Проблема наледи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проблема наледи

Саркитанова Ирина «Горно-Алтайский государственный университет»

В современном мире любая степень наледи может представлять собой проблему для человечества, также не беря во внимание место образования льда. Именно поэтому актуальность борьбы с наледью не теряет своей важности, а наоборот, появляется все больше устройств и приборов по ее ликвидации [1].

Наледью называют слоистые ледяные массивы, расположенные на земле, льде, зданиях или других объектах. Они появляются в следствии замерзания периодически осаждающихся природных или тектонических вод. К условиям образования наледи можно отнести: накопительную стабильную поверхность в виде льда или другое тело имеющее температуру ниже нуля; преобразование из жидко-капельного состояния в кристаллообразное; дискретность в введении воды к намерзшей поверхности, что предопределенно спецификой перераспределения тепла и влаги в природных или антропогенных системах. Наледи наиболее широко распространены в области многолетнемерзлых горных пород, но они характерны и для районов глубокого сезонного промерзания. Интенсивность развития наледей зависит от запасов подземных вод и водности предшествующего лета, глубины промерзания сезонно-талого слоя. Места выхода наледей приурочены к участкам уменьшения сечения русла и очагам разгрузки подземных вод [2].

Физически лед устроен таким образом, что легко способен разрушить строительные конструкции (крыша здания, навес) и оборудование (устройства, инструменты, аппаратура) или же привести к ухудшению качества их работы и срока служения. За всю историю человечества можно насчитать достаточное количество случаев, когда наледь послужила причиной катастрофы. Так, в 1941 году, упал почтовый самолет Douglas DC-3 (США) с высоты более 200 м из-за образования наледи на нем [3]. Также не раз была прервана электропередача по причине сломанной линии через наледь, а травмы из-за упавших с крыш домой сосулек достигло около 3000 случаев в год и это только на территории России. Увеличение ледяных масс на крышах жилых домов и других типов зданий значительно повышает риск провала, т.к. наледь создает механическую нагрузку на элементы кровельной конструкции. Также лед способен задерживать поступление талой воды по причине забитого водостока льдом.

Для полной картины понимания опасности большого скопления льда обратимся к рис.1. где показаны смертельные исходы людей от наледи в период 2016-2018 гг. [4].

Рис.1. Смертельный исход из-за наледи 2016-2018 гг. [4]

Анализ полученных результатов свидетельствует о необходимости минимизации смертельных случаев после падения сосулек.

Данные о количестве травм в зимнее время года из-за наледи говорят о неблагополучии среди детей. (Рис.2)

Как видно на рисунке, показатели довольно незначительные и не имеют тенденции к росту увеличения или спаду. Однозначно то, что среди детей количество травм в несколько раз больше чем среди взрослых, что говорит о том, что необходимы меры снижения. В качестве мер снижения автор видит: власть должна финансировать мероприятия для снижения количества явлений этого показателя; родители должны объяснить ребенку о правилах поведения на улице в зимнее время года.

Рис.2. Количество травм у детей и взрослых после падения сосулек в период 2016-2018 гг. [Составлено автором]

Согласно действующему законодательству РФ, за нарушение правил уборки снега и наледей предусмотрена административная ответственность, что прописано в ст. 7.22 Жилищном Кодексом РФ. Прокуратура РФ принимает заявления, жалобы и другие виды обращений согласно ст. 10 ЖК от граждан касательно невыполнения служебных обязанностей работниками жилищно-коммунальных услуг. Уборка наледи должна происходить по мере накопления льда, что прописано в Приказе Министерства регионального развития Российской Федерации от 27.12.2011 № 613 [1].

На рис. 3. представлена динамика обращения граждан за последние 3 года с вопросами соблюдения принятых норм (рис.3).

Как мы видим, количество жалоб от граждан с каждым годом все больше. Автор видит причину в том, что на сегодняшний день работники по жилищно-коммунальным услугам не справляются со своими обязанностями [5]. Автор считает, что в настоящее время эта функция власти вполне реализуема, т.к. сегодня существует не один способ борьбы с наледью:

1. Механический способ. Представляет собой преднамеренное удаление ледяного покрытия с помощью лома или скребка. Недостатком данного способы является повреждение поверхности под льдом. К этому же способу относится и метод «расстрела», который предполагает, нагрев льда с целью его таяния. Достигается с помощью брандспойта, откуда и поступает струя горячей воды.

Рис. 3. Количество заявлений от граждан России в прокуратуру по вопросу несоблюдения прописанных норм закона

2. Тепловой кабель. Заключается в установлении системы электрического обогрева устанавливаемого на крышу здания. Производится с помощью специального нагревательного кабеля. Принцип работы: выпавший снег не успевает замерзать так как сразу нагревается кабелем и превращается в воду. Поэтому, не только невозможно появление большого массива льда, но и скопления сугроба в принципе.

3. Электроимпульсный метод (применяется только в авиации). Метод заключается в использовании специального прибора под названием «Эипос». Данный прибор не дает самолетам обледенеть путем удаления морозного покрова с помощью электрического импульса. Импульс проходит по обшивке самолета и уже в течении 2 секунд удаляет все ледяные отложения.

Принцип работы «Эипос»: на желаемую поверхность от удаления льда устанавливают катушки-индикаторы, которые срабатывают при появлении охлажденного объекта. Такая катушка работает по индукционному принципу и после подачи электрического импульса происходит процесс активного увеличения тока и соответственно магнитного поля. Магнитное поле притягивает или наоборот отталкивает излишества от поверхности в границе упругой деформации. Необходимая величина тока определяется массой наледи и микровибрации поверхности обработки. Большим преимуществом данного метода является его возможность использования независимо от кровельного материала, а также на металлических поверхностях. Удаленный снег плавно скатывается вниз тем самым не мешая прохожим. Напряжение питания равняется 220 В, а потребляемая мощность равна 20 Вт. [6].

4. Индукционный метод (рассмотрим на примере защитных решеток на водозаборе, которые используют для защиты плавающих предметов в воде). Метод заключается в постоянном поддержании температуры обогрева, которая необходима для таянья льда. Это происходит путем пропускания тока по каналам. Ранее применялся способ пропускания тока при низком напряжении с целью безопасности. Одним из минусов старого метода является необходимость установки трансформаторов, чтобы отслеживать напряжение, а это лишние денежные затраты. Индукционный метод наоборот, более экономичен, даже не смотря на энергопотребление и эксплуатацию тока. Он не требует наличие трансформаторных будок. Физический принцип его эффективной работы - это появление вихревых токов и потеря гистерезиса решетки при пересечении переменных в металле. Наличие обеих токов (переменный и вихревый) производит нагрев, который идет по специальным проводам внутри системы. [6, с.10].

5. Ультразвук. Ультразвуковой импульс образовывается специально разработанным устройством, что приводит к разрушению наледи. Отличительной и главной особенностью метода является не только его необычность, но и потребляемая мощность, которая в несколько раз ниже в сравнении с другими методами решения проблемы ледовых массивов. К недостаткам можно отнести: большую долю финансовых вложений, необходимость регулярного капитального обслуживания (тестирование, проверка), отрицательное воздействие волн на человеческий организм, отсутствие защиты водостоков от появления льда. Именно перечисленные недостатки объясняют неиспользование данного метода как такового. [6, с.18]

6. Химический способ. В качестве химического элемента используется природная соль - бишофит (МдС12бН20). Многие институты на протяжении последних 10 лет изучали элемент в ряде способов борьбы с льдом. В качестве эксперимента пробовали убрать наледь с техники (с целью убедиться в сохранности поверхности после контакта с химикатом). Ряд исследований дал основания утверждать, что в сравнении с другими химическими соединениями или элементом, бишофит менее нацелен на вызов коррозии металла. Бишофт не только менее вреден, но и скорость расплавления в двое быстрее, независимо от объема ледообразования. На сегодняшний день ему нет аналогов, что и создает главное его преимущество. [6, с.25]

7. Профилактика. Должна быть своевременной и регулярной, не требует контролирующий персонал. Простая профилактика достигается путем использования противообледенительных покрытий. Способ заключается в применении специального вещества, которое наносится на объект. Оно работает по двум направлениям: снижении адгезии льда, понижение температуры замерзания воды. Тот и другой путь приведет к единому результату - отсутствие наледи [6].

В настоящее время в мировой практике для создания антиобледенительных покрытий наиболее широко используют кремнийорганические полимеры (органосиликатные композиции - синтетический каучук), фторопластовые и др. растворы со специальными наполнителями и добавками:

- для борьбы с обледенением и для уменьшения адгезии льда и снежных отложений при их удалении с поверхности крупногабаритных металлических конструкций (крыш, водостоков, контейнеров для перевозки грузов и т.д.);

- для борьбы с обледенением различных приборов и устройств, используемых в производственно-хозяйственном комплексе: линий электропередач; антенных систем, кабелей и других элементов радиотехнических систем и устройств; приборов охлаждения, и т.д.;

- для защиты от обледенения и коррозии металлоконструкций из стали и алюминия на объектах морской, авиационной, космической техники;

- для защиты от коррозии и обледенения крупногабаритных металлоконструкций, приборов охлаждения, линий электропередач; антенных систем, различных радиотехнических систем и устройств, эксплуатирующихся в жестких климатических (высокоширотных, высокогорных и др.) условиях [7].

На рис. 4 можно увидеть степень использования каждого из метода на территории России.

Рис.4. Частота использования каждого из методов борьбы с наледью в России [7]

График отражает недостаточное использование новых методов, что инновации являются мало использованным способом решения проблемы и по-прежнему механические усилия людей остаются оптимальным вариантом ликвидации наледи. Поэтому актуально детально изучить профилактические приемы борьбы с наледью.

Большой толчок в развитие способов борьбы с наледью внесли ученые ООО Научно-производственное сельскохозяйственное предприятие «Северная пирамида» г. Санкт-Петербург. Ими было разработано антиобледенительное покрытие «ПРОЛ» - раствор синтетического каучука в растворителях с введенными в него технологическими добавками и наполнителями) для защиты кровель, конструкций зданий и промышленных сооружений.

Появление подобных покрытий было обусловлено экспериментальными данными, которые свидетельствуют о весьма прочном сцеплении льда с основными материалами крыш, и составляют для кровельного железа, бетона - более 0,16 МПа. Это значит, что при отрыве происходит разрушение кристаллической структуры самого льда, а его остатки прочно удерживаются на намороженной поверхности и становятся своеобразной основой для быстрого образования новой наледи. Это объясняет, почему, несмотря на все усилия очистить полностью крыши механическим способом, без их обогрева или ледозащитных покрытий, практически невозможно [8].

Адгезионная прочность льда с антиобледенительным покрытием «ПРОЛ» практически полностью отсутствует и составляет менее 0,02 МПа. Адгезия с основаниями: с металлом Ст.3 - не менее 1,2 МПа, с бетоном - не менее 1,5 МПа. Такой тип покрытия обладает свойством отталкивания воды (высокий уровень), низким уровнем сцепления между льдом и покрытием, обеспечивает свободную выход талых вод в сток. А использование полимерной пленки обеспечивает невозможность образования наледей и замерзания водостоков.

Покрытие следует наносить на край крыши, примерно захватывая 50 см. Такое правило не случайно, т.к. именно в этом месте образуются сосульки. Наиболее эффективно это средство проявляется при нанесении его на оцинкованную кровлю или кровлю с битумными композициями. [9]

Таким образом, наледи не раз провоцировали катастрофы или травмы как у детей, так и у взрослых. Количество травм, а следовательно и потере трудоспособности, оплата больничных листов, иногда инвалидности, а бывает и гибель людей возрастает. По этой причине государство решило урегулировать данный вопрос и прописала правила уборки наледи в Жилищном Кодексе РФ. Как показала статистика, отражающая количество жалоб, поданных в прокуратуру, Закон не решил всех проблем, которые создает ледовой массив. Сегодня активно развиваются современные методы и способы борьбы с наледью, но к сожалению, их степень применимости пока что занимает далеко не первое место.

Механический труд людей, который имеет свои особенные недостатки, никак не уступит место инновациям. К современным методам можно отнести: тепловой кабель; электроимпульсный метод; индукционный метод; ультразвук; химический способ; профилактика. Каждый из них имеет свой пакет положительных и отрицательных моментов. Практика показывает, что профилактика является одним из самых востребованных методов по решению проблемы образования льда, т.к. не требует больших капиталовложений и контроля. Именно пути профилактики на данном этапе развития человечества есть самыми актуальными и разрабатываемыми.

наледь сосулька травма

Список литературы

1. Жилищный кодекс Российской Федерации (с изменениями на 26 июля 2019 года) (редакция, действующая с 1 октября 2019 года): [федер. закон № 214].

2. Котляков В. В мире снега и льда / В. Котляков. - М.: Наука, 1994.

3. Зимон А.Д. Адгезия жидкости и смачивание / А.Д. Зимон. - М.: Химия, 1974.

4. Адамсон А. Физическая химия поверхностей: перев. с англ. / А. Адамсон. - М.: Мир, 1979. - 360 с.

5. Долгов О.Н. Кремнийорганические жидкие каучуки и материалы на их основе / О.Н. Долгов, М.Г. Воронков. - М, 1975.

6. Корноухова Н.С. Применение антиобледенительного покрытия для радиотехнических устройств / Н.С. Корноухов, В.А. Кротников // Экономика и производство. - 1999. - №7. - С. 23 - 25.

7. Жалобы, поданные в прокуратуру по вопросу жилищно-эксплуатационной конторы.

8. Количество смертельных случаев в 2016, 2017 и 2018 году в зимний период от обвала сосулек.

9. Список единственных выживших в катастрофах пассажирских воздушных судов гражданских авиакомпаний и ВВС.

Размещено на Allbest.ru