РОТАЦИОННЫЙ ДЕФЛЕКТОР

Полезная модель относится к области обеспечения микроклимата в помещениях при любых погодных условиях. Предлагаемое устройство в своей основе содержит ротационный дефлектор, который вытягивает избыточное тепло, влагу, газы и пары вредных веществ, пыль из внутреннего пространства здания или кровли, увеличивая их срок службы и эффективно защищает от образования конденсата в помещениях. Полезная модель может найти применение в системе вентиляции для усиления естественной тяги для отвода газов, запаха, испарений, влаги и паров из шахт многоквартирных и частных домов, в овощехранилищах, производственных и складских помещениях, животноводческих фермах, бассейнах, ангарах и т.д.
До изобретения дефлектора, устанавливаемого на крыше, каналы в шахтах и дымоходах делали сужающимися к верхней точке. Но с его появлением организовать хорошую тягу стало куда легче: механизм отклоняет поток воздуха и создает наверху область пониженного давления, таким образом, заставляя воздух из дома подниматься наверх по каналу.
Устройство ротационного типа – самый популярный вентиляционный дефлектор, поскольку обладает самой высокой производительностью: на 20-25% выше, чем у аналогичных изделий другой конструкции. Кроме того, у ротационной конструкции есть еще одно значимое преимущество – функционирование без использования какого-либо источника энергии. Первые вентиляционные ротационные дефлекторы были абсолютно автономны.
Принцип работы вентиляционного ротационного дефлектора довольно прост: за счет энергии ветра, дефлектор, установленный на турбине, начинает создавать разрежение воздуха в вентиляционной шахте. Турбины работают без потребления электроэнергии, используя природный источник энергии – ветер, не потребляя электроэнергии, они экологически чисты и экономически выгодны.
Они способствуют увеличению тяги, отработанный воздух быстрее выходит, как из помещения, так и из подкровельного пространства. При этом, каким бы ни было направление ветра и его сила, активная головка (крыльчатка) всегда крутится в одну сторону, создавая в системе частичный вакуум. Благодаря этому увеличивается интенсивность движения воздуха. К тому же в таком случае исключается образование обратной тяги и улучшается обмен воздухом, а осадки и мусор не попадают в вентиляционную систему.
Дефлекторы в процессе своей работы используют природную силу – энергию ветра для создания вращения, тем самым не потребляют электроэнергии, экологически чисты и экономически выгодны. Отсутствие затрат на электроэнергию окупает установку дефлектора уже в первый год эксплуатации.
Установка дефлектора позволяет решать следующие задачи.
1. Предохранять трубу вентиляционной шахты или дымохода от засорения и попадания влаги. В межсезонный период на ней могут делать гнезда птицы, она забивается снегом, в нее попадает большое количество воды во время дождя. Дефлектор полностью исключает появление таких проблем.
2. Уменьшать негативное воздействие климатических факторов на показатели тяги внутри шахты. Погодные условия могут быть настолько неблагоприятными, что становятся причиной появления обратной тяги – очень опасного явления. При наличии обратной тяги дым и угарный газ идут в помещение, а не наружу.
3. Увеличивать КПД вентиляционной шахты в пределах 15–20%. За счет этого появляется возможность регулировать их минимальную длину, улучшать внешний вид фасада строения, уменьшать затраты на монтаж элементов.
4. Гасить искры. Это дополнительная функция дефлектора, она имеет важное значение во время определения категории пожарной безопасности крыши: дефлектор гасит искры, препятствуя случайному возгоранию.
Известна полезная модель КНР №CN206905196, F24F13/08; F24F13/15; F24F7/02, опубл. 19.01.2018. Конструкция крышной вентиляционной установки без использования электропривода содержит турбину с множеством направляющих лопастей. Воздушный поток, попадая на лопасти, заставляет вращаться верхнюю часть установки, при этом головка турбины создает внутри трубы воздуховода разрежение, которое способствует активной циркуляции воздушных масс. Однако у подобных устройств имеется существенный недостаток. К основному недостатку устройства относится зависимость его от погодных факторов, а именно – отсутствия ветра. В полный штиль такая установка перестает выполнять свою функцию. Также к недостаткам можно отнести обледенение турбины в зимнее время года в том случае, если турбина с лопатками продолжительное время из-за отсутствия ветра остается неподвижной.
Эту проблему решает вентиляционное устройство, дополнительно содержащее вентилятор, соединенный с турбиной, которая посредством зубчатой передачи связана с приводным валом – заявка США № US2003190883, F23L17/02; F24F7/02, опубл. 09.10.2003. Недостатком конструкции этого вентиляционного устройства является то, что в случае слабого ветра или при его отсутствии устройство свою функцию не будет выполнять, т. к. в этом случае работа вентилятора зависит от того, вращается ли активная головка.
Известно устройство автоматизированной вентиляции зданий, включающее вентилятор, датчик контроля вращения лопастей вентилятора, блок управления (FR 2892499, МПК F23L 17/16; F24F 11/00; F24F 7/06, опубл. 27.04.2007г.; Юж. Кореи № KR100602019, F24F13/00; F24F7/00; F24F7/02, опубл. 25.07. 2006), которое является попыткой управлять процессом вращения дефлектора и, следовательно, процессом стабилизации вентилирования помещения. В этих устройствах за счет естественной тяги происходит вращение лопастей вентилятора. При отсутствии тяги лопасти останавливаются. Датчик фиксирует остановку лопастей и включает двигатель, который начинает вращать лопасти. Недостатком таких вентиляционных устройств являются возможный перегрев двигателя при высоких температурах или повышенных нагрузках, что может привести к скорому выходу его из строя.
Наиболее близким по технической сущности техническим решением (прототипом) является патент РФ № 183910, F24F 7/00, F24F 11/00, опубл. 08.10.2018.
Устройство содержит турбодефлектор с крыльчаткой, установленный на вытяжную шахту. Особенность устройства заключается в том, что турбодефлектор через шток соединен с ротором электрогенератора, связанным через выпрямитель переменного тока в постоянный с аккумулирующей батареей, которая в свою очередь связана с реле-пускателем электродвигателя на крыльчатке дефлектора для подачи на него электроэнергии с аккумулирующей батареи для обеспечения ее работы в безветренный период года, определяющейся по датчику ветра, связанным с датчиком, анализирующим скорость ветра, а реле-пускатель электродвигателя соединен с датчиком, анализирующим скорость ветра.
Недостатками этой конструкции являются:
1. Пониженная эффективность работы системы естественной вытяжной вентиляции помещений, поскольку в безветренный период года (особенно в условиях пониженной температуры окружающего воздуха) происходит разряжение аккумулирующей батареи, что приводит к нестабильной работе устройства, полной остановке вытяжного процесса и застаиванию воздуха в помещении.
2. Возможность неконтролируемого перегрева двигателя и выход его из строя.
3. Поскольку датчик ветра расположен снаружи конструкции турбодефлектора, а воздействие ветра на турбодефлектор и датчик ветра может быть разным, то его показания, особенно при плохих погодных условиях (безветренность, снег, дождь и пр.)  будут неточными. К тому же такое размещение датчика ветра увеличивает габаритные размеры турбодефлектора.
Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель, является разработка эффективного ротационного дефлектора для вентиляции помещений.
Технический результат - повышение эффективности вытяжной вентиляции при любых погодных условиях за счет оснащения компактного ротационного дефлектора электродвигателем с блоком автоматического управления.
Технический результат достигается тем, что в ротационном дефлекторе, содержащем активную головку с лопастями, вал вращения которой соединен с электродвигателем, регулируемым средством управления на основе показаний датчиков, средство управления включает блок управления электродвигателем на основе показаний датчиков, представляющих собой датчик частоты вращения активной головки, расположенный внутри ротационного дефлектора, и датчик температуры электродвигателя, расположенный на электродвигателе.
Сущность технического решения поясняется чертежами.
Фиг. 1 – ротационный дефлектор (вид спереди)
На Фиг. 1 показан ротационный дефлектор, установленный на вытяжную шахту и содержащий активную головку 1 с лопастями 2, расположенную на валу 3 вращения, который через приводной ремень 4 соединен с электродвигателем 5, расположенном на опорной раме 6. Электродвигатель 5 соединен с блоком управления 7, и снабжен датчиком 8 температуры электродвигателя 5, расположенном непосредственно на нем (т.е. внутри конструкции ротационного дефлектора), и  предупреждающем о возникновении нештатных ситуаций (перегрев, работа при повышенной нагрузке). Опорная рама 6 соединена с датчиком 9 частоты вращения активной головки 1, связанным с блоком управления 7. Информация с датчика 8 температуры электродвигателя 5 и датчика 9 частоты вращения активной головки 1 выводится на панель 10 в виде световой индикации. Информация может быть и звуковой.
Ротационный дефлектор работает следующим образом.
В случае ветряной погоды активная головка 1 совершает вращательное движение за счет силы ветра без участия электродвигателя 5. При безветренной погоде датчик 9 частоты вращения активной головки 1 передает информацию о недопустимом уменьшении числа оборотов активной головки 1 на блок управления 7, который по заданной программе дает команду на подключение электродвигателя 5 к источнику переменного тока (не показан). Электродвигатель 5 разгоняет активную головку 1 до заданных программой оборотов и останавливается, переходя в "режим ожидания", при этом активная головка 1 продолжает вращаться по инерции, поддерживая необходимые аэродинамические показатели (воздушный поток в вентиляционном канале, давление в вентиляционном канале).
В случае длительной работы или при повышенной нагрузке электродвигателя 5 может произойти его перегрев. Для недопущения этого при приближении к критическим значениям температуры датчик 8 температуры электродвигателя дает сигнал блоку управления 7 на отключение электродвигателя 5. При достижении рабочей температуры электродвигателя 5 он повторно включается в случае необходимости.
В отличие от прототипа датчик 9 частоты вращения активной головки находится внутри ротационного дефлектора, что обеспечивает более надежные его показания даже при плохих погодных условиях, обеспечивает компактность конструкции, а контроль за температурой электродвигателя позволяет избежать его перегрев и выход из строя.
Таким образом, достигнут заявленный технический результат: повышена эффективность вытяжной вентиляции при любых погодных условиях за счет оснащения компактного ротационного дефлектора электродвигателем с блоком автоматического управления.