Вентиляционный дефлектор на вытяжную трубу для увеличения тяги

Дефлекторы – это аэродинамические устройства, устанавливаемые сверху на трубе вентиляционного канала и дымохода. Работает вентиляционные дефлектор для увеличения тяги за счет эффекта Вентури. Увеличение скорости воздушного течения, при уменьшении поперечного сечения в канале, уменьшает статическое давление. То же говорит закон Бернулли. Но дефлектор не сужает сечение. Он за счет дополнительной силы ветра увеличивает разрежение.

Это приводит к разрежению в выходной части канала. Уменьшается значение аэродинамического сопротивления выходящим потокам.

Так увеличивается тяга, повышается эффективность вентиляционной системы.

По принципу действия бывают статические, турбо-дефлекторы, дефлекторы-флюгеры.

По конструкции они бывают:

• Дефлекторы института ЦАГИ
• Открытые тарельчатые Astato
• Дефлекторы Григоровича
• Круглые типа «Волпер»
• Дефлекторы-звезды «Шенард»
• Н-образные
• Дефлекторы Турбо

Эти механизмы применяются с 19-го столетия на домах и транспорте.

Место статических устройств – индивидуальная и коллективная естественная вентиляция. Дымоходы, мусоропроводы, каналы выхлопных газов, выброс из труб продуктов горения. Для них не имеет значения этажность, конструкция сооружений. В авто они регулируют направление отопителей, кондиционеров.

Вытяжными механизмами дополнительно решаются функции:

• Защита выходной трубы от дождя
• Ветер не задувает в трубу внутрь
• Исключается обратная тяга в канал

Эффективность дефлекторов показывает относительный коэффициент ξ, характеризующий местное сопротивление воздушным потокам вентиляционной системы. Он увеличивается с добавлением фасонных элементов – колен, зонтов, затворов. Они ослабляют силу воздушного потока в трубопроводах.

Значения сопротивления ξ для разных ситуаций в вентканалах:

• В открытой прямой трубе с любым диаметром сопротивление потоку ξ=1.
• В канале, где стоит классический колпак, ξ колеблется от 1,3 до 1,5.
• С установленным сверху трубы зонтом Григоровича (диффузор с расширенным сечением) ξ=0,8.
• Насадками Волпера (звездообразными или цилиндрическими) типа «Шенард» ξ=1.
• В дефлекторах ЦАГИ ξ равен 0,6.

Все дефлекторы соединяют два эффекта:

• Разрежение от ветровых нагрузок в вертикальной трубе на ее выходе.
• Ускорение, увеличение медленных газовых потоков.

Иногда в зонты устанавливают электрические вентиляторы.

Эта разработка относится к советскому периоду аэрогидродинамического института, знаменитого фундаментальными исследованиями в аэродинамике. Все авиационные технологии проходят здесь испытания. Его старые достижения работают до сих пор, как сам 104-летний институт.

Это устройство состоит из таких частей:

• Нижнего стакана, имеющего расширяющийся диффузор в окончании.
• Внешнего корпуса в виде цилиндрической обечайки. Его материал – оцинкованная кровельная сталь.
• Зонтообразной крышки.
• Стоек, крепящих крышку. Материал стоек – металлическая полоса.

Принцип работы дефлектора вентиляционных систем этого типа простой, но эффективный. Корпус обдувается со всех сторон. Ветром создается зона разрежения сверху диффузора. В эту открытую зону устремляются отработанные или угарные газы из трубы (шахты). Разрежение выбрасывает газы наверх, откуда они уносятся ветром.

Реальные производительности таких вытяжек меняются при разных высотах труб, температурах.

Колпаки ЦАГИ относятся к статическим усилителям тяги. Этой разработке девяносто лет. До сих пор считается лучшей по эффективности. Обладает лучшим коэффициентом сопротивления газовым потокам ξ, равным 0,6. Имеет преимущества:

• Легко изготовить
• Не зависит от направлений ветра
• Полностью защищает от осадков
• Высокая надежность

Механизм имеет недостаток. Сильное влияние оказывает скорость ветра. Когда она меньше 2м/с, эффективность резко падает. С одной оговоркой – все перечисленные насадки имеют такие зависимости.

Работа этого усилителя строится на ветровом подпоре. Он создает пониженное давление наверху среза трубы. Современные заводские версии изделий ЦАГИ предусматривают утепленный нижний стакан – в случае, когда труба на крыше – это сэндвич-канал. Юбка под грибом не уменьшает проходного сечения короба.

Это в большей степени ветрозащитное устройство. Меньше всего усиливает природную тягу. Насадкой компенсируются снижения давлений выходных потоков. Состоит из таких частей:

• Нижнего стаканообразного патрубка
• Цилиндрического стакана сверху
• Конусного зонта со стойками креплений

Нижний стакан является переходником. Монтируется на вытяжной трубе. Верхний стакан с большим диаметром. Нижней частью охватывает верх нижнего стакана. Между ними создается диаметральный зазор.

Ветер проходит под зонтом над верхним стаканом. Так создается пониженное давление в корпусе. Вогнутостями верхнего стакана создаются завихрения вытягивающих течений. У вытяжного воздуха меняются направления. Он устремляется в зазор между юбкой верхнего стакана и переходным нижним стаканом.

Эта конструкция имеет низкую эффективность. Зато создает защиту вытяжки от резких ветровых порывов. При небольшом числе элементов такой колпак невозможно изготовить самостоятельно. Без производства не получится выполнить вогнутый стакан. Для этого применяются специальные штампы. Умельцы выходят из ситуации, изготавливая два встречных обрезанных конуса. У каждого берутся плоскости с малым углом наклона поверхности.

Это его главная функция. Дополнительно защищает тягу от опрокидываний.

Оригинальная конструкция из жестяных труб с таким же диаметром, как вытяжка. Боковые вертикальные трубы сквозные. Между собой они соединены такой же трубой – горизонтальной перекладиной. Внизу по центру в нем вырез. Вырезом она одевается на вытяжку.

Ветер обдувает вертикальные трубы со всех сторон, увлекая газ с вытяжки. С какой стороны ветер ни подует, он увлекает изнутри газовые струи вентиляционной вытяжки.

Н-образный дефлектор имеет основное достоинство – гарантированная защита от задуваний и обратных течений газа. Полная защита трубы от замерзаний, осадков.

Имеет существенные минусы:

• Тяжелая аэродинамика. Для входа в атмосферу газовые струи поворачивают два раза под прямым углом. Повороты оказывают большое сопротивление движению. Тяга повышается, но слабо. Малая производительность.
• Громоздкость сооружения. Затруднения при его закреплении на трубу.
• Низкая эстетичность. Форма внешне выглядит не лучшим образом.

Зато конструкцию легко соорудить своими руками. Достаточно купить два готовых тройника, и соединить обрезанные куски труб. Можно ставить там, где эстетика не играет важной роли. Например, над подсобными хозяйственными постройками, банями.

Эти устройства имеют общие принципы работы. Защищают от дождя со снегом, усиливают тягу естественных вытяжек.

Механизм ротационного типа в виде сферы. У него многочисленные полукруглые лопасти вращаются порывами ветра. Внутри шара сверху оголовка вытяжки создается подобие вакуума, который тянет из каналов потоки.

Крыловидный флюгер прикрывает с одной стороны вытяжку, поворачиваясь спиной в сторону ветра. Перед собой над трубой флюгер создает аэродинамическую тень. Под таким прикрытием воздушные струи легко выходят из вертикальной вытяжки. Опорным элементом флюгерный колпак защищает выход канала от осадков со стороны ветра. Наклонное тело флюгера закрывает его от вертикальных капель.

Эффективность динамических колпаков выше, чем развивают статические изделия. Но имеют конструктивные особенности. Они превращаются в отрицательные свойства:

• Когда ветра нет, у турбодефлекторов и подхалимов (так называют флюгеры) механизмы не работают. Значит, вытяжные потоки не усиливаются.
• Они имеют узлы вращения в виде подшипников, втулок. Тем требуется регулярная смазка. Зимой эти части могут подмерзнуть. Не всегда удобно или возможно смазывать деталь на высоте.
• Флюгеры могут заклиниваться. После этого возможно их заламывание сильными порывами ветра.
• На флюгере косые сильные осадки будут завихряться в трубу.

Hотационные дефлекторы с флюгерами дороже в 1,5 раза в сравнении с лучшим статическим устройством ЦАГИ. За динамические эффекты приходится платить. И дополнительно их обслуживать.

Его устройство – это два усеченных конуса. Срезанные вершины направлены встречно, не соединены вместе. Между ними проем, закрытый металлической сеткой. Верхний перевернутый конус снабжается зонтом на полосах – стойках. Под зонтом расположен осевой электрический вентилятор.

Действие колпака при ветреной погоде аналогично статическому усилителю. Между встречными срезанными вершинами конусов проходят атмосферные воздушные потоки.

При полном штиле в микроконтроллер поступает сигнал от датчика давления. Управляющий блок включает блок вентилятора с одной из двух скоростей. Запускает, таким образом, принудительную вытяжку. Порог срабатывания датчиков можно задавать – при отсутствии ветра или небольшой его скорости.

В старых конструкциях микроконтроллеры заменялись простыми реле срабатывания на два порога – нижний и верхний. Включение и отключение. Они могут работать при ручном включении по кабелю или пультом дистанционного управления.

Главный недостаток устройств – они импортные. Имеют заоблачную цену, затруднения с комплектацией запасными частями, ремонтом.

Для дешевых усилителей тяги нужно останавливаться на статических устройствах. Они не нуждаются в обслуживании. Здесь лучший вариант – дефлектор ЦАГИ. Его можно изготовить вручную. Вторым по эффективности будет конструкция Волпера.

Для установки механизмов на квадратные воздуховоды придется приобретать переходные адаптеры – от круглого сечения к квадратному периметру. Их сечения должны быть в пересчете эквивалентными.

Если на шахтах периодически отсутствует тяга, можно рассматривать установку динамических механизмов.

Для всех конструкций следует придерживаться критериев:

• В слабых вытяжках ставить динамические ротационные колпаки и флюгеры.
• Если выбор пал на вращающуюся насадку, не нужно брать дешевые изделия. Они с открытым шарниром или обычной втулкой. Зимой они будут примерзать. Лучший выбор – турбированные дефлекторы с закрытыми подшипниками.
• При постоянных сильных ветрах их нужно останавливаться на Н-образных колпаках. Их точно обратно не задует. Для остальных случаев нужно выбирать ЦАГИ.

Для элитных коттеджей подойдут автоматизированные дорогие Astato.

Для примера удобно рассматривать модель ЦАГИ. Части вырезаются по чертежам из оцинкованной стали толщиной 0,5 мм. Этот материал удобно гнуть и обрабатывать. Металл тоньше брать нельзя. Лучшим будет лист 0,7 мм. Он прочный, хоть тяжело гнется и обрабатывается. Но послужит не одно десятилетие. Можно брать оцинкованный металл с полимерными покрытиями под цвет кровли. Они продлят срок службы.

Работать придется с таким инструментом:

• Молотком слесарным
• Ножницами по металлу
• Дрелью электрической
• Заклепочником
• Тисками, чертилкой, рулеткой, маркером

Резать металл болгаркой нельзя. Она нагревает и оплавляет место реза. После этого под атмосферной влажностью оно быстро подвергается коррозии. Лучший вариант – просечные ножницы для металлочерепицы.

Чтобы делать ровный загиб для шва, нужно иметь закрепленный металлический уголок. Чтобы плавно закруглять заготовку под трубу, обязательно нужна закрепленная металлическая труба приблизительно того диаметра, что заготовка. Без этих приспособлений ровную правильную трубу склепать нельзя.

Швы на трубах заклепываются киянкой в замок. Стыки зонта, прямых деталей, соединяются заклепками.

При отсутствии навыка жестяных работ детали труб выйдут сильно неровными. Можно комбинировать. Трубы приобрести готовые в жестяной мастерской. Остальные части вырезать самостоятельно ножницами, соединять заклепками. Эти работы можно выполнить аккуратно без навыка.

Рекомендуемые статьи: