зависимости от категории здания, количества водосточных труб, стоимости средств автоматизации в сравнении со стоимостью электроэнергии, ограничений по объемам потребляемой энергии и пр.
Таким образом, предлагаемое устройство благодаря наличию новых признаков в совокупности с известными, позволяет защитить водосточную трубу от замерзания, исключить образование наледи и сосулек и достичь цели предполагаемого изобретения
1. Устройство для защиты водосточной трубы от замерзания в ней воды, содержащее тонкостенную оболочку с элементами крепления ее над верхней горловиной водосточной трубы, выполненную из водонепроницаемого материала размером, перекрывающим поперечный размер верхней горловины трубы, отличающееся тем, что оболочка снабжена системой обогрева наружной поверхности с удельной мощностью в пределах от 50 до 500 Вт/м2, соединенной с источником питания.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что удельная мощность системы обогрева устройства определяется из условия возможности превышения температуры его наружной поверхности над температурой атмосферного воздуха не менее чем значение максимального перепада температуры по поверхности кровли в течение всего зимнего периода.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что снабжено средствами регулирования величины напряжения, подаваемого на систему обогрева.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что снабжено датчиками температуры поверхности кровли и нижнего края тонкостенной оболочки, соединенными с системой регулировании величины напряжения, подаваемого на систему обогрева.
