Система Антиналедь. Версия 1.1

При её разработке использовались следующие инструменты ТРИЗ:

1) Типовые приёмы устранения технических противоречий:

изменение физико-химических параметров;

применение:

- фазовых переходов,

- теплового расширения;

- гидроконструкций;

принципы:

- местного качества,

- динамичности,

- непрерывности полезного действия,

- обратной связи,

- посредника,

- самообслуживания.

 

2) Привлекались надсистемные ресурсы времени, пространства и энергии, функциональные ресурсы.

 

3) Применялся оператор РВС: стоит мало, монтируется быстро, работает долго.

 

4) Из вепольного анализа были выбраны три поля: тепловое, механическое и гравитационное, которыми будем разрушать вредный веполь.

 

5) Были взяты во внимание законы:

- энергетической проводимости системы,

- перехода на микроуровень,

- свёртывания системы в идеальное вещество,

- вытеснения человека из ТС.

 

Итак, попробуем разобраться...

Техническая система "Дом" включает в себя: жилые комнаты с центральным отоплением, чердак с плохой теплоизоляцией, скатную крышу с фронтонными свесами, снег и наледь на крыше при температуре от 0 °C днём до -15 °C ночью (примерно при таких условиях сосульки растут более активно).

Запишем условия мини-задачи: есть некая наклонная поверхность (наклон менее 45 градусов) с налипшим снегом, по краю которой образуются ледяные наросты из-за подогрева этой поверхности снизу до температуры плавления снега.

ТП1: если дом не отапливать, то жить в нём зимой будет неуютно, зато снег на крыше не будет таять и образовывать сосульки в течение зимы – только по весне. При желании, накопившийся снег легко счищается с крыши.

ТП2: если дом отапливать, то жить в нём зимой будет гораздо уютней, но снег на крыше будет понемногу подтаивать и образовывать смертельно опасные сосульки на продолжении всей зимы и в начале весны. Подтаявший слой снега крепко держится на крыше – без повреждения покрытия его не счистить лопатой.

Необходимо при минимальных изменениях в системе сделать так, чтобы при комфортной температуре внутри дома сосульки на крыше никогда не образовывались.

Конфликтующая пара: изделие – снег (лёд+вода), инструмент – крыша.

Так как ГПФ системы "Дом" – это обеспеченье комфортного проживания человека, то выбираем ТП2 (вариант с отоплением). Усиливаем противоречие: снег постоянно идёт (коммунальные службы не успевают его счищать), увеличилась мощность отопительных котлов – центр крыши достаточно быстро плавит нижний слой снеговой шапки, стекающая вода непрерывно намерзает на краю крыши в огромные сосульки.

Запишем конфликт в виде веполя:

Необходимо ввести в систему такой Х-элемент, который, не усложняя систему "Дом", должен предотвратить образование сосулек на крыше (в период сосулеобразования: при небольших морозах и оттепелях).

Определим оперативную зону – это край крыши, точнее центры кристаллизации на этом краю. Оперативное время: время конфликта – пока на крыше лежит снег, время до конфликта – остальное время года.

Предлагаемое решение: в корне устранить причину образования сосулек, а именно создать такие условия, при которых в оперативной зоне в течение оперативного времени талая вода и/или её пары не переходят в твёрдую фазу. При этом система "Дом" должна сама обеспечить и поддерживать эти условия.

 

Талая вода имеет температуру около нуля градусов Цельсия. Если поднять её температуру хотя бы на 0,1 градуса, то при нормальном атмосферном давлении лёд не намёрзнет. Для такого нагрева требуется не так уж много энергии, тем более тепловая энергия может быть взята из ВПР – "отходов" системы Дом. Для нагревания 1 литра воды на 0,1 °С нужно затратить {Q = c·m·(t₂ - t₁) = 4200 Дж/(кг·К) · 1 кг талой воды · 0,1 градус =} 420 Дж энергии. К примеру, 60-ваттная лампочка накаливания выделяет 60 Дж в секунду.