Анализ конструктивных методов по предотвращению образования сосулек и наледей на скатных крышах

Размещено на http://www.allbest.ru/

Анализ конструктивных методов по предотвращению образования сосулек и наледей на скатных крышах

Тюкавкина И.Л., Харитонова А.С.

ТОГУ, г. Хабаровск. Россия

Абстракт

конструктивное решение скатная крыша наледь сосулька

В статье дается обзор и краткий анализ конструктивных решений, учитывающих проблему образования сосулек и наледей на скатных крышах и направленных на ее предотвращение. Рассматриваются особенности конструктивных решений строящихся и реконструируемых зданий. Приводится сравнение конструктивных решений по экономичности, трудоемкости и другим показателям.

Ключевые слова: скатная крыша, карниз, кровля, сосульки и наледи.

Tyukavkina I. L, KharitonovA. S.

ТОГУ, г. Хабаровск. Россия

ANALYSIS METHODS OF STRUCTURAL PREVENTION OF ICICLS AND ICE FORMING ON PITCHED ROOFS.

Abstract -- This article provides an overview and a brief analysis of constructive solutions that take into account the problem of the formation of icicles and ice dams on roofs pitched and aimed at its prevention. The features of design solutions built and reconstructed buildings. A comparison of design decisions on the economy, labor intensity and other characteristics.

Key words: Pitched roof, eaves, roof, icicles and ice dams.

Актуальность темы

Интенсивное образование наледи и сосулек на крышах домов в осенний и весенний периоды приводит к разрушению кровли, а также создает реальную опасность жизни людей, и поэтому является серьезной проблемой эксплуатации зданий, которая должна учитываться на этапе проектирования и строительства.

На Дальнем Востоке, в основном, в настоящее время принята система уборки снега, путем ручного механического удаления наледи и сосулек с помощью лопат, ломов и других инструментов, с привлечением бригад промышленных альпинистов или собственными силами. Принятая система имеет существенные минусы, например: высокая опасность проведения работ для исполнителей; вероятность повреждения находящихся в зоне падения сосулек элементов здания:, опасность травматизма для находящихся вблизи зоны проведения работ людей и повреждения средств транспорта, повреждение кровельного покрытия в ходе проведения работ при использовании ручного инструмента и др. В статье поставлена задача: проанализировать существующие методы конструктивных решений, направленных на предотвращение образования сосулек и наледей.

Механизм образования наледей и сосулек на крышах

Зимой снег, находящийся на кровле, не представляет собой какой-либо опасности. Однако когда создаются условия для его таяния под воздействием какого-либо источника теплоты, он превращается в воду, которая замерзает на участках кровли с отрицательной температурой. Т.е. для того, чтобы могла образоваться сосулька или наледь, на кровле одномоментно должны присутствовать участки с температурой выше и ниже нуля (обычно это кромки кровель, водостоки) [1] (рис. 1).

Участки с положительной температурой кровли могут возникать по нескольким причинам. Выделают причины техногенного и природного характера:

Предпосылки техногенного характера возникают в случае, когда источником теплоты является собственное тепловыделение кровли. К перегреву кровли может приводить ряд факторов. Например, на рис. 1 показана схема чердака: вентиляция чердачных помещений, практически, отсутствует; слой теплоизоляции перекрытий, за многие годы эксплуатации, потерял свои изоляционные свойства. Как следствие - увеличилось тепловыделения от перекрытий; запорная арматура, фланцы и трубопроводы отопительной системы, расположенные в непосредственной близости от кровли увеличивают интенсивность таяния пограничного слоя снега на кровле; отопительные приборы, располагаясь, непосредственно на фасадных стенах многократно увеличивают восходящие тепловые потоки, направленные на участки выше холодных карнизных свесов и способствуют активному образованию сосулек.

Рис. 1. Схема образования сосулек и неделей на крыше, вследствие перегрева кровли над чердаком [1]

При природном характере льдообразования источником тепла, нагревающим кровлю, прежде всего, является атмосферная теплота. Она может возникать даже на идеально спроектированной крыше.

Решение проблемы

В ходе анализа было выявлено большое количество предложений по усовершенствованию конструкций скатных крыш, направленных на решение рассматриваемой проблемы, их можно разделить на группы:

1) методы, направленные на регуляцию температурного режима кровли и таким образом препятствующие образованию сосулек и наледей (регулируют температурный режим кровли):

a) методы, направленные на исключение появления участков кровли с повышенной (положительной) температурой;

b) методы, направленные на исключение участков с отрицательной температурой;

2) методы, механически (без привлечения ручного труда) разрушающие образовавшиеся сосульки, наледи и препятствующие падению их и снега с крыш;

3) другие методы.

Теплоизоляция чердаков и кровель

Грамотная теплоизоляция и вентиляция, по мнению специалистов - это 80% успеха в борьбе с сосульками. На домах с проветриваемыми холодными или грамотно устроенными утепленными кровлями, кровельное покрытие имеет температуру окружающей среды, следовательно, снег на крыше не подтаивает, и сосульки в большинстве случаев просто не образуются [2]. В качестве теплоизоляционных материалов предлагаются как традиционные, так и такие инновационные материалы как сверхтонкие изоляционные покрытия (СТП). СТП - это универсальная изоляция в жидкой форме, например, сверхтонкие теплоизоляционные покрытия серии "КОРУНД", производимые ООО "НПО ФУЛЛЕРЕН", г. Волгоград, на основе собственных разработок. Данные покрытия широко применяются для теплоизоляции, и защиты от обледенения на объектах любого вида. (Например, подобное решение было применено в ноябре 2011 г, на кровле Научной библиотеки Эрмитажа, вследствие чего удалось сократить количество тающего снега от тепловыделения кровли) При нанесении данного покрытия образуется сплошная, теплоизоляционная, бесшовная, водонепроницаемая мембрана [6]. Но ни один утеплитель не будет эффективен, если не будет верно устроена вентиляция или подкровельного пространства.

Правильное утепление и вентилирование подразумевает:

1. При конструкции крыши с холодным чердаком необходимо: предотвратить утечку тепла в его объем из жилых помещений, качественно утеплив чердачное перекрытие и хорошо герметизировав вентиляционные каналы и дымовую трубу, проходящие через чердак; обеспечить интенсивную вентиляцию наружным воздухом всего объема чердака [1] (рис 2 А).

2. При конструкции крыши с эксплуатируемым теплым чердаком необходимо: предотвратить утечку тепла в подкровельное пространство, качественно выполнив утепление крыши; обеспечить вентиляцию наружным воздухом.

Рис. 2. Схемы проветривания (А) холодного чердака и (Б) кровли теплого чердака [1]

Следующий метод - нагрев кромок кровель и водостоков также связан с регулированием температуры кровли, но направлен на исключение участка с отрицательной температурой, чтобы исключить замерзание талой воды.

В настоящее время разработано множество систем по нагреву водостоков с помощью электрокабелей. Провод для обогрева водостоков может укладываться на водостоках (желобе), в водосточных трубах, на кровле вдоль карнизов и ендов [3] (рис 3). Снег вследствие разогрева тает, вода стекает по трубам вниз. Данный метод является достаточно сложным, как для расчетов и проектирования, так для монтажа и эксплуатации, поэтому он достаточно дорогостоящ.

Более экономичныйвариантдящего теплого воздуха, с отводом талой воды с кровли в так называемую зимнюю воронку. Эта технология была разработана ООО «Спецтеплохимзащита» совместно с кафедрой технической эксплуатации зданий МГСУ. Это самый малозатратный способ, так как при смене или капитальном ремонте кровли добавляется только прокладка и врезка трубы диаметром 100-150 мм в канализационную вытяжку и металлический лоток с зимней воронкой на кровле.

Рис. 3. Нагрев кромок кровель и водостоков с помощью электрокабелей [4]

Таким образом, сделана попытка ухода от вентиляции подкровельного пространства к использованию конструктивных решений отвода воды после подтаивания снега. При плановой смене старой металлической кровли это практически не удорожает стоимость ее укладки. Данный способ опробован на крыше здания в СВ АО в течение 2011-2012 зимнего периода. Эксперимент показал при полном отсутствии уборки снега с крыш после снегопадов ликвидацию обледенения карнизов [4]. Массовое внедрение данного способа на всех металлических скатных крышах обеспечит безопасность жителям и их имуществу и продлит срок службы кровель.

Далее рассмотрим вторую группу решений. Это методы, фактически удаляющие образующиеся на свесах кровли сосульки и наледи с помощью: лазера, перегретого пара, термокарниза, электроимпульсного, ультразвукового, механического («бритва для сосулек», «кишка» полимерная с воздухом, вибротросы, виброшиберы, резиновые шланги, карнизная тележка) способов. Наиболее распространены два вида: первые - обрушат лед с крыши за счет механического воздействия, вторые - за счет ультразвукового. Подобные устройства удаляют сосульки на стадии незначительных размеров (не более 5-10 см).

При работе механической системы применяется ударно-вибрационный механизм поперечного действия (ударник и боек) (рис. 4). В качестве ударника используется металлический трос, расположенный внутри корпуса, а в качестве бойка - стенки корпуса изделия. При появлении сосулек на свесе кромки кровли, корпус устройства вмерзает в лед прямо у их основания. В результате кратковременного включения возникают поперечные колебания корпуса, которые усиливаются использованием внутри корпуса специальных конструктивных элементов. Все это приводит к контролируемому разрушению льда [5].

Рис. 4. Механический ударно-вибрационный механизм [5]

При использовании ультразвукового метода в качестве разрушающей силы используется мощный ультразвуковой сигнал. Однако данный метод очень недешев, и целесообразность его применения вызывает много сомнений. Все предложения по методам второй группы на практике показали себя неэффективными, сложными, дорогими, энергозатратными и быстро выходящими из строя.

Еще одно из направлений по борьбе с сосульками - применение антиобле-денительных покрытий в виде обмазки или оклейки карнизов крыш. Однако значительная часть предложений по нанесению различных покрытий на карнизы имеет недостатки, так как срок службы их значительно отличается от срока службы самого металла кровли, поэтому в течение жизнеспособности металлической кровли придется многократно наносить эти дорогостоящие покрытия. [2]

Заключение

Таким образом, мы видим, что было разработано множество методов по борьбе с образованием сосулек. Методы из второй группы на данный момент можно считать недостаточно оправданными. Более эффективны методы направленные на регулирование температурного режима кровли и организацию водоотвода. Для ремонта скатных крыш в городе Хабаровске можно рекомендовать комплексное решение ООО «Спецтеплохимзащита». Также в определенных условиях могут найти применение и другие вышеперечисленные методы (нагрев кромок кровель и водостоков, СТП, механическая и ультразвуковая система).

Список использованных источников и литературы

1. П. В. Дружинин, Е. Ю. Юрчик, Механизм образования наледей и сосулек на крышах домовII Журнал «Технико-технологические проблемы сервиса» 2012. Т. 1,вып. 19. С. 66-71.

2. Сокова С.Д., Никифорова Е.В., Попов И.А. Эффективный способ предотвращение образования сосулек на карнизах фальцевых металлических крыш. [Электронный ресурс] http://www.stroyorbita.ru/index.php/building- materials/item/184-effektivnyiy-sposob(дата обращения 20.10.16).

3. Соколова С. Д., Попов И. А., Образование сосулек и борьба с ними. [Электронныйресурс]http: //www.krovlirussia.m/(дата обращения 20.10.16).

4. Способы борьбы с сосульками. [Электронный ресурс] http://perestroyka43.ru/statii/177-03-2014-16-fevralya/esli-s-kryshi-poekhalo-ili- sposoby-borby-s-sosulkam( Дата обращения 20.10.16).

5. Описание устройства обрушения сосулек [Электронный ресурс] http://sosulkam.netyustroystvo_obrusheniya_sosulek_sosulki.html(Дата обращения 20.10.16)

6. Башуев Ю. В. Применение сверхтонких изоляционных покрытий [Электронный ресурс] http://www.korund34.ru/static/docs/marketing/metod-borby.pdf(Дата обращения 20.10.16)

Размещено на Allbest.ru