一种用于降低雪荷载的屋面除雪装置

摘要

本实用新型涉及一种用于降低雪荷载的屋面除雪装置，包括加热组件和监测组件，所述加热组件包括电加热丝、导热绝缘层、外包管和接头，所述电加热丝经绝缘层套装在外包管内形成加热管，加热管之间通过接头对接形成加热框架，所述加热框架的上部和下部均固定有防护层，在屋顶的中部和屋檐处分别设置有中固定架和边固定架，所述加热框架的上下端分别经固定扣固定在中固定架和边固定架上，所述监控组件包括积雪厚度检测传感器、温度传感器和湿度传感器，本实用新型采用屋顶安装加热层的方式对积雪进行消融，从底部对积雪进行瓦解，较比传统的物理刮雪方式，对屋顶主体结构损伤小，积雪消融快，使用安全。

说明书

技术领域

本实用新型涉及屋顶除雪技术领域，具体涉及一种用于降低雪荷载的屋面除雪装置。

背景技术

由于冬季低温下雪，每年都有因雪荷载过大导致屋面垮塌的事故发生，尤其在工业建筑用房中，例如活动板房、轻型钢结构房屋、大跨度钢结构建筑、网壳结构屋面等。一般在设计时就已经考虑了雪荷载，但发生垮塌事故的，往往都是某一年里因极端天气雪荷载过大所造成。

现有的活动板房在遭遇强降雪或者连续降雪时，其屋顶面会积存大量积雪，如果不及时清理会造成房屋坍塌，现有的结构中也有对积雪进行清理的结构，但是其结构为物理除雪方式，结构复杂，设备常年暴露在外，容易损坏，且对于屋顶的积雪在结冰后会与屋面形成较强的连接，强行拖拽积雪对建筑结构容易造成损坏，使用不便，如何以经济、方便、快捷进行屋面除雪工作是亟待解决的问题，基于此，研究一种用于降低雪荷载的屋面除雪装置是必要的。

实用新型内容

鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种用于降低雪荷载的屋面除雪装置，有效的解决了现有的除雪结构容易对建筑主体造成损伤、除雪效率低的问题。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种用于降低雪荷载的屋面除雪装置，包括加热组件和监测组件，所述加热组件包括电加热丝、导热绝缘层、外包管和接头，所述电加热丝经绝缘层套装在外包管内形成加热管，加热管之间通过接头对接形成加热框架，所述加热框架的上部和下部均固定有防护层，在屋顶的中部和屋檐处分别设置有中固定架和边固定架，所述加热框架的上下端分别经固定扣固定在中固定架和边固定架上，所述监测组件包括积雪厚度检测传感器、温度传感器和湿度传感器，所述积雪厚度检测传感器、温度传感器和湿度传感器设置在屋顶上，并通过控制器与显示屏连接，控制器与加热组件连接，并控制加热组件的工作。

进一步的，所述中固定架的中部设置有支架，支架的两边设置有朝向屋面的支座，所述积雪厚度检测传感器设置在支座上，所述温度传感器和湿度传感器设置在中固定架上。

进一步的，所述外包管为钢制管，导热绝缘层为导热绝缘的弹性橡胶，电加热丝为铁铬铝电热合金丝线组。

进一步的，所述固定扣包括半圆形的固定片和紧固片，固定片固定在中固定架或边固定架上，紧固片的一端铰接在固定片上；另一端开口并经螺栓固定在固定片上。

进一步的，所述加热框架顶靠在边固定架的下部，其上部间隔均布有漏水口。

上述技术方案的有益效果是：本实用新型在屋面上布置了加热组件，采用电加热的方式对屋面的底部进行加热，使其上部的积雪受热融化，进而大大除雪的目的，在结构上，本实用新型采用圆形的外包管作为基础，在其内部设置导热绝缘层和电加热丝，采用框架状的方式布置，热源分布均匀，且结构处于内部，避免风华损坏。

另外，本实用新型经济实用，通过加热化雪结构减少了结构因雪荷载的需要而进行加固的投入，加热管道及其材料轻便且可分离，安装起来易操作快捷，保证了屋面雪能被及时消除；通过自动监测系统和手动控制系统，满足了设备既可自动感应进行工作，又可在人为操作时进行工作的需求；利用铁铬铝电热合金满足了加热温度需求、利用导热绝缘橡胶满足了防触电且可向外导热的需求，利用钢制管（波纹钢制管）满足了管道抗变形需求。

本实用新型采用屋顶安装加热层的方式对积雪进行消融，从底部对积雪进行瓦解，较比传统的物理刮雪方式，对屋顶主体结构损伤小，积雪消融快，使用安全，且在屋顶上布置了温度、湿度和积雪厚度检测传感器，可根据情况设定自动或手动来控制电加热丝的工作，操作简单，有效解决了低温时降雪量大使屋面雪荷载过大导致房屋承载力不足垮塌的问题，相比较计算雪荷载、对结构进行加固增大承载力等方式更便捷、经济且实用。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为加热框架的固定结构示意图；

图3为加热管的结构示意图。

图4为加热框架的结构示意图；

图5为加热框架的剖面图；

图6为边固定架的结构示意图；

图7为固定扣的结构示意图。

附图标记：1为加热组件，101为外包管，102为导热绝缘层，103为电加热丝，104为加热管，105为接头，106为防护层，2为中固定架，3为边固定架，31为漏水口；4为支架，5为积雪厚度检测传感器，6为温度传感器和湿度传感器，7为显示屏，8为手动操作开关，9为固定扣，91为固定片，92为紧固片，93为螺栓。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

实施例1，本实施例旨在提供一种用于降低雪荷载的屋面除雪装置，主要用于屋顶的积雪消融，针对活动板房、轻型钢结构房屋、大跨度钢结构建筑、网壳结构屋面等这类建筑，在遇到强降雪天气时，其屋顶或积存大量的积雪，容易导致垮塌事故，目前的屋顶积雪消融一般采用物理刮雪的方式，采用刮板的方式将积雪从屋顶刮落，这种结构在刮雪时会连带屋顶结构，进而对屋顶主体造成损伤，基于此，本实施例提供了一种加热消融积雪的除雪装置。

如图1中展示，一种用于降低雪荷载的屋面除雪装置，包括加热组件1和监测组件，其中加热组件1布置在屋顶上，从底层对积雪进行加热，使其成为能流动的水，避免了积雪清除时对屋顶主体造成损伤，同时利用监测组件对积雪厚度进行实施检测，能够自动启动加热组件对积雪进行消融。

在具体的结构中，加热组件1包括电加热丝103、导热绝缘层102、外包管101和接头105，电加热丝103经导热绝缘层102套装在外包管101内形成加热管104，具体的结构中外包管101为钢制管，导热绝缘层102为导热绝缘的弹性橡胶，电加热丝103为铁铬铝电热合金丝线组；电加热丝103采用铁铬铝电热合金，该材料表面负荷高、抗氧化性能好、电阻率高，价格便宜，最高使用温度可达1400℃，而实际使用过程中远无需达到此温度，故折旧率低可长时间反复使用，使用寿命长；包裹电热丝的导热绝缘层102采用导热绝缘橡胶，该材料导热性好，不会将热量隔离在内，同时可以将电热丝中电流绝缘，同时可承受温度为250℃，远高于电热丝工作时的温度，不会导致火灾发生；外包管101采用钢制管，该材料适用温度范围广，在-60℃的环境中仍不易破裂，输送介质的最高温度为60℃，也满足加热时的温度要求，在弯角处或地震发生频率较高地区可采用波纹钢制管，在结构上具有横向补偿位移性能，即抗拉和变形能力优越。

加热管104之间通过接头105对接形成加热框架，加热框架的上部和下部均固定有防护层106，在屋顶的中部和屋檐处分别设置有中固定架2和边固定架3，加热框架的上下端分别经固定扣9固定在中固定架2和边固定架3上，固定扣9包括半圆形的固定片91和紧固片92，固定片91固定在中固定架2或边固定架3上，紧固片92的一端铰接在固定片91上，另一端开口并经螺栓93固定在固定片上。

监测组件包括积雪厚度检测传感器5、温度传感器和湿度传感器6，其中积雪厚度检测传感器5、温度传感器和湿度传感器6设置在屋顶上，并通过控制器与显示屏7连接，控制器与加热组件连接，并控制电加热丝的工作，温度感应器安装于屋外远离加热系统处，避免受加热系统影响导致温度取值错误；湿度感应器根据使用该装置现场实际情况设置下雪湿度区间，南北湿度和下雨非下雨湿度不同，可调节。积雪厚度检测传感器5在具体安装时，在中固定架的中部设置有支架4，支架4的两边设置有朝向屋面的支座，积雪厚度检测传感器5设置在支座上，温度传感器和湿度传感器6设置在中固定架2上。

积雪厚度检测传感器5采用超声波原理测量雪深，传感器将超声波发送到积雪覆盖面，然后接收其反射信号，根据超声波信号所需的通行时间，计算当前的雪深。由于超声波传播速度受到空气温度的极大影响，在计算雪深时，考虑到空气温度和湿度对超声信号的处理时间的影响（具体方式为现有技术不详述），以便输出信号提供已经转换的积雪深度，实现最佳测量结果。

在具体控制方式中，将积雪厚度检测传感器5与温度传感器和湿度传感器6采集到的积雪厚度信息、温度信息和湿度信息上传至控制器，由控制器根据所采集的信息向电加热丝下发启动信号，自动控制加热组件工作，也可以在屋内设置手动操作开关8手动启动加热组件工作，可自行设置加热时长、加热温度（极限值50℃）、手动开启、关闭加热组件，当自动监测系统不满足当地设置条件时或超出预估值时可进行手动控制。

本实施例采用屋顶安装加热层的方式对积雪进行消融，从底部对积雪进行瓦解，较比传统的物理刮雪方式，对屋顶主体结构损伤小，积雪消融快，使用安全，根据情况设定自动或手动来控制电加热丝的工作，操作简单，有效解决了低温时降雪量大使屋面雪荷载过大导致房屋承载力不足垮塌的问题，相比较计算雪荷载、对结构进行加固增大承载力等方式更便捷、经济且实用。