Читаем Юный техник, 2015 № 03 полностью

1) Механическое удаление сосулек вручную с кровли здания. Способ этот небезопасный, дорогой, он требует много времени. И процедуру сбивания сосулек необходимо повторять несколько раз в месяц.

2) Механическое удаление сосулек с помощью автовышки. Этот способ безопасней предыдущего. Но и он дорог, требует времени, и процедуру сбивания сосулек необходимо повторять несколько раз в месяц.

3) Обогревающий кабель. Его тоже используют для борьбы с образованием сосулек, но, как показал опыт, и он не всегда помогает, хотя на подогрев затрачивается немало электроэнергии.

Как быть?

Для поиска новых решений было проведено исследование проблемы с использованием одного из инструментов ТРИЗа — причинно-следственного анализа. В результате ребята выяснили, что образование и падение сосулек зависит от температуры и влажности окружающей среды, потока солнечной энергии, величины снежного покрова крыши и крутизны ее наклона, шероховатости и отражательной способности кровли, ее теплопроводных и теплоизоляционных свойств, конструкции дома и других факторов.

В данной модели были выделены первичные причины, устранение которых позволяет полностью исправить ситуацию. Главное, как оказалось, надо уменьшить смачиваемость кромки крыши водой. Для этого юные изобретатели предложили покрывать краевые участки и кромки крыш гидрофобным материалом. Понятно, что всю крышу перекрывать не стоит, зато можно нанести на кромку крыши фторопластовый лак. Предложение будет работать следующим образом.

Удержание наросшей наледи на краю крыши обеспечивают силы сцепления льда с ее поверхностью. Величина площади сцепления зависит от смачивания водой материала крыши. Если нанести слой фторопластового лака на кровлю, то стекающая при таянии вода на этих участках крыши не будет смачивать поверхность и, стало быть, не будет смерзаться с нею при понижении температуры по ночам. Таким образом, наледи не будут нарастать до опасного предела, сосульки перестанут образовываться и расти, не станут падать вниз под собственной тяжестью.

Исследованиями установлено, что для таких целей подходят фторопластовые лаки марок ЛФ-32Л, ЛФ-42Л, фторопласто-эпоксидные лаки марок ЛФЭ-32ЛНХ, ЛФЭ-32ЛНГ, ЛФЭ-42ЛНХ, ЛФЭ-42ЛНГ (ТУ 6-05-1884-80).

Сейчас ребята определяют, какие именно городские крыши и каким именно способом надо обрабатывать в первую очередь. А по весне будут поставлены натурные эксперименты. Об их результатах ребята обещали рассказать.

ЗЕРКАЛА НА КРЫШЕ

«Я читал, что расход электроэнергии в Калифорнии сократился летом вдвое после того, как домовладельцам властями штата было предписано красить крыши и стены домов в белый цвет, поскольку владельцы домов стали реже включать кондиционеры. А что, если сделать кровлю зеркальной? Тогда, наверное, экономия энергии, расходуемой на работу кондиционеров, возрастет еще более»…

Такова суть предложения краснодарца Ильи Колейчука. Жителю южного города, очевидно, не понаслышке известно, как местным жителям бывает жарко в их квартирах в летние месяцы.

Что можно сказать о его идее? Она верна. Более того, она уже начала осуществляться на практике. Как пишет журнал Nature, американские инженеры из Стэнфордского университета предложили заменить кондиционеры на специальные зеркала, перенаправляющие излишки тепла в глубины космоса. Проведенные в Калифорнии эксперименты показали, что выкрашенная в черный цвет крыша в солнечный день становится на 60 градусов Цельсия горячее, чем окружающий воздух, поверхность из неокрашенного алюминия — теплее на 40 градусов, а покрытая специальными зеркалами — на 5 градусов прохладнее!

Амальгама зеркала толщиной в 2 микрона состоит из нескольких слоев: серебра (светоотражающий слой) и «чересполосицы» двуокиси кремния и окиси гафния. Последние два материала и превращают зеркало в термоизлучатель: когда двуокись кремния нагревается, она начинает излучать тепло в виде инфракрасного света с длиной волны порядка 10 микрон. Такое излучение атмосфера Земли практически не поглощает, и в результате тепло уходит в межпланетное пространство.

По расчетам инженеров, установка таких конструкций на крышу трехэтажного здания позволит сэкономить 100 мегаватт-часов электроэнергии. Более того, зеркала помогут вообще отказаться от использования кондиционеров во многих зданиях. Между тем эти устройства потребляют до 15 процентов всей электроэнергии, обеспечивающей функционирование зданий США, напоминают специалисты.