Дефлектор ЦАГИ: что это такое, назначение, устройство, размеры, чертежи

Для эффективного функционирования систем вентиляции и дымоотвода необходима стабильная естественная тяга. Только при этом условии будет происходить нормальная циркуляция воздуха и эффективное удаление продуктов сгорания. Для предотвращения попадания в вентиляционные и дымовые каналы посторонних предметов и осадков, а также защиты внутренней поверхности от сажи и жировых отложений, широко применяются дефлекторы.

Модификация дефлектора типа «ЦАГИ», является одной наиболее распространенных среди таких устройств. В данной статье будут рассмотрены особенности конструкции, принцип действия, плюсы и минусы данного устройства.

Что такое дефлектор ЦАГИ и для чего он нужен

Дефлектор «ЦАГИ» является разработкой Центрального аэрогидродинамического института, предназначенной для усиления естественной тяги, предупреждения обратной тяги и защиты от попадания влаги и посторонних предметов в вентиляционные шахты и дымоотводы.

Применение таких типа дефлекторов позволяет улучшить микроклимат в помещении за счет интенсивной циркуляции воздуха и способствует более полному сгоранию топлива.

Устройство и принцип работы

Дефлектор ЦАГИ получил широкое распространение благодаря эффективности и доступной стоимости. Конструкция дефлектора включает в себя следующие элементы:

• нижнюю обечайку, с помощью которой изделие прикрепляется к верхней части воздуховода или дымохода;
• диффузор, представляющий собой расширенный конус, расположенный между патрубком и колпаком;
• полый металлический цилиндр, являющийся наружной частью дефлектора;
• верхний конический колпак, предназначенный для защиты воздуховода от засорения посторонними предметами и неблагоприятных атмосферных воздействий;
• кронштейны крепления верхнего конуса;
• монтажные кронштейны.

Обычно дефлекторы ЦАГИ изготавливаются из оцинкованной или нержавеющей стали.

Принцип действия устройства основан на рассечении дефлектором воздушного потока, вследствие чего над оголовком воздуховода образуется область пониженного давления (разрежения). Благодаря этому, естественная тяга в вентиляционной системе увеличивается на 15-20%.

За счет усиления естественной тяги на 20-25% увеличивается КПД вентиляции и отопительных приборов. Сгорание топлива происходит с большей теплоотдачей, что позволяет уменьшить расход горючего и уменьшить выброс в атмосферу токсичных соединений. Что касается вентиляционных систем, то при использовании дефлектора ЦАГИ увеличивается интенсивность циркуляции воздуха.

Разновидности насадок

Сейчас можно приобрести в готовом виде либо сделать самостоятельно следующие виды колпаков – усилителей тяги:

• дефлектор ЦАГИ с расширением вентканала — диффузором;
• цилиндрический «грибок» Волпера;
• Н-образный коллектор из труб;
• колпак – флюгер (в народе — «подхалим»);
• сферическая ротационная насадка – так называемый турбодефлектор;
• статодинамическое открытое устройство типа «Astato».

Включать в список и рассматривать обычные зонтики бессмысленно – подобные изделия не улучшают тягу, лишь прикрывают срез трубы от дождя.

Устройство колпаков типа ЦАГИ

Данная конструкция разработана в период СССР профильным НИИ (научным институтом). Дефлектор состоит из таких деталей (показаны на чертеже):

• нижний стакан с диффузором (расширением) на конце;
• внешний корпус – обечайка из кровельной стали цилиндрической формы;
• крышка в виде зонта;
• стойки крепления крышки из металлических полос.

Схема работы изделия проста: ветровой обдув корпуса с любой стороны создает зону разрежения над открытым сверху диффузором. Поступающие из шахты отработанные газы увлекаются этим разрежением, выходят наружу и подхватываются ветром – срабатывает принцип эжекции.

Ниже в таблице представлены характеристики типовых дефлекторов ЦАГИ – размеры, производительность в зависимости от скорости ветрового потока.

Замечание. Производительность указана без учета сопротивления системы воздуховодов, пересекающих крышу. Реальный объем вытяжки зависит от высоты подъема трубы и перепада температур внутреннего/наружного воздуха.

Из всех статичных усилителей тяги колпак ЦАГИ признан наиболее эффективным, невзирая на почтенный возраст разработки. Плюсы конструкции:

• простота в изготовлении, установке;
• максимальная защита от попадания дождя и снега, опрокидывания тяги;
• надежность, отсутствие вращающихся деталей;
• направление ветровых потоков не играет роли;
• наименьший коэффициент сопротивления (ξ = 0.6).

Недостаток дефлектора – зависимость от скорости ветра. Если потоки движутся медленнее 2 м/с, эффективность устройства стремится к нулю. Впрочем, штиль оказывает негативное влияние на работу любой насадки, призванной усиливать естественную тягу в вентканале.

Колпак работает благодаря ветровому подпору — над срезом воздуховода возникает разрежение

Обратите внимание: в современных версиях ЦАГИ заводского изготовления предусматривается утепление нижнего стакана, если колпак крепится к крышной сэндвич-трубе. Под «грибком» мы видим юбку, хотя проходное сечение канала не уменьшается.

Статический зонт Волпера

Этот дефлектор скорее является ветрозащитным устройством, нежели усилителем природной тяги. Хотя потери давления на выходе потока насадка успешно компенсирует. Конструкция включает следующие элементы:

• нижний патрубок (стакан);
• верхний цилиндрический стакан с вогнутыми стенками;
• конусный зонт;
• соединительные полосы.

Колпак устанавливается на воздуховод круглого сечения либо прямоугольную шахту через переходник. Как работает дефлектор вентиляции Волпера:

1. Прямые ветровые потоки отражаются вверх и вниз вогнутой поверхностью верхней обечайки.
2. Струя, проходящая между зонтом и срезом стакана, создает область пониженного давления внутри корпуса.
3. Вытяжной воздух меняет направление движения – вытекает сквозь зазор под «юбкой».

Насадка уступает конструкции ЦАГИ в эффективности, зато лучше защищает воздуховод от порывов ветра. Сделать изогнутый стакан сложнее, потому домашние умельцы попросту изготавливают конус. Для повышения производительности под зонтом ставится аналогичная тарелка в зеркальном отражении, как показано на видео:

Н-образная насадка

Эта оригинальная конструкция представляет собой узел из труб в виде русской буквы «Н», вытяжка подключена к середине воображаемой перекладины. С какой бы стороны ветер ни задул в открытые трубы – сверху или снизу – более быстрый поток станет эжектировать (увлекать за собой) воздушную струю из вентиляционного стояка.

Преимущество Н-образного дефлектора – почти стопроцентная защита от задувания ветра, обратной тяги, попадания влаги и обмерзания. Указанные плюсы перечеркиваются не менее существенными минусами:

1. Проблемы с аэродинамикой — чтобы выйти на улицу, воздух преодолевает 2 поворота 90°. Потери компенсирует поток ветра, но сила тяги возрастает минимально. Отсюда низкая производительность вытяжной насадки.
2. Приспособление довольно громоздкое, поэтому крепеж на трубе затруднен.
3. Н-дефлектор не слишком красиво выглядит. Представьте ситуацию, когда на кровлю выведены 2—3 вентканала с подобными колпаками.

Колпак максимально предохраняет от задувания и опрокидывания тяги, но сам создает немалое сопротивление вытекающим газам

Дополнение. Мы пропустили 1 преимущество насадки – ее несложно собрать своими руками из готовых тройников. Применить изделие можно для вентиляции подсобных строений, например, бани или теплого сарая.

Турбодефлекторы и флюгеры

Мы объединили эти 2 разновидности насадок в один раздел из-за схожести принципа действия:

1. Сферический ротационный дефлектор с множественными полукруглыми лопастями вращается силой ветра. Над оголовком трубы (внутри шара) образуется разрежение, эффективность вытяжки возрастает.
2. Флюгер с крылом всегда поворачивается «спиной» к ветру, предотвращая задувание внутрь ствола. За корпусом насадки образуется зона пониженного давления (аэродинамическая тень), воздушная струя охотнее покидает вертикальный канал.

Достоинства и недостатки

Как любое другое изделие, дефлектор ЦАГИ имеет свои плюсы и минусы. Целесообразность использования изделия обусловлена их соотношением. К преимуществам устройства относятся:

• надежная защита от попадания внутрь вентиляционных каналов и дымоотводов посторонних предметов, птиц и атмосферных воздействий;
• значительное увеличение срока службы оголовка вентиляционных каналов или дымоотводов. Это связано с тем, что наличие дефлектора замедляет процесс разрушения верхней части воздуховода, вызванный неблагоприятными атмосферными воздействиями;
• предупреждение появления обратной тяги даже при большом сечении вентиляционных магистралей и вентиляционных каналов;
• возможность самостоятельного изготовления. Благодаря простой конструкции и использованию доступных материалов, дефлектор типа ЦАГИ можно изготовить своими руками. Для этого не потребуются специальные инструменты и опыт работы жестянщиком.

Существенным недостатком является то, что при полном безветрии или слабой силе ветра такие дефлекторы могут создавать сопротивление естественной тяге. Кроме того, при сильном снижении температуры окружающей среды, возможно обледенение наружного цилиндра, что может привести к частичному или полному закупориванию воздуховодов.

Расчет и чертежи

Прежде приобрести заводской дефлектор или приступить к самостоятельному изготовлению устройства, нужно провести аэродинамический расчет и ознакомиться с чертежами существующих устройств.

Основным критерием при создании чертежа дефлектора является внутренний диаметр воздуховода (D). На рисунке приведены размеры элементов конструкции.

Размеры дефлектора ЦАГИ

• диаметр верхнего основания диффузора – 1,18-1,26D;
• диаметр наружного гольца – 1,8-2D;
• высота наружного кольца – 1-1,2D;
• расстояние от кольца до основания диффузора – 0,4-0,5D;
• высота – 1,4-1,7D;
• диаметр колпака – 1,3-1,5D.

При самостоятельном изготовлении дефлектора желательно руководствоваться приведенными в таблице рекомендациями СНиП.

Как сделать дефлектор ЦАГИ на трубу дымохода своими руками

Процесс разработки и сборки дефлектора на вытяжную трубу состоит из четырех этапов: чертеж, создание заготовок, сборка, установка конструкции и ее закрепление непосредственно на дымоходе.

Необходимые инструменты

Вам обязательно потребуется:

• лист плотной бумаги для чертежа и макета;
• маркер для разметки;
• заклепочник для соединения элементов конструкции;
• ножницы по металлу для вырезания деталей;
• дрель;
• молоток.

Не забываем про нужный инструмент, перед монтажом дефлектора

Разработка чертежа модели дефлектора ЦАГИ

Существует алгоритм того, как сделать дефлектор на трубу дымохода своими руками. Первый этап рекомендуется выполнять на бумаге. Сначала надо рассчитать размеры диаметра патрубка и верхнего колпака конструкции, а также вычислить высоту отражателя.

Для этого применяются специальные формулы:

• диаметр верхней части дефлектора — 1.25d;
• диаметр наружного кольца — 2d;
• высота конструкции — 2d+d/2;
• высота кольца – 1,2d;
• диаметр колпака — 1,7d;
• расстояние от основания до кромки наружного кожуха — d/2.

Где d – это диаметр дымовой трубы.

Облегчить задачу поможет таблица, в которой содержатся готовые расчеты для стандартных размеров металлических труб.

Если дымоход имеет нестандартную ширину, то все расчеты придется выполнять самостоятельно. Но, зная формулы, легко измерить диаметр трубы и определить все необходимые показатели, чтобы использовать их при составлении чертежей.

Когда лекала сделаны, рекомендуется сначала собрать бумажный прототип будущего отражателя. Даже если вы опытный мастер и уверены, что сконструируете дефлектор на печной дымоход своими руками без проблем, не стоит пропускать этот этап, так как именно он поможет вам выявить возможные ошибки и недоработку, и подкорректировать расчеты или чертеж. Только после создания правильного бумажного макета, который подтвердит, что схема дефлектора получилась точной, можно переходить к следующему этапу.

Пошаговая инструкция

Существует порядок работ, который надо соблюдать, иначе у вас не получится соединить отдельные части дефлектора для дымохода самостоятельно своими руками.

Порядок действий следующий:

1. Используя бумажные заготовки, перенесите шаблон на поверхность металла, из которого планируете делать отражатель. Аккуратно обведите контуры бумажных деталей. Использовать для этой цели можно перманентный маркер, специальный мел и даже простой карандаш.
2. С помощью ножниц по металлу вырежьте заготовки необходимых деталей конструкции.
3. По всему контуру на срезах металл надо подогнуть на 5 мм и тщательно пройтись молотком.
4. Заготовку сверните в форме цилиндра, просверлите дырочки для крепежей, чтобы можно было соединить конструкцию заклепками. Допускается использование сварки, но не дуговой. Нужно соблюдать аккуратность, чтобы не прожечь металл. Расстояние между основными точками креплений выбирайте от 2 до 6 см, оно варьируется с учетом размера готовой конструкции. Аналогично сворачивается и скрепляется внешний цилиндр.
5. Загибая и соединяя края, сделайте остальные детали: зонт и защитный колпак в виде конуса.
6. Из листа оцинковки надо вырезать крепежные элементы – 3–4 полоски: ширина 6 см, длина — до 20 см. По всему периметру подогните с обеих сторон и пройдитесь по ним молотком. Изнутри зонта надо просверлить крепежные отверстия, отступив от кромки на 5 см. Достаточно будет 3 точек. После этого металлические полоски закрепите на колпаке заклепками. Затем их надо согнуть под углом 90 градусов.
7. Соедините диффузор и конус, используя заклепки, с входным патрубком. Сделав дефлектор для круглой трубы своими руками, можете приступать к его установке.

Аналогичным методом можно создать и дефлектор дымохода волпер. Его конструкция очень похожа на модель ЦАГИ, но в верхней части имеются некоторые различия. Их тоже делают из нержавейки, оцинковки или меди.

Изготовление дефлектора ЦАГИ своими руками

Учитывая относительную простоту конструкции изделия и доступность листовой оцинкованной стали, у многих владельцев частных домов возникает желание изготовить дефлектор ЦАГИ самостоятельно. Такая задача вполне по силам любому домашнему мастеру, достаточно иметь набор самых обычных инструментов и минимальные практические навыки в обработке листового металла.

Что потребуется

Чтобы изготовить в домашних условиях полноценный дефлектор потребуются:

• листовой металл 0,5-0,7 мм;
• ватман или плотный картон для изготовления шаблонов;
• маркер;
• линейка;
• циркуль;
• чертилка;
• пассатижи;
• два вида ножниц: обычные и для металла;
• электродрель или шуруповерт;
• сверла диаметром от 2 до 2,5 мм;
• специальный инструмент для установки заклепок.

Проектные работы

Прежде всего, следует измерить диаметр воздуховода и получить необходимое для дальнейшей разработки конструкции значение D. Далее, на основании приведенных выше соотношений, составить чертежи дефлектора ЦАГИ, соответствующего существующему диаметру воздуховода.

Поскольку размеры основных элементов конструкции остаются неизменными для конкретного диаметра дымохода или вентиляционного патрубка, для удобства расчетов эти значения приводятся в таблице.

К составлению чертежей нужно подходить со всей ответственностью, поскольку от их точности будет зависеть эффективность работы дефлектора.

Подготовка шаблонов

При изготовлении шаблонов придется вспомнить краткий курс геометрии. Сложнее всего изготовить лекало диффузора, которое представляет собой развертку прямого усеченного конуса. Ниже приводится методика ее построения.

Лекало колпака является не чем иным, как разверткой конуса с верхним основанием диаметром 1,18-1,26D и нижним, соответствующим диаметру воздуховода D.

Длину образующей можно определить, используя теорему Пифагора. Здесь гипотенузой является искомая длина образующей, а катетами – радиус основания, равный 0,65-0,75D и высота колпака, которая равняется 0,24D.

Развертки цилиндрических деталей представляют собой прямоугольники, длина которых равна длине окружности, а ширина определяется из приведенных выше соотношений.

Важно! При построении шаблонов необходимо учитывать величину запаса, необходимого для скрепления разверток. Обычно она составляет 15-20 мм.

Последовательность сборки

Из готовых картонных шаблонов, при помощи скрепок или иным способом, собирают макет в масштабе 1:1 и контролируют совпадение его геометрических параметров заданными значениями. Изготовление макета дефлектора ЦАГИ полностью исключает возникновение нестыковок в процессе сборки.

Сборка изделия состоит из нескольких последовательных этапов.

1. Лекала укладываются на металлический лист и обводятся по контуру маркером или фломастером.
2. С помощью ножниц для металла раскраиваются отдельные заготовки.
3. Используя пассатижи, внешние кромки подгибают на ширину 3-5 мм и плотно пристукиваются молотком. Это обеспечит элементам конструкции дополнительную жесткость.
4. Вырезанным заготовкам внешней обечайки и входного цилиндра придается соответствующая форма, с таким расчетом, чтобы нахлест составлял 20-25 мм. После этого по центру накладки сверлятся отверстия диаметром 2-2,5 мм, в которые устанавливаются заклепки. Расстояние между заклепками зависит от габаритных размеров изделия и может составлять от 20 до 50 мм. При отсутствии необходимого инструмента заклепки можно заменить винтами соответствующего диаметра. По такой же технологии изготавливаются верхний колпак и диффузор.
5. Следующим этапом является изготовление соединительных кронштейнов. Конструкцией предусмотрено наличие 3 креплений, однако для увеличения жесткости можно увеличить их число до четырех. Заготовка кронштейна представляет собой полосу, ширина которой составляет 30-35 мм, а длина – 200-300 мм. По всей длине заготовки с обеих сторон делается подвороти, размером 5 мм и плотно пристукивается молотком.
6. Кронштейны крепятся к конусу с помощью заклепок или винтов на расстоянии 45-50 мм от его наружной кромки.
7. После этого полосы отгибаются, и конический колпак соединяется с диффузором.
8. Заготовки кронштейнов крепят к конусному колпаку и загибают под нужным углом.
9. Зонтик с прикрепленными кронштейнами соединяется с диффузором, с помощью заклепок или винтами.
10. Полученную конструкцию закрепляют в наружной обечайке с учетом имеющихся на чертеже размеров. После этого, сборку дефлектора можно считать законченной.

Самостоятельное изготовление дефлектора

Учитывая немалые цены на заводские устройства, можно попробовать сделать дефлектор вентиляционный своими руками, приложив некоторые усилия. Оказывается, если изготовить дефлектор цаги своими руками, можно сберечь до $40! Надо только приобрести лист оцинкованной стали, иметь необходимые инструменты, кое-какой материал и желание. Самостоятельное производство устройства дефлектора дымохода предусматривает использование: линейки, рулетки, набора для черчения, маркера, киянки, ножниц по металлу, дрели, сверл, сверлоконечных саморезов или заклепочника, пресс-шайб на 15 миллиметров. Также потребуется лист металла(оцинкованная, нержавеющая сталь и пр.)Для крепления понадобится использование подручного металла – алюминия, шпилек и пр.

Что лучше дефлектор ЦАГИ или турбодефлектор

По сравнению с ЦАГИ ротационные дефлекторы обеспечивают большую тягу даже при одинаковых габаритах. Еще одним преимуществом турбодефлектора является высокая эффективность.

При одинаковых размерах выходного патрубка, размеры дефлектора ЦАГИ значительно больше размеров вращающихся устройств. При диаметре воздуховода от 100 до 150 мм эффективность работы обоих устройств приблизительно одинакова, однако при увеличении проходного до 200 мм и более, соотношение размеров резко изменяется в пользу турбодефлекторов. Они имеют меньшую массу и в несколько раз компактнее.

Большой вес и габариты дефлекторов существенно усложняют монтажные работы при диаметре воздуховода начиная от 600 мм. Для сравнения, вращающийся устройство для вентиляционного канала диаметром 600 мм составляет от 12 до 15 кг и вполне может быть установлен одним человеком. Дефлектор для такого же воздуховода будет весить около 40 кг, а для его установки потребуется два человека.

Несмотря на приведенные выше преимущества ротационных устройств, дефлекторы ЦАГИ получили более широкое распространение. Это связано с доступной стоимостью изделий и простотой конструкции. Кроме того, такие устройства нередко изготавливаются самостоятельно, что позволяет сэкономить значительные средства.

Дефлектор ЦАГИ широко используются как в промышленном, так и в гражданском строительстве. Разработанная в центральном аэрогидродинамическом институте конструкция, за долгие годы зарекомендовала себя как эффективное и простое в эксплуатации устройство. Кроме того, многие владельцы частных домов самостоятельно изготавливают такие дефлекторы. При правильных расчетах и аккуратном выполнении работ, качество самодельных вентиляционных устройств не уступает заводским аналогам.