Вентиляционный дефлектор на вытяжную трубу – конструкция и принцип работы

В отличие от дымоходов, оголовки вертикальных шахт вытяжной вентиляции всегда накрываются зонтами. Попадание осадков внутрь воздуховода нежелательно – воде некуда деваться. Суть проблемы: защитный колпак создает дополнительное аэродинамическое сопротивление воздушному потоку. Работа естественной вытяжки ухудшается, а при недостатке тяги прекращается вовсе. Вопрос решается так: на конец трубы вместо традиционного "грибка" монтируется вентиляционный дефлектор. Установка выполняется своими руками, но сначала нужно подобрать конструкцию вытяжного устройства.


Дефлектор вентиляционный - вытяжное устройство на трубу

Зачем нужен дефлектор

Для лучшего понимания вопроса приведем данные из справочной литературы. Величина местного сопротивления потоку воздуха в системах вентиляции характеризуется безразмерным коэффициентом ξ. Чем больше его значение, тем сильнее фасонный элемент – зонт, колено, шибер — замедляет движение газов по трубопроводу.


Дефлектор вентиляционный - вытяжное устройство на трубу

Применительно к нашим случаям коэффициент составляет:

  • на выходе воздушного потока из открытой трубы любого диаметра ξ = 1;
  • если канал накрыт классическим колпаком, ξ = 1.3—1.5;
  • на трубе установлен зонт Григоровича с диффузором (расширение сечения), ξ = 0.8;
  • насадка Волпера цилиндрическая либо звездообразная "Шенард", ξ = 1;
  • дефлектор типа ЦАГИ, ξ = 0.6.

Примечание. Здесь нет ошибки – даже при свободном выбросе из шахты воздушная струя преодолевает местное сопротивление от внезапного расширения. Источник: "Справочник по теплоснабжению и вентиляции", издание 1976 г.

Итак, дефлектор — это насадка, которая под действием ветра создает разрежение на выходе из вертикального вентканала и таким образом уменьшает аэродинамическое сопротивление потоку. То есть, выступает усилителем тяги.

Вдобавок вытяжное устройство решает такие задачи:

  • защищает воздуховод от осадков;
  • не позволяет ветру задувать внутрь трубы;
  • препятствует возникновению обратной тяги (опрокидывания).

Принцип работы любого дефлектора основан на двух эффектах: разрежение от ветровой нагрузки и эжекция (увлечение) медленного потока газов более быстрым. Хотя некоторые зарубежные производители реализуют механическое побуждение – попросту оснащают зонт электрическим вентилятором. Рассмотрим устройство каждой конструкции по отдельности.


В этом ракурсе хорошо видно, что сечение нижнего патрубка насадки не уменьшается, значит, скорость и давление газов не изменяется
Дефлектор вентиляционный - вытяжное устройство на трубу

Замечание. В интернете работу подобных колпаков часто объясняют действием закона Бернулли либо эффекта Вентури. Оба физических явления предполагают сужение воздуховода, ускорение потока и падение давления. В действительности дефлекторы не уменьшают сечение канала (смотрите выше на фото) — разрежение создается исключительно силой ветра.

Разновидности насадок

Сейчас можно приобрести в готовом виде либо сделать самостоятельно следующие виды колпаков – усилителей тяги:

  • дефлектор ЦАГИ с расширением вентканала — диффузором;
  • цилиндрический «грибок» Волпера;
  • Н-образный коллектор из труб;
  • колпак – флюгер (в народе — "подхалим");
  • сферическая ротационная насадка – так называемый турбодефлектор;
  • статодинамическое открытое устройство типа "Astato".

Включать в список и рассматривать обычные зонтики бессмысленно – подобные изделия не улучшают тягу, лишь прикрывают срез трубы от дождя.

Устройство колпаков типа ЦАГИ

Данная конструкция разработана в период СССР профильным НИИ (научным институтом). Дефлектор состоит из таких деталей (показаны на чертеже):

  • нижний стакан с диффузором (расширением) на конце;
  • внешний корпус – обечайка из кровельной стали цилиндрической формы;
  • крышка в виде зонта;
  • стойки крепления крышки из металлических полос.

Дефлектор вентиляционный - вытяжное устройство на трубу

Схема работы изделия проста: ветровой обдув корпуса с любой стороны создает зону разрежения над открытым сверху диффузором. Поступающие из шахты отработанные газы увлекаются этим разрежением, выходят наружу и подхватываются ветром – срабатывает принцип эжекции.

Ниже в таблице представлены характеристики типовых дефлекторов ЦАГИ – размеры, производительность в зависимости от скорости ветрового потока.


Дефлектор вентиляционный - вытяжное устройство на трубу

Замечание. Производительность указана без учета сопротивления системы воздуховодов, пересекающих крышу. Реальный объем вытяжки зависит от высоты подъема трубы и перепада температур внутреннего/наружного воздуха.

Из всех статичных усилителей тяги колпак ЦАГИ признан наиболее эффективным, невзирая на почтенный возраст разработки. Плюсы конструкции:

  • простота в изготовлении, установке;
  • максимальная защита от попадания дождя и снега, опрокидывания тяги;
  • надежность, отсутствие вращающихся деталей;
  • направление ветровых потоков не играет роли;
  • наименьший коэффициент сопротивления (ξ = 0.6).

Недостаток дефлектора – зависимость от скорости ветра. Если потоки движутся медленнее 2 м/с, эффективность устройства стремится к нулю. Впрочем, штиль оказывает негативное влияние на работу любой насадки, призванной усиливать естественную тягу в вентканале.


Колпак работает благодаря ветровому подпору — над срезом воздуховода возникает разрежение
Дефлектор вентиляционный - вытяжное устройство на трубу

Обратите внимание: в современных версиях ЦАГИ заводского изготовления предусматривается утепление нижнего стакана, если колпак крепится к крышной сэндвич-трубе. Под «грибком» мы видим юбку, хотя проходное сечение канала не уменьшается.

Статический зонт Волпера

Этот дефлектор скорее является ветрозащитным устройством, нежели усилителем природной тяги. Хотя потери давления на выходе потока насадка успешно компенсирует. Конструкция включает следующие элементы:

  • нижний патрубок (стакан);
  • верхний цилиндрический стакан с вогнутыми стенками;
  • конусный зонт;
  • соединительные полосы.

Дефлектор вентиляционный - вытяжное устройство на трубу

Колпак устанавливается на воздуховод круглого сечения либо прямоугольную шахту через переходник. Как работает дефлектор вентиляции Волпера:

  1. Прямые ветровые потоки отражаются вверх и вниз вогнутой поверхностью верхней обечайки.
  2. Струя, проходящая между зонтом и срезом стакана, создает область пониженного давления внутри корпуса.
  3. Вытяжной воздух меняет направление движения – вытекает сквозь зазор под «юбкой».

Насадка уступает конструкции ЦАГИ в эффективности, зато лучше защищает воздуховод от порывов ветра. Сделать изогнутый стакан сложнее, потому домашние умельцы попросту изготавливают конус. Для повышения производительности под зонтом ставится аналогичная тарелка в зеркальном отражении, как показано на видео:

Н-образная насадка

Эта оригинальная конструкция представляет собой узел из труб в виде русской буквы «Н», вытяжка подключена к середине воображаемой перекладины. С какой бы стороны ветер ни задул в открытые трубы – сверху или снизу – более быстрый поток станет эжектировать (увлекать за собой) воздушную струю из вентиляционного стояка.

Преимущество Н-образного дефлектора – почти стопроцентная защита от задувания ветра, обратной тяги, попадания влаги и обмерзания. Указанные плюсы перечеркиваются не менее существенными минусами:

  1. Проблемы с аэродинамикой — чтобы выйти на улицу, воздух преодолевает 2 поворота 90°. Потери компенсирует поток ветра, но сила тяги возрастает минимально. Отсюда низкая производительность вытяжной насадки.
  2. Приспособление довольно громоздкое, поэтому крепеж на трубе затруднен.
  3. Н-дефлектор не слишком красиво выглядит. Представьте ситуацию, когда на кровлю выведены 2—3 вентканала с подобными колпаками.

Колпак максимально предохраняет от задувания и опрокидывания тяги, но сам создает немалое сопротивление вытекающим газам
Дефлектор вентиляционный - вытяжное устройство на трубу

Дополнение. Мы пропустили 1 преимущество насадки – ее несложно собрать своими руками из готовых тройников. Применить изделие можно для вентиляции подсобных строений, например, бани или теплого сарая.

Турбодефлекторы и флюгеры

Мы объединили эти 2 разновидности насадок в один раздел из-за схожести принципа действия:

  1. Сферический ротационный дефлектор с множественными полукруглыми лопастями вращается силой ветра. Над оголовком трубы (внутри шара) образуется разрежение, эффективность вытяжки возрастает.
  2. Флюгер с крылом всегда поворачивается «спиной» к ветру, предотвращая задувание внутрь ствола. За корпусом насадки образуется зона пониженного давления (аэродинамическая тень), воздушная струя охотнее покидает вертикальный канал.

Опорный элемент колпака-флюгера частично перекрывает проходное сечение вентканала
Дефлектор вентиляционный - вытяжное устройство на трубу

По эффективности динамические колпаки выигрывают у статических, но имеют ряд особенностей эксплуатации:

  • в безветренную погоду турбодефлекторы и «подхалимы» не крутятся, соответственно, тягу не улучшают;
  • узел вращения – подшипник либо втулка – требует обслуживания (смазки), зимой рискует обмерзнуть;
  • заклинивший флюгер может заломить резким порывом ветра;
  • насадки слабо защищают от косого дождя либо снега.

Дефлектор вентиляционный - вытяжное устройство на трубу

Справка. Цены флюгеров и ротационных дефлекторов выше, чем статических насадок. Пример: заводской зонт ЦАГИ, сделанный по серии 5.904.51, стоит от 23 у. е., турбодефлектор – 38 у. е. Вывод: за эффективность придется доплачивать, плюс ежегодно забираться на крышу и обслуживать вентиляционный девайс.

Как работает флюгер сравнительно с открытой трубой, смотрите на видео:

Колпак принудительного действия Astato

Это единственный тип дефлектора, функционирующий при любой погоде, включая полный штиль. Насадка выполнена из двух усеченных конусов, повернутых вершинами друг к другу. Верхняя часть снабжена зонтом и осевым электровентилятором. Сбоку проем закрыт алюминиевой сеткой от птиц.

Как работает дефлектор французского бренда Astato:

  1. В ветреную погоду колпак действует как статичный усилитель – проходящий между конусами поток подхватывает воздух, поднимающийся по вытяжному стволу. Вентилятор отключен.
  2. Когда ветер затихает, срабатывает датчик давления – прессостат. Он подает сигнал блоку управления EOL.
  3. Контроллер запускает вентилятор на нужную скорость (всего их две). Начинается принудительная вытяжка из канала.

Примечание. Порог срабатывания датчика настраивается пользователем. Cтатодинамическое устройство может работать без дорогой автоматики – от реле температуры либо включаться ручным способом.

Единственный недостаток активного дефлектора Astato – космическая по нашим меркам цена. Чтобы купить насадку минимального диаметра 160 мм, придется уплатить 1395 евро. Хотите автоматизировать работу принудительной вытяжки — добавьте сюда стоимость блока EOL – еще 1520 евро.


Дефлектор вентиляционный - вытяжное устройство на трубу

Какой дефлектор выбрать

Если вы хотите установить колпак – усилитель тяги с минимальными затратами и не обслуживать изделие в процессе эксплуатации, рекомендуем остановиться на статичных моделях – дефлекторе Волпера либо ЦАГИ. Последний вариант предпочтительнее для собственноручного изготовления.

Совет. Размер насадки выбирайте по диаметру вытяжного ствола. Если из дома выведена прямоугольная шахта, подбор делается по эквивалентному круглому сечению. То есть, необходимо сделать расчет поперечника канала, потом взять круг аналогичной площади. При установке используется адаптер.

Рекомендации по выбору различных дефлекторов:

  1. При недостатке либо отсутствии тяги лучше ставить динамические версии колпаков – ротационный или флюгер.
  2. Покупая вращающуюся насадку, не гонитесь за дешевизной. В недорогих изделиях применен открытый шарнир – обычная втулка, которая замерзнет зимой. Подбирайте флюгер или турбодефлектор с закрытым подшипником.
  3. Н-образный колпак пригодится в местности с постоянными сильными ветрами. В остальных случаях лучше брать ЦАГИ.

Дефлекторы Astato приобретайте по желанию – усилитель будет работать в любых условиях. Но помните: движущиеся части насадки нужно периодически обслуживать.

Изготовление своими силами

Технологию сборки колпака предлагаем пояснить на примере насадки типа ЦАГИ. Детали вырезаются из оцинкованной стали толщиной 0.5 мм, между собой скрепляются заклепками или болтами с гайками. Конструкция вытяжного элемента представлена на чертеже.


Дефлектор вентиляционный - вытяжное устройство на трубу

Для изготовления понадобится обычный слесарный инструмент:

  • молоток, киянка;
  • ножницы по металлу;
  • дрель электрическая;
  • тиски;
  • приспособления для разметки – чертилка, рулетка, карандаш.

Ниже в таблице указаны размеры деталей дефлектора и окончательный вес изделия.


Дефлектор вентиляционный - вытяжное устройство на трубу

Справка. Наиболее «ходовые» диаметры вентиляционных каналов – 100 либо 110 мм, когда вытяжка сделана пластиковой канализационной трубой.


Выкройка и чертеж зонта под колпак диаметром 100 мм
Дефлектор вентиляционный - вытяжное устройство на трубу

Алгоритм сборки следующий. По разверткам вырезаем ножницами заготовки зонта, диффузора и обечайки, скрепляем между собой заклепками. Раскрой обечайки не представляет сложности, развертки диффузора и зонта показаны на чертежах.

Готовый дефлектор насаживается на оголовок, нижний патрубок стягивается хомутом. На квадратную шахту придется сделать или купить переходник, чей фланец прикрепляется к торцу трубы.

Можно ли устанавливать на дымоход

Установкой дефлектора незадачливые домовладельцы пытаются решить проблему недостатка тяги. Такое случается, когда дымоходная труба сделана неправильно – оголовок попал в зону ветрового подпора крыши, поднят на малую высоту либо сосед построил рядом высокое здание.

Лучший решение при недостаточной тяге — поднять дымоотвод на нужную высоту. Почему на оголовок нежелательно нахлобучивать различные насадки:

  1. Запрещается ставить зонты и прочие вытяжные устройства на трубы, отводящие продукты горения газовых котлов. Это требования правил безопасности.
  2. Печки и твердотопливные котлы при горении выделяют сажу, оседающую на внутренних поверхностях дымоходов и колпаков. Дефлектор придется чистить, особенно крутящийся.
  3. Внизу правильно построенного дымового канала предусмотрен карман для сбора конденсата и лишней влаги. Закрывать трубу от осадков бессмысленно, достаточно прикрепить на конце сопло, защищающее утеплитель сэндвича.

Оголовки печных газоходов допускается оснащать зонтиками, но турбодефлектор там точно не нужен. Тема монтажа колпаков на дымоотводные каналы подробно раскрыта в отдельном материале.

Источник: https://otivent.com/chto-takoe-deflektor-ventiljacii