Вентиляційний дефлектор на витяжну трубу — конструкція і принцип роботи

На відміну від димоходів, оголовки вертикальних шахт витяжної вентиляції завжди накриваються зонтами. Проникнення дощу і снігу всередину повітропроводу небажано — воді нікуди подітися. Суть проблеми: захисний ковпак створює додатковий аеродинамічний опір повітряному потоку. Робота природньої витяжки погіршується, а при нестачі тяги припиняється зовсім.

Питання вирішується так: на кінець труби замість традиційного «грибка» монтується вентиляційний дефлектор. Встановлення виконується своїми руками, але спочатку треба підібрати оптимальну конструкцію витяжного пристрою.

Навіщо потрібен дефлектор

Для кращого розуміння питання наведемо довідкові дані с технічної літератури. Величина місцевого опору потоку повітря в системах вентиляції характеризується безрозмірним коефіцієнтом ξ. Чим більше його значення, тим сильніше фасонний елемент — зонт, коліно, шибер — уповільнює рух газів по трубопроводу.

У нашому випадку коефіцієнт складає:

• на виході повітряного потоку з відкритої труби будь-якого діаметру ξ = 1;
• якщо канал накритий класичним ковпаком, ξ = 1.3—1.5;
• на трубі встановлений зонт Григоровича з дифузором (розширення проходу), ξ = 0.8;
• насадка Волпера циліндрична або зіркоподібна «Шенард», ξ = 1;
• дефлектор типу ЦАГІ, ξ = 0.6.

Примітка. Тут немає помилки — навіть при вільному викиді з шахти відпрацьоване повітря долає місцевий опір в результаті різкого розширення. Джерело: «Довідник з теплопостачання та вентиляції», видання 1976 р.

Отже, дефлектор — це насадка, яка під дією вітру створює розрідження на виході з вертикального вентканала і таким чином зменшує аеродинамічний опір потоку. Тобто, виступає підсилювачем тяги.

Також витяжний пристрій виконує декілька корисних функцій:

• захищає повітропровід від опадів;
• не дозволяє вітру задувати всередину труби;
• перешкоджає виникненню зворотної тяги.

Принцип роботи будь-якого дефлектора заснований на двох ефектах: розрідження від вітрового навантаження і ежекції (підхваті) повільного потоку газів більш швидким. Хоча деякі зарубіжні виробники реалізують механічне спонукання — оснащують зонт електричним вентилятором. Розглянемо конструкцію кожного ковпаку окремо.

Зауваження. В інтернеті роботу подібних пристроїв часто пояснюють дією закону Бернуллі або ефекту Вентурі. Обидва фізичних явища виникають при звуженні повітропроводу — в цьому місці потік прискорюється, а тиск знижується. Насправді дефлектори не зменшують перетин каналу (показаний вище на фото), розрідження створюється виключно силою вітру.

Різновиди насадок

Зараз можна придбати в готовому вигляді або зробити самостійно такі види ковпаків — підсилювачів тяги:

• дефлектор ЦАГІ з розширенням вентканалу — дифузором;
• циліндричний «грибок» Волпера;
• Н-подібний колектор з труб;
• ковпак-флюгер;
• сферична ротаційна насадка — так званий турбодефлектор;
• статодинамічний відкритий пристрій типу «Astato».

Включати в список і розглядати звичайні парасольки безглуздо — ці вироби не покращують тягу, лише прикривають зріз труби від дощу.

Конструкції ковпаків типу ЦАГІ

Дефлектор розроблений в період СРСР профільним науково-дослідним інститутом. Виріб складається з таких деталей (дивіться креслення):

• нижній стакан з дифузором (розширенням) на кінці;
• зовнішній корпус — обичайка з оцинкованого заліза, що має циліндричну форму;
• кришка у вигляді зонта;
• стойки кріплення кришки, виготовлені з металевих смуг.

Схема роботи насадки проста: вітровий обдув корпусу з будь-якого боку створює зону розрідження над відкритим зверху дифузором. Відпрацьовані гази витікають з шахти та затягуються цим розрідженням, потім виходять назовні і підхоплюються вітром — діє принцип ежекції.

Нижче в таблиці наведені характеристики типових дефлекторів ЦАГІ — розміри і продуктивність в залежності від швидкості вітрового потоку.

Зауваження. Продуктивність вказана без урахування опору системи повітропроводів, що перетинають дах будинку. Реальний обсяг витяжки залежить від висоти підйому труби і перепаду температур між внутрішнім та зовнішнім повітрям.

З усіх статичних підсилювачів тяги ковпак ЦАГІ визнаний найбільш ефективним, незважаючи на поважний вік розробки. Плюси конструкції:

• простота у виготовленні, встановленні;
• максимальний захист від попадання дощу і снігу, перекидання тяги;
• надійність, відсутність рухомих деталей;
• напрямок вітрових потоків не має значення;
• найменший коефіцієнт опору (ξ = 0.6).

Недолік дефлектора — залежність від швидкості вітру. Якщо потоки рухаються повільніше 2 м/с, ефективність пристрою суттєво знижується. Втім, штиль негативно впливає на роботу будь-якої насадки, покликаної підсилювати природну тягу в вентканалах.

Зверніть увагу: в сучасних версіях ЦАГІ заводського виготовлення передбачається утеплення нижнього стакану, якщо ковпак кріпиться до дахової сендвіч-труби. Під «грибком» ми бачимо спідницю, хоча прохідний перетин каналу не зменшується.

Статичний зонт Волпера

Цей дефлектор є швидше вітрозахисним пристроєм, ніж підсилювачем природної тяги. Хоча втрати тиску на виході з каналу насадка успішно компенсує. Конструкція складається з наступних елементів:

• нижній патрубок (стакан);
• верхній циліндричний стакан з вигнутими стінками;
• конусний зонт;
• з’єднувальні смуги металу.

Ковпак встановлюється на повітропровід круглого перетину або прямокутну шахту через перехід. Як працює дефлектор вентиляції Волпера:

1. Прямі вітрові потоки відбиваються вгору і вниз ввігнутою поверхнею верхньої обичайки.
2. Боковий струмінь проходить між парасолькою і зрізом стакану, створюючи область зниженого тиску всередині корпусу.
3. Витяжне повітря змінює напрямок руху — витікає крізь зазор під «спідницею».

Насадка поступається конструкції ЦАГІ в ефективності, зате краще захищає повітропровід від поривів вітру. Зробити вигнутий стакан складніше, тому домашні майстри просто виготовляють конус. Для підвищення продуктивності під зонтом ставиться аналогічна тарілка в дзеркальному відображенні, як показано на відео:

Н-образна насадка

Ця оригінальна конструкція з труб однакового діаметру має вигляд кириличної літери «Н». Витяжка підключена до середини уявної поперечини. Вітер дме у відкриті труби зверху чи знизу, в результаті більш швидкий потік ежектує (тягне за собою) повітряний струмінь з вентиляційного стояку.

Перевага Н-образного дефлектора — майже стовідсотковий захист від задування вітру, зворотної тяги, проникнення вологи і обмерзання. Зазначені плюси перекреслюються не менш істотними мінусами:

1. Проблеми з аеродинамікою — щоб вийти на вулицю, повітря долає 2 коліна 90°. Втрати компенсує потік вітру, але сила тяги зростає мінімально. Звідси низька продуктивність витяжної насадки.
2. Пристосування досить громіздке, тому кріплення на трубі ускладнюється.
3. Н-дефлектор має дивний вигляд. Уявіть ситуацію, коли на покрівлю виведені 2-3 вентканали з такими оголовками.

Доповнення. Ми пропустили 1 перевагу насадки — її нескладно зібрати своїми руками з готових трійників. Застосувати виріб можна для вентиляції підсобних будівель, наприклад, лазні або теплого сараю.

Турбодефлектори і флюгери

Ми об’єднали ці 2 різновиди насадок в один розділ через схожість принципу дії:

1. Сферичний ротаційний дефлектор з множинними лопатями обертається силою вітру. Над оголовком труби (всередині кулі) утворюється розрідження, ефективність витяжки зростає.
2. Флюгер з крилом завжди повертається «спиною» до вітру, запобігаючи задування всередину шахти. За корпусом насадки утворюється зона зниженого тиску (аеродинамічна тінь), повітря скоріше залишає вертикальний канал.

За ефективністю динамічні ковпаки виграють у статичних, але відрізняються деякими особливостями експлуатації:

• у безвітряну погоду турбодефлектори не крутяться, відповідно, тягу не поліпшують;
• механізм обертання — підшипник або втулка — вимагає обслуговування (змащування), взимку ризикує обмерзнути;
• якщо флюгер заклинить, різкий порив вітру може переламати крило;
• насадки слабо захищають від косого дощу або снігу.

Довідка. Ціни флюгерів і ротаційних дефлекторов вищі, ніж статичних насадок. Приклад: заводський зонт ЦАГІ, зроблений по серії 5.904.51, коштує від 23 у. е., турбодефлектор — 38 у. е. Висновок: за ефективність доведеться доплатити, плюс щорічно забиратися на дах і обслуговувати вентиляційний девайс.

Як працює флюгер порівняно з відкритою трубою, дивіться на відео:

Ковпак примусової дії Astato

Це єдиний тип дефлектора, що функціонує при будь-якій погоді, навіть в повний штиль. Насадка зроблена з двох усічених конусів, скерованих вершинами один до одного. Верхня частина обладнана зонтом і осьовим електровентилятором. З боків прохід закритий алюмінієвою сіткою від птахів.

Як працює дефлектор французького бренду Astato:

1. У вітряну погоду ковпак діє як статичний підсилювач — потік проходить між конусами та підхоплює повітря, що піднімається по витяжному трубопроводу. Вентилятор не вмикається.
2. Коли вітер затихає, спрацьовує датчик тиску — прессостат. Він подає сигнал блоку управління EOL.
3. Контролер запускає вентилятор на потрібну швидкість (всього їх дві). Починається примусова витяжка з каналу.

Примітка. Поріг спрацьовування датчика налаштовується користувачем. Cтатодинамічний пристрій може функціонувати без дорогої автоматики — від реле температури або вмикатися ручним способом.

Єдиний недолік активного дефлектора Astato — космічна за нашими мірками ціна. Щоб купити насадку найменшого діаметра 160 мм, доведеться сплатити 1395 євро. Хочете автоматизувати роботу примусової витяжки, додайте сюди вартість блоку EOL — ще 1520 євро.

Який дефлектор вибрати

Якщо ви хочете встановити ковпак-підсилювач тяги з мінімальними витратами і не займатися обслуговуванням в процесі експлуатації, рекомендуємо зупинитися на статичних моделях — дефлекторі Волпера або ЦАГІ. Останній варіант кращий для власноручного виготовлення.

Порада. Розмір насадки вибирайте по діаметру витяжного стовбура. Якщо з будинку виведена прямокутна шахта, підбір робиться по еквівалентному круглому перетину. Тобто, робиться розрахунок перетину каналу, потім береться коло аналогічної площі. При установці використовується адаптер.

Рекомендації по вибору різних дефлекторів:

1. При нестачі або відсутності тяги краще ставити динамічні версії ковпаків — ротаційний або флюгер.
2. Купуючи рухому насадку, не женіться за дешевизною. У недорогих виробах застосований відкритий шарнір — звичайна втулка, яка замерзне взимку. Підбирайте флюгер або турбодефлектор з закритим підшипником.
3. Н-подібний ковпак підходить для місцевості з постійними сильними вітрами. В інших випадках краще брати ЦАГІ.

Дефлектори Astato купуйте за бажанням — підсилювач буде працювати в будь-яких умовах. Але пам’ятайте: рухомі частини насадки треба періодично обслуговувати.

Виготовлення своїми силами

Технологію виготовлення пропонуємо пояснити на прикладі насадки типу ЦАГІ. Деталі вирізаються з оцинкованої сталі товщиною 0.5 мм, між собою скріплюються заклепками або болтами з гайками. Конструкція витяжного елемента зображена на кресленні.

Для виготовлення знадобиться наступний слюсарний інструмент:

• молоток, киянка;
• ножиці по металу;
• дриль електрична;
• лещата;
• пристосування для розмітки — лінійка, рулетка, олівець.

Нижче в таблиці вказані розміри деталей дефлектора і остаточна вага виробу.

Довідка. Найбільш «ходові» діаметри вентиляційних каналів — 100 або 110 мм, якщо витяжка змонтована пластиковою каналізаційної трубою.

Алгоритм складання наступний. За розгорткою вирізаємо ножицями заготовки зонта, дифузора і обичайки, скріплюємо між собою заклепками. Розкрій обичайки нескладний, розгортка дифузора і зонта показана на кресленнях.

Готовий дефлектор насаджується на оголовок, нижній патрубок стягується хомутом. На квадратну шахту доведеться зробити або купити перехідник, чий фланець прикріплюється до торця труби.

Чи можна встановлювати на димохід

За допомогою дефлектора домовласники намагаються вирішити проблему нестачі тяги. Таке трапляється, коли димохідна труба зроблена неправильно — оголовок потрапив в зону вітрового підпору даху, піднятий на малу висоту або сусід побудував поруч високий будинок.

Краще рішення при недостатній тязі — підняти димовідвід на потрібну висоту. Чому на оголовок небажано встановлювати різні насадки:

1. Забороняється ставити зонти та інші витяжні пристрої на труби, що відводять продукти горіння газових котлів. Це вимоги правил безпеки.
2. Пічки та твердопаливні котли при горінні виділяють сажу, яка осідає на внутрішніх поверхнях димоходів і ковпаків. Дефлектори доведеться чистити, особливо поворотні версії.
3. Внизу правильно побудованого димового каналу передбачена кишеня для збору конденсату і зайвої вологи. Закривати трубу від опадів безглуздо, досить прикріпити на кінці сопло, що захищає утеплювач сендвіча.

Оголовки пічних газоходів допускається оснащувати зонтами, але турбодефлектор там точно не потрібен. Тема монтажу ковпаків на димовідвідні канали докладно розкрита в окремому матеріалі.