Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2015 № 03

— Очень позитивный и одаренный парнишка.

— Он настолько одарен, — в голосе полицейского угадывались ирония, досада и беспокойство, — что мы его никак не можем схватить: он уходит в запретные полеты, используя собственную технологию защиты корабля, которую периодически включает. А потом говорит, что у него были летные испытания. Ну, ничего, поймаем. На нашей планете такие вещи не проходят безнаказанно. Суд для малолетних рассмотрит его проступки и здорово его накажет. Исправление же его неотвратимо!

Пришельцы, закончив говорить, развернулись, по-строевому подошли к своему летательному объекту, забрались в него и улетели.

— Что он такое натворил? — спросил внук, до того молчавший.

— А как ты относишься к манной каше с комками? — ответил я вопросом на вопрос.

Внук молча покрутил пальцем у виска, достал из кармана смартфон, убедился, что Wi-Fi ловится, и отправился в дом, к компьютеру. А я подумал, что ему повезло родиться на недоразвитой планете.

В этом выпуске ПБ мы поговорим о проблеме сосулек, выясним, зачем нужны зеркала на крыше, как перевести тепло в электричество и поможет ли роса телефонии.

И СНОВА О СОСУЛЬКАХ

И мы сами, и наши читатели уже не раз обращали внимание на эту проблему. Тем не не менее, она все еще не решена до конца. А значит, имеет смысл поговорить об этом еще раз. Тем более что есть повод. А именно предложение Аргена Тынаева, Марка Сиско и Кирилла Пахмутова — семиклассников «Аэрокосмической школы» г. Красноярска. Под руководством преподавателя Сергея Анатольевича Дмитриева они подошли к проблеме по всем правилам теории решения изобретательских задач (ТРИЗ).

О том, что у них получилось, ребята рассказали во время своего выступления на конференции «Юные техники», прошедшей в конце прошлого года в стенах Государственной думы России.

«Разобраться с этой проблемой нас попросили сотрудники банка «Енисей», на крыше которого периодически нарастают ледяные сосульки, — начали они свой рассказ. — На крыше были установлены обогревающие кабели, подключена система автоматики, но результаты работы этой системы оказались неудовлетворительными»…

По ходу дела юные исследователи собрали сведения об актуальности этой проблемы и известных способах ее решения. Они выяснили, что ежегодно в крупных городах от падения сосулек получают травмы и увечья сотни людей.

Существуют различные способы решения данной проблемы. Наиболее известные из них таковы.

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.