ДЕФЛЕКТОР ВЕТРА ДЛЯ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ И ДЫМОВЫХ ТРУБ (ВАРИАНТЫ)
WIND DEFLECTOR FOR VENTILATION PIPES AND SMOKE STACKS (VERSIONS)

Изобретение относится к области искусственной вентиляции и может быть использовано при создании и реконструкции дымовых труб, зданий, сооружений и помещений.
Разработки систем вентиляции помещений посредством использования природной энергии ветра привели к созданию воздушных дефлекторов. Эти устройства устанавливают на срезах дымовых и вентиляционных труб в зоне их обдува ветром (на крышах), и они частично или полностью заменяют механические вентиляторы.
В настоящее время существует большое количество различных конструкций дефлекторов. Принцип их работы заключается в использовании подсасывающего воздействия струи ветра, увлекающей газ из среза дымовой или вентиляционной трубы за счет турбулентного трения. Здесь используется понижение давления (создание разрежения) на срезе вентиляционной трубы при обдуве ее перпендикулярным потоком воздуха (см. В.П.Харитонов. Естественная вентиляция с побуждением. // АВОК-2006-№3, стр.46-52; дефлектор, патент BY 3508, F23L 17/00, 2007). Такие дефлекторы имеют весьма положительные, но ограниченные характеристики.
Известен дефлектор Ханжонкова, патент РФ №2087809, Кл. E24F 7/02, 1997, принятый за прототип. Сущность изобретения: дефлектор содержит цилиндрический патрубок с насажанным на него коническим диффузором, снабженным снаружи конусным щитком-козырьком и установленным над выходным отверстием конического диффузора конусным зонтом-колпаком, причем верхняя часть диффузора, щиток-козырек и зонт-колпак охвачены цилиндрическим кожухом и все эти детали соединены между собой лапками.
Эти конструкции частично решают задачу вентиляции, но недостаточно эффективно из-за использования только турбулентного трения. Набегающий при ветре поток воздуха характеризуется его скоростью или скоростным напором. Для полного использования энергии ветра наиболее целесообразным является включение в работу и скоростного напора, и донного разрежения, возникающего в ветровой тени за обдуваемыми ветром предметами (в т.н. аэродинамическом следе). В обычных дефлекторах на зданиях все направления ветра возможны, что существенно усложняет эту задачу, поскольку наветренная и подветренная стороны меняются местами. В связи с этим полное использование энергии ветра в существующих дефлекторах до сих пор не достигнуто.
Задача настоящего изобретения - повысить эффективность вентиляционных устройств, использующих энергию ветра.
Технический результат - увеличение создаваемого разрежения и увеличение расхода отсасываемого ветром из дымовой трубы или помещения воздуха, уменьшение габаритов вентиляционных систем.
Решение задачи и технический результат достигаются тем, что в дефлекторе ветра для вентиляционных и дымовых труб, включающем выступающую в зону ветра часть дымовой или вентиляционной трубы для прохода воздуха и оголовок, часть стенок трубы в зоне ветра выполнена с наклонными отверстиями или окнами для прохода набегающего воздуха внутрь трубы, имеющими отражающие рабочие поверхности. Отражающие рабочие поверхности наклонены под углом α=5°-85°к оси вентиляционной или дымовой трубы для изменения направления дальнейшего движения входящего воздуха и последующего эжектирования им отсасываемого воздуха. Кроме того, часть вентиляционной трубы в зоне ветра имеет продольные (параллельные оси трубы) наружные и (или) внутренние ребра.
Решение задачи и технический результат также достигаются тем, что выступающая в зону ветра часть вентиляционной или дымовой трубы образована отражателями и продольными (параллельными оси трубы) ребрами.
Фиг.1 - схема предлагаемого дефлектора (вариант 1) - с наклонными отверстиями в стенке вентиляционной трубы.
Фиг.2 - схема предлагаемого дефлектора (вариант 2) - с круговыми окнами и отражателями, скрепленными продольными (параллельными оси трубы) ребрами.
Предлагаемый дефлектор (фиг.1) состоит из вентиляционной трубы 1 с наклонными отверстиями 2, имеющими рабочие отражательные поверхности 3, с продольными ребрами 4 и оголовком 5. Отверстия 2 имеют отражательные рабочие поверхности 3, наклоненные к стенке или оси трубы под углом α=5°-85°.
Предлагаемый дефлектор работает следующим образом. Набегающий на вентиляционную или дымовую трубу 1 ветер через отверстия 2 или окна гонит поток воздуха внутрь трубы. За счет наклона отверстий 2 и отражателей 3 поток разворачивается от перпендикулярного стенкам трубы направления ближе к осевому направлению. В вентиляционной или дымовой трубе он частично смешивается с отсасываемым газом, передавая ему энергию и количество движения (импульс), способствуя тем его удалению (происходит процесс эжектирования). Далее эта смесь вытекает наружу через срез трубы или отверстия и окна на противоположной стороне трубы в зону пониженного давления - ветровую тень за трубой.
Для увеличения количества втекающего внутрь вентиляционной или дымовой трубы активного воздуха ее внутренние и наружные поверхности имеют в зоне отверстий или окон продольные (параллельные оси трубы) ребра 4.
На фиг.2 показан второй вариант дефлектора, состоящий из вентиляционной трубы 1 с окнами 2 и наклонными отражателями 3, продольными ребрами 4 и оголовком 5. Часть вентиляционной трубы здесь образована отражателями 3 и продольными ребрами 4. Как и в варианте на фиг.1, набегающий на вентиляционную трубу 1 ветер через окна 2 гонит поток воздуха внутрь трубы. За счет наклона поверхностей отражателей 3 в окнах поток разворачивается от перпендикулярного стенкам трубы направления ближе к осевому направлению. Здесь он частично смешивается с отсасываемым газом, передавая ему энергию и количество движения (импульс), способствуя тем его удалению. Далее эта смесь вытекает наружу через срез трубы или окна на противоположной стороне трубы.
Предлагаемый дефлектор может работать как с оголовками 5 различных конструкций, включая всевозможные применяемые дефлекторы, так и без них. При использовании предлагаемого дефлектора одновременно с известными дефлекторами на срезе вентиляционной трубы предлагаемая конструкция будет по существу одним двухступенчатым дефлектором.
Предлагаемый дефлектор имеет увеличенный расход отсасываемого из помещения ветром воздуха и вдвое большее предельное разрежение. Это происходит за счет использования и скоростного напора ветра в отверстиях и окнах, и создаваемой ветром зоны пониженного давления в аэродинамической тени за всей вентиляционной трубой.