Дефлекторы для вентиляции: изготовление, устройство, расчет турбодефлектора. Роторный ветрогенератор своими руками Устройство и как работает

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.

В статье описаны разные виды дефлекторов, особенности их устройства, принцип работы и отличия от других видов усилителей тяги. Мы расскажем о необходимости их установки, приведём таблицу с ценами, а также рассмотрим пошаговую инструкцию по сборке дефлектора своими руками.

Дефлектор — устройство, оптимизирующее поток воздуха для усиления тяги в трубе воздуховода или дымохода . В буквальном переводе deflector — отражатель, направляющее устройство. Это в полной мере описывает его функцию и назначение.

Принцип работы и разновидности дефлекторов

Направление потока воздуха происходит благодаря созданию области низкого давления в нижней части устройства. Когда дефлектор обтекается воздушным потоком, в нижней части образуется «завихрение», которое, проходя пространство, ограниченное стенками, создаёт дополнительную тягу. Чем сильнее поток воздуха, тем мощнее тяга внутри устройства. Иными словами, дефлектор направляет ветер параллельно трубе воздуховода, чем усиливает тягу за счёт перепада давления.

Такой эффект возможен при расположении стенок, которое определяется базовым аэродинамическим расчётом. В настоящее время экспериментальным путём выведены несколько моделей дефлекторов, имеющих оптимальные пропорции.

ЦАГИ — разработка Центрального аэрогидродинамического института им. Жуковского. Этот дефлектор усиливает тягу за счёт теплового и воздушного напоров, а также перепада давления на высоте 2 м от кровли. Эта конструкция допускает скрытую установку в канал, поэтому её используют в основном для вентиляционных систем (чистка от продуктов горения затруднена).

Дефлектор Ханженкова. Представляет собой дополнительную стенку вокруг трубы и «тарелку-дождевик», которая служит также вытяжным зонтом. Этот зонт погружен на определённое расстояние внутрь окружной стенки.

Дефлектор Вольперта-Григоровича. Отличается более простой конструкцией — «тарелка» из двух зонтов расположена над облекающей стенкой.

Поворотный дефлектор («Капюшон» или «Сачок»). Представляет собой полукруглый жёлоб-уловитель воздуха, закреплённый на поворотном штоке, установленном внутри канала. При ветровой нагрузке возникает турбулентность и тяга усиливается. Исполняет роль флюгера.

«Дефлектор-капюшон» на видео

Помимо этих моделей существует бесчисленное множество других конструкций, которые часто не поддаются классификации. Среди них можно выделить как современные варианты с увеличенными спиральными лопастями на базе подшипника (они вращаются во время работы), так и простые «зонтики-крышки» из куска оцинковки, которые также усиливают тягу.

Поскольку расчёты производительности и подбор конструкции дефлектора для систем вентиляции — дело профессионалов, мы обратим внимание на отражатели для печных и каминных дымоходов.

Зачем нужен дефлектор

Помимо главной своей цели — отвод продуктов горения, дефлектор выполняет ещё несколько полезных функций:

Значительное усиление тяги. Тяга привлекает больше кислорода и это положительно сказывается на экономии топлива в пиролизных котлах и печах — оно прогорает полностью.
Гашение искр. Эта проблема знакома тем, у кого установлен короткий дымоход для твердотопливного реактора*. Искры из дымохода — признак жарко горящего источника и мощной тяги — может привести к возгоранию. Дефлектор позволяет остановить искру и дать ей возможность безопасно выгореть.
Защита от атмосферных осадков. По идее, с этой задачей справляется обычный «зонтик», но он не даёт двух первых плюсов.

* Реактор — место прохождения реакции горения, очаг, источник продуктов горения (печь, камин, буржуйка, котёл и т. д.).

Все размышления о целесообразности модернизации дымохода сводятся к вопросу, что выбрать: «зонтик» или дефлектор? Простота первого не даёт эффекта второго, но сложность дефлектора по сравнению с «зонтиком» заставляет задуматься многих.

Сколько стоит дефлектор

Вентиляционные устройства рассчитываются вместе со всей системой. Дефлекторы конкретной модели можно приобрести под необходимый диаметр трубы.

Таблица. Цены на дефлекторы

Название	Модель	Вид стали	Диаметр канала, мм	Цена, у. е.
«Вент-Класс» Д-120	Дефлектор Ханженкова	оцинковка	120	18
«Вент-Класс» Д-250	Дефлектор Ханженкова	оцинковка	250	42
«ПечиКамины» ЦАГИ-100	Дефлектор ЦАГИ	оцинковка	100	17
«ПечиКамины» ЦАГИ-220	Дефлектор ЦАГИ	оцинковка	220	40
Turbovent «Стабил 120»	Вольперта-Григоровича	оцинковка	120	21
Turbovent «Стабил 260»	Вольперта-Григоровича	нержавейка	260	46
Turbovent «Дракон» Dr-150-CH-A	Поворотный	нержавейка	150	100
Turbovent «Дракон» Dr-200-CH-A	Поворотный	нержавейка	200	115
Turbovent «Дракон» Dr-300-CH-A	Поворотный	нержавейка	300	140

Дефлекторы часто изготавливают в кустарных мастерских и небольших цехах (в этом случае продукт может не иметь конкретного названия и привязки к модели). Показателем качества работы фирмы будет паспорт изделия с указанием размеров деталей, марки стали и прочих подробностей.

Дефлектор своими руками (Вольперта-Григоровича)

Разумеется, домашние умельцы не остались в стороне и стали делать дефлекторы для собственных нужд в своих мастерских. Это оказалось выгодно — имея лист оцинковки, инструмент и подручный металл, можно сэкономить до 40 у. е. на установке дефлектора.

Для работы потребуется инструмент:

Линейка, рулетка, маркер, чертёжный набор.
Ножницы по металлу, киянка, заклёпочник или сверлоконечные саморезы с прессшайбой 15 мм.
Дрель со сверлами.

Материал:

Листовой металл 0,3-0,5 мм (оцинковка, нержавейка, алюминий и т. д.).
Подручный металл для жёстких креплений — шпилька, алюминий, полоса и т. д.

Расчёт размеров дефлектора

Это самый важный этап всей работы. Формулы расчёта были выведены и отработаны на практике в аэродинамической трубе и привязаны к актуальному параметру — диаметру канала D.

Эти данные заключены в таблице, на основе которой можно рассчитать простой дефлектор под любой размер, исходя из диаметра канала D.

Ход работы

После того как все расчёты выполнены, необходимо перенести чертежи на лист и сделать раскрой деталей изделия:

Вырезать ножницами по металлу детали.
Свернуть корпус диффузора и засверлить оба края. Затем скрепить это дело клёпками.
Склепать верхний и нижний конусы. Верхний будет больше нижнего и его кромку можно использовать для крепления «тарелок» между собой. Для этого нужно вырезать и загнуть лапки (6 шт.) в кромке верхнего конуса.
Перед тем как собрать зонт, не забудьте установить в нижнем конусе шпильки для монтажа к диффузору, если крепление делается на лапки, их можно установить снаружи на клёпки.
Закрепить зонт к диффузору можно при помощи шпилек или алюминиевых пластин. Если есть шпильки, для них нужно изготовить петли на корпус дефлектора — обогнуть шпильку лоскутом оцинковки и сделать в ней монтажные отверстия.
После сборки устройства устанавливаем его. Для этого лучше всего снять верхний участок трубы и смонтировать конструкцию на верстаке, а затем установить обратно. Способ крепления — шпильки или лапки.

Помните, что соединения должны быть надёжными, т. к. дефлектор подвергается значительным ветровым нагрузкам.

Самодельный отражатель не имеет декоративной ценности, но польза от его установки очевидна — усиление тяги на 20-25%, защита кровли от искр. К тому же он заменяет дополнительные 1,5-2 метра высоты трубы. Какой бы дефлектор вы не выбрали, выгоду от его установки вы ощутите уже в ближайший отопительный сезон.

Невероятно! Но скоро это произойдет. Альтернативные источники энергии третьего поколения перевернут мир в целом. Начало уже заложено. Ветряные турбины - вот электроэнергетическое будущее человечества.

Введение

Несмотря на то что альтернативным видам энергетики, таким как ветряные турбины, например, все еще незаслуженно мало уделяется внимания, они продолжают усиленно развиваться. Возможно, в скором времени сильные мира сего поймут, что невменяемая добыча полезных ископаемых больше приносит вреда, чем пользы, и природные виды энергетики прочно войдут в нашу повседневную жизнь. Такая надежда тесно связана с тем, что некоторое время назад было объявлено о появлении ветрогенератора третьего поколения.

Что такое ветряной генератор третьего поколения

Традиционно принято считать, что устройствами первого поколения, которые преобразовывали энергию ветра, были обычные корабельные паруса и мельничные крылья. Чуть более века назад, с развитием авиации, появился ветрогенератор второго поколения - механизм, в основе работы которого лежали принципы аэродинамики крыла.

Это был прорыв того времени! Хотя, если взять в целом, то ветряки второго поколения маломощны, так как из-за конструктивных особенностей не могут работать при сильных ветрах. Поэтому для того чтобы получать больше электроэнергии приходилось увеличивать в размерах, что тянуло за собой дополнительные финансовые расходы на разработку, производство, установку и его эксплуатацию. Естественно, что долго так оставаться не могло.

В начале 2000-х готов специалисты-разработчики объявили о появлении ветрогенератора третьего поколения - ветротурбины. Конструкция, принцип работы, установка, а самое главное мощность нового устройства коренным образом отличается от его предшественников.

Устройство

Простота. Это именно то слово, которым можно охарактеризовать конструкцию ветротурбинного генератора. По сравнению с лопастными ветрогенераторами, ветряная турбина имеет гораздо меньшее количество рабочих узлов и гораздо больше неподвижных элементов, благодаря чему более стойко переносит различные статические и динамические нагрузки.

Устройство ветротурбины:

обтекатель, бывает внутренний и наружный;
обтекатель узла турбогенератора;
гондола;
турбина;
генератор;
динамичный крепежный узел.

Из дополнительных систем ветрогенератор оснащен блоками инвертирования, аккумуляции и управления. Отсутствуют традиционные для лопастного ветрогенератора системы регулировки лопастей и ориентации на ветер. Последнюю заменяет обтекатель, который также выступает в роли сопла, улавливает ветер и увеличивает его мощность. Если учитывать, что энергия ветряного потока равняется его скорости в кубе V3, то благодаря наличию сопла эта формула выглядит следующим образом: V3х4 = Eх64. При этом благодаря своей цилиндрической конструкции обтекатель имеет свойство самонастраиваться на направление ветра.

Преимущества

Любой новый продукт или изобретение всегда должны существенным образом выделяться на фоне своих предшественников, и обязательно в лучшую сторону. Все это можно сказать и про новый ветрогенератор с турбоконструкцией. Одно из главных преимуществ ветротурбины - это ее устойчивость к сильным ветрам. Ее конструкция устроена таким образом, что она будет эффективно и безопасно работать за пределами, которые для обычных лопастных ветряков, являются критическими: от 25 м/сек до 60 м/сек. Но это не единственное преимущество, которыми обладает ветряная турбина, их несколько:

Отсутствие инфразвуковых волн. Наконец-то ученым удалось решить одну из важных проблем, которыми обладают ветрогенераторные установки. Именно из-за существования такого побочного эффекта ВСУ (ветросиловая установка) подвергалось критике со стороны противников альтернативной энергетики, инфразвук отрицательно сказывается на окружающей живой среде. Но теперь ветрогенератор турбинного типа благодаря отсутствию инфразвуковых волн, могут устанавливать даже в городской черте.

Отсутствие лопастей снимает сразу несколько задач, которые стояли перед конструкторами и изготовителями ветрогенератора. Первое, снимаются значительные затраты сил и средств на эксплуатационный контроль лопастных ветряков. Второе, лопасть ветряного колеса - это самый сложный элемент ветрогенератора в изготовлении. Львиную долю стоимости обычной ВЭУ составляют затраты именно на изготовление лопастей. К тому же известны случаи, когда при сильных порывах ветра, лопасть ломалась, разбрасывая осколки на сотни метров.
Простота сборки и установки. Все сложные конструкции или узлы изготавливает и собирает завод-производитель, на месте происходит лишь последний этап сборки и установка на мачту. Плюс легкость конструкционных элементов, позволяет использовать при монтаже ветрогенераторасамую обычную грузоподъемную технику.
Схема подключения. В отличие от лопастной ВСУ турбина подключается по стандартной схеме. На этот факт никак не влияют те технические условия, который выдвигает будущий владелец ВЭУ.
Большой срок эксплуатации обусловлен материалами, из которых изготавливается ветрогенератор и его отдельные части. Учитывая профилактические работы, которые обязательны при эксплуатации ветротурбины, срок службы устройства может составлять до 50 лет.

География эксплуатации турбинной ВСУ

Самым реальным и оптимальным местом установки турбинного ветрогенератора будет берег озера или моря. Рядом с водоемами такой ветрогенератор будет работать практически круглый год, потому что благодаря своему сопельному устройству, он является очень чувствительным к легким бризам и другим малейшим проявлениям ветра скоростью от 2 м/сек.

С таким же успехом ВСТ будут работать и в черте города, там, где обычный ветрогенератор работать, неспособен по ряду известных причин:

Небезопасность лопастных ВЭУ.
Инфразвук, который они издают.
Минимальная скорость ветра для работы лопастного ветрогенератора 4 м/сек.

Интересный факт, который доказывает преимущество ВТУ

Одним из краеугольных камней, на которых базируется позиция противников альтернативной энергетики, заключается в том, что ветряные электростанции препятствуют работе локационного оборудования. Во время работы ветрогенератор создает помехи, для прохождения радиоволн. Учитывая размеры отдельных ветроэлектростанций, а они могут составлять от нескольких десятков до сотен квадратных километров, понятно, почему правительства многих стран начали блокировать проекты альтернативной энергетики на государственном уровне - это прямая угроза национальной безопасности.

По этой причине французская компания, производящая комплектующие на ветрогенератор, взялась за непростую задачу с точки зрения исполнения - сделать невидимыми для радаров непосредственно ветросиловые установки, а не пространство вокруг ветрогенератора. Для этого будет использоваться опыт, полученный при изготовлении самолетов Стелс. Новые комплектующие планируют выпустить на рынок уже в 2015 году.

Но где, же факт, который доказывает преимущество ВСТ перед лопастной ВЭУ? А факт заключается в том, что ветротурбины не создают помех, для работы локационного оборудования и без дорогостоящей технологии Стелс.

Перспективы развития альтернативной ветроэнергетики

Первые попытки начать использовать ветрогенератор в промышленных масштабах предпринимались еще в середине прошлого века, но оказались неудачными. Это было обусловлено тем, что нефтяные ресурсы были сравнительно дешевыми, а строительство ветроэнергетических станций было нерентабельно затратным. Но буквально через 25 лет ситуация в корне изменилась.

Альтернативные источники энергии усилено начали развиваться в 70-х годах прошлого века, после того, как в мире резко выросли темпы машиностроения и страны столкнулись с дефицитом нефти, что привело к нефтяному кризису 1973 года. Тогда впервые сектор нетрадиционной энергетики в некоторых странах получил государственную поддержку и ветрогенератор стал использоваться в промышленных масштабах. В 80-х годах мировая ветроэнергетика начала выходить на самоокупаемость, и сегодня такие страны, как Дания, Германия и Австралия почти на 30% обеспечивают себя за счет альтернативных источников энергии, в числе которых и ветроэлектростанции.

К сожалению, а возможно, и к счастью, прошлогодняя тенденция нефтяного рынка с нестабильной ценой на нефть, заставляют всерьез задуматься о том, что времена, когда дешевая нефть - это было хорошо остались в прошлом. Сегодня для многих стран, чем дешевле нефть, тем выгоднее развивать нетрадиционную энергетику в первую очередь это касается стран СНГ. Поэтому предпосылки для того, что ветроэнергетика будет развиваться - есть. Как это будет - посмотрим.

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.

Наиболее частой проблемой в системах вентиляции и дымоотводах является слабая тяга. Из-за недостаточной циркуляции загрязнённый воздух не может выводиться наружу, а дым из котла вовсе попадает обратно в помещение. Исправить все эти проблемы поможет турбодефлектор для вентиляции частного дома и других зданий.

Устройство и как работает

Ротационная турбина используется в системах с естественной вентиляцией. Состоит из активной головки дефлектора с лопастями, установленной на основание с помощью подшипников с нулевым сопротивлением. Благодаря последним турбина вращается с одной и той же скоростью даже в условиях порывистого ветра.

Принцип действия следующий: ветер, попадая в лопасти, заставляет двигаться головку устройства, тем самым разряжая воздух в системе и улучшая тягу. Для того чтобы турбина начала работать, достаточно ветра скоростью 0,5 м/с, так как все детали сделаны из тонкого и лёгкого материала. Чем сильнее ветер, тем выше мощность турбодефлектора. По сравнению с обычными дефлекторами эффективность этого устройства выше в 2 раза.

Принцип работы

Обратите внимание! Головка всегда крутится только в одну сторону, вне зависимости от направления ветра, что крайне важно для систем, подключённых к газовым колонкам. В случае сильного порыва ветра пламя не потухнет.

Ротационные турбины производятся с тремя разными видами оснований:

круглые;
квадратные;
плоские квадратные.

Выпускаются с размерами насадок от 10 до 68 см.

Область применения

Использовать турбодефлектор можно не только для частных домов и других жилых помещений, но и для промышленных и сельскохозяйственных. В животноводческих комплексах турбины устанавливают для удаления газов и влажности, а на перерабатывающих предприятиях для экономии электроэнергии, чтобы снизить производственные затраты. Ротационные дефлекторы подходят и для бассейнов, спортивных комплексов и других общественных мест.

Турбодефлекторы с размером основания от 11 до 19,5 см рекомендуется устанавливать для вентиляции погребов, гаражей и комнат. От 20 до 31,5 см используются для помещений с площадью до 50 м2, от 35 до 68 см применяются для многоквартирных домов и зданий с большой площадью, в том числе животноводческих ферм, складов и так далее.

Достоинства и недостатки

Преимущества турбодефлектора по сравнению с другими подобными устройствами:

не потребляет электричество – ротационная турбина работает за счёт силы ветра, поэтому для её работы не требуется электрический ток;
исключена вероятность попадания в систему вентиляции или дымоотвода атмосферных осадков, а также из-за закрытой и подвижной верхней части внутрь не сможет попасть мусор или залететь птица;
детали турбины сделаны из высококачественного алюминия или нержавеющей и оцинкованной стали;
подвижная головка эффективнее неподвижных устройств разряжает воздух, не позволяя в жаркую погоду перегреваться помещению, тем самым снижая расходы электричества на кондиционирование;
выводит излишки влажности, не давая образовываться конденсату на стенах и под крышей здания, а также накапливаться в утеплителе и других материалах, тем самым продлевая их срок эксплуатации;
количество наростов наледи в вентиляционных каналах с вращающейся турбиной заметно меньше, чем у неподвижных дефлекторов;
все детали ротационного турбодефлектора надёжно скреплены, даже при сильном порыве ветра устройство не будет сорвано с трубы или перекошено;
имеет эстетичный внешний вид, благодаря чему его можно использовать и на жилых зданиях;
экологически безопасное устройство и простое обслуживание;
срок эксплуатации турбодефлектора 15 лет.

Преимущества турбодефлектора

Основной недостаток – в случае полного отсутствия ветра активная головка ротационной турбины прекратит движение. Если она остановилась в период заморозков с атмосферными осадками, то существует вероятность её примерзания, из-за чего устройство не сможет снова начать вращаться.

Правила выбора и монтаж своими руками

Для монтажа турбодефлектора не нужно обладать специальными навыками и техникой. Благодаря малому весу и надёжной конструкции его легко может установить один человек. Среднее время монтажа составляет не более двух часов. Установку устройства проводят на самой высокой точке крыши и вдоль конька (на расстоянии от 4 до 6 м до следующего дефлектора). Если поставить турбину высоко, то это исключит вероятность попадания внутрь вентиляционного канала снега, при образовании возле неё наносов. В воздуховодах можно использовать задвижки для регулирования вентиляции.

При установке ротационной турбины на дымовую трубу, следует учесть, что температура в ней не должна быть более +100°C. Для систем с высокими температурами необходимо использовать высокотемпературные насадки.

Схема установки дефлектора на часть вентиляционных каналов с переходом

Рекомендация! Производителей, которые утверждают что их продукция самая лучшая, крайне много. Но перед тем как купить турбодефлектор, следует внимательно изучить рынок, и выбрать то устройство, которое имеет сертификаты проверок на качество и безопасность, а также гарантийный срок и длительный срок эксплуатации.

Сделать турбодефлектор можно и своими руками, но по сравнению с более простыми неподвижными моделями этот займёт больше времени, и потребуется вырезать множество одинаковых лепестков. Также важны точные расчёты и чертёж. Перед тем как приступить к нарезке металла, рекомендуется сделать выкройки из картона.

Цена

Стоимость ротационной турбины напрямую зависит от размеров присоединительного канала и материала, из которого она сделана. Турбодефлекторы из оцинкованной стали стоят дешевле, чем модели, произведённые из нержавейки. Средняя цена оцинкованной ротационной турбины ТД-110 начинается от 2200 рублей, а нержавеющей от 3400 рублей.

Турбодефлектор экономит значительное количество электроэнергии и помогает держать комфортную температуру в помещениях. Ротационная турбина решает проблему с излишней сыростью и затхлостью воздуха даже в больших многоэтажных зданиях, выводит пыль и пары вредных веществ. Благодаря постоянному движению активной головки полностью исключается вероятность опрокидывания тяги. Уже в первый год использования турбодефлектор окупает себя за счёт экономии электроэнергии.

THE BELL