Пристрій захисту покрівлі від криги і бурульок
Власники патенту UA 2463415:
Винахід відноситься до галузі будівництва, зокрема до захисту покрівлі від утворення льоду, бурульок та протікання, що утворюються при таненні снігу. Технічний результат винаходу - зниження експлуатаційних витрат. Пристрій захисту покрівлі від криг і бурульок включає в себе магістраль підведення теплоносія, що утворює замкнутий контур, випарник і теплоносій, при цьому магістраль підведення теплоносія складається з газопроводу, що подає, газопроводу конденсації, конденсатопроводу. З'єднання випарника з газопроводом і конденсатопроводом виконано з можливістю випарованого у випарнику теплоносія по газопроводу, що подає, потрапляти в газопровід конденсації, який виконаний з можливістю теплообміну з елементами покрівлі або елементами системи водостоку, в якому теплоносій конденсується, і по конденсатопроводу в рідкій фазі потрапляти в рідину розміщений у тепловому потоці. Пристрій герметичний та виконаний з можливістю встановлення приладів або систем контролю параметрів теплоносія 9 з.п. ф-ли, 2 іл.
Винахід відноситься до галузі будівництва, зокрема до експлуатації опалювальних будівель, і призначене для захисту покрівлі від утворення льоду, бурульок та протікання, що утворюються при таненні снігу.
Відомо, що в зимовий час під час відлиги нижній шар снігу, що лежить на покрівлі, під дією тепла, що виділяється від перекриття верхнього поверху, починає танути. Тала вода, потрапляючи на край покрівлі, що виступає за межі стін, де відсутня тепловий потік з позитивною температурою повітря від перекриття, під дією негативних температур навколишнього повітря застигає, утворюючи криги на карнизах будівлі та в жолобах водостоку, а також намерзає у вигляді бурульок.При цьому льоду, що утворилася на карнизі, створює підпір стікаючій воді, і на покрівлі, за відсутності вільного стоку, утворюються ділянки, заповнені водою, яка через нещільності покрівлі може проникати на перекриття будинку, руйнуючи конструктивні елементи будівлі.
Недоліками аналога є підвищена вартість, складність конструкції та недостатня універсальність через відсутність поруч розташованих вентиляційних стояків та відсутність можливості обігріву горизонтальних та вертикальних водостоків.
Недоліками аналога є підвищена вартість, складність конструкції та недостатня універсальність через необхідність розташування теплообмінників або у вентиляційній або опалювальній системі будівлі, або в магістралях видалення димових газів котелень.
Недоліками найближчого аналога є підвищена вартість виготовлення та експлуатації через необхідність підігріву повітря до досить високих температур від зовнішніх високотемпературних джерел тепла, складність конструкції та недостатня універсальність.
Пропоноване технічне вирішення проблеми подачі тепла на покрівлю та у водостоки для запобігання замерзанню талої води без витрат на купівлю енергоносіїв засноване на властивостях рідин поглинати значну кількість теплової енергії при випаровуванні та виділяти її при конденсації зі створенням над рідиною тиску насичених парів, адекватного температурним умовам конденсації для даної рідини, а також на повсюдній наявності значних обсягів непридатного тепла, що міститься в забруднених водах, що відходять від будівель каналізаційних труб, або в зворотній циркуляційній воді, що використовується для відведення надлишкового тепла виробничих процесів і т.п.
Завданням винаходує створення пристрою для захисту покрівлі від утворення льоду та бурульок зі зниженими експлуатаційними витратами, зі зниженими витратами на створення пристрою, спрощення конструкції, підвищення універсальності пристрою.
Технічні результати винаходу:
- зниження експлуатаційних витрат для захисту покрівлі від утворення льоду та бурульок;
- зниження витрат на створення пристрою для захисту покрівлі від утворення льоду та бурульок;
- спрощення конструкції пристрою для захисту покрівлі від утворення льоду та бурульок;
- підвищення універсальності пристрою для захисту покрівлі від утворення льоду та бурульок.
Технічні результати досягаються тим, що пристрій захисту покрівлі від криги і бурульок включає в себе магістраль підведення теплоносія, що утворює замкнутий контур, випарник і теплоносій, при цьому магістраль підведення теплоносія складається з газопроводу, газопроводу конденсації, конденсатопроводу, що подає газопроводу, причому з'єднання випарника з випарника виконано з можливістю випарованого у випарнику теплоносія по газопроводу, що подає, потрапляти в газопровід конденсації, який виконаний з можливістю теплообміну з елементами покрівлі або елементами системи водостоку, в якому теплоносій конденсується, і по конденсатопроводу в рідкій фазі потрапляти у випарник, випарник розміщений у тепловому потоці, а пристрій герметичний та виконаний з можливістю встановлення приладів або систем контролю параметрів теплоносія.
Технічні результати досягаються також тим, що як теплоносій використовується речовина, що володіє при атмосферному тиску температурою кипіння від -5°C до +30°C і здатна википати при температурах від 0°C до +30°C з утворенням тискунасиченої пари не вище 1 МПа при робочих температурах в зоні випаровування від +10°C до +50°C, що конденсується при температурах нижче 0°C при тиску, близькому до атмосферного.
Технічні результати досягаються також тим, що як теплоносій використовується бутан.
Технічні результати досягаються також тим, що як прилад контролю параметрів теплоносія використовується манометр.
Технічні результати досягаються тим, що використовується тепловий потік каналізаційних стоків.
Технічні результати досягаються тим, що використовується тепловий потік зворотної циркуляційної води систем централізованого теплопостачання.
Технічні результати досягаються тим, що використовується тепловий потік надлишкового тепла виробничих процесів.
Технічні результати досягаються також тим, що газопровід, що подає, виконаний з матеріалу з низькою теплопровідністю.
Технічні результати досягаються тим, що газопровід конденсації виконаний з матеріалу з високою теплопровідністю.
Технічні результати досягаються тим, що випарник виконаний з матеріалу з високою теплопровідністю.
Сутність винаходу пояснюється кресленнями, де на фіг.1 представлена схема пристрою для захисту покрівлі від утворення льодів і бурульок, на фіг.2 - діаграма залежності тиску насичених пар у випарнику від температури кипіння.
Пристрій захисту покрівлі від льодів і бурульок включає в себе магістраль підведення теплоносія, що утворює замкнутий контур, випарник 1 і теплоносій 2, при цьому магістраль підведення теплоносія 2 складається з подає газопроводу 3, газопроводу конденсації 4, конденсатопроводу 5, причому з'єднання 3 іконденсатопроводом 5 виконано з можливістю випарованого у випарнику 1 теплоносія 2 по подає газопроводу 3 потрапляти в газопровід конденсації 4, який виконаний з можливістю теплообміну з елементами покрівлі або елементами системи водостоку, в якому теплоносій 2 конденсується, і по конденсатопроводу 5 в рідкій фазі 1 випарник 1 розміщений в тепловому потоці, а пристрій герметично і виконано з можливістю установки приладів 6 або систем контролю параметрів теплоносія 2.
Всі елементи пристрою для захисту покрівлі від утворення льоду та бурульок можуть бути виконані на наявній елементній базі з використанням відпрацьованих технологій.
Пристрій захисту покрівлі від криги і бурульок працює наступним чином.
Теплоносій 2, наприклад, нормальний бутан, що знаходиться у випарнику 1, виконаному з теплопровідного матеріалу та закріпленого, наприклад, у колодязі в потоці каналізаційних стоків, що мають температуру +10°C ÷ +50°C, володіючи температурою кипіння -0,5°C при атмосферному тиску, кипітиме і випаровуватиметься, поглинаючи тепло з потоку води, рівне теплоті випаровування 395 кДж/кг, з утворенням парової подушки з потенціалом тиску, пропорційним температурі стінки випарника, але яке фактично буде дорівнює гідравлічному опору парів, що спрямовуються по под3 до газопроводів конденсації 4, де тиск при мінусових температурах буде прагнути до атмосферного або трохи нижче атмосферного. За рахунок цієї різниці тиску здійснюється перенесення пар теплоносія 2 і тепла з випарника 1 до газопроводів конденсації 4. Одна трубка Ду-6 в зоні конденсації на довжині 12 пог.м при використанні бутану в якості теплоносія здатна передати 320 Вт на годину теплової енергії,що більше, ніж забезпечує аналогічної довжини електрообігрівальний кабель з тепловиділенням 25 Вт/пог.м.
З діаграми, представленої на фіг.2, видно, що при температурах стоків у випарнику 1 теоретично може створюватися тиск 0,2-0,4 МПа, а в зоні конденсації при температурі нижче 0°C бутан може конденсуватися при тиску насиченої пари 0, 1-0,05 МПа. При конденсації виділятиметься теплота в кількості 395 кДж/кг, яка піде на підігрів покрівлі та водостоків.
Бутан, що сконденсувався, по конденсатопроводу 5 повертається назад у випарник 1, попутно створюючи незамерзаючу зону для стоку талих вод по водостоку за рахунок залишкового тепла. Напрямок рух потоку парів бутану з випарника 1 по подає газопропроводу 3 до газопроводів конденсації 4 і кондесатопроводу 5 задають гідрозатвор, виконаний у випарнику, і гідравлічний підпір стовпа рідини з повертається у випарник 1 сконденсованого бутану 2.
Герметичність пристрою та параметри теплоносія можна оцінювати манометром 6.
1. Пристрій захисту покрівлі від криги і бурульок, що включає в себе магістраль підведення теплоносія, що утворює замкнутий контур, випарник і теплоносій, що відрізняється тим, що магістраль підведення теплоносія складається з газопроводу, що подає газопроводу, газопроводу конденсації, конденсатопроводу, причому з'єднання випароконденсатора з можливістю випарованого у випарнику теплоносія по газопроводу, що подає, потрапляти в газопровід конденсації, який виконаний з можливістю теплообміну з елементами покрівлі або елементами системи водостоку, в якому теплоносій конденсується, і по конденсатопроводу в рідкій фазі потрапляти у випарник, випарник розміщений в тепловому потоці, а пристрійгерметично та виконано з можливістю встановлення приладів або систем контролю параметрів теплоносія.
2. Пристрій захисту покрівлі від криги і бурульок за п.1, що відрізняється тим, що в якості теплоносія використовується речовина, що володіє при атмосферному тиску температурою кипіння від -5°C до 30°C і здатна википати при температурах від 0°C до 30 °C з утворенням тиску насичених пар не вище 1 МПа при робочих температурах в зоні випаровування від 10°C до 50°C, і конденсується при температурах нижче 0°C при тиску, близькому до атмосферного.
3. Пристрій захисту покрівлі від криги і бурульок за п.1, що відрізняється тим, що в якості теплоносія використовується бутан.
4. Пристрій захисту покрівлі від криги і бурульок за п.1, що відрізняється тим, що як прилад контролю параметрів теплоносія використовується манометр.
5. Пристрій захисту покрівлі від криги і бурульок за п.1, що відрізняється тим, що використовується тепловий потік каналізаційних стоків.
6. Пристрій захисту покрівлі від льоду та бурульок за п.1, що відрізняється тим, що використовується тепловий потік зворотної циркуляційної води систем централізованого теплопостачання.
7. Пристрій захисту покрівлі від льоду та бурульок за п.1, що відрізняється тим, що використовується тепловий потік надлишкового тепла виробничих процесів.
8. Пристрій захисту покрівлі від криги і бурульок за п.1, що відрізняється тим, що подає газопровід виконаний з матеріалу з низькою теплопровідністю.
9. Пристрій захисту покрівлі від криг і бурульок за п.1, що відрізняється тим, що газопровід конденсації виконаний з матеріалу з високою теплопровідністю.
10. Пристрій захисту покрівлі від криги і бурульок за п.1, що відрізняється тим, що випарник виконаний з матеріалу з високоютеплопровідністю.