КРЫШНАЯ ВЫТЯЖНАЯ ВЕНТИЛЯТОРНАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к области вентиляторостроения, в частности, к конструкциям крышных вентиляторных установок, и может быть использована в жилых и общественных зданиях, промышленно-складских и сельскохозяйственных объектах для вытяжки из помещений воздуха или дыма возникающего при пожаре.
Известна крышная вытяжная вентиляторная установка, включающая горизонтально расположенный осевой вентилятор с зонтом над двумя выходными патрубками, входные отверстия которых расположены перпендикулярно корпусу вентилятора, при этом выходные патрубки включают поворотные заслонки, наклонно расположенные в их выходной зоне на горизонтальных осях (см. патент US №2332552, Кл. F24F 7/02, опубл. в 1943 г.). Зонт и поворотные заслонки такой установки надежно защищают здание от попадания атмосферных осадков через корпус вентилятора внутрь. Заслонки находятся в закрытом состоянии и открываются только при работе вентилятора. Однако поворот потока при выходе из вентилятора более чем на 90° вызывает существенные аэродинамические потери установки, что снижает ее энергетическую эффективность.
Известен крышный вентилятор с горизонтально расположенными над ним поворотными заслонками, которые в нерабочем состоянии вентилятора выполняют роль зонта над ним (см. патент Франции №2731778, Кл. F24F 7/06, оп. в 1996 г.). Горизонтальные оси вращения заслонок расположены над средней частью корпуса вентилятора и при открывании не испытывают сопротивления, вызываемого ветровым воздействием. Однако ветер может препятствовать закрыванию заслонок после прекращения работы вентилятора. Неполное закрытие заслонок приводит к возрастанию тепловых потерь в обслуживаемом здании. Кроме того, на горизонтально расположенных заслонках в нерабочем состоянии вентилятора может оседать снег, вызывая существенное сопротивление открытию заслонок. Все это снижает надежность работы установки.
Наиболее близким техническим решением к заявленной полезной модели является крышный вентилятор, содержащий корпус, двигатель, рабочее колесо, всасывающий патрубок и колпак, при этом ось вращения рабочего колеса параллельна оси симметрии всасывающего патрубка, двигатель кинематически связан с валом рабочего колеса, на входе которого установлен всасывающий патрубок, а колпак выполнен пирамидальным, установлен сверху корпуса, соединен с корпусом и оснащен поворотными створками относительно оси, расположенной вблизи основания колпака (см. патент на полезную модель RU №42599, Кл. F04D 17/16, оп. 2004 г., а также патент на изобретение RU №2272936, Кл. F04D 17/16, оп. 2006 г. и патент на изобретение RU №2294459, Кл. F04D 17/16, оп. 2007 г.). Такой вентилятор предназначен для крепления на кровле посредством металлического монтажного стакана, к которому крепится нижняя часть корпуса вентилятора. При этом поворотные створки колпака вентилятора оказываются расположенными на достаточно большой высоте от кровли. Створки, ориентированные на наветренную стену здания, находятся под воздействием завихренных потоков воздуха, которые возникают в результате взаимодействия воздуха, направленного вверх вдоль вертикальной стенки здания, с набегающим потоком. Чем выше располагаются поворотные створки, тем сильнее воздействие потоков, препятствующее открытию створки с наветренной стороны при запуске вентилятора и закрытию створки с противоположной стороны при отключении вентилятора. В результате неполного открытия створок в ветреную погоду снижается эффективность работы вентилятора. Не закрывшаяся после отключения вентилятора створка увеличивает конвективные тепловые потери здания. Кроме того, большой вертикальный габарит установки вентилятора на кровле приводит к возрастанию архитектурных ограничений по применению вентилятора.
Настоящая полезная модель направлена на решение технической задачи уменьшения чувствительности поворотных створок к ветровому воздействию при снижении потерь производительности вентилятора из-за не полного открывания створок или дополнительных конвективных тепловых потерь здания после отключения вентилятора из-за не полного закрытия поворотных створок и уменьшения габаритов установки.
Решение поставленной технической задачи достигается тем, что крышная вентиляторная вытяжная установка, содержащая осевое рабочее колесо, двигатель, кинематически связанный с валом рабочего колеса, вертикально ориентированный корпус рабочего колеса с присоединительным фланцем и колпаком, с плоскостью основания, установленным над корпусом и включающим каркас и створки, поворотные относительно оси, расположенной вблизи плоскости основания колпака, и установленные под углом к этой плоскости, снабжена монтажным стаканом для установки на кровле, при этом корпус, по крайней мере, частично расположен внутри монтажного стакана и связан с ним посредством присоединительного фланца, расположенного в верхней торцевой зоне корпуса. Корпус снабжен опорной площадкой, расположенной в его верхней зоне и связанной с присоединительным фланцем корпуса с одной стороны и монтажным стаканом с другой стороны, при этом колпак установлен на опорной площадке корпуса. Количество поворотных створок колпака больше четырех и меньше двенадцати.
Полезная модель поясняется графическими материалами.
На фиг. 1 представлено вертикальное сечение крышной вентиляторной вытяжной установки в изометрии. На фиг. 2 - выносной элемент А на фиг. 1. На фиг. 3 - колпак в изометрии с закрытыми поворотными створками. На фиг. 4 - колпак в изометрии с открытыми поворотными створками.
Крышная вентиляторная вытяжная установка содержит осевое рабочее колесо 1, двигатель 2, кинематически связанный со ступицей 3 рабочего колеса 1. Рабочее колесо 1 расположено в вертикально ориентированном корпусе 4 с присоединительным фланцем 5, расположенным в верхней торцевой зоне корпуса 4 по его периметру. Колпак 6 установлен сверху над корпусом 4 и включает каркас 7 и поворотные створки 8, каждая из которых выполнена с возможностью поворота относительно оси 9, расположенной вблизи плоскости основания колпака 6. Створки 8 установлены под углом к плоскости основания колпака 6. Они выполнены таким образом, чтобы после остановки рабочего колеса 1, опускаются в исходное положение под собственным весом. Это обеспечивается смещением к периферии оси вращения створок 8 относительно вертикальной плоскости, проходящей через центр масс створки 8 при ее полностью открытом положении.
Увеличение числа створок 8 уменьшает площадь каждой из них и, следовательно, ослабляет силу ветрового воздействия. Створка 8 оказывается малочувствительной к ветровому воздействию и полностью открывается или закрывается даже при сильном ветре. Однако, при увеличении числа створок 8, одновременно увеличивается загромождение зоны выходящего из установки потока воздуха каркасом колпака 6, что приводит к увеличению аэродинамических потерь. Существенное снижение чувствительности створок 8 к ветровому воздействию без существенного увеличения аэродинамических потерь достигается при числе створок 8 около 5÷11 штук. Как показывают расчеты, оптимальное количество створок 8 находится в диапазоне 8÷10 штук.
Установка снабжена монтажным стаканом 10 для крепления на кровле. Корпус 4 расположен внутри монтажного стакана 10, на верхней части которого закреплена опорная площадка 11, связанная с присоединительным фланцем 5 корпуса 4 рабочего колеса 1. Монтажный стакан 10 в свою очередь имеет присоединительный фланец 12 для крепления на кровле. Размещение корпуса 4 внутри стакана 10 позволяет снизить по высоте расположение створок 8 относительно кровли и тем самым - ветровое воздействие на них.
Колпак 6 установлен на опорной площадке 11. Каркас 7 колпака 6 имеет пирамидальную форму и состоит из наклонно установленных опорных планок 13 из П-образного профиля, которые в верхней зоне связаны площадкой 14. Угол наклона опорных стержней 13 принимается в диапазоне 50°-60°, что позволяет пренебрегать снеговой нагрузкой.
Крышная вентиляторная вытяжная установка работает следующим образом. При вращении рабочего колеса 1 воздух всасывается из помещения через корпус 4 под колпак 6. Под действием давления воздуха, создаваемого рабочим колесом 1, створки 8 поворачиваются вокруг осей 9, что обеспечивает выход потока вертикально вверх - вдоль оси вращения рабочего колеса 1. При отключении двигателя 2 створки 8 плавно закрываются под действием силы тяжести.
Наличие опорной площадки 11, расположенной в верхней зоне корпуса 4 и связанной с присоединительным фланцем 5 корпуса 4 с одной стороны и монтажным стаканом 10 с другой стороны, обеспечивает устойчивое положение колпака 6, дает возможность надежно закрепить его в нижней части по периметру, а также перекрывает доступ атмосферным осадкам через корпус 4 внутрь здания.
Экспериментально установлено, что указанная конструкция утопленного корпуса 4 в стакан 10 и колпака 6 с восемью створками 8 является не чувствительной к ветровому воздействию при скорости ветра до 10 м/с.
Уменьшение чувствительности створок 8 к ветровому воздействию особенно важно для вентиляторов общеобменной вентиляции, которые работают на нефорсированных режимах, в отличие от вентиляторов удаления дыма при пожаре. Форсированная производительность противопожарных вентиляторов позволяет преодолевать сопротивление открыванию створок 8 при гораздо более высоких скоростях ветра, чем это происходит при работе вентилятора в режиме общеобменной вентиляции. Уменьшение вертикального габарита установки помимо снижения чувствительности створок 8 к ветровому воздействию существенно уменьшает архитектурные ограничения по применению вентилятора на кровлях зданий, потому установка становятся значительно менее заметным элементом кровельных надстроек.
Таким образом, заявленная полезная модель решает техническую задачу снижения чувствительности створок колпака к ветровому воздействию, уменьшения потерь производительности вентилятора из-за не полностью открытых створок или дополнительных конвективных тепловых потерь здания после отключения вентилятора из-за не полностью закрытых поворотных створок при значительном уменьшении габаритов установки.