Крышные дефлекторы и их со­ответ­ствую­щий выбор для правильного функци­они­ро­вания естественной вентиляции в зданиях

Для вентиляции помещений в жилых зданиях, а также промышленных помещений, применяются не только вентиляторы, но также дефлекторы, без вращающихся элементов. Движение воздуха внутри канала естественной вентиляции зависит от двух факторов: разницы температур между вентилируемым помещением и атмосферой, а также от силы ветра, который обдувая дефлектор создает в нем пониженное давление.

Эффективным использованием силы ветра в дефлекторах мы занялись, исследуя типоряд наших продуктов, пользуясь (за неимением польского эквивалента) французской нормой Р50-413 п. «Каналы естественной вентиляции и дымоходы»

В зависимости от скорости и угла падения ветра, дефлектор создает большее или меньшее пониженное давление. Это пониженное давление предопределяет количество протекающего через дефлектор воздуха, а тем самым количество удаляемого из инсталляции (помещения) воздуха. На количество высасываемого через дефлектор воздуха влияет также его собственное сопротивление, характеризуемое с помощью коэффициента «ζ».

В зависимости от скорости фактора тяги в канале действующее пониженное давление дефлектора, позволяющее эффективно использовать силу ветра, меняется. Чем выше скорость фактора, тем меньше действующее пониженное давление, а, следовательно, сила дефлектора меньше. Это наглядно демонстрирует график C_w = f(C_k).

Существует, следовательно, три основных параметра, характеризующих дефлектор:

• значение пониженного давления в зависимости от скорости ветра;
• величина коэффициента сопротивления;
• значение пониженного давления в зависимости от скорости фактора в канале и скорости ветра.

Эти три параметра характеризует и определяет, а также описывает способ замера, цитированная выше норма. В качестве коэффициента С_b норма определяет отношение пониженного давления дефлектора без протекания в канале, к динамическому давлению ветра, коэффициентом — определяет отношение потери давления дефлектора к динамическому давлению протекающего в канале фактора, а коэффициентом С_w определяет отношение пониженного давления дефлектора при протекании в канале к динамическому давлению ветра. С помощью этих параметров можно сравнивать между собой дефлекторы. Чем выше значения C_b, C_w и «ζ» меньший и, тем лучше дефлектор. При этом является существенным, чтобы кривая C_w в функции скорости в канале была плоской, что обеспечивает в меру высокое пониженное давление дефлектора при большей скорости в канале, что в итоге вызывает большую производительность вытяжки воздуха. Коэффициент C_b является функцией угла падания ветра от 60° до +60°. Значения коэффициента C_w представляются для угла падения ветра — 0°.

Описание исследований и результаты

Мы запроектировали и изготовили стенд для исследования дефлекторов, где для моделирования движения воздуха применен радиальный вентилятор с тиристорной регулировкой вращения, что обеспечивает плавное регулирование скорости ветра в моделируемом канале. Для выравнивания потока в канале встроены две выравнивающие решетки, а на выходе применено сужающее сопло. На этом сопле натянута сетка из тонкой проволоки для упрощения точного зондирования распределения скорости по всему сечению. Для исследования пониженного давления дефлектора, с протеканием в канале и при ветре, омывающем дефлектор, а также потерь дефлектора, построен вспомогательный канал с нагнетающим вентилятором, также имеющим плавную регулировку вращения. С при ветре, омывающем дефлектор, а также потерь дефлектора, построен вспомогательный канал с нагнетающим вентилятором, также имеющим плавную регулировку вращения. С канал с нагнетающим вентилятором, также имеющим плавную регулировку вращения. С помощью этого вентилятора воздух подавался на дефлектор и измерялось значение пониженного давления, при нулевой установке дефлектора по отношению к вектору скорости ветра, а также измерялись потери дефлектора при «выключенном» ветре. Скорости в канале измерялись при зондировании давления с помощью трубки Прандтла, а значения пониженного давления считывались с импульсных отверстий, выполненных в значения пониженного давления считывались с импульсных отверстий, выполненных в канале и подключенных к выравнивающему резервуару. Для считывания давлений был применен батарейный микроманометр. Параметры окружения измерялись электронным термометром и гигроскопом. Давление окружения измерялось барометром. Измеренные значения с помощью специально разработанной компьютерной программы, были пересчитаны в сравнительные значения С_o и С_w. На основе этих значений была выведена зависимость С_b= f(угла ветра) и С_w = f(скорости в канале).

примеры значений производительности дефлекторов
уровень вентиляционной решетки — первый этаж 3-этажного здания
скорость ветра — 4 м/с

примеры производительности для нескольких выбранных дефлекторов
уровень вентиляционной решетки — первый этаж 5-этажного здания
скорость ветра — 4 м/с

примеры производительности для нескольких выбранных дефлекторов
отверстие решетки= диаметру дефлектора
промышленный объект
скорость ветра — 4 м/с
длина канала — 3 м

Способ вычисления пониженного давления дефлектора.

Данные:

• скорость ветра
• скорость в канале трубы
• диаметр Канала

Вычисления:
Под диаметр канала следует выбрать тип дефлектора. Затем для принятой скорости ветра и скорости в канале следует выполнить следующие вычисления:
Из графика С_w = f(C_k) для принятой скорости C_k следует считать значение C_w. Пониженное давление, создаваемое дефлектором вычисляется следующим образом:

P_wst = C_w * ρ * w²/2
где:
w — скорость ветра
ρ — плотность воздуха
C_k — скорость в канале

Если вычисленное пониженное давление является недостаточным для преодоления сопротивления инсталляции, то следует принять другой тип дефлектора либо изменить размеры инсталляции и вновь произвести расчеты. Коэффициент потерь дефлектора «ζ» приведен на графике для отдельных дефлекторов.

График C_b = f (угла падения ветра) показывает, в каком диапазоне изменяется пониженное давление дефлектора в зависимости от направления ветра. Отрицательные значения углов на графике относятся к установке дефлектора против ветра, а положительные углы относятся к установке дефлектора по ветру. Значение этого пониженного давления вычисляется следующим образом:

P_bst = C_b * ρ * w²/2
где значение C_b считывается с графиков для принятого угла падения ветра на дефлектор.

Зная значение коэффициента сопротивления, а также вышеуказанные зависимости, фирмой UNIWERSAL была разработана программа расчета и подбора дефлекторов.

Имея в распоряжении стенд, а также вычислительные программы, были исследованы все производимые нами дефлекторы типоразмером от 100 до 400. Результаты были объединены в табулеграммы, а также представлены в виде графиков и собраны в программе расчета и подбора дефлекторов. Эта программа позволяет произвести подбор дефлектора и рассчитать количество отводимого воздуха для типовых жилищных и промышленных инсталляций. Позволяет также оценить эффективность фактора вытяжки с помощью отдельных дефлекторов. Графики на рисунках ниже дают для примеров инсталляций количества отводимого воздуха отдельными дефлекторами. Они дают примеры расчетов для 5-этажного и 3-этажного зданий и для вытяжки из зала (цеха). На этих примерах видно, что отдельные типы дефлекторов отводят различные количества воздуха. Однако каждый из них , несмотря на дифференцированность эффектов вытяжки, находит применение ввиду отличающейся конструкции и других возможностей применения. Из графиков вытекает также то, что применение больших решеток обеспечивает вытяжку больших количеств воздуха. При применении индивидуальных каналов, как это предусматривает изменение А1 к норме РN-В-03430:1983, следует применять сечения решеток, равные примерно сечению дымохода.

Мы осознаем , что столь обширный исследовательский материал трудно изложить кратко в виде сжатой технической статьи, поэтому всех заинтересованных просим связываться с нами с целью получения более полной информации и мы постараемся исчерпывающе ответить на все возникшие после прочтения этой статьи вопросы.