(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ СОСУЛЕК С КРОВЛИ ЗДАНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к строительству и предназначено для удаления сосулек. Технический результат - снижение трудоемкости работ, повышение эффективности и надежности устройства. Устройство включает в себя сбивающий орган, трос, систему поворотных блоков и направляющую, закрепленную на стене здания вдоль кровли и выполненную в виде трубы, внутри которой при помощи троса перемещается суппорт с установленным на нем сбивающим органом. В качестве привода может быть применена ручная или электрическая лебедка. 1 ил.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в качестве устройства для удаления сосулек.

Известно устройство для удаления сосулек со свесов крыш здания, включающее прикрепленный шарнирно к свесу кровли сбивающий орган и гибкие связи [Авторское свидетельство СССР 1188288 А, кл. Е 04 D 13/06, 1989].

Недостатком этого устройства являются низкая производительность, трудоемкость и опасность работ по удалению сосулек.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для удаления сосулек с кровли зданий, включающее систему тросов и рычагов [ Авторское свидетельство СССР 1307043 А1, кл. Е 04 D 13/06, 1985].

Однако такая конструкция обладает повышенной трудоемкостью производства работ и снижением эффективности удаления сосулек при увеличении длины обслуживаемой кровли.

Цель изобретения - снижение трудоемкости работ, повышение эффективности и надежности устройства при неограниченной длине кровли здания.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для удаления сосулек со свесов кровли здания, включающее сбивающий орган, трос для его перемещения и систему поворотных блоков, снабжено направляющей, закрепленной на стене здания вдоль кровли и выполненной в виде трубы, внутри которой при помощи троса перемещается суппорт с установленным на нем сбивающим органом.

На чертеже представлено предлагаемое устройство для удаления сосулек, общий вид.

Устройство для удаления сосулек включает направляющую 1 с прорезью для сбивающего органа 2, установленного на суппорте 3. Суппорт при помощи троса 4, натянутого между поворотными блоками 5, связан с приводом 6 и имеет возможность возвратно-поступательного перемещения внутри направляющей 1.

В качестве привода, расположенного в удобном и безопасном месте, может быть применена ручная или электрическая лебедка.

Устройство работает следующим образом.

При помощи привода 6 и троса 4 суппорт 3 с установленным на нем сбивающим органом 2 перемещается внутри направляющей 1 вдоль карниза здания и сбивает встречающиеся на пути сосульки.

Формула изобретения

Устройство для удаления сосулек со свесов кровли здания, включающее сбивающий орган, трос и систему поворотных блоков, отличающееся тем, что, с целью снижения трудоемкости работ, повышения эффективности и надежности устройства при неограниченной длине кровли здания, оно снабжено направляющей, закрепленной на стене здания вдоль кровли и выполненной в виде трубы, внутри которой при помощи троса перемещается суппорт с установленным на нем сбивающим органом.

РИСУНКИ

MM4A - Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 08.08.2004

Извещение опубликовано: 20.04.2006        БИ: 11/2006

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ОБРАЗОВАНИЯ СОСУЛЕК

Изобретение относится к системам вентиляции воздуха в зданиях и может быть использовано для предотвращения обледенения кромок крыши и образования сосулек. Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности тепловых труб, используемых для предотвращения образования сосулек. Устройство содержит тепловые трубы, зоны испарения которых расположены в вентиляционном канале (воздуховоде) вытяжного воздуха, а зоны конденсации тепловых труб закрепляются под водостоками и желобами крыши. В процессе выпадения осадков в зимний период на крыше скапливаются снежные массы, которые под действием тепловых потоков через перекрытия здания превращаются в талые воды, стекающие к холодным желобам и водостокам. В результате этого образуются наледи, ледяные валики и сосульки. Тепловые трубы между зонами испарения и конденсации покрыты слоем теплоизоляции. Зоны испарения тепловых труб выполнены в своем сечении эллиптическими, расположенными длинной осью эллипса вертикально и содержащими внешние оребрения. 3 ил.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к системам вентиляции воздуха в зданиях и может быть использовано для предотвращения обледенения кромок крыши зданий и образования сосулек.

Известно устройство для утилизации тепловой энергии в системах кондиционирования, содержащее нагреватель и тепловые трубы, каждая из которых расположена в воздуховодах наружного и вытяжного воздуха, последний из которых снабжен кожухом, в который введены концы тепловых труб [1] - (а.с. СССР №840602, М. кл. F24F 5/00, 1979 г.).

Недостатком данного устройства является низкая надежность его работы.

Известно устройство для утилизации тепловой энергии в системах кондиционирования, содержащее нагреватель и тепловые трубы, каждая из которых расположена в воздуховодах наружного и вытяжного воздуха, последний из которых снабжен кожухом, в который введены концы тепловых труб, кожух посредством подводящего и отводящего каналов присоединен к воздуховоду наружного воздуха, а нагреватель установлен в подводящем канале кожуха [2] - (а.с. СССР №1043430, М. кл. F24F 5/00, 1983 г.).

Недостатком данного устройства является повышенный расход тепловой энергии в период обмерзания тепловых труб.

Известно устройство для предотвращения обледенения кромок крыши и образования сосулек, содержащее нагреватель кровли. Нагреватель представляет собой распределенный по площади кровли электрокабель, который осуществляет обогрев крыши и обеспечивает постоянный сток талой воды [3] - (Гагарина Т. Рецепт кровельного пирога /Современный дом, 2002, №4, с.48-54).

Недостатком данного устройства является большой расход электроэнергии на обогрев кровли, т.е. его низкая экономичность.

Наиболее близким по технической сути (прототипом) к заявляемому устройству является устройство для предотвращения обледенения кромки крыши и образования сосулек, содержащее нагреватель кровли, выполненный в виде тепловых труб, зоны испарения которых расположены в вентиляционном канале, а зоны конденсации закрепляются под водостоками и желобами крыши [4] - (Патент РФ №2237220, МПК⁷ F24F 5/00, 2004 г.).

Недостатком известного устройства-прототипа является большое аэродинамическое сопротивление пучка зон испарения тепловых труб установленных в вентиляционном канале, кроме того, коэффициент теплопередачи от вытяжного воздуха к внешней цилиндрической поверхности зоны испарения тепловой трубы очень маленький, что обуславливает низкую эффективность функционирования тепловых труб. Кроме того, очень большие, бесполезные потери теплоты, полученной от вытяжного воздуха, будут происходить на участке тепловой трубы между зонами испарения и конденсации (в холодном пространстве под кровлей).

Данные недостатки ставят задачу повышения эффективности тепловых труб, используемых для предотвращения образования сосулек, путем:

- уменьшения аэродинамического сопротивления их зон испарения в вытяжных вентиляционных каналах;

- повышения коэффициента теплопередачи к зонам испарения тепловых труб от вытяжного воздуха;

- уменьшения тепловых потерь от тепловых труб на участках между зонами испарения и конденсации.

Указанная задача достигается тем, что в устройстве для предотвращения образования сосулек, содержащем нагреватель кровли, выполненный в виде тепловых труб, зоны испарения которых расположены в вентиляционном канале, а зоны конденсации закрепляются под водостоками и желобами крыши, зоны испарения выполнены в своем сечении эллиптическими, расположенными длинной осью эллипса вертикально (по ходу потока вытяжного воздуха) и содержат внешние оребрения, а сами тепловые трубы между зонами испарения и конденсации покрыты слоем теплоизоляции.

Выполнение зон испарения в своем сечении эллиптическими, расположены длинной осью эллипса вертикально (по ходу потока вытяжного воздуха) необходимо для уменьшения аэродинамического сопротивления потоку воздуха в воздуховодах вытяжного воздуха. Этот признак позволит системе вентиляции работать в нормальном режиме. При этом снижение аэродинамического сопротивления увеличивает скорость потока вытяжного воздуха, и, следовательно, увеличит коэффициент теплопередачи.

Введение на зонах испарения тепловых труб внешних оребрений (аэродинамическое сопротивления которых очень мало) необходимо для существенного увеличения коэффициента теплопередачи, то есть повышает теплоотдачу от теплого вытяжного воздуха.

Введение между зонами испарения и конденсации тепловой трубы слоя теплоизоляции необходимо для уменьшения бесполезных тепловых потерь от тепловых труб.

Таким образом:

выполнение заявляемого устройства согласно признакам по формуле изобретения, является новым для устройств предотвращения образования сосулек, что соответствует критерию "новизна".

Вышеприведенная совокупность признаков не известна в настоящее время из уровня техники и не следует из общеизвестных правил конструирования устройств для предотвращения образования сосулек, что доказывает соответствие критерию "изобретательский уровень".

Конструктивная реализация устройств для предотвращения образования сосулек с указанной совокупностью признаков не представляет никаких конструктивно-технических и технологических трудностей, отсюда следует соответствие критерию "промышленная применимость".

На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства.

На фиг.2 - одна тепловая труба (увеличено).

На фиг.3 - вид А (вид тепловой трубы с торца зоны испарения).

Устройство содержит тепловые трубы 1, зоны испарения 2 тепловых труб 1 расположены в вентиляционном канале (воздуховоде) 3 вытяжного воздуха, а зоны конденсации 4 тепловых труб 1 закрепляются под водостоками 5 и желобами 6 крыши 7. В процессе выпадения осадков в зимний период на крыше 7 скапливаются снежные массы 8, которые под действием тепловых потоков через перекрытия 9 здания превращаются в талые воды, стекающие к холодным желобам 6 и водостокам 5. В результате этого образуются наледи, ледяные валики и сосульки. Тепловые трубы 1 между зонами испарения 2 и конденсации 4 покрыты слоем теплоизоляции 10. Зоны испарения 2 тепловых труб 1 выполнены в своем сечении эллиптическими, расположенными длинной осью эллипса вертикально и содержат внешние оребрения 11.

Устройство работает следующим образом.

Теплый воздух из помещения здания через вентиляционные отверстия поступает в вентиляционный канал (воздуховод) 3 вытяжного воздуха. Двигаясь по воздуховоду 3, воздушные потоки омывают эллиптические с оребрениями 11 зоны испарения 2 тепловых труб 1, которые обладают небольшим аэродинамическим сопротивлением и высоким коэффициентом теплопередачи. Поглощенная теплота в зоне испарения 2 передается в зону конденсации 4 тепловых труб 1, где впоследствии она передается участкам кровли путем теплопроводности и конвекции. Потери теплоты в тепловых трубах 1 между зонами испарения 2 и конденсации 3 сведены к минимуму теплоизоляцией 10. В результате подвода теплоты к желобам 6 и водостокам 5 крыши 7 происходит таяние образовавшихся на них ледяных валиков, наледи и сосулек. Таким образом, путь стока талой воды остается свободным в любое время и при любой температуре воздуха.

Данное устройство позволяет получить технический результат, состоящий в повышении экономичности и эффективности работы устройства-прототипа. Повышение экономичности и эффективности заключается в том, что сведены к минимуму бесполезные потери теплоты между зонами испарения и конденсации тепловых труб, уменьшены аэродинамические сопротивления зон испарения тепловых труб в вентиляционном канале и повышен коэффициент теплопередачи от вытяжного воздуха к зонам испарения.

Источники информации

1. А.с. СССР №840602, М. кл. F24F 5/00, 1979 г.

2. А.с. СССР №1043430, М. кл. F24F 5/00, 1983 г.

3. Гагарина Т. Рецепт кровельного пирога /Современный дом, 2002, №4, с.48-54.

4. Патент РФ №2237220, МПК ⁷ F24F 5/00, 2004 г.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Устройство для предотвращения образования сосулек, содержащее нагреватель кровли, выполненный в виде тепловых труб, зоны испарения которых расположены в вентиляционном канале, а зоны конденсации закрепляются под водостоками и желобами крыши, отличающееся тем, что зоны испарения выполнены в своем сечении эллиптическими, расположены длинной осью эллипса вертикально и содержат внешние оребрения, а сами тепловые трубы между зонами испарения и конденсации покрыты слоем теплоизоляции.

РИСУНКИ

, ,

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ



ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ

(19) RU (11) 2300611 (13) C1

(51) МПК
E04D 13/00 (2006.01)
E01H 5/00 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Статус: по данным на 17.03.2008 - может прекратить свое действие

Документ: В формате PDF

(21)

Заявка: 2005132384/03

(22)

Дата подачи заявки: 2005.10.20

(24)

Дата начала отсчета срока действия патента: 2005.10.20

(45)

Опубликовано: 2007.06.10

(56)

Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2237220 С2, 27.09.2004. SU 1043430 A1, 23.09.1983. RU 97112345 А, 27.05.1999. US 4769526 А, 06.09.1988. JP 2-62675 А, 26.12.1990.

(72)

Автор(ы): Коваленко Александр Иванович (RU); Беляков Дмитрий Владимирович (RU); Беляков Владимир Алексеевич (RU)

(73)

Патентообладатель(и): ОАО «Санкт-Петербургский зональный научно-исследовательский и проектный институт жилищно-гражданских зданий,  СПб ЗНИИПИ ранее ЛенЗНИИЭП  197371, Санкт-Петербург,  196105, Санкт-Петербург, Витебский пр, 11, ОАО «СGб ЗНИИПИ» , пат. пов. Е.И.Коваленко, тел. 3487810,  тел  89117626150,  патентно-информационный отдел (RU)

Адрес для переписки: ОАО «Санкт-Петербургский зональный научно-исследовательский и проектный институт жилищно-гражданских зданий,  СПб ЗНИИПИ ранее ЛенЗНИИЭП  197371, Санкт-Петербург,  196105, Санкт-Петербург, Витебский пр, 11, ОАО «СGб ЗНИИПИ» , пат. пов. Е.И.Коваленко, тел. 3487810,  тел  89117626150,  патентно-информационный отдел

(54) СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ОБРАЗОВАНИЯ СНЕГА, СОСУЛЕК И ЗАЩИТЫ ОТ ОБЛЕДЕНЕНИЯ КРЫШ ЗДАНИЙ, ЛИВНЕСТОКОВ, ВОДОСТОКОВ, ТРОТУАРОВ, СТУПЕНЕК, АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ, АЭРОДРОМОВ И МОСТОВ

Изобретение относится к способам предотвращения обледенения тротуаров, лестничных площадок, кромок крыш зданий и образования сосулек, а также к области строительства зданий, подземных сооружений, эксплуатации аэродромов, автомобильных дорог и мостов. В способе используется газо- и/или водожидкостная система теплообменных аппаратов, циркуляционного насоса и система нагревательных труб, которая уложена во всех местах, где необходимо удалить снег, наледь, сосульки. Трубы системы заполнены незамерзающей жидкостью, непрерывно циркулирующей по контуру системы под действием циркуляционного насоса и проходит через газо- и/или водожидкостную систему теплообменных аппаратов, нагрев которых обеспечивается путем их расположения в системах вентиляции зданий, подземных сооружений или в трубах уходящих дымовых газов котельных или иных отопительных систем или путем расположения в системе отопления и/или горячего водоснабжения соответственно. Технический результат: создание эффективного и надежного способа предотвращения образования снега, сосулек и льда. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к способам предотвращения обледенения тротуаров, лестничных площадок, кромок крыш зданий и образования сосулек, а также к области строительства зданий, подземных сооружений, эксплуатации аэродромов, автомобильных дорог и мостов и может быть использовано для защиты покрытий указанных инженерных сооружений от обледенения.

Известно устройство для утилизации тепловой энергии в системах кондиционирования, содержащее нагреватель и тепловые трубы, каждая из которых расположена в воздуховодах наружного и вытяжного воздуха, последний из которых снабжен кожухом, в который введены концы тепловых труб (а.с. СССР №840602, М. кл. F24F 5/00, 1979).

Недостатком данного устройства является низкая надежность его работы.

Известно устройство для утилизации тепловой энергии в системах кондиционирования, содержащее нагреватель и тепловые трубы, каждая из которых расположена в воздуховодах наружного и вытяжного воздуха, последний из которых снабжен кожухом, в который введены концы тепловых труб, кожух посредством подводящего и отводящего каналов присоединен к воздуховоду наружного воздуха, а нагреватель установлен в подводящем канале кожуха (а.с. СССР №1043430, М. кл. F24F 5/00, 1983).

Недостатком данного устройства является повышенный расход тепловой энергии в период обмерзания тепловых труб.

Известно устройство для предотвращения обледенения кромок крыши и образования сосулек, содержащее нагреватель кровли. Нагреватель представляет собой распределенный по площади кровли электрокабель, который осуществляет обогрев крыши и обеспечивает постоянный сток талой воды (Гагарина Т. Рецепт кровельного пирога. - Современный дом, 2002, №4, с.48-54).

Недостатком данного устройства является большой расход электроэнергии на обогрев кровли, т.е. его низкая экономичность.

Известно устройство для устройства (заявка РФ №97112345) для защиты карнизных свесов скатных кровель от обледенения, состоящее из соединенных между собой в электрическую цепь трансформатора, терморегулятора и электроизолированного нагревательного кабеля, прикрепленного к карнизному свесу кровли по контуру здания.

Недостатком данного устройства является большой расход электроэнергии на обогрев кровли, т.е. его низкая экономичность.

Известно устройство (патент РФ №2237220) для предотвращения обледенения кромок крыши и образования сосулек. Нагреватель выполнен в виде тепловых труб, зоны испарения которых располагаются в воздуховодах вытяжного воздуха, а зоны конденсации закрепляются под водостоками и желобами крыши.

Данное устройство позволяет получить технический результат, состоящий в повышении экономичности его работы, которая заключается в том, что устройство не требует расхода электроэнергии, создания необходимых систем электропитания и удовлетворяет требованиям по электробезопасности.

Недостатком данного устройства является невозможность его использования кроме как против обледенения кромок крыш и образования сосулек. Кроме того, при очень низких температурах, тепла от испарения вытяжного воздуха не достаточно для того, чтобы предотвратить обледенение. Также, стекшая по водостокам вниз вода замерзает на тротуарах и образует гололед, создающий опасность передвижения пешеходам вблизи зданий с данным типом устройств.

В способах теплового подогрева аэродромных покрытий пользуются подвижными или стационарными отопительными установками: с помощью тепловых машин или центральных водяных и электрических систем отопления. В настоящее время данные способы преимущественно осуществляются с помощью тепловых машин, например ТМ59 и КрАЗ-ТМ-76. Принцип действия этих машин основан на воздействии высоких температур выхлопных газов от авиадвигателя на поверхность гололеда и послойном его плавлении.

Тепловые устройства защиты аэродромных и дорожных покрытий от обледенения связаны со значительными капитальными и эксплуатационными затратами. Стационарные системы подогрева покрытий включают теплообменники (трубчатые регистры или греющие электрические кабели), расположенные в полотне этих покрытий, и источники теплоты (в виде котельных с теплосетями или электростанции с кабельными сетями и понижающими трансформаторами). Такие системы гарантировано защищают покрытия от обледенения, однако высокая стоимость подобных устройств стала главным препятствием их широкого применения на практике, даже на аэродромах.

Из тепловых способов защиты покрытий от обледенения практическое широкое распространение получил способ, базирующийся на применении тепловых машин, хотя он также связан с достаточно большим расходом дорогостоящего топлива, составляющим 150-200 г авиационного керосина на один квадратный метр очищенной от гололеда поверхности [Эксплуатация аэродромов: Справочник /Л.И.Горецкий, М.А.Печерский и др./Под ред. Л.И.Горецкого. - М.: Транспорт, 1990, 287 с.]. Если учесть, что, например, поверхность взлетно-посадочной полосы аэродрома может составлять 125000 м ² (2500?50 м), а среднемировая цена на реактивное топливо равна около 170 долл. США за тонну, то затраты только на топливо при одноразовой очистке такой полосы достигнут более 3,7 тыс. долл.

Кроме того, известны технические решения [а.с. №1701772 СССР, МКИ Е01С 5/08. Устройство для защиты покрытий аэродромов и автомобильных дорог от обледенения. Седых Н.А. (СССР). - 4 с.: ил.; патент СССР №1834947, МКИ Е01С 11/26. Устройство для защиты покрытий аэродромов и автомобильных дорог от обледенения. Седых Н.А. (СССР). - 4 с.: ил.; Европейский патент №0322489, кл. Е01С 11/26, 1987], где в целях экономии дефицитного топлива и повышения эксплуатационной готовности аэродромов и автомобильных дорог, проблему предотвращения образования гололеда на их покрытиях предлагается решить за счет низкопотенциальной теплоты Земли и солнечной радиации. За счет теплоты недр Земли, независимо от времени года, температура горных пород на глубине 60-80 м поддерживается около +8°С. При этом температура с увеличением глубины непрерывно повышается: в среднем на один градус через 33 м.

С учетом того, что гололед на покрытиях аэродрома образуется чаще всего при температурах атмосферного воздуха от 0 до минус 4°С, то достаточно подогреть поверхность ВПП до нулевой температуры, и образование на ней ледяной корки будет исключено. При более низких температурах можно допустить и более низкие (отрицательные) температуры покрытия аэродрома, но температура этих покрытий должна быть во всех случаях не ниже температуры атмосферного воздуха. В последнем случае образование ледяной корки не исключается, однако силы адгезии льда к поверхности покрытия будут близки к нулю, и образовавшийся при этом гололед может быть легко удален с помощью плужно-щеточных снегоочистителей или ветровых машин. Из изложенного следует, что температурного потенциала глубинного тепла Земли порядка 8-10°С достаточно для решения задачи защиты покрытий аэродромов от обледенения. Однако практическая реализация подобных технических решений [а.с. №1701772, СССР, МКИ Е01С 5/08. Устройство для защиты покрытий аэродромов и автомобильных дорог от обледенения. Седых Н.А. (СССР). - 4 с.: ил.] из-за низких значений коэффициентов теплопроводности горных пород, потребует бурения слишком большого числа скважин, что влечет за собой большие капитальные затраты. Так, например, предварительные расчеты показывают, что для решения поставленной задачи потребуется пробурить не менее тысячи скважин на одном аэродроме.

Эффективность подобной системы защиты аэродромных и дорожных покрытий от обледенения может существенно выше при использовании подземных водоносных горизонтов в качестве аккумуляторов солнечной энергии, запасаемой в теплое время года, когда температура покрытий будет выше температуры воды в упомянутых водоносных горизонтах.

Известно устройство (патент СССР №1834947, МКИ Е01С 11/26) для защиты покрытий аэродромов, автомобильных дорог и мостов от обледенения, включающее трубчатый регистр, расположенный в полотне покрытия, рекуперативный теплообменник, водозаборную скважину, оснащенную погружным насосом и водоводами, "холодную" нагнетательную скважину, расположенную ниже по течению подземных вод относительно водозаборной скважины.

Существенным недостатком данного устройства является то, что он при зарядке теплотой (летом) и разрядке (зимой) такого аккумулятора использует один и тот же объем водонасыщенного грунта - пространство водоносного горизонта, расположенное между водозаборной и нагнетательной скважинами. При таком решении необходимо летом подогревать воду, которая была охлаждена зимой. Кроме того, подземные воды, как и реки, непрерывно движутся. Хотя и скорость подземных вод небольшая, но учитывая, что цикл "заряд-разряд" данного теплового аккумулятора происходит только раз в году, то накопленная тепловая энергия, за время, до ее полезного использования, может существенно изменить свое месторасположение: уйти от водозаборной скважины с неизбежными при этом теплопотерями.

Известно устройство (патент РФ №2242556) для защиты покрытий аэродромов, автомобильных дорог и мостов от обледенения, включающее трубчатый регистр, расположенный в полотне покрытия, рекуперативный теплообменник, водозаборную скважину, оснащенную погружным насосом и водоводами, "холодную" нагнетательную скважину, расположенную ниже по течению подземных вод относительно водозаборной скважины, которое снабжено "теплой" нагнетательной скважиной, расположенной на одной прямой линии с упомянутыми "холодной" нагнетательной и водозаборной скважинами и выше по течению подземных вод относительно водозаборной скважины на расстоянии, равном пути, проходимом подземными водами за полгода, а "холодная" нагнетательная скважина расположена относительно водозаборной скважины на расстоянии не менее суммы радиусов их влияния.

К существенным недостаткам этого и вышеупомянутого устройств следует отнести зависимость системы от непрерывного электроснабжения водозаборной и нагнетательной скважин, и в случае их остановки при низких температурах воздуха вся система придет в негодность, а непрерывно циркулировавшая вода замерзнет. Кроме того, они также энергозатратны, поскольку требуют задействования мощных насосных систем. Задачей изобретения является создание экономичного, эффективного и надежного способа предотвращения образования снега, сосулек и защиты от обледенения крыш зданий, ливнестоков, водостоков, тротуаров, ступенек, автомобильных дорог, аэродромов и мостов.

Этот технический результат достигается за счет того, что используется антиобледенительная замкнутая гидравлическая система, состоящая из газожидкостного и водожидкостного теплообменных аппаратов, насоса и системы пластиковых труб, заполненных незамерзающим теплоносителем.

Краткое описание чертежей.

На Фиг.1 показана антиобледенительная замкнутая гидравлическая система жилых и офисных зданий, состоящая из газожидкостного и водожидкостного теплообменных аппаратов, насоса и системы пластиковых труб, заполненных незамерзающим теплоносителем, функционирующая на основе теплого воздуха котельных и ТЭЦ, а также на основе извлечения тепла из труб системы отопления и горячего водоснабжения.

На Фиг.2 показана антиобледенительная замкнутая гидравлическая система подземных сооружений, состоящая из газожидкостного теплообменных аппаратов, насоса и системы пластиковых труб, заполненных незамерзающим теплоносителем, функционирующая на основе теплого воздуха метро и др. подземных сооружений.

На Фиг.3 показана антиобледенительная замкнутая гидравлическая система жилых и офисных зданий, состоящая из газожидкостного теплообменных аппаратов, насоса и системы пластиковых труб, заполненных незамерзающим теплоносителем, функционирующая на основе теплого воздуха помещений.

На чертежах:

1 - циркуляционный насос, 2 - система труб, 3 - газожидкостный теплообменный аппарат, 4 - водожидкостный теплообменный аппарат, 5 - система отопления и/или горячего водоснабжения, 6 - тротуары, 7 - ступеньки лестниц, 8 - крыши подъездов, 9 - желоба и водостоки, 10 - крыши домов, 11 - ливнестоки и приемные воронки, 12 - здание, 13 - грунт, 14 - котельная или ТЭЦ, 15 - система вентиляции, 16 - подземные сооружения, 17 - теплый воздух, 18 - вентиляционная шахта, 19 - чердачное помещение здания.

Сущность способа

Способ основан на использовании антиобледенительной замкнутой гидравлической системы, состоящей из газожидкостного и водожидкостного теплообменных аппаратов, насоса и системы пластиковых труб, заполненных незамерзающим теплоносителем. В качестве теплоносителя используется незамерзающая жидкость, которая циркулирует по контуру под действием насоса. Теплоноситель с заданным расходом прокачивается посредством циркуляционного насоса (1) через газожидкостный теплообменный аппарат (3), где нагревается до заданной температуры, затем по системе труб (2), которые уложены (аналогично электрическим обогревающим кабелям) во всех местах, где необходимо удалить снег и сосульки, в том числе это могут быть тротуары (6), ступеньки (7), крыши подъездов (8) и водостоки (9) крыш домов (10), ливнестоки и приемные воронки (11), автодороги, аэродромы, мосты и т.д.

В тех режимах, при которых тепловой мощности газожидкостного теплообменника недостаточно, включается водожидкостный теплообменный аппарат (4), в который обеспечено поступление воды из системы отопления и/или горячего водоснабжения (5), предназначенной для отопления различных зданий (12). На Фиг.1 показана такая антиобледенительная замкнутая гидравлическая, функционирующая на основе теплого воздуха котельных и ТЭЦ, а также на основе извлечения тепла из труб системы отопления и горячего водоснабжения.

Часть системы труб этой системы уложена под землей (13). По этой причине применяются трубы, изготовленные из пластика или металлопластика.

В качестве основного источника тепловой энергии в подземных зданиях и сооружениях (типа метро), а также зданий (см. Фиг.2, 3), может использоваться теплый воздух (17) из системы вентиляции зданий и подземных сооружений (16) или теплота (15) уходящих дымовых газов котельных (14) (см. Фиг.1) или иных отопительных систем, затем в случае необходимости дополнительно включается теплообменник (4), использующий тепловую энергию теплоносителя из систем отопления и/или горячего водоснабжения.

Система работает в "ждущем" режиме, проста в управлении, надежна и дешевле как в своих составных частях, так и по расходу электроэнергии по сравнению с электрическими кабельными системами, поскольку может использовать низкотемпературное тепло из системы отопления здания и вентиляции, а так же теплоту уходящих газов из отопительного котла.

Принцип действия способа

Принцип действия антиобледенительной замкнутой гидравлической системы жилых и офисных зданий, состоящей из газожидкостного и водожидкостного теплообменных аппаратов, насоса и системы пластиковых труб, заполненных незамерзающим теплоносителем (см. Фиг.1), основан на том, что незамерзающая жидкость с заданным расходом прокачивается посредством циркуляционного насоса (1) по системе труб (2) через газожидкостный теплообменный аппарат (3), где нагревается до заданной температуры. Система труб (2) уложена (аналогично электрическим обогревающим кабелям) во всех местах, где необходимо удалить снег и сосульки, в том числе это могут быть тротуары (6), ступеньки (7), крыши подъездов (8) и водостоки (9) крыш домов (10), ливнестоки и приемные воронки (11), автодороги, аэродромы, мосты и т.д. Теплоноситель, проходя через упомянутые места (где необходимо исключить оледенение), повышает температуру данных объектов до 0 градусов по Цельсию и выше. В случае непредвиденных ситуаций, связанных с отключением электроэнергии или выходом из строя циркуляционного насоса (1), даже при очень низких температурах воздуха, система труб (2) останется в рабочем состоянии и не будет подвержена замерзанию, в отличие от известных систем, где циркулирует обычная вода. Организация системы подогрева тротуаров вблизи зданий (по принципу, показанному на Фиг.1) позволяет исключить оледенение стекающих из ливнестоков (11) потоков воды при очень низких температурах воздуха. Также это исключает образование снега на тротуарах и обеспечивает свободное движение пешеходов в любое время года по чистому асфальту.

Принцип действия антиобледенительной замкнутой гидравлической системы подземных сооружений, состоящая из газожидкостного теплообменных аппаратов, насоса и системы пластиковых труб, заполненных незамерзающим теплоносителем (см. Фиг.2) основан на том, что теплый воздух (17) из подземных сооружений (16) по системе вентиляции (15) поднимается к вентиляционной шахте на поверхности (18). На небольшой глубине (нескольких метров) этой системы (15), где формируется максимальный поток и температура выходящего воздуха устанавливается теплообменный аппарат (3), через который по системе труб (2) прокачивается посредством циркуляционного насоса (1) незамерзающая жидкость. Трубы этой системы уложены как правило под тротуарами (6) и ступеньками лестниц (7), ведущим в систему подземных сооружений (16), чтобы исключить их оледенение.

Принцип действия антиобледенительной замкнутой гидравлической системы жилых и офисных зданий, состоящая из газожидкостного теплообменных аппаратов, насоса и системы пластиковых труб, заполненных незамерзающим теплоносителем (см. Фиг.2) основан на том, что теплый воздух (17) из помещения здания через вентиляционные отверстия поступает в воздуховод (15) вытяжного воздуха. Достигнув чердачного помещения (19), воздушные потоки (17) проходят через теплообменный аппарат (3), через который по системе труб (2) прокачивается посредством циркуляционного насоса (1) незамерзающая жидкость. Трубы этой системы уложены, как правило, вдоль желобов и водостоков (9) крыши (10), а также проходят через ливнестоки и приемные воронки (11). Таким образом, путь стока талой воды остается свободным в любое время и при любой температуре воздуха.

Принцип действия антиобледенительной замкнутой гидравлической системы автомобильных дорог, аэродромов и мостов, основан на том, что по системе труб (2) прокачивается посредством циркуляционного насоса (1) незамерзающая жидкость. Трубы этой системы уложены как правило под асфальтом дорог, аэродромов и мостов. Система подогрева жидкости в трубах может осуществляться как любым из вышеописанных способов, так и с использованием систем дополнительного электроподогрева, если вблизи установки этих систем нет систем горячего водоснабжения или воздуховодов, несущих теплый воздух подземных сооружений.

Различные варианты осуществления и адаптации способа, помимо показанных и описанных здесь, а также многие вариации, модификации и эквивалентные ему ясно следуют из приведенного выше описания и чертежей.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ предотвращения образования снега, сосулек и защиты от обледенения крыш зданий, ливнестоков, водостоков, тротуаров, ступенек, автомобильных дорог, аэродромов и мостов, содержащий газожидкостную и/или водожидкостную систему теплообменных аппаратов, циркуляционного насоса и систему нагревательных пластиковых труб, которая уложена во всех местах, где необходимо удалить снег, наледь, сосульки или исключить оледенение, отличающийся тем, что трубы заполнены незамерзающей жидкостью, причем незамерзающая жидкость непрерывно циркулирует по контуру системы под действием циркуляционного насоса и проходит через газожидкостную и/или водожидкостную систему теплообменных аппаратов, нагрев которых обеспечивается путем их расположения в системах вентиляции зданий, подземных сооружений или в трубах уходящих дымовых газов котельных или иных отопительных систем или путем расположения в системе отопления и/или горячего водоснабжения соответственно.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно используются системы электроподогрева.

РИСУНКИ

, ,

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ СОСУЛЕК С КРОВЛИ ЗДАНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к строительству и предназначено для удаления сосулек. Технический результат - снижение трудоемкости работ, повышение эффективности и надежности устройства. Устройство включает в себя сбивающий орган, трос, систему поворотных блоков и направляющую, закрепленную на стене здания вдоль кровли и выполненную в виде трубы, внутри которой при помощи троса перемещается суппорт с установленным на нем сбивающим органом. В качестве привода может быть применена ручная или электрическая лебедка. 1 ил.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в качестве устройства для удаления сосулек.

Известно устройство для удаления сосулек со свесов крыш здания, включающее прикрепленный шарнирно к свесу кровли сбивающий орган и гибкие связи [Авторское свидетельство СССР 1188288 А, кл. Е 04 D 13/06, 1989].

Недостатком этого устройства являются низкая производительность, трудоемкость и опасность работ по удалению сосулек.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для удаления сосулек с кровли зданий, включающее систему тросов и рычагов [ Авторское свидетельство СССР 1307043 А1, кл. Е 04 D 13/06, 1985].

Однако такая конструкция обладает повышенной трудоемкостью производства работ и снижением эффективности удаления сосулек при увеличении длины обслуживаемой кровли.

Цель изобретения - снижение трудоемкости работ, повышение эффективности и надежности устройства при неограниченной длине кровли здания.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для удаления сосулек со свесов кровли здания, включающее сбивающий орган, трос для его перемещения и систему поворотных блоков, снабжено направляющей, закрепленной на стене здания вдоль кровли и выполненной в виде трубы, внутри которой при помощи троса перемещается суппорт с установленным на нем сбивающим органом.

На чертеже представлено предлагаемое устройство для удаления сосулек, общий вид.

Устройство для удаления сосулек включает направляющую 1 с прорезью для сбивающего органа 2, установленного на суппорте 3. Суппорт при помощи троса 4, натянутого между поворотными блоками 5, связан с приводом 6 и имеет возможность возвратно-поступательного перемещения внутри направляющей 1.

В качестве привода, расположенного в удобном и безопасном месте, может быть применена ручная или электрическая лебедка.

Устройство работает следующим образом.

При помощи привода 6 и троса 4 суппорт 3 с установленным на нем сбивающим органом 2 перемещается внутри направляющей 1 вдоль карниза здания и сбивает встречающиеся на пути сосульки.

Формула изобретения

Устройство для удаления сосулек со свесов кровли здания, включающее сбивающий орган, трос и систему поворотных блоков, отличающееся тем, что, с целью снижения трудоемкости работ, повышения эффективности и надежности устройства при неограниченной длине кровли здания, оно снабжено направляющей, закрепленной на стене здания вдоль кровли и выполненной в виде трубы, внутри которой при помощи троса перемещается суппорт с установленным на нем сбивающим органом.

РИСУНКИ

MM4A - Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 08.08.2004

Извещение опубликовано: 20.04.2006        БИ: 11/2006

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ОБРАЗОВАНИЯ СОСУЛЕК

Изобретение относится к системам вентиляции воздуха в зданиях и может быть использовано для предотвращения обледенения кромок крыши и образования сосулек. Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности тепловых труб, используемых для предотвращения образования сосулек. Устройство содержит тепловые трубы, зоны испарения которых расположены в вентиляционном канале (воздуховоде) вытяжного воздуха, а зоны конденсации тепловых труб закрепляются под водостоками и желобами крыши. В процессе выпадения осадков в зимний период на крыше скапливаются снежные массы, которые под действием тепловых потоков через перекрытия здания превращаются в талые воды, стекающие к холодным желобам и водостокам. В результате этого образуются наледи, ледяные валики и сосульки. Тепловые трубы между зонами испарения и конденсации покрыты слоем теплоизоляции. Зоны испарения тепловых труб выполнены в своем сечении эллиптическими, расположенными длинной осью эллипса вертикально и содержащими внешние оребрения. 3 ил.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к системам вентиляции воздуха в зданиях и может быть использовано для предотвращения обледенения кромок крыши зданий и образования сосулек.

Известно устройство для утилизации тепловой энергии в системах кондиционирования, содержащее нагреватель и тепловые трубы, каждая из которых расположена в воздуховодах наружного и вытяжного воздуха, последний из которых снабжен кожухом, в который введены концы тепловых труб [1] - (а.с. СССР №840602, М. кл. F24F 5/00, 1979 г.).

Недостатком данного устройства является низкая надежность его работы.

Известно устройство для утилизации тепловой энергии в системах кондиционирования, содержащее нагреватель и тепловые трубы, каждая из которых расположена в воздуховодах наружного и вытяжного воздуха, последний из которых снабжен кожухом, в который введены концы тепловых труб, кожух посредством подводящего и отводящего каналов присоединен к воздуховоду наружного воздуха, а нагреватель установлен в подводящем канале кожуха [2] - (а.с. СССР №1043430, М. кл. F24F 5/00, 1983 г.).

Недостатком данного устройства является повышенный расход тепловой энергии в период обмерзания тепловых труб.

Известно устройство для предотвращения обледенения кромок крыши и образования сосулек, содержащее нагреватель кровли. Нагреватель представляет собой распределенный по площади кровли электрокабель, который осуществляет обогрев крыши и обеспечивает постоянный сток талой воды [3] - (Гагарина Т. Рецепт кровельного пирога /Современный дом, 2002, №4, с.48-54).

Недостатком данного устройства является большой расход электроэнергии на обогрев кровли, т.е. его низкая экономичность.

Наиболее близким по технической сути (прототипом) к заявляемому устройству является устройство для предотвращения обледенения кромки крыши и образования сосулек, содержащее нагреватель кровли, выполненный в виде тепловых труб, зоны испарения которых расположены в вентиляционном канале, а зоны конденсации закрепляются под водостоками и желобами крыши [4] - (Патент РФ №2237220, МПК⁷ F24F 5/00, 2004 г.).

Недостатком известного устройства-прототипа является большое аэродинамическое сопротивление пучка зон испарения тепловых труб установленных в вентиляционном канале, кроме того, коэффициент теплопередачи от вытяжного воздуха к внешней цилиндрической поверхности зоны испарения тепловой трубы очень маленький, что обуславливает низкую эффективность функционирования тепловых труб. Кроме того, очень большие, бесполезные потери теплоты, полученной от вытяжного воздуха, будут происходить на участке тепловой трубы между зонами испарения и конденсации (в холодном пространстве под кровлей).

Данные недостатки ставят задачу повышения эффективности тепловых труб, используемых для предотвращения образования сосулек, путем:

- уменьшения аэродинамического сопротивления их зон испарения в вытяжных вентиляционных каналах;

- повышения коэффициента теплопередачи к зонам испарения тепловых труб от вытяжного воздуха;

- уменьшения тепловых потерь от тепловых труб на участках между зонами испарения и конденсации.

Указанная задача достигается тем, что в устройстве для предотвращения образования сосулек, содержащем нагреватель кровли, выполненный в виде тепловых труб, зоны испарения которых расположены в вентиляционном канале, а зоны конденсации закрепляются под водостоками и желобами крыши, зоны испарения выполнены в своем сечении эллиптическими, расположенными длинной осью эллипса вертикально (по ходу потока вытяжного воздуха) и содержат внешние оребрения, а сами тепловые трубы между зонами испарения и конденсации покрыты слоем теплоизоляции.

Выполнение зон испарения в своем сечении эллиптическими, расположены длинной осью эллипса вертикально (по ходу потока вытяжного воздуха) необходимо для уменьшения аэродинамического сопротивления потоку воздуха в воздуховодах вытяжного воздуха. Этот признак позволит системе вентиляции работать в нормальном режиме. При этом снижение аэродинамического сопротивления увеличивает скорость потока вытяжного воздуха, и, следовательно, увеличит коэффициент теплопередачи.

Введение на зонах испарения тепловых труб внешних оребрений (аэродинамическое сопротивления которых очень мало) необходимо для существенного увеличения коэффициента теплопередачи, то есть повышает теплоотдачу от теплого вытяжного воздуха.

Введение между зонами испарения и конденсации тепловой трубы слоя теплоизоляции необходимо для уменьшения бесполезных тепловых потерь от тепловых труб.

Таким образом:

выполнение заявляемого устройства согласно признакам по формуле изобретения, является новым для устройств предотвращения образования сосулек, что соответствует критерию "новизна".

Вышеприведенная совокупность признаков не известна в настоящее время из уровня техники и не следует из общеизвестных правил конструирования устройств для предотвращения образования сосулек, что доказывает соответствие критерию "изобретательский уровень".

Конструктивная реализация устройств для предотвращения образования сосулек с указанной совокупностью признаков не представляет никаких конструктивно-технических и технологических трудностей, отсюда следует соответствие критерию "промышленная применимость".

На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства.

На фиг.2 - одна тепловая труба (увеличено).

На фиг.3 - вид А (вид тепловой трубы с торца зоны испарения).

Устройство содержит тепловые трубы 1, зоны испарения 2 тепловых труб 1 расположены в вентиляционном канале (воздуховоде) 3 вытяжного воздуха, а зоны конденсации 4 тепловых труб 1 закрепляются под водостоками 5 и желобами 6 крыши 7. В процессе выпадения осадков в зимний период на крыше 7 скапливаются снежные массы 8, которые под действием тепловых потоков через перекрытия 9 здания превращаются в талые воды, стекающие к холодным желобам 6 и водостокам 5. В результате этого образуются наледи, ледяные валики и сосульки. Тепловые трубы 1 между зонами испарения 2 и конденсации 4 покрыты слоем теплоизоляции 10. Зоны испарения 2 тепловых труб 1 выполнены в своем сечении эллиптическими, расположенными длинной осью эллипса вертикально и содержат внешние оребрения 11.

Устройство работает следующим образом.

Теплый воздух из помещения здания через вентиляционные отверстия поступает в вентиляционный канал (воздуховод) 3 вытяжного воздуха. Двигаясь по воздуховоду 3, воздушные потоки омывают эллиптические с оребрениями 11 зоны испарения 2 тепловых труб 1, которые обладают небольшим аэродинамическим сопротивлением и высоким коэффициентом теплопередачи. Поглощенная теплота в зоне испарения 2 передается в зону конденсации 4 тепловых труб 1, где впоследствии она передается участкам кровли путем теплопроводности и конвекции. Потери теплоты в тепловых трубах 1 между зонами испарения 2 и конденсации 3 сведены к минимуму теплоизоляцией 10. В результате подвода теплоты к желобам 6 и водостокам 5 крыши 7 происходит таяние образовавшихся на них ледяных валиков, наледи и сосулек. Таким образом, путь стока талой воды остается свободным в любое время и при любой температуре воздуха.

Данное устройство позволяет получить технический результат, состоящий в повышении экономичности и эффективности работы устройства-прототипа. Повышение экономичности и эффективности заключается в том, что сведены к минимуму бесполезные потери теплоты между зонами испарения и конденсации тепловых труб, уменьшены аэродинамические сопротивления зон испарения тепловых труб в вентиляционном канале и повышен коэффициент теплопередачи от вытяжного воздуха к зонам испарения.

Источники информации

1. А.с. СССР №840602, М. кл. F24F 5/00, 1979 г.

2. А.с. СССР №1043430, М. кл. F24F 5/00, 1983 г.

3. Гагарина Т. Рецепт кровельного пирога /Современный дом, 2002, №4, с.48-54.

4. Патент РФ №2237220, МПК ⁷ F24F 5/00, 2004 г.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Устройство для предотвращения образования сосулек, содержащее нагреватель кровли, выполненный в виде тепловых труб, зоны испарения которых расположены в вентиляционном канале, а зоны конденсации закрепляются под водостоками и желобами крыши, отличающееся тем, что зоны испарения выполнены в своем сечении эллиптическими, расположены длинной осью эллипса вертикально и содержат внешние оребрения, а сами тепловые трубы между зонами испарения и конденсации покрыты слоем теплоизоляции.

РИСУНКИ

, ,

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ



ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ

(19) RU (11) 2300611 (13) C1

(51) МПК
E04D 13/00 (2006.01)
E01H 5/00 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Статус: по данным на 17.03.2008 - может прекратить свое действие

Документ: В формате PDF

(21)

Заявка: 2005132384/03

(22)

Дата подачи заявки: 2005.10.20

(24)

Дата начала отсчета срока действия патента: 2005.10.20

(45)

Опубликовано: 2007.06.10

(56)

Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2237220 С2, 27.09.2004. SU 1043430 A1, 23.09.1983. RU 97112345 А, 27.05.1999. US 4769526 А, 06.09.1988. JP 2-62675 А, 26.12.1990.

(72)

Автор(ы): Коваленко Александр Иванович (RU); Беляков Дмитрий Владимирович (RU); Беляков Владимир Алексеевич (RU)

(73)

Патентообладатель(и): ОАО «Санкт-Петербургский зональный научно-исследовательский и проектный институт жилищно-гражданских зданий,  СПб ЗНИИПИ ранее ЛенЗНИИЭП  197371, Санкт-Петербург,  196105, Санкт-Петербург, Витебский пр, 11, ОАО «СGб ЗНИИПИ» , пат. пов. Е.И.Коваленко, тел. 3487810,  тел  89117626150,  патентно-информационный отдел (RU)

Адрес для переписки: ОАО «Санкт-Петербургский зональный научно-исследовательский и проектный институт жилищно-гражданских зданий,  СПб ЗНИИПИ ранее ЛенЗНИИЭП  197371, Санкт-Петербург,  196105, Санкт-Петербург, Витебский пр, 11, ОАО «СGб ЗНИИПИ» , пат. пов. Е.И.Коваленко, тел. 3487810,  тел  89117626150,  патентно-информационный отдел

(54) СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ОБРАЗОВАНИЯ СНЕГА, СОСУЛЕК И ЗАЩИТЫ ОТ ОБЛЕДЕНЕНИЯ КРЫШ ЗДАНИЙ, ЛИВНЕСТОКОВ, ВОДОСТОКОВ, ТРОТУАРОВ, СТУПЕНЕК, АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ, АЭРОДРОМОВ И МОСТОВ

Изобретение относится к способам предотвращения обледенения тротуаров, лестничных площадок, кромок крыш зданий и образования сосулек, а также к области строительства зданий, подземных сооружений, эксплуатации аэродромов, автомобильных дорог и мостов. В способе используется газо- и/или водожидкостная система теплообменных аппаратов, циркуляционного насоса и система нагревательных труб, которая уложена во всех местах, где необходимо удалить снег, наледь, сосульки. Трубы системы заполнены незамерзающей жидкостью, непрерывно циркулирующей по контуру системы под действием циркуляционного насоса и проходит через газо- и/или водожидкостную систему теплообменных аппаратов, нагрев которых обеспечивается путем их расположения в системах вентиляции зданий, подземных сооружений или в трубах уходящих дымовых газов котельных или иных отопительных систем или путем расположения в системе отопления и/или горячего водоснабжения соответственно. Технический результат: создание эффективного и надежного способа предотвращения образования снега, сосулек и льда. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к способам предотвращения обледенения тротуаров, лестничных площадок, кромок крыш зданий и образования сосулек, а также к области строительства зданий, подземных сооружений, эксплуатации аэродромов, автомобильных дорог и мостов и может быть использовано для защиты покрытий указанных инженерных сооружений от обледенения.

Известно устройство для утилизации тепловой энергии в системах кондиционирования, содержащее нагреватель и тепловые трубы, каждая из которых расположена в воздуховодах наружного и вытяжного воздуха, последний из которых снабжен кожухом, в который введены концы тепловых труб (а.с. СССР №840602, М. кл. F24F 5/00, 1979).

Недостатком данного устройства является низкая надежность его работы.

Известно устройство для утилизации тепловой энергии в системах кондиционирования, содержащее нагреватель и тепловые трубы, каждая из которых расположена в воздуховодах наружного и вытяжного воздуха, последний из которых снабжен кожухом, в который введены концы тепловых труб, кожух посредством подводящего и отводящего каналов присоединен к воздуховоду наружного воздуха, а нагреватель установлен в подводящем канале кожуха (а.с. СССР №1043430, М. кл. F24F 5/00, 1983).

Недостатком данного устройства является повышенный расход тепловой энергии в период обмерзания тепловых труб.

Известно устройство для предотвращения обледенения кромок крыши и образования сосулек, содержащее нагреватель кровли. Нагреватель представляет собой распределенный по площади кровли электрокабель, который осуществляет обогрев крыши и обеспечивает постоянный сток талой воды (Гагарина Т. Рецепт кровельного пирога. - Современный дом, 2002, №4, с.48-54).

Недостатком данного устройства является большой расход электроэнергии на обогрев кровли, т.е. его низкая экономичность.

Известно устройство для устройства (заявка РФ №97112345) для защиты карнизных свесов скатных кровель от обледенения, состоящее из соединенных между собой в электрическую цепь трансформатора, терморегулятора и электроизолированного нагревательного кабеля, прикрепленного к карнизному свесу кровли по контуру здания.

Недостатком данного устройства является большой расход электроэнергии на обогрев кровли, т.е. его низкая экономичность.

Известно устройство (патент РФ №2237220) для предотвращения обледенения кромок крыши и образования сосулек. Нагреватель выполнен в виде тепловых труб, зоны испарения которых располагаются в воздуховодах вытяжного воздуха, а зоны конденсации закрепляются под водостоками и желобами крыши.

Данное устройство позволяет получить технический результат, состоящий в повышении экономичности его работы, которая заключается в том, что устройство не требует расхода электроэнергии, создания необходимых систем электропитания и удовлетворяет требованиям по электробезопасности.

Недостатком данного устройства является невозможность его использования кроме как против обледенения кромок крыш и образования сосулек. Кроме того, при очень низких температурах, тепла от испарения вытяжного воздуха не достаточно для того, чтобы предотвратить обледенение. Также, стекшая по водостокам вниз вода замерзает на тротуарах и образует гололед, создающий опасность передвижения пешеходам вблизи зданий с данным типом устройств.

В способах теплового подогрева аэродромных покрытий пользуются подвижными или стационарными отопительными установками: с помощью тепловых машин или центральных водяных и электрических систем отопления. В настоящее время данные способы преимущественно осуществляются с помощью тепловых машин, например ТМ59 и КрАЗ-ТМ-76. Принцип действия этих машин основан на воздействии высоких температур выхлопных газов от авиадвигателя на поверхность гололеда и послойном его плавлении.

Тепловые устройства защиты аэродромных и дорожных покрытий от обледенения связаны со значительными капитальными и эксплуатационными затратами. Стационарные системы подогрева покрытий включают теплообменники (трубчатые регистры или греющие электрические кабели), расположенные в полотне этих покрытий, и источники теплоты (в виде котельных с теплосетями или электростанции с кабельными сетями и понижающими трансформаторами). Такие системы гарантировано защищают покрытия от обледенения, однако высокая стоимость подобных устройств стала главным препятствием их широкого применения на практике, даже на аэродромах.

Из тепловых способов защиты покрытий от обледенения практическое широкое распространение получил способ, базирующийся на применении тепловых машин, хотя он также связан с достаточно большим расходом дорогостоящего топлива, составляющим 150-200 г авиационного керосина на один квадратный метр очищенной от гололеда поверхности [Эксплуатация аэродромов: Справочник /Л.И.Горецкий, М.А.Печерский и др./Под ред. Л.И.Горецкого. - М.: Транспорт, 1990, 287 с.]. Если учесть, что, например, поверхность взлетно-посадочной полосы аэродрома может составлять 125000 м ² (2500?50 м), а среднемировая цена на реактивное топливо равна около 170 долл. США за тонну, то затраты только на топливо при одноразовой очистке такой полосы достигнут более 3,7 тыс. долл.

Кроме того, известны технические решения [а.с. №1701772 СССР, МКИ Е01С 5/08. Устройство для защиты покрытий аэродромов и автомобильных дорог от обледенения. Седых Н.А. (СССР). - 4 с.: ил.; патент СССР №1834947, МКИ Е01С 11/26. Устройство для защиты покрытий аэродромов и автомобильных дорог от обледенения. Седых Н.А. (СССР). - 4 с.: ил.; Европейский патент №0322489, кл. Е01С 11/26, 1987], где в целях экономии дефицитного топлива и повышения эксплуатационной готовности аэродромов и автомобильных дорог, проблему предотвращения образования гололеда на их покрытиях предлагается решить за счет низкопотенциальной теплоты Земли и солнечной радиации. За счет теплоты недр Земли, независимо от времени года, температура горных пород на глубине 60-80 м поддерживается около +8°С. При этом температура с увеличением глубины непрерывно повышается: в среднем на один градус через 33 м.

С учетом того, что гололед на покрытиях аэродрома образуется чаще всего при температурах атмосферного воздуха от 0 до минус 4°С, то достаточно подогреть поверхность ВПП до нулевой температуры, и образование на ней ледяной корки будет исключено. При более низких температурах можно допустить и более низкие (отрицательные) температуры покрытия аэродрома, но температура этих покрытий должна быть во всех случаях не ниже температуры атмосферного воздуха. В последнем случае образование ледяной корки не исключается, однако силы адгезии льда к поверхности покрытия будут близки к нулю, и образовавшийся при этом гололед может быть легко удален с помощью плужно-щеточных снегоочистителей или ветровых машин. Из изложенного следует, что температурного потенциала глубинного тепла Земли порядка 8-10°С достаточно для решения задачи защиты покрытий аэродромов от обледенения. Однако практическая реализация подобных технических решений [а.с. №1701772, СССР, МКИ Е01С 5/08. Устройство для защиты покрытий аэродромов и автомобильных дорог от обледенения. Седых Н.А. (СССР). - 4 с.: ил.] из-за низких значений коэффициентов теплопроводности горных пород, потребует бурения слишком большого числа скважин, что влечет за собой большие капитальные затраты. Так, например, предварительные расчеты показывают, что для решения поставленной задачи потребуется пробурить не менее тысячи скважин на одном аэродроме.

Эффективность подобной системы защиты аэродромных и дорожных покрытий от обледенения может существенно выше при использовании подземных водоносных горизонтов в качестве аккумуляторов солнечной энергии, запасаемой в теплое время года, когда температура покрытий будет выше температуры воды в упомянутых водоносных горизонтах.

Известно устройство (патент СССР №1834947, МКИ Е01С 11/26) для защиты покрытий аэродромов, автомобильных дорог и мостов от обледенения, включающее трубчатый регистр, расположенный в полотне покрытия, рекуперативный теплообменник, водозаборную скважину, оснащенную погружным насосом и водоводами, "холодную" нагнетательную скважину, расположенную ниже по течению подземных вод относительно водозаборной скважины.

Существенным недостатком данного устройства является то, что он при зарядке теплотой (летом) и разрядке (зимой) такого аккумулятора использует один и тот же объем водонасыщенного грунта - пространство водоносного горизонта, расположенное между водозаборной и нагнетательной скважинами. При таком решении необходимо летом подогревать воду, которая была охлаждена зимой. Кроме того, подземные воды, как и реки, непрерывно движутся. Хотя и скорость подземных вод небольшая, но учитывая, что цикл "заряд-разряд" данного теплового аккумулятора происходит только раз в году, то накопленная тепловая энергия, за время, до ее полезного использования, может существенно изменить свое месторасположение: уйти от водозаборной скважины с неизбежными при этом теплопотерями.

Известно устройство (патент РФ №2242556) для защиты покрытий аэродромов, автомобильных дорог и мостов от обледенения, включающее трубчатый регистр, расположенный в полотне покрытия, рекуперативный теплообменник, водозаборную скважину, оснащенную погружным насосом и водоводами, "холодную" нагнетательную скважину, расположенную ниже по течению подземных вод относительно водозаборной скважины, которое снабжено "теплой" нагнетательной скважиной, расположенной на одной прямой линии с упомянутыми "холодной" нагнетательной и водозаборной скважинами и выше по течению подземных вод относительно водозаборной скважины на расстоянии, равном пути, проходимом подземными водами за полгода, а "холодная" нагнетательная скважина расположена относительно водозаборной скважины на расстоянии не менее суммы радиусов их влияния.

К существенным недостаткам этого и вышеупомянутого устройств следует отнести зависимость системы от непрерывного электроснабжения водозаборной и нагнетательной скважин, и в случае их остановки при низких температурах воздуха вся система придет в негодность, а непрерывно циркулировавшая вода замерзнет. Кроме того, они также энергозатратны, поскольку требуют задействования мощных насосных систем. Задачей изобретения является создание экономичного, эффективного и надежного способа предотвращения образования снега, сосулек и защиты от обледенения крыш зданий, ливнестоков, водостоков, тротуаров, ступенек, автомобильных дорог, аэродромов и мостов.

Этот технический результат достигается за счет того, что используется антиобледенительная замкнутая гидравлическая система, состоящая из газожидкостного и водожидкостного теплообменных аппаратов, насоса и системы пластиковых труб, заполненных незамерзающим теплоносителем.

Краткое описание чертежей.

На Фиг.1 показана антиобледенительная замкнутая гидравлическая система жилых и офисных зданий, состоящая из газожидкостного и водожидкостного теплообменных аппаратов, насоса и системы пластиковых труб, заполненных незамерзающим теплоносителем, функционирующая на основе теплого воздуха котельных и ТЭЦ, а также на основе извлечения тепла из труб системы отопления и горячего водоснабжения.

На Фиг.2 показана антиобледенительная замкнутая гидравлическая система подземных сооружений, состоящая из газожидкостного теплообменных аппаратов, насоса и системы пластиковых труб, заполненных незамерзающим теплоносителем, функционирующая на основе теплого воздуха метро и др. подземных сооружений.

На Фиг.3 показана антиобледенительная замкнутая гидравлическая система жилых и офисных зданий, состоящая из газожидкостного теплообменных аппаратов, насоса и системы пластиковых труб, заполненных незамерзающим теплоносителем, функционирующая на основе теплого воздуха помещений.

На чертежах:

1 - циркуляционный насос, 2 - система труб, 3 - газожидкостный теплообменный аппарат, 4 - водожидкостный теплообменный аппарат, 5 - система отопления и/или горячего водоснабжения, 6 - тротуары, 7 - ступеньки лестниц, 8 - крыши подъездов, 9 - желоба и водостоки, 10 - крыши домов, 11 - ливнестоки и приемные воронки, 12 - здание, 13 - грунт, 14 - котельная или ТЭЦ, 15 - система вентиляции, 16 - подземные сооружения, 17 - теплый воздух, 18 - вентиляционная шахта, 19 - чердачное помещение здания.

Сущность способа

Способ основан на использовании антиобледенительной замкнутой гидравлической системы, состоящей из газожидкостного и водожидкостного теплообменных аппаратов, насоса и системы пластиковых труб, заполненных незамерзающим теплоносителем. В качестве теплоносителя используется незамерзающая жидкость, которая циркулирует по контуру под действием насоса. Теплоноситель с заданным расходом прокачивается посредством циркуляционного насоса (1) через газожидкостный теплообменный аппарат (3), где нагревается до заданной температуры, затем по системе труб (2), которые уложены (аналогично электрическим обогревающим кабелям) во всех местах, где необходимо удалить снег и сосульки, в том числе это могут быть тротуары (6), ступеньки (7), крыши подъездов (8) и водостоки (9) крыш домов (10), ливнестоки и приемные воронки (11), автодороги, аэродромы, мосты и т.д.

В тех режимах, при которых тепловой мощности газожидкостного теплообменника недостаточно, включается водожидкостный теплообменный аппарат (4), в который обеспечено поступление воды из системы отопления и/или горячего водоснабжения (5), предназначенной для отопления различных зданий (12). На Фиг.1 показана такая антиобледенительная замкнутая гидравлическая, функционирующая на основе теплого воздуха котельных и ТЭЦ, а также на основе извлечения тепла из труб системы отопления и горячего водоснабжения.

Часть системы труб этой системы уложена под землей (13). По этой причине применяются трубы, изготовленные из пластика или металлопластика.

В качестве основного источника тепловой энергии в подземных зданиях и сооружениях (типа метро), а также зданий (см. Фиг.2, 3), может использоваться теплый воздух (17) из системы вентиляции зданий и подземных сооружений (16) или теплота (15) уходящих дымовых газов котельных (14) (см. Фиг.1) или иных отопительных систем, затем в случае необходимости дополнительно включается теплообменник (4), использующий тепловую энергию теплоносителя из систем отопления и/или горячего водоснабжения.

Система работает в "ждущем" режиме, проста в управлении, надежна и дешевле как в своих составных частях, так и по расходу электроэнергии по сравнению с электрическими кабельными системами, поскольку может использовать низкотемпературное тепло из системы отопления здания и вентиляции, а так же теплоту уходящих газов из отопительного котла.

Принцип действия способа

Принцип действия антиобледенительной замкнутой гидравлической системы жилых и офисных зданий, состоящей из газожидкостного и водожидкостного теплообменных аппаратов, насоса и системы пластиковых труб, заполненных незамерзающим теплоносителем (см. Фиг.1), основан на том, что незамерзающая жидкость с заданным расходом прокачивается посредством циркуляционного насоса (1) по системе труб (2) через газожидкостный теплообменный аппарат (3), где нагревается до заданной температуры. Система труб (2) уложена (аналогично электрическим обогревающим кабелям) во всех местах, где необходимо удалить снег и сосульки, в том числе это могут быть тротуары (6), ступеньки (7), крыши подъездов (8) и водостоки (9) крыш домов (10), ливнестоки и приемные воронки (11), автодороги, аэродромы, мосты и т.д. Теплоноситель, проходя через упомянутые места (где необходимо исключить оледенение), повышает температуру данных объектов до 0 градусов по Цельсию и выше. В случае непредвиденных ситуаций, связанных с отключением электроэнергии или выходом из строя циркуляционного насоса (1), даже при очень низких температурах воздуха, система труб (2) останется в рабочем состоянии и не будет подвержена замерзанию, в отличие от известных систем, где циркулирует обычная вода. Организация системы подогрева тротуаров вблизи зданий (по принципу, показанному на Фиг.1) позволяет исключить оледенение стекающих из ливнестоков (11) потоков воды при очень низких температурах воздуха. Также это исключает образование снега на тротуарах и обеспечивает свободное движение пешеходов в любое время года по чистому асфальту.

Принцип действия антиобледенительной замкнутой гидравлической системы подземных сооружений, состоящая из газожидкостного теплообменных аппаратов, насоса и системы пластиковых труб, заполненных незамерзающим теплоносителем (см. Фиг.2) основан на том, что теплый воздух (17) из подземных сооружений (16) по системе вентиляции (15) поднимается к вентиляционной шахте на поверхности (18). На небольшой глубине (нескольких метров) этой системы (15), где формируется максимальный поток и температура выходящего воздуха устанавливается теплообменный аппарат (3), через который по системе труб (2) прокачивается посредством циркуляционного насоса (1) незамерзающая жидкость. Трубы этой системы уложены как правило под тротуарами (6) и ступеньками лестниц (7), ведущим в систему подземных сооружений (16), чтобы исключить их оледенение.

Принцип действия антиобледенительной замкнутой гидравлической системы жилых и офисных зданий, состоящая из газожидкостного теплообменных аппаратов, насоса и системы пластиковых труб, заполненных незамерзающим теплоносителем (см. Фиг.2) основан на том, что теплый воздух (17) из помещения здания через вентиляционные отверстия поступает в воздуховод (15) вытяжного воздуха. Достигнув чердачного помещения (19), воздушные потоки (17) проходят через теплообменный аппарат (3), через который по системе труб (2) прокачивается посредством циркуляционного насоса (1) незамерзающая жидкость. Трубы этой системы уложены, как правило, вдоль желобов и водостоков (9) крыши (10), а также проходят через ливнестоки и приемные воронки (11). Таким образом, путь стока талой воды остается свободным в любое время и при любой температуре воздуха.

Принцип действия антиобледенительной замкнутой гидравлической системы автомобильных дорог, аэродромов и мостов, основан на том, что по системе труб (2) прокачивается посредством циркуляционного насоса (1) незамерзающая жидкость. Трубы этой системы уложены как правило под асфальтом дорог, аэродромов и мостов. Система подогрева жидкости в трубах может осуществляться как любым из вышеописанных способов, так и с использованием систем дополнительного электроподогрева, если вблизи установки этих систем нет систем горячего водоснабжения или воздуховодов, несущих теплый воздух подземных сооружений.

Различные варианты осуществления и адаптации способа, помимо показанных и описанных здесь, а также многие вариации, модификации и эквивалентные ему ясно следуют из приведенного выше описания и чертежей.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ предотвращения образования снега, сосулек и защиты от обледенения крыш зданий, ливнестоков, водостоков, тротуаров, ступенек, автомобильных дорог, аэродромов и мостов, содержащий газожидкостную и/или водожидкостную систему теплообменных аппаратов, циркуляционного насоса и систему нагревательных пластиковых труб, которая уложена во всех местах, где необходимо удалить снег, наледь, сосульки или исключить оледенение, отличающийся тем, что трубы заполнены незамерзающей жидкостью, причем незамерзающая жидкость непрерывно циркулирует по контуру системы под действием циркуляционного насоса и проходит через газожидкостную и/или водожидкостную систему теплообменных аппаратов, нагрев которых обеспечивается путем их расположения в системах вентиляции зданий, подземных сооружений или в трубах уходящих дымовых газов котельных или иных отопительных систем или путем расположения в системе отопления и/или горячего водоснабжения соответственно.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно используются системы электроподогрева.

РИСУНКИ

, ,