УСТРОЙСТВО КРЫШИ ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ Российский патент 2008 года по МПК E04D13/76 

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации зданий и сооружений и может быть использовано для предотвращения образования на кромках крыши наледи и сосулек.

Известны технические устройства, обеспечивающие периодическое удаление сосулек по мере их накопления на кромке кровли. Так, в устройстве крыши здания и сооружения для удаления сосулек предусмотрена система из блоков и двуплечих рычагов, шарнирно закрепленных на углах стен здания. См. авторское свидетельство №775268 по кл. E04D 13/06, опубл. 30.10.80 г., бюл. №40. К концам рычагов прикреплены тросы, натянутые вдоль кровли. Короткие концы рычагов соединены дополнительными тросами с источником механического возмущения, например, дверями. Система рычагов, блоков и тросов позволяет использовать механические усилия при открывании дверей для воздействия на сосульки. Известное устройство обеспечивает отрыв и сброс с крыши уже сформированных сосулек за счет механической энергии.

В устройстве для удаления льда по патенту РФ на изобретение №2169245 по кл. 7 E04D 13/00 (опубл. 20.06.2001 г., бюл. №17) используется источник механических импульсов с узлом крепления на здании или сооружении и упругий элемент, расположенный вдоль карниза крыши. Устройство дополнительно снабжено подпружиненными в противоположном направлении действию механических импульсов штоками, с одной стороны связанными с упругим элементом, выполненным в виде линейного волновода, механически развязанного с карнизом крыши, а с другой стороны - с источником механических импульсов. Кроме того, известное устройство содержит ряд дополнительных признаков, улучшающих его технические и эксплуатационные характеристики. В известном устройстве за счет подпружиненных штоков обеспечивается концентрация импульса силы от источника его возмущения на линейный волновод, увеличивая тем самым амплитуду силового возмущения, передаваемого на сосульки, чем обеспечивается отрыв их от крыши и сброс под действием собственной силы тяжести вниз на землю.

Другое направление борьбы с сосульками предусматривает использование специальных покрытий кровельной поверхности, позволяющих снижать вероятность образования наледи и сосулек. Так, например, известно противообледенительное покрытие, которое включает в себя неполярные каучуки и может быть нанесено на поверхность, предотвращаемую от нарастания льда (описание изобретения к патенту РФ №2086601 по кл. 6 C09K 3/18). Покрытие может обеспечить эффективную защиту поверхности на длительный срок от нарастания льда. Однако для защиты крыши от наледи и сосулек, возникающих на ее нижних кромках, использование известного покрытия дорого и не всегда эффективно. Так, на отлогих крышах возможно смерзание льда по всей поверхности крыши, разрушение которого может произойти лишь при нарастании больших сосулек, угрожающих безопасности населения.

Известно устройство крыши здания и сооружения, включающее кровлю, на поверхность которой нанесено противообледенительное покрытие полосой вдоль нижней кромки кровли, ширина полосы в зависимости от климатической зоны и наклона крыши определяется значением от 0,1 м до 2,5 м; полоса покрытия нанесена с напуском относительно кровли на величину свисания не менее 2 см вниз от ее нижней кромки; угол между поверхностью кровли и плоскостью напуска не превышает значения 180°. См. патент РФ №2244790, МПК E04D 13/076.

Известное техническое решение позволяет снизить сцепление замерзающей воды с поверхностью крыши в нижней ее части и тем самым снизить вероятность образования наледи и сосулек либо, как минимум, снизить нагрузки на кровлю в процессе удаления с крыши наледи.

Вместе с тем, учитывая, что значительная часть крыш имеет малый угол ската, вследствие чего даже при незначительных силах сцепления наледи с антиобледенительным покрытием имеют случаи удержания наледи на поверхности кровли.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство крыши здания и сооружения, содержащее кровлю с расположенным в нижней ее части водосточным желобом, антиобледенительное покрытие, выполненное в виде тонкостенной оболочки, перекрывающей пространство между верхней кромкой водосточного желоба и нижней кромкой кровельной поверхности с напуском относительно нижней кромки кровельной поверхности. В пространстве между антиобледенительным покрытием и кровлей установлен источник генерации колебаний. Внутренняя часть водосточного желоба и прилегающая к нему поверхность кровли на расстоянии не менее 10 см покрыта антиобледенительным покрытием. См. патент РФ №2291261, опубл. 10.01.2007 г., бюл. №1.

В данном устройстве значительно снизилась вероятность образование сосулек и наледи на кромке кровли. Вместе с тем, при увеличении тепловых потоков на поверхность кровли при отрицательных температурах воздуха (как из чердачного помещения, так и вследствие солнечной радиации) происходит интенсивное таяние снежного покрова. Вследствие замерзания талых вод в водосточной трубе происходит накопление льда в желобе, перетекание талых вод через желоб и образование сосулек на антиобледенительном покрытии. Вследствие ветровых колебаний антиобледенительного покрытия образуемые сосульки не успевают развиться и срываются с покрытий. В зонах же, прилегающих к водосточным воронкам, где ширина антиобледенительных покрытий ограничена, энергия ветровых колебаний незначительна и недостаточна для отрыва сосулек. Наблюдается развитие сосулек в прилегающих к водосточным воронкам зонах.

Целью настоящего изобретения является снижение вероятности образования наледи и сосулек на нижней кромке кровельного покрытия

Для достижения заявленной цели в известном устройстве крыши здания и сооружения, содержащем кровлю с расположенным в нижней ее части водосточным желобом, антиобледенительное покрытие, выполненное в виде тонкостенной оболочки, перекрывающей пространство между верхней кромкой водосточного желоба и нижней кромкой кровельной поверхности с напуском относительно нижней кромки кровельной поверхности, водосточный желоб установлен относительно нижней кромки кровельной поверхности на удалении не менее чем 0,4 м;

высота водосточного желоба выполнена размером, обеспечивающим уклон антиобледенительного покрытия не менее 45°;

антиобледенительное покрытие установлено с зазором относительно нижней кромки кровельной поверхности и закреплено на установленных вдоль нижней кромки, с шагом не менее 0,3 м упругих опорах, жесткость которых не мене 1 кГ/см;

устройство снабжено водоотводящими воронками, установленными в водосточном желобе с шагом не более 10 м, соединенными с системой внутреннего водостока;

устройство снабжено дополнительными водосточными желобами высотой не менее 10 мм, установленными на поверхности кровли с уклоном к водоотводящим воронкам не менее 8°.

Предлагаемое техническое решение позволяет усилить ветровые колебания антиобледенительного покрытия и снизить вероятности накопления на нем снежных масс и сосулек и как следствие сократить вероятности образования на нижней кромке крыши наледи и сосулек.

На чертеже представлена условная схема предлагаемого технического решения. Устройство включает в себя кровлю 1 с установленным в нижней ее части, на расстоянии не менее 0,4 м от нижней кромки 2 поверхности кровли водосточным желобом 3. Антиобледенительное покрытие 4 выполнено из листового материала в виде тонкостенной оболочки, перекрывающей пространство между нижней кромкой кровли 1 и верхним краем водоотводящего желоба 3.

Антиобледенительное покрытие может быль выполнено из различных материалов. Основные требования к материалу - это, прежде всего, сохранение прочностных свойств под действием всех нагрузок и динамические свойства. Собственные частоты колебаний закрепленной оболочки между нижней кромкой 2 поверхности кровли и верхним краем водоотводящего желоба 3 должны быть не ниже 5 Гц. Покрытие может быть выполнено как из кровельной стали, пружинной листовой стали, различных пластмассовых тонкостенных листов, так и из различных тканей, например из стеклоткани, ламинированной тефлоном. См., например, http//www.beltimpex.ru. Для усиления антиобледенительных свойств покрытия поверхность покрытия может быть покрыта специальными антиобледенительными материалами, например ламинирована тефлоновой пленкой. Наиболее предпочтительным материалом в качестве антиобледенительного покрытия рассматривается упругая стальная лента, выполненная из пружинной стали типа 65Г. Крепление антиобледенительного покрытия на верхней кромке может осуществляться согласно общим требованиям проектирования конструкций. Например, с помощью болтового соединения 5. Для уплотнения соединения и избежания затекания сточных вод под антиобледенительное покрытие место соединения может быть герметизировано с помощью прокладки 6. Схема крепления антиобледенительного покрытия 4 вдоль нижней кромки 2 определяется материалом антиобледенительного покрытия. При использования тканей крепление к нижней кромке может быть осуществлено известным способом на люверсах по аналогии с креплением рекламных банеров, см., например патент РФ №2291261 (не показано). При использовании более жестких и гибких материалов (типа кровельного железа) крепление антиобледенительного покрытия может осуществляться по аналогии с креплением нижнего листа свеса кровли (см., например, патент РФ №2282930). Для более эффективного использования ветровых нагрузок для формирования вибраций на поверхности антиобледенительного покрытия при использовании в качестве антиобледенительных покрытий жестких материалов предлагается осуществить крепление на упругих опорах 7. Опоры 7 установлены на кровельной поверхности вдоль нижней кромки с шагом не менее 0,3 м. Жесткость упругих опор выбирается исходя из конкретной конструкции устройства и используемого материала антиобледенительного покрытия. Исходя из результатов проведенных авторами исследований, жесткость опор должна быть не менее 1 кГ/см. Крепление антиобледенительного покрытия 4 вдоль нижней кромки 2 осуществлено с гарантированным зазором Δ. Величина гарантированного зазора также определяется по результатам проектирования и продувок моделей конкретных изделий. Рекомендуемое значение гарантированного зазора составляет порядка 1-2 см. С этой целью в упругих опорах предусмотрены специальные ограничители (не показаны). Схематическое выполнение и конструктивная реализация ограничителя не влияет на эффективность выполнения поставленных перед изобретением целей.

С внутренней стороны водосточного желоба 3, в нижней его части выполнены водоотводящие воронки 8. Конструктивное выполнение узла водосточной воронки в водосточном желобе может быть различным, например, может быть выполнено по схеме, известной фирмы Nicoll, представленной http://www.nicoll.ru/catalogue/gutters/ovation/. Основное требование к выполнению узла воронки - это герметичность соединения с водосточным желобом. Учитывая отдаленность водосточного желоба от кромки кровли, выполнение трассировки водосточной воронки к водосточной трубе (не показана) может быть выполнено различным образом, при соблюдении условий не замерзания талых вод при отрицательных температурах воздуха. В известных устройствах трассировка водосточной воронки выполнена к обогреваемой водосточной трубе (не показана). В предлагаемом техническом решении, при наличии возможности проложить в здании внутренний водосток, водоотводящий желоб 3 установлен в пределах чердачного помещения, и трассировка водосточной воронки выполнена к системе внутреннего водостока (не показана). При отсутствии внутреннего водостока трассировка водосточной воронки выполнена к системе канализации здания (не показана). Расстояние между водосточными воронками выбирают исходя из конкретных конструктивных и эксплуатационных особенностей крыши. Вместе с тем, с целью исключения возможности замерзания талых вод в водостоке расстояние между водосточными воронками 8 должно быть не более 10 м. С целью сокращения пути движения талых вод к водосточным воронкам 8 на поверхности кровли установлены дополнительные водостоки (не показаны). Дополнительные водостоки могут быть выполнены из различных материалов и устанавливаются сверху вдоль водосточного желоба под углом к горизонту не менее 8° с уклоном в сторону водосточной воронки. Высота дополнительных водостоков не менее 10 мм.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Атмосферные осадки, попадая на кровлю 1, стекают к водосточному желобу 3 и через водосточные воронки отводятся от здания. В зимний период, при отрицательных температурах воздуха, поверхность кровли покрыта снежным покровом. Снежные массы, попадающие на антиобледенительное покрытие 4, вследствие значительного угла наклона, ветровых колебаний его поверхности скатываются вниз. Интенсивность ветровых колебаний антиобледенительного покрытия в значительной степени определяется площадью, на которую воздействует ветровая нагрузка. Вследствие удаления водосточного желоба от кромки кровли в предлагаемом техническом решении увеличена площадь антиобледенительного покрытия, что увеличивает интенсивность ветровых колебаний и снижает вероятность удержания снежных масс и наледи на антиобледенительном покрытии. Кроме того, крепление покрытия на упругих опорах, а также затекание воздушных масс под покрытие вследствие наличия гарантированного зазора способствуют увеличению интенсивности колебаний. Ветровые колебания покрытия в совокупности с увеличенным углом ската (более 45°) значительно снижают вероятность удержания на его поверхности снежных масс. Для снижения сил сцепления снежных масс поверхность покрытия, как отмечено выше, может быть покрыта специальным антиобледенительным составом.

Талые воды, образуемые вследствие таяния снежного покрова верхней части крыши из-за солнечной радиации либо тепловых потоков подкрышевого пространства, задерживаются водоотводящими желобами 3 и через водосточные воронки 8 отводятся от здания. Замерзанию талых вод в водосточном желобе препятствуют тепловые потоки, исходящие из водосточных воронок 8. Кроме того, установка дополнительных желобов на поверхности кровли 1 со значительным углом наклона (более 8°) сокращает путь и, соответственно, время движения талых вод к водосточным воронкам 8, что снижает вероятность их замерзания и способствует отводу талых вод с поверхности кровли.

Таким образом, исходя из вышеизложенного, можно сделать заключение о том, что выявленные сравнительно с прототипом новые существенные признаки в совокупности с известными позволяют снизить вероятность накопления снежных масс на краю кровли. Предложенная совокупность признаков позволяет также снизить вероятность замерзания талых вод в водосточных желобах и снизить вероятность попадания талых вод на кромку здания. Снижение вероятности накопления снежных масс на кромке здания и снижение вероятности попадания талых вод на кромку кровли позволит сократить вероятность образования наледи и сосулек на нижней кромке кровельного покрытия и позволяет достичь цели настоящего изобретения.

Кроме того, предложенное техническое решение позволяет отвести талые воды с кровли здания непосредственно в систему сбора и отвода сточных вод, минуя прилегающую к зданию поверхность пешеходных тротуаров, что исключит накопление влаги у водосточных труб, замерзающей при отрицательных температурах и создающей массу неудобств пешеходам.

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации и может быть использовано при обустройстве крыш зданий и сооружений. Изобретение направлено на снижение вероятности образования наледи и сосулек на нижней кромке кровельного покрытия. Устройство крыши здания и сооружения содержит кровлю с расположенным в нижней ее части на удалении не менее чем 0,4 м от нижней кромкой кровельной поверхности водосточным желобом, антиобледенительное покрытие, выполненное в виде тонкостенной оболочки, перекрывающей пространство между верхней кромкой водосточного желоба и нижней кромкой кровельной поверхности с напуском относительно нижней кромки кровельной поверхности. Высота водосточного желоба выполнена размером, обеспечивающим угол уклона антиобледенительного покрытия не менее 45°. Антиобледенительное покрытие установлено с зазором относительно нижней кромки кровельной поверхности и закреплено на упругих опорах. Устройство снабжено водоотводящими воронками и дополнительными водосточными желобами. Предлагаемое техническое решение позволяет усилить ветровые колебания антиобледенительного покрытия, вывести талые воды за пределы кровли и снизить вероятность накопления на нем снежных масс. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство крыши здания и сооружения, содержащее кровлю с расположенным в нижней ее части водосточным желобом, антиобледенительное покрытие, выполненное в виде тонкостенной оболочки, перекрывающей пространство между верхней кромкой водосточного желоба и нижней кромкой кровельной поверхности с напуском относительно нижней кромки кровельной поверхности, отличающееся тем, что водосточный желоб установлен относительно нижней кромки кровельной поверхности на удалении не менее чем 0,4 м.2. Устройство крыши здания и сооружения по п.1, отличающееся тем, что высота водосточного желоба выполнена размером, обеспечивающим уклон антиобледенительного покрытия не менее 45°.3. Устройство крыши здания и сооружения по п.1, отличающееся тем, что антиобледенительное покрытие установлено с зазором относительно нижней кромки кровельной поверхности и закреплено на установленных вдоль нижней кромки с шагом не менее 0,3 м упругих опорах, жесткость которых не менее 1 кГ/ см.4. Устройство крыши здания и сооружения по п.1, отличающееся тем, что снабжено водоотводящими воронками, установленными в водосточном желобе с шагом не более 10 м, соединенными с системой внутреннего водостока, а крепление водосточного желоба выполнено в пределах чердачного помещения.5. Устройство крыши здания и сооружения по п.1, отличающееся тем, что снабжено дополнительными водосточными желобами высотой не менее 10 мм, установленными на поверхности кровли с уклоном к водоотводящим воронкам не менее 8°.