Поддержание здорового микроклимата в жилом или производственном помещении немыслимо без устройства системы вентиляции. Естественный воздухообмен возможен только при условии разности плотности наружного воздуха и воздушной смеси внутреннего пространства. От этой дельты напрямую зависит интенсивность движения воздуха по вентканалу.
Дефлекторы – это устройства, помогающие усиливать естественную разницу внутреннего и внешнего давлений воздуха (тягу). Известно, что тягу можно увеличить различными способами: сделать выше наружную вентиляционную трубу, установить устройства побуждения. Но именно дефлекторы зачастую выбирают в качестве простого и нередко энергонезависимого оборудования для оптимизации работы систем вентиляции, аспирации и дымоудаления.
Что такое дефлектор и для чего нужен
При проектировании системы вентиляции (как простой, так и сложной) нельзя полагаться на естественные процессы: величина тяги весьма изменчива. Она сильно зависит от погодных условий и атмосферных явлений: разница температур, сила и направление ветра корректируют гравитационное давление, стимулирующее воздух двигаться вверх по трубе.
Чтобы снизить влияние внешних условий на величину тяги, применяют устройства, использующие ветровую энергию для эжектирования потока воздушной смеси изнутри здания наружу – дефлекторы. Их конструкция бывает более или менее сложной, но даже самые простые варианты могут существенно повлиять на величину и устойчивость тяги и сделать систему вентилирования по-настоящему эффективной.
Дефлектор – это конечный крышный элемент, напоминающий колпак, устанавливающийся в верхней точке вентканала; бывает круглого и прямоугольного сечения. Устройство помогает не только осуществлять воздухообмен в помещениях, но и поддерживать в них комфортную температуру. Кроме этого, оно защищает трубу и все вентиляционное оборудование от попадания осадков, мусора и случайного проникновения птиц. Колпак на трубе дымохода служит также и искрогасителем.
Существует несколько популярных конструкций дефлекторов. Среди них есть статические, стато-динамические и динамические, энергонезависимые и имеющие в составе электрические вентиляторы и заслонки с электроприводом.
Устройство и принцип работы дефлектора для вентиляции
В основе работы любого дефлектора лежит закон Бернулли. Его уравнение устанавливает связь между скоростью и давлением жидкости или газа вдоль линии тока: чем быстрее движется воздух (или жидкость) по трубе, тем меньшее давление он оказывает на трубу изнутри.
Базовая конструкция дефлектора имеет три основных элемента:
- диффузор. Представляет собой усеченный конус, широкое основание которого направлено вверх, а узкое – вниз. Он снабжен оголовком, диаметр которого соответствует диаметру шахты. Оголовок диффузора надевается на конечную часть вытяжного вентканала:
- верхний зонт. Это защитный конусовидный колпак. Предназначен для предотвращения попадания осадков и мусора внутрь;
- корпус. Рабочий элемент, зачастую единственная видимая часть дефлектора. Иначе называется обечайка, имеет форму широкого цилиндрического кольца.
Колпак крепится к диффузору со значительным зазором, с помощью стоек (кронштейнов). Устройство может дополнительно снабжаться защитной сеткой, а также кольцом для отвода конденсата.
Поток воздушных масс сталкивается с обечайкой и обтекает ее (при этом внутри цилиндра происходит снижение давления). Затем устремляется в диффузор, где снижает скорость, разветвляется и провоцирует уменьшение давления в верхней части вентиляционной шахты. В результате воздушная смесь, находящаяся внутри помещения, устремляется вверх.
Базовая конструкция работает при любом направлении ветра: он может обтекать корпус снизу, сверху и с обеих сторон (при потоке воздуха, направленном перпендикулярно обечайке). Однако наличие ветра – обязательное условие, иначе эффективность простого дефлектора будет стремиться к нулю. С другой стороны, шахта вентиляции при этом все равно остается открытой, так что и вреда никакого не случится.
Виды дефлекторов
Дефлекторы даже базовой конструкции, несмотря на кажущуюся простоту, заметно повышают КНД вентиляционной системы. Иные умельцы делают простейшие колпаки самостоятельно, кустарным способом, если задача совсем простая. Однако при проектировании сложных вентсистем применяют усовершенствованные модификации, изготовленные промышленным путем.
Принято делить их по функциональной специфике, самое широкое применение находят следующие типы дефлекторов:
- статичные. Востребованы наиболее широко. Такие устройства надежны и практически не нуждаются в обслуживании, так как не имеют вращающихся деталей или элементов, требующих подвода электричества;
- ротационные. Имеют неподвижную основу и насадку с вращающимися лопастями;
- статичные с эжектирующим вентилятором. Традиционные колпаки, которые дополнены низконапорными осевыми вентиляторами, встроенными в верхнюю часть вытяжной шахты – непосредственно под дефлектором;
- поворотного типа.
В качестве материала изготовления применяют сталь (нержавеющую и оцинкованную), алюминий, медь, пластик и керамику. Самым высоким спросом пользуются стальные и алюминиевые дефлекторы – они лучше всего соответствуют выигрышному соотношению цены и качества. Металлические изделия с пластиковым покрытием – это удачное сочетание надежности и декоративности. Чисто пластиковые дефлекторы имеют много ограничений по применению, но относительно дешевы.
Колпак Григоровича
Разработан известным ученым “Центрального аэрогидродинамического института имени профессора Н.Е. Жуковского” Д.П. Григоровичем. Конструкция максимально проста и включает оголовок (насаживается на выход вентканала), верхний зонт, диффузор и обратный зонт, выполненные в виде широких усеченных конусов. Потоки ветра попадают в диффузор и отражаются от внутренней поверхности верхнего зонта. Над трубой образуется зона пониженного давления, так что внутренний поток воздуха устремляется вверх.
Дефлектор ЦАГИ
Как видно из названия, над конструкцией этого устройства велась работа в том же аэрогидродинамическом институте. Конструкция отчасти повторяет колпак Григоровича, однако она дополнена цилиндрическим корпусом, который значительно повышает производительность изделия. Дефлектор ЦАГИ может улучшить показатели работы вентиляционной системы на 15-20%.
Учитывая простоту изготовления, отсутствие подвижных элементов и, соответственно, невысокую стоимость, такой дефлектор используют во всевозможных проектах. Его устанавливают в качестве завершающего крышного элемента вентсистем промышленных и жилых зданий, на дымоходы частных домов (выдерживает температуру до +800℃), стояки мусоропроводов и т.п. Из минусов – возможно возникновение противотяги в безветренную погоду.
Дефлектор ДС
Этот статический дефлектор тоже имеет простую конструкцию. Она напоминает дефлектор ЦАГИ, но вместо цилиндрического корпуса устанавливается сетка. В дефлекторе ДС имеется верхний зонт и два усеченных конуса, направленных друг к другу срезами малого диаметра. Система работает по принципу трубки Вентури: на выходе вентканала формируется область низкого давления, что побуждает исходящий поток устремляться наружу.
Н-образный дефлектор
По сути представляет собой два статических дефлектора, соединенных между собой патрубком, насаженным на один оголовок. Внешне устройство напоминает букву “Н”, но бывают конструкции, содержащие целую батарею таких пар колпаков. При этом верхний защитный зонт не нужен, так как воздуховод и так защищен.
В первую очередь такие дефлекторы применяют для исключения опрокидывания тяги (что может, например, затушить котел), которая нередко случается при сильных порывах ветра. Однако и эффективность даже простого Н-дефлектора гораздо выше одинарного.
Дефлектор Astato
Относится к стато-динамическому типу. Дефлектор Astato разработан французской компанией, название которой упомянуто в названии устройства. По своей конструкции и характеристикам очень похож на дефлектор ДС. Главное отличие – дополнение в виде электрического вентилятора и устройств управления.
При благоприятных для создания тяги условиях такой колпак работает, как дефлектор ДС. Если ветра нет, включается электровентилятор, обеспечивающий механическое побуждение движения воздушной массы. Дефлекторы Astato могут иметь ручное управление электродвигателем, а также снабжаться датчиками автоматического запуска вентилятора при снижении ветра.
Турбодефлектор
Относится к стато-динамическому типу, иначе называется ротационной турбиной. Конструкция состоит из неподвижного основания и подвижной шарообразной головки с лопастями, закрученными винтом. Верхняя турбинная часть изготавливается из тонкого металлического листа, она легкая, свободно вращается и может улавливать даже совсем слабый ветер (от 0,5 м/с).
Такой дефлектор работает в 2-4 раза эффективнее статического, при этом возможность возникновение эффекта обратной тяги минимальна. Он не требует подвода электричества, выглядит эстетично, однако при полном штиле не работает.
Поворотный дефлектор
Оригинальная конструкция, помогающая улавливать поток ветра, поэтому иначе ее называют дефлектор-флюгер или сачок. Такой дефлектор представляет собой набор легких полукруглых козырьков-лепестков и скругленной пластины, закрепленных на стержне, который позволяет им свободно крутиться. Пластина флюгера поворачивает конструкцию по ветру, поток улавливается направленными вниз изогнутыми лепестками – создается зона разрежения, КПД вентиляционной системы повышается.
Особенности монтажа дефлекторов воздуховода
Дефлектор, представляющий собой заключительное звено системы, монтируется в самой верхней точке вытяжной трубы. Монтаж колпаков регламентируется нормами СНиП, при этом существует определенная специфика, которую следует принимать во внимание при установке каждого вида.
Правильный расчет высоты трубы имеет первостепенную важность. Есть четкие требования, нормирующие ее величину в зависимости от расположения вентканала относительно конька крыши. Также, если труба дымохода и вытяжной канал вентиляции находятся рядом, то их высоты должны быть одинаковы, чтобы предотвратить попадание дыма в помещения.
Идеальный вариант установки дефлектора – если он будет наивысшей точкой кровли. Устройству требуется обдув со всех сторон, особенно это касается статических колпаков. К примеру, дефлектор ДС обычно выбирают в случае размещения на крыше многоэтажного здания, где практически всегда ветрено (скорость потока больше 5 м/с). Недопустимо размещать дефлекторы в аэродинамической тени от соседних сооружений.