Для привода ветрового генератора изготовлена турбина роторного типа с вертикальной осью вращения. Этот тип ротора очень прочен и долговечен, имеет относительно небольшую скорость вращения и легко может быть изготовлен в домашних условиях, без канители с аэродинамическим профилем крыла и другими проблемами, связанными с изготовлением рабочего винта для ветрогенератора с горизонтальной осью вращения. Более того, такая турбина работает практически бесшумно и вне зависимости от того, куда дует ветер. Работа практически не зависит от турбулентности и частой смены силы и направления ветра. Для турбины характерны высокие пусковые крутящие моменты, работа при относительно низких скоростях. Эффективность этой турбины небольшая, но для питания устройств небольшой мощности этого достаточно, все окупается простотой и надежностью конструкции.
Электрогенератор
В качестве генератора используется доработанный компактный автомобильный стартер на постоянных магнитах. Выходные данные генератора: переменный ток мощностью 1,0…6,5 вт (в зависимости от скорости ветра).
Вариант переделки стартера в генератор описан в статье:
Изготовление турбины ветрогенератора
Эта ветровая турбина практически ничего не стоит и проста в изготовлении.
Конструкция турбины состоит из двух или более полуцилиндров установленных на вертикальном валу. Ротор вращается за счет различного сопротивления ветру каждой из лопастей, повернутых к ветру с различной кривизной. Эффективность ротора несколько повышается за счет центрального зазора между лопастями, так как некоторое количество воздуха дополнительно воздействует на вторую лопасть при выходе из первой.
Генератор закрепляется на стойке за выходной вал, через который выходит провод с полученным током. Такая конструкция позволяет исключить скользящий контакт для съема тока. Ротор турбины устанавливается на корпус генератора и фиксируется на свободные концы монтажных шпилек.
Из алюминиевого листа толщиной 1,5 мм вырезается диск диаметром 280…330 мм или квадратная пластина, вписанная в этот диаметр.
Относительно центра диска размечаются и сверлятся пять отверстий (одно в центре и 4 по углам пластины) для установки лопастей и два отверстия (симметричные центральному) для закрепления турбины на генератор.
В отверстия, расположенные по углам пластины, устанавливаются небольшие уголки из алюминия, толщиной 1,0…1,5 мм, для закрепления лопастей.
Лопасти турбины изготовим из консервной банки диаметром 160 мм и высотой 160 мм. Банка разрезается вдоль оси пополам, в результате чего получаются две одинаковые лопасти. Края банки после разреза, на ширине 3…5 мм, загнуты на 180 градусов и обжаты для усиления края и исключения острых режущих кромок.
Обе лопасти турбины, со стороны открытой части банки, соединены между собой П-образной перемычкой с отверстием посередине. Перемычка образует зазор шириной 32 мм, между центральной частью лопастей, для повышения эффективности работы ротора.
С противоположной стороны банки (у дна), лопасти соединены между собой перемычкой минимальной длины. При этом зазор шириной 32 мм сохраняется на всей длине лопасти.
Собранный блок лопастей устанавливается и крепится на диск в трех точках - за центральное отверстие перемычки и установленные ранее алюминиевые уголки. Лопасти турбины закрепляются на пластине строго одна против другой.
Для соединения всех деталей можно использовать заклепки, саморезы, винтовое соединение М3 или М4, уголки или применить другие способы.
В отверстия, с другой стороны диска, устанавливается генератор и фиксируется гайками на свободные концы монтажных шпилек.
Для надежного самозапуска ветрогенератора необходимо добавить в турбину второй аналогичный ярус лопастей. При этом лопасти второго яруса смещаются по оси относительно лопастей первого яруса на угол 90 градусов. В итоге получится четырехлопастной ротор. Это гарантирует, что всегда есть, по крайней мере, одна лопасть, которая в состоянии поймать ветер и дать турбине толчок для вращения.
Для уменьшения размеров ветрогенератора, второй ярус лопастей турбины можно изготовить и закрепить вокруг генератора. Изготовим две лопасти шириной 100 мм (высота генератора), длиной 240 мм (аналогично длине лопасти первого яруса) из алюминиевого листа толщиной 1,0 мм. Лопасти изогнем по радиусу 80 мм, аналогично лопастей первого яруса.
Каждая лопасть второго (нижнего) яруса закрепляется с помощью двух уголков.
Один установлен в свободное отверстие на периферии диска, аналогично креплению лопастей верхнего яруса, но со сдвигом на угол 90 градусов. Второй уголок закрепляется на шпильку устанавливаемого генератора. На фото, для наглядности крепления лопастей нижнего яруса, генератор снят.
Вопросы энергонезависимости беспокоят умы не только руководителей государств, предприятий, но и отдельно взятых граждан, владельцев частных домов. С увеличением монополии и тарифов производителями электроэнергии, народ ищет эффективные альтернативные источники питания. Одним из таких источников считается ветровой генератор.
Основные элементы в системе ветрового генератора
Существует много моделей, вариантов от разных производителей, но как показывает практический опыт, не всегда они доступны по цене и качеству для широкого круга потребителей. При наличии информации, определенных знаний электротехники и практических навыках, ветрогенератор доступно сделать своими руками.
Принцип работы и основные элементы
Работа самодельного ветрогенератора ничем не отличается от промышленных моделей, принципы действия заложены те же самые. Энергия ветра преобразуется в механическую энергию вращением ротора генератора, который вырабатывает электричество.
Основные элементы конструкции (рис. выше):
- пропеллер с лопастями;
- вал вращения, по которому крутящий момент передается на ротор генератора;
- генератор;
- конструкция крепления генератора на месте установки;
- если необходимо, для увеличения оборотов вращения ротора может устанавливаться редуктор или ременная передача между валом с пропеллером и валом генератора;
- для преобразования переменного тока генератора в постоянный используется преобразователь, выпрямительный диодный мост, ток с которого поступает для подзарядки аккумуляторной батареи;
- аккумуляторная батарея, от которой электроэнергия поступает через инвертор к нагрузке;
- инвертор преобразует постоянный ток аккумулятора с напряжением 12 В или 24 В в переменный с напряжением 220 В.
Конструкции пропеллеров, генераторов, редукторов и других элементов могут отличаться, иметь различные характеристики, дополнительные приборы, но в основе системы всегда присутствуют перечисленные составляющие.
Выбор и изготовление своими руками
По конструктивному исполнению существует два типа оси, вращающей ротор генератора:
- генераторы с горизонтальной осью вращения;
Генератор с горизонтальной осью вращения
- генераторы с вертикальной осью вращения.
Роторный ветрогенератор с вертикальной осью вращения
Горизонтальные оси вращения
Каждая конструкция имеет свои достоинства и недостатки. Наиболее распространенный вариант – с горизонтальной осью. Эти модели имеют большой КПД преобразования энергии ветра во вращательные движения оси, но есть определенные трудности в расчетах и изготовлении своими руками лопастей. Обычная плоская форма лопасти, которая применялась на старинных ветряных мельницах, малоэффективна.
Для использования максимальной энергии ветра при вращении оси, лопасти должны иметь крыловидную форму. На самолетах форма крыла за счет силы встречного ветра обеспечивает подъемные потоки. В рассматриваемом случае силы этих потоков будут направлены на вращение вала генератора. Пропеллеры могут быть с двумя, тремя, и большим количеством лопастей, чаще всего встречаются конструкции с тремя лопастями. Этого вполне достаточно, чтобы обеспечить необходимую скорость вращения.
Ветрогенераторы с горизонтальной осью вращения должны постоянно быть повернуты плоскостью пропеллера на фронт встречного потока ветра. Для этого требуется применять хвостовое оперение флюгерного типа, которое под действием ветра, как парус, разворачивает всю конструкцию пропеллером к встречному ветру.
Вертикальные оси вращения
Основным недостатком этого варианта является низкий КПД, однако это компенсируется более простой конструкцией, которая не требует изготовления дополнительных элементов для поворота лопастей к ветру. Вертикальное расположение оси и лопастей позволяет использовать энергию ветра для вращения с любого направления, эту конструкцию проще сделать своими руками. Вращение вала осуществляется более стабильно, без резких скачков скорости.
Среднегодовые скорости ветров на территории России неодинаковы. Наиболее благоприятные условия для работы ветрогенераторов – 6-10 м/с. Таких районов немного, в основном преобладают ветра 4-6 м/с. Для увеличения скорости вращения приходится применять редукторы и учитывать высоту, розу ветров на местности установки генератора.
Пример изготовления ветрогенератора
Рассматривается вариант с вертикальной осью вращения.
Ветровая турбина своими руками
Самый простой вариант для производства лопастей – использовать металлическую бочку на 50-200 л. В зависимости от количества необходимых лопастей, бочка распиливается болгаркой сверху вниз на 4 или 3 равные части.
Вертикальные лопасти из металлической бочки
Можно просто использовать листы оцинкованного кровельного железа, которые легко вырезать нужной формы своими руками, используя ножницы по металлу.
Вертикальные лопасти из листового железа
В дальнейшем лопасти крепятся на верхней части оси вращения. Основой для их крепления могут быть деревянные диски из шестислойной фанеры.
Надежнее использовать металлическую раму из прямоугольного профиля, к которой болтами прикручиваются лопасти.
Пример размещения вертикальных лопастей
Пример крепления лопастей к платформе
Рама или диски жестко крепятся на ось вращения, сама ось вставляется в муфты с подшипниками, которые надежно установлены в каркасе вышки или крыши здания, на котором размещается генератор.
Установка оси с лопастями на вышке
Наглядное изображение установки вертикальной оси вращения на крыше здания
- Турбина с вертикальными лопастями.
- Платформа стабилизации оси с двухрядным шариковым подшипником.
- Растяжки стального троса Ø 5мм.
- Вертикальная ось, стальная труба Ø 40-50мм, толщина стенок не менее 2 мм.
- Рычаг регулятора скорости вращения.
- Лопасти аэродинамического регулятора сделаны из фанеры или пластика толщиной 3-4 мм.
- Тяги, которыми регулируется скорость вращения, количество оборотов.
- Груз, вес которого устанавливает скорость вращения.
- Шкив вертикальной оси для ременной передачи, широко используется велосипедный обод от колеса, без камеры и покрышки.
- Опорный подшипник.
- Шкив на оси ротора генератора.
На нижний конец оси крепится шкив для ременной передачи или шестерни для редуктора, это необходимо для увеличения скорости вращения ротора. Практика показывает, что при скорости ветра 5 м/с вращение вала с горизонтальными лопастями от бочки будет не более 100 об/м. При скорости ветра 8-10 м/с вращение достигает до 200 м/с. Этого очень мало для того, чтобы генератор выдавал необходимую мощность для зарядки аккумулятора.
Редуктор соотношением 1:10 позволяет добиться необходимой скорости вращения.
Установка шкивов ременной передачи
Низкооборотный генератор
Для преобразования механической вращательной энергии в электричество проще всего использовать автомобильные генераторы. Но обычные генераторы от легковых автомобилей для ветряков не рекомендуются по причине наличия щеток в их конструкции. Графитовые щетки снимают ток, наводящийся на роторе, в процессе эксплуатации они стираются и требуют замены. Кроме того, такие генераторы высокооборотистые, для выработки напряжения 14 В с током до 50А требуется 2000 и более оборотов.
Более эффективные генераторы для ветряков от тракторов и автобусов Г.964.3701 с магнитным возбуждением обмоток. Они не имеют щеток, работают на более низких оборотах. Генератор Г288А.3701 имеет три фазы, используется для электроснабжения транспортных средств в совокупности с аккумулятором. Имеет хорошие характеристики для использования в системах ветрогенераторов:
- вырабатывает напряжение 28 В;
- встроенный выпрямитель выдает постоянный ток до 47 А;
- мощность на выходе до 1.3 кВт;
- на холостом ходу вращение 1200 об/м;
- при токовой нагрузке в 30А требуется 2100 об/м.
Генератор имеет подходящие габариты и массу:
- общий вес 10 кг;
- диаметр 174 мм;
- длина 230 мм.
Генератор с МАЗа – 24В
Генераторы такого типа используются на транспорте КАМАЗ, Урал, КРАЗ, МАЗ с двигателями ярославского завода ЯМЗ 236, 238, 841, 842 и ЗМЗ 73. В целях экономии финансов, можно купить бывший в употреблении генератор на пунктах разборки. Для выработки большей мощности электроэнергии при низких оборотах можно сделать генератор своими руками на ниодимовых магнитах, но это отдельная тема и требует более подробного описания.
Последовательность сборки
- В первую очередь монтируется вышка или конструкция крепления генератора на крыше здания. Крепится вертикальная ось во втулки с подшипниками, устанавливаются лопасти.
- После установки оси с лопастями на нижней части фиксируется шкив для ременной передачи.
- На уровне шкива оси, к специально подготовленной платформе, крепится генератор с шкивом для ремня на вале ротора. Шкивы генератора и оси с лопастями должны устанавливаться на одном уровне.
Диаметр шкива на оси должен быть примерно в 10 раз больше диаметра шкива на вале генератора. Исходя из условий, что расчетная скорость ветра примерно 10 м/с, даст скорость вращения оси до 200 об/м.
Используется формула:
Wr = Wos x Dosd, где
- Wr – скорость вращения шкива генератора;
- Dos – диаметр шкива на вертикальной оси;
- d – диаметр шкива на вале ротора генератора;
- Wos – скорость вращения шкива вертикальной оси.
Wr = 200 обм х 500мм/50 мм = 2000 об/м – достаточная скорость вращения, чтобы генератор выбранного типа выдал необходимую мощность.
- Натягивается ремень, для этого в платформе крепления генератора должны быть прорези, как на креплении автомобиля.
- Выходные провода генератора подключаются к клеммам аккумулятора.
Данные генераторы имеют встроенные выпрямители, на выходе постоянный ток, поэтому плюсовой красный провод крепится к клемме «+», а минусовой провод – к клемме «минус».
- Вход инвертора 24В/220В подключается к аккумулятору, также с соблюдением полярностей.
- Выход инвертора подключается к цепи с нагрузкой.
Видео. Ветрогенератор своими руками.
Имея необходимые материалы, практические навыки слесарных работ, используя готовые автомобильные генераторы с магнитным возбуждением обмоток, ветрогенератор несложно установить своими руками. Для изготовления генератора большей мощности на ниодимовых магнитах потребуются более глубокие знания в электротехнике и навыки сборки электрооборудования. Это один из самых простых способов собрать ветровой генератор своими руками.
Важным условием полноценного функционирования печи является нормальная тяга, которая поможет вывести продукты горения. На этот показатель усиленно влияет диаметр дымохода. Если он малого сечения, то продукты сгорания не смогут выходить наружу и начнут скапливаться внутри жилья. В случае использования широкой дымоходной трубы потоки холодного воздуха не дадут подняться перегоревшим веществам. Все эти и другие нюансы можно компенсировать усилителем тяги, который реально сделать самостоятельно
Варианты усиления тяги
Имеется несколько разновидностей устройств, которые способны увеличить выходящий поток воздуха. Среди них самыми популярными являются:- Дефлектор . Конструктивно он увеличивает диаметр дымохода на выходе.
- . Прибор, который устанавливается на верхушку дымохода (проворачивается против ветра), ограждая его устье от пыли и защищая от различных осадков.
- Дымовые вентиляторы . Чаще всего устанавливаются на каминный дымоход с небольшим поперечным сечением. Их можно включать, когда не хватает естественного потока ветра.
- Ротационные турбины . Такие устройства устанавливаются на оголовок трубы, чтобы обеспечить свободный доступ к ветру. Они лучше всего применимы для газовых котлов.
Но самым простым и не менее эффективным является удлинение трубы дымохода. При этом увеличивается разница давлений воздуха и усиливается тяга. Обычно дымоотводящая труба идет высоту 5 метров (в это расстояние входит вертикальный отрезок дымохода без учета колен, уклонов и сужений).
Если крыша имеет острый скат или возле нее расположены крупногабаритные объекты, то эти обстоятельства ухудшают тягу, что поможет преодолеть увеличение длины дымохода. Но при сильно длинной трубе могут быть потери тепла, которое пойдут не на обогрев жилья, а на отопление холодного уличного воздуха. Чтобы этого не происходило, в печи предусматривают специальные заслонки, регулирующие количество отводимого газа.
Установка дефлектора своими руками
Прибор оптимизирует отвод воздуха, являясь отражающим устройством. Выполнить его самому будет несложно –достаточно вооружиться необходимым инструментом и закупить листы оцинкованного металла. Их толщина должна быть не более 1 мм.Чем проще будет конструкция дефлектора, тем точнее будут чертежи и эффективней устройство. Не нужно придумывать замысловатую форму. Для примера взята самая элементарная схема. Размер D – диаметр трубы с небольшим зазором, чтобы дефлектор смог надежно зафиксироваться на ней. Di – в два раза больше сечения дымохода.
Нужные инструменты:
- рулетка;
- электродрель;
- хомуты;
- молоток;
- угольник;
- ножницы по металлу, ножовка или болгарка;
- заклепочник;
- термостойкая мастика;
- саморезы;
- детали для креплений.
- Нанести на лист металла размеры заготовок. Вырезать их.
- Свернуть в кольцо будущий корпус насадки и скрепить ее края заклепками или саморезами.
- Собрать таким же образом конус для соединения с дымоходом.
- Объединить оба изделия. Для лучшей герметизации обработать их стыки мастикой.
- Соорудить металлический зонтик и закрепить его сверху дефлектора шпильками или заклепками, если он будет выполнен на лапках.
- Усилить устойчивость конструкции, применив хомуты.
Флюгер для увеличения тяги
Этот усилитель в отличие от предыдущего может вращаться вокруг дымохода. Принцип работы устройства заключается в его реагировании на воздушные потоки, в результате чего от любого дуновения ветра усилитель тяги принимает соответствующее направление. В специальные решетки задувается воздух, что создает постоянное разряжение в трубе.
Демонстрируемое изделие может работать при любых погодных условиях. Оно реагирует даже на небольшое дуновение ветерка. Изобретенное приспособление улучшает КПД котла горения, примерно на 20%. Если установить его на трубу, то не нужно будет делать дымоход очень длинным, можно сократить его видимую над крышей часть.
Флюгер является вытяжным изделием для системы вентиляции, поэтому может применяться для многоквартирных и частных домов. Особую популярность он приобрел при установке газовых котлов. Прибор не только усиливает тягу, но еще препятствует затуханию котла.
Электрические вентиляторы
Мощные вентиляторы, которые применяются для каминов и печей, работающих на дровах. Они рассчитаны на работу в горячей среде, где много золы и других продуктов горения.
Корпус таких устройств выполнен из оцинкованной стали со специально нанесенным полимерным покрытием, обеспечивающим ей защиту от агрессивной среды. В нем имеется защитная решетка, которая препятствует попаданию в воздуховод различных крупных и средних предметов.
Работает вентиляционное устройство от однофазного двигателя, который может обеспечить бесперебойную деятельность системы при любой погоде. Он хоть и имеет защиту от потока горячего воздуха, но для подстраховки вынесен вне зоны его движения. В нем имеются вентиляционные отверстия и специальное колесо, которое препятствует налипанию сажи и пыли.
Такая вентилируемая система полностью автоматизирована. В нее встроены температурные датчики, а также их аналоги, регулирующие силу потока воздуха. Они срабатывают на отклонения в работе электродвигателя и создают оптимальную тягу устройства.
Их принцип действия схож с дефлектором – они также располагаются вверху трубы и используют энергию ветра. Насадка, на которой расположены решетки с крыльями, вращается в одну сторону, независимо от направления ветра. За счет своего движения она создает необходимое разрежение воздуха. Конструкция устройства напоминает купол и способна защитить дымоход от мусора и осадков. Она предназначена для газовых котлов и вентиляционных каналов. Не рекомендуется для твердотопливных котлов и каминов.
При безветренной погоде этот усилитель не работает, но вот летом, когда котел не функционирует, может создать очень сильную тягу, которая бывает зачастую лишней.
Описание и схема работы усилителя тяги (видео)
В следующем видео эксперты расскажут об усилителе, а также о схеме его работы. При этом они укажут преимущества такого способа выведения продуктов горения.Какое из предложенных устройств выбрать поможет решить сама конструкция дымоотводящего канала и разновидность котла, отапливающего жилье. К ним можно прибегнуть, если нельзя увеличить длину трубы.
Перефразируя крылатую мысль из известного фильма, можно сказать, что вентиляция — дело тонкое, слишком уж много факторов влияют на устойчивую работу вытяжной трубы. Редко кому удается построить в доме вентиляцию с небольшой трубой, чтобы занимала минимум места на крыше и одновременно обладала высокой производительностью. С течением времени, по мере запыления и зарастания вентиляционных каналов, производительность и эффективность системы вентиляции ощутимо снижается, поэтому приходится устанавливать дефлектор на вентиляционную трубу. Лучшие модели способны увеличить производительность до 20% от исходного значения тяги.
Что представляет собой дефлектор
Сегодня цилиндрический, конусообразный или округлый корпус дефлектора можно увидеть на крышах частных домов. По сути, дефлектор представляет собой аэродинамическую насадку, предназначенную для создания дополнительного разряжения на срезе вентиляционной трубы. В результате увеличивается перепад давления над трубой и внутри помещения, увеличивается тяга и производительность вентиляционной системы.
Конструктивно любой дефлектор состоит из трех узлов:
- Корпуса с креплением, обеспечивающим надежную и прочную установку на срезе вентиляционной трубы;
- Системы захвата воздушного потока, состоящей из нескольких неподвижных аэродинамических профилей или вращающегося элемента, как в случае турбинных дефлекторов;
- Колпака или защитной крышки, закрывающей срез трубы от проникновения дождя, снега, любопытных птиц, насекомых, мышей и прочей живности.
К сведению! Замечательным свойством дефлектора является его абсолютная автономность. Устройство, обеспечивающее дополнительный прирост тяги почти на 10-20%, работает без внешних источников электрической или тепловой энергии.
Для работы вентиляционному дефлектору необходимо одно условие — постоянный, стабильный горизонтальный поток ветра, желательно одного направления. В условиях постоянного потока воздуха дефлекторная насадка позволяет уменьшить высоту вентиляционной трубы на крыше почти вдвое. В безветрие дефлектор практически не работает.
Усиление тяги благодаря сжатию дополнительного потока воздуха также используется в дымоходах и продувках, когда из помещения или камеры сгорания необходимо быстро удалить продукты сгорания, дым, гарь, копоть. Дефлектор помогает резко интенсифицировать горение. Например, в эпоху паровозов использовался импровизированный бустер: чтобы резко увеличить мощность паровой машины, пара из котла выбрасывалась через дымовую трубу наружу, что увеличивало интенсивность горения и мощность двигателя чуть ли не на 70%.
Конструкция и принцип работы дефлектора вентиляционной трубы
Устройство и принцип работы дефлекторного усилителя основаны на хорошо известном физическом явлении падения статического давления в потоке воздуха или воды. Упрощенное устройство и схема работы дефлектора приведены на чертеже и рисунке.
Основу конструкции составляет упрощенный аэродинамический профиль, как правило, это два вертикально расположенных конуса или гребня, направленных вершинами друг к другу. Поток воздуха, обтекая конусообразный или шаровидный профиль, сжимается и ускоряется под действием динамического напора, как минимум в два раза.
В результате давление воздуха на срезе вентиляционной трубы падает, что и обеспечивает увеличение производительности вентиляции. Конструкцию нельзя назвать абсолютно бесшумной. При проектировании размеров и характеристик дефлектора разработчики используют средние значения горизонтальных потоков воздуха. На практике скорость ветра может превышать 15 — 20 м/с, что приводит к возникновению воздушных колебаний в виде гула и высокочастотного свиста. Чтобы избежать зашумления дефлектора, наиболее современные модели изготавливаются в виде многочисленных секторов и спрямляющих решеток.
Дефлектор не стоит путать с вытяжным электровентилятором, устанавливаемым на срезе вентиляционной трубы, несмотря на то, что предназначение у обоих приборов одинаковое, конструкция, надежность, эффективность и принцип работы у них разные. При желании можно сделать простейший дефлектор вентиляционный своими руками по чертежам, приведенным ниже.
Наиболее распространенные модели вентиляционных дефлекторов
Дефлекторные усилители тяги широко используются в частном домостроении и в многоэтажных домах, как средство для повышения эффективности системы вентиляции. Сегодня наиболее известны несколько конструкций вентиляционных дефлекторов:
- Модель дефлектора, разработанная ЦАГИ - центральным аэродинамическим институтом, она так и называется. Тяжелая, громоздкая, рассчитанная на большую высоту и огромные расходы воздуха;
- Система Григоровича , изображенная на фото ниже. Одна из самых удачных схем дефлектора. Простая и эффективная конструкция, которую вполне по силам изготовить и установить на крыше своими руками;
- Турбо дефлекторы вентиляционные , отличаются наличием спрямляющей куполообразной решетки, способной вращаться под действием воздушного потока и одновременно создавать разрежение внутри купола;
- Парусные или флюгерные дефлекторы.
К сведению! Несмотря на внешние различия в конструкции, все дефлекторные системы работают по одному и тому же принципу инжекции потока.
Схема Григоровича отличается разительной простотой и высокой эффективностью. По сути, вентиляционный дефлектор построен в виде двух усеченных конусов, закрытых колпаком. Небольшой вес и прочность дефлектора позволяют устанавливать на относительно слабые вентиляционные и пластиковые вентиляционные трубы. Устройство нечувствительно к направлению воздушного потока, пульсациям и перетеканием ветра.
Дефлекторы по схеме Григоровича на сегодня занимают 80% рынка вентиляционных усилителей тяги для систем вентиляции частных домов.
Модели ДС показывают максимальную эффективность усиления тяги в вентиляционной трубе только на плоской крыше. Кроме того, наличие сетки нередко приводит к обмерзанию экрана, но обойтись без защиты невозможно, так как вентиляционные трубы нередко используются птицами и насекомыми для проникновения внутрь здания.
Система дефлекторов разработки ЦАГИ
Модели ЦАГИ является основными для большинства промышленных объектов. Конструктивно представляет собой двухуровневый колпак-дефлектор с нижним и верхним обтеканием корпуса потоком воздуха. Чтобы избавиться от резонирующего шума и свиста при сильном ветре, корпус вентиляционного дефлектора закрывают кольцевым экраном.
По заявлениям разработчиков, экран позволяет защитить корпус от образования наледи и снежной пробки.
ЦАГИ очень хотели сделать свой дефлектор на вентиляционную трубу высокоэффективным и надежным, но на практике получилось очень дорогое и громоздкое изделие, страдающее обледенением в зиму и быстро ржавеющее даже при небольшом количестве химически активных окислов серы, азота и фосфора.
ЦАГИ дефлектор не прижился нигде, кроме цехов промышленных производств. В частном секторе модель не прижилась, ее даже не пытались копировать, кроме того, для эффективной работы вентиляционную трубу с дефлектором необходимо поднимать на 1,2-1,5 м над коньком крыши.
Турбина как способ усиления тяги в вентиляционной трубе
В качестве примера одного из наиболее интересных способов усиления тяги можно привести турбинные схемы. Наиболее распространенная купольная турбина изображена на фото.
Конструкция состоит из более двух десятков лопаток из тонколистового металла, собранных в бутон. Наружная оболочка из лопаток крепится на консольно закрепленную ось вращения.
Дефлектор устанавливается только на вентиляционные трубы круглого сечения. Куполообразное размещение лопаток позволяет эффективно улавливать горизонтальные воздушные потоки 0,1-0,5 м/с горизонтального и вертикального направления, что делает турбину необычайно эффективной. Для работы купола достаточно слабого «термика» от нагретой на солнце крыши.
Еще одним преимуществом турбины является ее неприхотливость к выбору места установки. Как правило, купола устанавливают на вентиляционную трубу, на высоте 30-35 см над кровельным покрытием, что практически не оказывает никакого влияния на стропила и обрешетку.
Дефлекторы турбинной схемы нечувствительны к пылевым бурям и интенсивному выпадению конденсата. Во-первых, даже при небольшой скорости вращения выпавшая пленка влаги срывается и скапывает с острых краев лопаток. Даже если наружная оболочка будет по каким-то причинам заблокирована, вентиляционная система все равно будет работать, но с меньшей на 10-15% эффективностью.
Парусные и капюшонные модели
Очень необычными по внешнему виду являются флюгерные или капюшонные модели дефлекторов.
По сути, это единственная схема, в которой полноценно используется эффект Бернулли или эжекции. Принцип работы устройства основывается на способности флюгера разворачиваться в подветренную сторону. Набегающий поток воздуха создает в вентиляционной трубе разрежение на 15-20% выше, чем в системах Григоровича или в турбине.
Конструкцию оснащают своего рода капюшоном, выполняющим роль крыла флюгера и одновременно закрывающим выхлопное отверстие вентиляционной трубы от дождя и снега.
Для эффективной работы вентиляционную трубу с капюшонным дефлектором необходимо поднимать на самую верхушку конька, где нет отраженных потоков воздуха. Основным недостатком флюгерного варианта является высокая инерция, при резких порывах ветра зачастую флюгер не успевает развернуться по ветру, и часть отходящих газов загоняется динамическим давлением обратно в вентиляционную систему дома.
Как и у турбины, флюгерный эффект усиления тяги и работоспособность капюшонного дефлектора практически не зависит от конденсата, пыли и температуры воздуха.
Одной из разновидностей флюгерной схемы являются трубчатые дефлекторы. По сути, это двухсторонний воздушный диффузор - конфузор, который также проворачивается потоком воздуха по ветру. Коэффициент усиления тяги в вентиляционной трубе в таком устройстве выше, чем у схемы Гриневича, но ниже, чем у классической капюшонной конструкции.
Заключение
Кроме перечисленных систем усиления разряжения в вентиляционной трубе, существует достаточно много комбинаций и модификаций с двойными насадками, с перфорированными стенками, с пылеуловителями, напорными трубами и клапанами обратной тяги. Но все они, так или иначе, обладают меньшей эффективностью и более сложным устройством, что неминуемо сказывается на устойчивости работы конструкции.
Дефлекторы крепят на выходы труб естественной вентиляции над крышами небольших предприятий, общественных зданий, жилых домов. Используя напор ветра, дефлекторы побуждают тягу в вертикальных вентканалах. Вторая важная функция дефлекторов это защита от попадания в вентиляционные шахты дождя и снега. Разработаны десятки моделей вентиляционных дефлекторов, устройство некоторых описывается ниже. Простейшие варианты дефлекторов можно сделать своими руками.
Устройство вентиляционного дефлектора
Любой вид дефлекторов вентиляции содержит стандартные элементы: 2-х стаканы, кронштейны для крышки и патрубок. Наружный стакан расширяется книзу, а нижний ровный. Цилиндры надеты друг на друга, над верхним прикреплена крышка. Вверху каждого цилиндра расположены отбои в виде колец, которые изменяют направление воздуха в вентиляционном дефлекторе любого размера.
Отбои устанавливаются таким образом, чтобы ветер на улице создавал подсос через пространства между кольцами и ускорял вывод газов из вентиляции.
Устройство дефлектора вентиляции таково, что при направлении ветра снизу, механизм срабатывает хуже: отражаясь от крышки, он направляется навстречу газам, которые выходят в верхнее отверстие. Этот недостаток в большей или меньшей степени есть у любого вида вентиляционных дефлекторов. Чтобы его устранить, крышку делают в форме 2-х конусов, скрепленных основаниями.
Когда ветер сбоку, отработанный воздух отводится одновременно и сверху, и снизу. Когда ветер направлен сверху, отток происходит снизу.
Другое устройство дефлектора вентиляции – те же стаканы, но крыша в форме зонтика. Именно крыша играет здесь важную роль в перенаправлении ветрового потока.
Принцип действия дефлектора вентиляции
Принцип действия дефлектора вытяжной вентиляции очень прост: ветер ударяется в его корпус, рассекается диффузором, в цилиндре понижается давление, а значит, усиливается тяга в вытяжной трубе. Чем большее сопротивление воздуху создает корпус дефлектора, тем лучше в вентканалах тяга. Считается, что более качественно работают дефлекторы на трубах вентиляции, установленных слегка под наклоном. Эффективность работы дефлектора зависит от высоты над уровнем крыши, размера, формы корпуса.
Дефлектор вентиляционный в зимний период на трубах обмерзают. У некоторых моделей с закрытым корпусом снаружи наледь не видна. А вот при открытой зоне протока наледь появляется с наружной части нижнего стакана и заметна сразу.
Правильно подобранный дефлектор может повысить коэффициент полезного действия вентиляции до 20%.
Чаще всего дефлекторы используются в вытяжной вентиляции естественной тяги, но иногда усиливают принудительную. Если здание располагается в районах с редкими и слабыми ветрами, главная задача устройства предотвратить снижение или «опрокидывание» тяги.
Виды дефлекторов
Подбирая вентиляционный дефлектор, можно растеряться от разнообразия.
Наиболее распространенные сегодня виды дефлекторов вентиляции:
- ЦАГИ;
- Григоровича;
- в форме звезды «Шенард»;
- ASTATO открытый;
- шарообразный «Волпер»;
- Н-образный.
Пластиковые вентиляционные дефлекторы используются редко, так как они недолговечны и хрупки. Разрешается установка пластиковых дефлекторов на вентиляцию подвалов, цокольных этажей. Широко используются пластиковые дефлекторы только как автомобильные аксессуары.
Некоторые потребители ошибочно называют распределяющие устройства для вентиляции натяжных потолков дефлекторами. Вентиляционные дефлекторы устанавливаются только на концы вытяжных каналов. Вентиляция вытяжных потолков обеспечивается диффузорами и анемостатами, через которые воздух равномерно и в нужных количествах проникает в помещение.
Дефлектор ASTATO
Модель вращающегося вентиляционного дефлектора, которая использует и механическую, и ветровую тягу. При достаточной силе ветра двигатель выключается и ASTATO работает по принципу дефлектора вытяжной вентиляции. В штиль запускается электродвигатель, никак не влияющий на аэродинамику в системе вентиляции, но обеспечивающий достаточное разрежение (не более 35 Па).
Электродвигатель очень экономичен, включается он по сигналу датчика, измеряющего давление на выходе вентканала. В принципе большую часть года дефлектор вентиляции работает на ветровой тяге. В устройство дефлектора вентиляции ASTATO входят датчик давления и реле времени, которые автоматически запускают и выключают двигатель. При желании это можно делать вручную.
Статический дефлектор с эжектирующим вентилятором
Частично вращающийся дефлектор вентиляции – это новинка, которая очень успешно работает уже несколько лет. На выходы вентканалов устанавливаются дефлекторы ДС, чуть ниже располагаются низконапорные вентиляторы с пониженной шумоотдачей. Вентиляторы запускаются датчиком давления. Стакан выполнен из оцинкованной стали с термоизоляцией. К нему подведены воздуховоды с шумоизоляцией, дренаж. Вся конструкция прикрывается снизу навесным потолком.
Дефлектор-флюгер
Устройство относится к категории активных вентиляционных дефлекторов. Его вращает сила движущихся потоков воздуха. Вращаются корпус с крышками за счет подшипникового модуля. Во время движения между козырьками, ветер формирует зону пониженного давления. Преимущество этого вида вентиляционного дефлектора в возможности «подстроиться» под любое направление ветра и хорошей защите дымохода от ветра. Недостаток вращающегося дефлектора вентиляции в необходимости смазывать подшипники и следить за их состоянием. В сильные морозы флюгер обмерзает и плохо выполняет свою функцию.
Ротационная турбина
В тихую погоду турбодефлектор для вентиляции в виде турбины совершенно бесполезен. Потому ротационные турбины не так широко распространены, несмотря на привлекательный вид. Устанавливают их лишь в местностях со стабильным ветром. Еще одно ограничение – такой турбодефлектор нельзя использовать для дымоходов печей на твердом горючем, так как он может деформироваться.
Вентиляционный дефлектор своими руками
Чаще всего своими руками для вентиляции изготавливают дефлектор Григоровича. Устройство достаточно просто, а работа этого вида дефлектора вентиляции бесперебойна.
Чтобы изготовить своими руками дефлектора вентиляции Григоровича понадобятся:
- оцинкованная или листовая нержавейка;
- заклепки, гайки, болты, хомут;
- электродрель;
- ножницы по металлу;
- чертилка;
- линейка;
- карандаш;
- циркуль;
- несколько листов картона;
- ножницы по бумаге.
Шаг 1. Расчет параметров дефлектора
На этом этапе нужно вычислить размеры вентиляционного дефлектора и начертить схему. Все первичные расчеты основываются на диаметре вентиляционного канала.
Н=1,7 х D ,
где Н – высота дефлектора, D – диаметр дымохода.
Z=1,8 x D ,
где Z – ширина колпака,
d=1,3 x D ,
d – ширина диффузора.
На картоне создаем схему элементов дефлектора вентиляции, своими руками и вырезаем.
Если у вас нет опыта изготовления дефлекторов, рекомендуем потренироваться на картонном макете.
Шаг 2. Изготовление дефлектора
Обводим чертилкой на листе металла лекала и с помощью ножниц получаем части будущего устройства. Детали соединяем между собой маленькими болтами, заклепками или сваркой. Для установки колпака вырезаем кронштейны в форме изогнутых полос. Закрепляем их снаружи диффузора, обратный конус крепим на зонт. Все комплектующие готовы, теперь прямо на дымоходе собирается весь диффузор.
Шаг 3. Монтаж дефлектора
На трубу дымохода устанавливаем нижний стакан и крепим болтами. Поверх надеваем диффузор (верхний стакан), зажимаем хомутом, прилаживаем к кронштейнам колпак. Заканчивается работа по созданию дефлектора вентиляции своими руками установкой обратного конуса, который поможет устройству функционировать даже при нежелательном направлении ветра.
Выбор дефлектора вентиляции
Любой хозяин хочет подобрать для вентиляции дефлектор как можно более эффективный.
Лучшими моделями дефлекторов вытяжной вентиляции считаются:
- тарельчатый ЦАГИ;
- модель ДС;
- ASTATO.
Работа дефлектора при расчетах определяется двумя параметрами:
- коэффициент разряжения;
- коэффициент местных потерь.
Коэффициенты зависят только от модели, а не от размеров вентиляционного дефлектора.
Например, для ДС коэффициент местных потерь составляет 1,4.