В отличие от дымоходов концы вертикальных вытяжных вентиляционных каналов всегда закрыты зонтиками. Дожди внутри канала нежелательны — воде некуда деться. Суть проблемы: крышка создает дополнительное аэродинамическое сопротивление воздушному потоку. Естественная тяга нарушается, и в случае недостаточной тяги тяга полностью прекращается.
Эта проблема решается установкой дефлектора вентиляции на конце трубы вместо традиционного «гриба». Монтаж производится своими руками, но для начала необходимо выбрать конструкцию вытяжного устройства.
Зачем нужен дефлектор
Для лучшего понимания этого вопроса мы приводим некоторую информацию из литературы. Величина местного сопротивления воздушному потоку в системах вентиляции характеризуется безразмерным коэффициентом ξ. Чем больше его значение, тем больше элемент заданной формы — зонтик, колено, задвижка — замедляет поток газов по трубе.
В нашем случае этот коэффициент равен:
- на выходе воздушного потока из открытой трубы любого диаметра ξ = 1;
- если воздуховод накрывается классическим карнизом, ξ = 1,3-1,5;
- на трубе, снабженной зонтом Григоровича с диффузором (расширение сечения), ξ = 0,8
- Сопло Вольпера цилиндрическое или звездообразное «Шенар», ξ = 1;
- Дефлектор ЦАГИ, ξ = 0,6.
Внимание. Здесь нет никакой ошибки — даже когда он свободно выбрасывается из вала, воздушный поток преодолевает местное сопротивление внезапному расширению. Источник: «Справочник по теплоснабжению и вентиляции», издание 1976 г.
Таким образом, перегородка создает отрицательное давление на выходе из вертикального воздуховода, чтобы уменьшить сопротивление ветра потоку. Другими словами, он действует как усилитель тяги.
Кроме того, вытяжной агрегат выполняет следующие задачи:
- Защищает вентиляционные каналы от дождя;
- предотвращает попадание ветра в канал;
- предотвращает обратную тягу (опрокидывание).
Принцип действия каждого дефлектора основан на двух эффектах: отрицательном давлении от ветра и наведении медленного потока газов в более быстрый. Хотя некоторые зарубежные производители используют механическую индукцию — они просто оснащают зонт электрическим вентилятором. Рассмотрим строительство каждой конструкции отдельно.
С этого угла видно, что поперечное сечение нижнего выходного отверстия сопла не уменьшается, а это означает, что скорость и давление газов не изменяются.
Внимание. В Интернете действие таких крышек часто объясняют законом Бернулли или эффектом Вентури. Оба физических явления — это сужение канала, ускорение потока и падение давления. На самом деле дефлекторы не уменьшают сечение канала (см. Фото выше) — явление разрежения вызвано исключительно ветровой силой.
Разновидности насадок
В настоящее время вы можете купить готовые или изготовить из них самостоятельно следующие виды дефлекторов — усилителей тяги:
- Дефлектор FACI с удлинением вентиляционного канала — диффузор;
- Цилиндрический «гриб» Вольпера;
- Коллектор H-образный из труб;
- метеорологический шпатель (в народе его называют «смузи»);
- сферическое вращающееся сопло — так называемое турбодефлектор;
- Статодинамический открытый прибор типа «Астато».
Нет смысла учитывать и рассматривать обычные зонты — такие изделия не улучшают тягу, а только защищают ножницы от дождя.
Устройство колпаков типа ЦАГИ
Эта конструкция была разработана в советское время специализированным научно-исследовательским институтом (НИИ). Дефлектор состоит из следующих частей (показаны на картинке)
- нижняя чашка с диффузором (насадкой) на конце;
- наружный кожух — кожух из кровельной стали цилиндрической формы
- крышка в форме зонтика;
- Планки крепления крышки из металлических полос.
Принцип работы устройства прост: ветер, дующий с двух сторон кожуха, создает зону разрежения над открытым сверху диффузором. Выхлопные газы засасываются этим отрицательным давлением и уносятся ветром, создавая эффект выброса.
В таблице ниже приведены характеристики типовых дефлекторов ЦАГИ — размер, КПД в зависимости от скорости ветра.
Внимание. КПД дан без учета сопротивления системы воздуховодов, проходящей через крышу. Фактическое количество вытяжного воздуха зависит от высоты воздуховода и разницы температур между внутренним и наружным воздухом.
Из всех устройств статической тяги вытяжной шкаф FACI считается наиболее эффективным, несмотря на длительный период его разработки. Преимущества проекта:
- простота исполнения, монтажа;
- максимальная защита от дождя и снега, опрокидывания тяги;
- надежность, отсутствие вращающихся частей;
- Направление ветрового потока значения не имеет;
- Самый низкий коэффициент сопротивления воздуха (ξ = 0,6).
Недостатком дефлектора является его зависимость от скорости ветра. Если токи движутся медленнее 2 м / с, эффективность устройства стремится к нулю. Однако мазок отрицательно сказывается на работе любого сопла, предназначенного для увеличения естественной тяги в вентиляционном канале.
Вытяжка работает за счет подачи воздуха — над вырезом канала возникает разрежение.
Примечание. Современные заводские версии FACA обеспечивают изоляцию нижнего патрубка, если крышка прикреплена к трубе сэндвич-крыши. Под «грибком» видим юбку, правда, сечение канала не уменьшено.
Статический зонт Волпера
Этот дефлектор является скорее устройством защиты от ветра, чем усилителем естественной тяги. Однако потеря давления на выходе потока эффективно компенсируется соплом. В состав входят следующие элементы:
- нижнее соединение (розетка);
- верхний цилиндрический стакан с вогнутыми стенками;
- конусообразный зонт;
- соединительные полосы.
Крышка монтируется в воздуховод круглого или прямоугольного сечения с помощью переходника. Как работает дефлектор вентиляции Volper:
- Прямые ветровые потоки отражаются вверх и вниз через вогнутую поверхность верхней крышки.
- Струя, проходящая между зонтом и скосом чашки, создает внутри корпуса зону пониженного давления.
- Отработанный воздух меняет направление и выходит через щель под «юбкой».
Сопло уступает конструкции FAGI по КПД, но лучше защищает трубы от порывов ветра. Изогнутую чашку сделать сложнее, поэтому домашние мастера просто делают конус. Для лучшей работоспособности аналогичную пластину кладут под зонтик в зеркальном отображении, как показано на видео:
Н-образная насадка
Эта оригинальная конструкция представляет собой узел из труб в форме русской буквы «N», с вытяжкой, соединенной с центром воображаемой перекладины. Независимо от того, с какой стороны ветер дует в открытые трубы — сверху или снизу — более быстрый поток выбрасывает (уносит) воздушный поток из вентиляционного стояка.
Преимущество Н-образной перегородки — практически 100% защита от порывов ветра, обратной тяги, попадания влаги и замерзания. Преимущества перевешивают недостатки:
- Проблемы с аэродинамикой — чтобы выбраться наружу, воздух должен преодолеть 2 оборота на 90 °. Потери компенсируются ветровым потоком, но тяга увеличивается минимально. Отсюда низкая эффективность вытяжного сопла.
- Патрон достаточно большой, поэтому прикрепить его к дымоходу сложно.
- Н-образный дефлектор выглядит не очень хорошо. Представьте себе ситуацию, когда на крыше есть 2-3 вентиляционных канала с таким карнизом.
Вытяжка защищает от порывов ветра и сквозняков, но создает значительное сопротивление выходящим газам.
Дополнительный. Мы упустили 1 преимущество кепки — собрать ее своими руками из готовых футболок несложно. Изделие можно использовать для вентиляции хозяйственных построек, таких как бани или теплые укрытия.
Турбодефлекторы и флюгеры
Мы объединили эти два типа форсунок в одной главе из-за схожего принципа действия:
- Сферический вращающийся дефлектор с множеством полукруглых лопастей вращается ветром. Над головкой трубки (внутри баллона) создается вакуум, и эффективность всасывания увеличивается.
- Лезвие крыла всегда обращено к ветру, что предотвращает выдувание вала изнутри. За корпусом сопла создается зона низкого давления (аэродинамическая тень), поток воздуха более охотно выходит из вертикального канала.
Держатель флюгера частично перекрывает поперечное сечение канала
Динамические вытяжки имеют преимущества перед статическими вытяжками с точки зрения эффективности, но имеют ряд специфических эксплуатационных особенностей:
- в безветренную погоду турбодефлекторы и «подшалим» не крутятся, соответственно не улучшают тягу;
- Вращающийся узел — подшипник или втулка — требует обслуживания (смазки) и зимой подвержен замерзанию;
- заклинивший флюгер можно сломать внезапным порывом ветра;
- Ограждения лезвия не обеспечивают достаточной защиты от косого дождя или снега.
Информация. Цены на флюгеры и поворотный дефлектор выше, чем на статические форсунки. Пример: заводской зонт ЦАГИ, серия 5.904.51, стоит от 23 у.е., турбодефлектор — 38 у.е. Вывод: за экономичность придется доплачивать, кроме того, придется каждый год лазить на крышу и обслуживать вентиляционное устройство.
Посмотрите на видео, как работает флюгер по сравнению с открытым дымоходом:
Колпак принудительного действия Astato
Это единственный тип дефлектора, который работает в любую погоду, включая сильный мороз. Насадка состоит из двух усеченных конусов, концы которых обращены друг к другу. Верхняя часть снабжена зонтом и осевым электровентилятором. Отверстие сбоку закрыто алюминиевой сеткой для птиц.
Как работает дефлектор французского бренда Astato:
- В ветреную погоду маска действует как статический усилитель — струя, протекающая между конусами, принимает воздух, поднимающийся вверх по выхлопной шахте. Вентилятор выключен.
- При уменьшении ветра срабатывает датчик давления — прессостат. Он отправляет сигнал на блок управления EOL.
- Контроллер запускает вентилятор на желаемой скорости (всего две скорости). Начинается принудительная эвакуация канализации.
Внимание. Порог срабатывания датчика устанавливается пользователем. Статико-динамическим устройством можно управлять без дорогостоящей автоматизации — с датчиком температуры или вручную.
Единственный минус активного дефлектора Astato — космическая цена по нашим меркам. За сопло диаметром не менее 160 мм нужно будет заплатить 1395 евро. Если мы хотим автоматизировать работу принудительной вытяжки, следует добавить стоимость установки EOL — еще 1520 евро.
Какой дефлектор выбрать
Если вы хотите установить вытяжной колпак с минимальными затратами и без обслуживания, мы рекомендуем статическую модель, такую как дефлектор тяги Volper или FACI. Последний вариант предпочтительнее самодельного.
Кончик. Размер форсунки следует подбирать по диаметру выхлопного вала. Если из дома выносится шахта прямоугольного сечения, выбор производится исходя из эквивалентного круглого сечения. Это означает, что вам нужно рассчитать поперечное сечение воздуховода, а затем обозначить кружок с такой же площадью. Для установки используется переходник.
Рекомендации по выбору различных дефлекторов:
- В случае небольшого погружения или его отсутствия лучше использовать динамические варианты перегородок — вертлюжные или лопастные.
- Покупая роторную насадку, не стоит гнаться за дешевизной. В недорогих изделиях используются открытые петли — обычные втулки, которые зимой промерзают. Выбирайте флюгер или турбодефлектор с закрытым подшипником.
- H-cap пригодится там, где постоянно дует сильный ветер. В остальных случаях лучше запастись FAGI.
Купите перегородки Astato свободно — усилитель будет работать в любых условиях. Но помните: движущиеся части вытяжки необходимо периодически обслуживать.
Изготовление своими силами
Мы объясним, как собрать колокол на примере колокола FAGI. Детали вырезаются из оцинкованной стали толщиной 0,5 мм и фиксируются заклепками или болтами с гайками. Конструкция вытяжного устройства представлена на чертеже.
Для изготовления понадобятся обычные слесарные инструменты:
- молоток, киянка;
- ножницы по металлу;
- электрическая дрель;
- порок;
- Инструменты для разметки — линейка, рулетка, карандаш.
В таблице ниже указаны размеры деталей дефлектора и конечный вес продукта.
Информация. Наиболее «популярные» диаметры вентканалов — 100 или 110 мм, когда вытяжка производится через пластиковую канализационную трубу.
Вырез и рисунок для вытяжки диаметром 100 мм.
Алгоритм сборки следующий. Ножницами разрежьте зонтик, диффузор и раковину и склепайте их вместе. Оболочку разрезать несложно, чертежи диффузора и зонта показаны на чертежах.
Вырезание нижней чашки — расширение диффузора.
Готовую перегородку прижать к головке и стянуть хомутом нижнюю часть. Для квадратного люка нужно изготовить или приобрести переходник, фланец которого крепится к концу трубы.
Можно ли устанавливать на дымоход
Недовольные домовладельцы пытаются решить проблему недостаточной тяги, установив дефлектор. Это случается, когда дымоход построен плохо — головка дымохода находится в наветренной зоне крыши, его высота слишком мала или сосед построил рядом с ним высокое здание.
Лучшее решение проблемы недостаточной тяги дымохода — поднять дымоход на соответствующую высоту. Почему нежелательно ставить на головку дымохода разные насадки:
- Запрещается размещать зонты или другие вытяжные устройства на каналах отвода продуктов сгорания от газовых котлов. Это требования техники безопасности.
- Печи и котлы на твердом топливе при горении выделяют сажу, которая откладывается на внутренних поверхностях дымоходов и вытяжек. Вам нужно будет почистить дефлектор, особенно вращающийся.
- Правильно построенный дымоход имеет в нижней части карман, в котором скапливается конденсат и лишняя влага. Защищать дымоход от атмосферных осадков нет смысла, достаточно прикрепить патрубок на торце, чтобы защитить слоистый утеплитель.
Дымоходы можно оборудовать зонтами, но турбодефлектор там точно не нужен. Тема крепления заглушек на выхлопные каналы подробно рассмотрена в отдельной статье.
