Дефлектор на дымоход: выбор и постройка эффективного усилителя тяги
Хорошая тяга является залогом нормальной работы печи, поэтому конструкции дымохода следует уделять не меньше внимания, нежели самому отопительному прибору. Чтобы улучшить аэродинамические свойства печной трубы, на её край устанавливают специальный отражатель, или, по-другому, дефлектор. Это несложное приспособление не только увеличит тягу, но и защитит дымовой канал от мусора и осадков. Существуют различные конструкции отражателей начиная от устройств, разработанных домашними умельцами, и заканчивая моделями, над которыми потрудились инженеры НИИ. Любой из этих дефлекторов можно сделать своими руками, если следовать чертежам и иметь минимальные навыки работы с металлом.
Содержание
Зачем нужен дефлектор на дымоход и как он работает
Даже самая лучшая печь не сможет показать хорошие результаты работы, если её дымоход не будет создавать необходимую тягу. Именно этот фактор влияет на эффективность подачи воздуха и своевременное удаление отработанных газов.
Ухудшению тяги и уменьшению КПД способствует сильный ветер и резкие перепады атмосферного давления. Эти погодные факторы являются причиной турбулентности потоков отходящих газов и могут вызвать обратную тягу, при которой направление движения продуктов сгорания меняется на противоположное. Кроме того, в открытый дымоход легко попадают осадки и мусор, из-за чего значительно уменьшается сечение дымового канала. Понятно, что ни о какой нормальной работе печи в таких условиях не может быть и речи.
Являясь отражателем воздушных потоков, дефлектор, по сути, служит обычной преградой для ветра.
Натыкаясь на препятствие, поток воздуха обходит его с двух сторон, поэтому сразу же за отражателем возникает область низкого давления. Это явление известно ещё со школьного курса физики как эффект Бернулли. Оно-то и способствует усиленному отводу газов из зоны горения и позволяет снабжать печь необходимым количеством воздуха.
Принцип действия дефлектора основан на появлении зоны низкого давления с подветренной стороны
Совсем недавно этой темой пристально занимались инженеры. Во время многочисленных экспериментов они выяснили, что одним лишь правильным подбором дефлектора тепловую эффективность работы печи можно увеличить на 20%. Важно и то, что отражающее устройство улучшает аэродинамические свойства дымохода независимо от силы и направления ветра, наличия осадков и других погодных факторов.
Устройство и виды дефлекторов
Несмотря на существование множества моделей дефлекторов, в своей основе они построены с использованием следующих конструктивных элементов:
- входного патрубка с ниппельным или фланцевым соединением;
- внешнего цилиндра, который называют диффузором;
- корпуса;
- конусообразного колпака, именуемого зонтиком;
- кронштейнов для крепления зонтика.
В некоторых конструкциях дефлекторов могут использоваться два конуса — прямой и обратный. Первый выполняет функции защиты от осадков, а второй служит для перераспределения потока продуктов горения.
Различные дефлекторы имеют общие конструктивные элементы
Для изготовления дефлекторов своими руками лучше всего подходит листовая оцинкованная или нержавеющая сталь. В дополнение к этим материалам промышленностью освоен выпуск устройств с защитным эмалевым слоем или покрытием из термостойкого пластика.
Среди множества дефлекторов, которые можно сделать своими руками, можно выделить несколько наиболее популярных конструкций.
Дефлектор ЦАГИ
Дефлектор ЦАГИ относится к универсальным устройствам, которые можно устанавливать на любой трубе — печной, вытяжной или вентиляционной. Разработанное в Центральном аэрогидродинамическом институте им. Жуковского устройство имеет простую конструкцию с открытой проточной частью и защитой от обратной тяги. Существуют две разновидности отражателей ЦАГИ, предназначенных для внешнего или внутреннего монтажа. Благодаря множественным достоинствам, дефлектор этого типа получил широкую популярность у домашних мастеров. Вместе с тем конструкция не лишена и недостатков. «Слабым звеном» является узкое проходное сечение, которое может перекрываться слоем наледи на внутреннем цилиндре. Кроме того, дефлектор ЦАГИ недостаточно эффективен при слабом ветре и штиле — в этих условиях его конструкция создаёт небольшое сопротивление естественной тяге.
Делектор ЦАГИ отличается простой конструкцией и превосходными эксплуатационными характеристиками
Тарельчатый
Этот дефлектор получил своё название из-за нескольких конусов (тарелок) в своём составе и относится к устройствам с открытой проточной частью. Отражатель имеет совмещённый с конусом защитный зонтик и нижнюю часть в виде колпака с отверстием для выхода дыма. Разрежение возникает благодаря направленным друг к другу тарелкам, которые образуют сужающийся канал для набегающих воздушных потоков.
В тарельчатом дефлекторе разрежение возникает в зазоре между направленными друг к другу конусами
Круглый «Волпер»
Устройство имеет сходную с отражателем ЦАГИ конструкцию. Отличия касаются лишь верхней части дефлектора. Колпак, защищающий внутреннюю часть дымовой трубы от мусора и осадков, установлен поверх диффузора, что устраняет некоторые недочёты устройства, разработанного в ЦАГИ им. Жуковского.
«Волпер» имеет минимальные отличия от усилителя тяги ЦАГИ, которые обеспечивают ему преимущества при отсутствии ветра
Дефлектор Григоровича
Одна из наиболее повторяемых конструкций представляет собой усовершенствованный дефлектор ЦАГИ. Дым, который поступает из печной трубы, проходит сквозь сужающийся канал диффузора, благодаря чему увеличивается скорость его истечения. Дефлектор Григоровича лучше всего подходит для дымоходов, установленных в низинах и на участках со слабым движением воздушных потоков, поскольку способен давать хорошую тягу даже в полный штиль.
Дефлектор Григоровича — идеальное решение для местности со слабыми воздушными течениями
Н-образный
Дефлекторы, силуэт которых напоминает букву «Н», предназначены для оснащения дымоходов мощных печей и котельных установок. В таких устройствах поток отработанных газов разделяется на две части и с ускорением выходит через два боковых диффузора. Достоинства конструкции заключаются в существенном улучшении тяги при движении воздушных масс в любом направлении. Кроме того, Н-образный дефлектор не требуют установки козырька, поскольку устье дымохода защищает поперечная труба устройства.
Н-образные усилители тяги предназначены для монтажа на дымоходы мощных тепловых агрегатов
Вращающийся
Устройство выполняется в виде сферы со множеством изогнутых боковых лопаток. Наличие лопастей позволяет прибору вращаться в определённую сторону и работать подобно турбине. Ротационные дефлекторы лучше всего подходят для газовых котлов и превосходно справляются с защитой дымохода от мусора и осадков. Недостатки устройств этого типа заключаются в их низкой эффективности при обледенении и отсутствии ветра.
Многочисленные лопасти вращающегося дефлектора создают тягу подобно турбине
Дефлектор-флюгер
Такой отражатель имеет вращающуюся часть (флюгарку), которая поворачивается при изменении направления ветра. При этом шторка дефлектора заслоняет дымоход от набегающих воздушных масс и способствует появлению разрежения с подветренной стороны. Благодаря этому осуществляется активный подсос продуктов горения, что исключает обратную тягу и образование искр.
Дефлектор с флюгаркой может поворачиваться, ориентируя отражатель точно поперёк направления ветра
Как сделать дефлектор своими руками
Независимо от того, какая модель дефлектора выбрана для изготовления своими руками, работы ведутся в определённой последовательности. Сначала делают замеры печной трубы и на основании таблиц и чертежей выполняют расчёт параметров выбранной конструкции. Далее составляют развёртку корпуса дефлектора и чертежи деталей с реальными размерами. После этого из картона вырезают лекала всех составляющих частей дефлектора и переносят их на металл. Всё, что остаётся — это вырезать заготовки деталей и собрать их в единую конструкцию.
В качестве примера покажем, как можно построить одну из самых популярных в нашей стране конструкций — дефлектор ЦАГИ. Такой отражатель на дымоход можно сделать своими руками даже при минимальных слесарных навыках.
Что понадобится для изготовления дефлектора ЦАГИ
Прежде чем приступить к работе, следует подготовить такие материалы и инструменты:
- листовую оцинкованную или нержавеющую сталь толщиной до 1 мм;
- плотный картон для изготовления лекал;
- карандаш;
- линейку;
- циркуль;
- чертилку из инструментальной стали;
- плоскогубцы;
- ножницы — канцелярские и по металлу;
- дрель и свёрла для работы со сталью;
- заклёпочник.
Для постройки вращающихся дефлекторов дополнительно понадобятся подшипники, металлические трубы и прутки, болты, гайки и инструмент для нарезания резьбы.
Проектировочные работы
Прежде чем приступать к раскрою металла, необходимо рассчитать параметры конструкции и сделать чертежи. Для определения размеров дефлектора требуется измерить внутренний диаметр трубы дымохода (d) и произвести расчёт по следующим соотношениям:
- ширина внешнего кольца — 2d;
- высота внешней части с колпаком — 1,2d+d/2;
- диаметр диффузора в верхней части — 1,25d;
- диаметр козырька (зонта) варьируется в пределах от 1,7d до 1,9d;
- высота крепления внешнего кольца — d/2.
На чертёж дефлектора ЦАГИ наносятся пропорции сторон, необходимые для определения размеров отдельных элементов
Для удобства расчётов внешние параметры дефлекторов внесены в таблицу, где они представлены для печных труб самых распространённых размеров.
Таблица: конструктивные размеры дефлекторов ЦАГИ для дымоходов различных диаметров
| Диаметр дымохода, мм | Диаметр внешнего кольца, мм |
Высота внешнего кольца с колпаком, мм |
Диаметр диффузора со стороны выпуска, мм |
Диаметр колпака, мм |
Высота крепления внешнего кольца, мм |
| 100 | 200 | 120 | 125 | 170–190 | 50 |
| 125 | 250 | 150 | 157 | 212–238 | 63 |
| 160 | 320 | 192 | 200 | 272–304 | 80 |
| 200 | 400 | 240 | 250 | 340–380 | 100 |
| 250 | 500 | 300 | 313 | 425–475 | 125 |
| 315 | 630 | 378 | 394 | 536–599 | 158 |
Замеры и расчёты следует выполнять очень скрупулёзно, ведь от них зависит аэродинамические качества конструкции и возможность её установки на дымоход без щелей и зазоров. При проектировании дефлектора учитывают не только диаметр печной трубы, но и форму её сечения. Для квадратного дымохода понадобится дефлектор такой же конфигурации, хоть наличие углов и сказывается на эффективности работы усилителя тяги.
Изготовление шаблонов
Лекало диффузора дефлектора ЦАГИ представляет собой развёртку усечённого конуса.
Выкройка для изготовления диффузора дефлектора ЦАГИ представляет собой усечённый конус
Чтобы изготовить выкройку детали, понадобится расчёт с использованием таких данных:
- диаметр печной трубы — d1;
- диаметр диффузора со стороны выпуска — d2;
- предельная высота диффузора — H.
Лекало зонта изготовить ещё легче. Для этого на картоне чертят круг с диаметром 1,7d. После этого следует выделить сектор с углом 30 градусов у его основания и оставить напуск в 15–20 мм для фиксации борта конуса.
Для фиксации борта конуса необходимо оставить напуск
Осталось вырезать лекало по контуру и отделить от него треугольную область (выделенный сектор).
Наружное кольцо и входной патрубок выполняются в форме цилиндра, поэтому изготовление их лекал не вызывает трудностей. Потребуется всего лишь вырезать прямоугольники со сторонами, равными высоте и длине окружности соответствующих деталей.
Инструкция по монтажу
После того как будут вырезаны лекала всех деталей дефлектора ЦАГИ, изготавливают полномасштабный макет и проверяют его соответствие расчётным размерам. В дальнейшем это позволит избежать ситуаций, когда отдельные части устройства не подходят друг к другу, а присоединительные размеры конструкции не соответствуют диаметру дымохода.
Полномасштабное моделирование дефлекторов из картона позволяет избежать ошибок в работе
После проверки макет разбирают на составляющие элементы и приступают к изготовлению заготовок из металла. Эту работу выполняют поэтапно.
- Переносят контуры лекал на металлический лист, для чего используют чертилку из твёрдых сплавов, мел или простой карандаш. В местах стыков добавляют по 20 мм для того, чтобы оставить небольшой напуск.
- При помощи ножниц по металлу выполняют раскрой листа из оцинкованной или нержавеющей стали.
- Срезы внешних контуров деталей подгибают не более 5 мм, подворачивают при помощи плоскогубцев и пристукивают молотком.
- Заготовки внешнего кольца и входного патрубка сворачивают кольцом с 20-миллиметровым заходом одной части на другую и по осевой линии образовавшегося напуска проделывают сквозные отверстия. Шаг сверлений зависит от размера элементов и варьируется в пределах от 20 до 60 мм.
После сворачивания диффузора в кольцо, его края закрепляют при помощи заклёпок
- Детали соединяют при помощи заклёпок или болтов.
При сборке дефлектора можно использовать сварочный аппарат полуавтоматического типа — он не даст прожечь заготовки и позволит выполнять сварку в среде защитного газа.
- Таким же образом изготавливают колпак, диффузор и защитный козырёк. По линиям изгибов металл простукивают молотком. Это сделает лист тоньше и позволит обойтись значительно меньшими усилиями при его обработке.
Напуск, который позволит закрепить конус дефлектора, необходимо учитывать ещё на этапе моделирования
- Изготавливают 3–4 кронштейна, посредством которых отдельные детали дефлектора будут соединяться друг с другом. Для этого из металлического листа вырезают полосы шириной 30 мм и длиной до 20 мм. Для увеличения жёсткости держателей по их внешнему краю делают отбортовку шириной 5 мм, которую простукивают молотком.
- С внутренней части конуса делают отступ 50 мм и проделывают отверстия для крепления кронштейнов.
После крепления кронштейнов к конусу необходимо подогнуть их в сторону, противоположную его вершине
- Полосы металла крепят к зонтику и подгибают под углом 90 градусов.
- Конус с кронштейнами и защитный колпак присоединяют к диффузору.
Для окончательной сборки дефлектора используют заклёпочные соединения
- Конструкцию вставляют в наружное кольцо и крепят при помощи заклёпочных соединений. На этом сборку дефлектора ЦАГИ можно считать завершённой.
Если точно следовать инструкции получается функциональный дефлектор
Таким же образом своими руками можно сделать дефлектор любого типа. Исключение составляют разве что вращающиеся конструкции, которые кроме жестяных работ требуют изготовления поворотного узла.
Видео: дефлектор ЦАГИ на дымоход своими руками
Особенности изготовления вращающихся отражателей
Поскольку изготовление вращающихся дефлекторов имеет ряд особенностей, рассмотрим подробнее, как построить усилитель тяги с поворачивающейся флюгаркой.
Для изготовления дефлектора с вращающейся флюгаркой понадобится проектная документация
В дополнение к инструментам и материалам, которые понадобятся для изготовления конструкции от ЦАГИ, следует добавить:
- длинную шпильку с резьбой М10-М12;
- отрезок стальной трубы Ø 30–50 мм;
- 2 подшипника с наружным и внутренним диаметром, который соответствует выбранной трубе и шпильке;
- болты М8 для крепления узлов вращения;
- гайки М10-М12 в количестве 8 штук;
- набор метчиков;
- ключи гаечные.
Если подходящей шпильки для изготовления оси усилителя тяги не нашлось, не отчаивайтесь. Её нетрудно сделать из стального прутка подходящего диаметра, воспользовавшись плашкой для нарезания метрической резьбы М10 или М12.
Дефлектору с флюгаркой можно придать вид диковинной птицы — всё зависит от фантазии и умений мастера
Начальные этапы работы не отличаются от изготовления статических дефлекторов. Сначала составляют чертёж, вырезают лекала и переносят их контуры на листовую сталь. Заготовки вырезают ножницами по металлу или электролобзиком. Шторку флюгарки собирают при помощи заклёпок. Единственное отличие заключается в том, что к корпусу потребуется прикрепить кронштейны, посредством которых отражатель будет зафиксирован на оси.
Далее работа идёт по другому сценарию:
- Шпильку укорачивают так, чтобы её длины было достаточно для фиксации подшипников и корпуса отражателя.
- На оси устанавливают подшипники. Расстояние между ними должно обеспечивать устойчивость и монолитность поворотного узла. Крепление узлов качения выполняют при помощи пары гаек, затянутых с достаточным усилием.
- Отрезают нужный кусок стальной трубы. В местах, где будут размещаться подшипники, выполняют сверления и нарезают резьбу М8.
- В трубе сверлят отверстия, к которым будут крепиться удерживающие кронштейны.
- Из отрезка стальной полосы толщиной 1,5–2 мм и шириной 150–200 мм сгибают кольцо (муфту), соответствующее внешнему диаметру дымохода.
- Из той же полосы нарезают четыре кронштейна, которыми кольцо будет крепиться к трубе поворотного устройства.
- Отражатель крепят к оси с использованием двух пар гаек, которыми флюгарку фиксируют в верхней и нижней части.
- Ось с подшипниками вставляют в трубу и фиксируют болтами М8.
- На дефлектор устанавливают крепёжное кольцо. Для этого изготовленные кронштейны поочерёдно закрепляют на трубе поворотного узла и присоединительной муфты. На этом сборочные работы заканчиваются.
В процессе работы необходимо следить за состоянием смазки в подшипниках, иначе конструкция будет вращаться с трудом или вовсе заклинит.
Видео: дефлектор-флюгер своими руками
Установка дефлектора на дымоход
При монтаже дефлектора обязательно должен выполняться ряд условий, влияющих на эффективность его работы:
- в районах с порывистыми ветрами рационально использовать Н-образные усилители тяги;
- в северных регионах нежелательно устанавливать дефлекторы вращающегося типа;
- при установке круглого дефлектора на квадратную печную трубу изготавливают специальный переходник;
- усилитель тяги не рекомендуется монтировать там, где соседние постройки могут создавать аэродинамическую тень;
- устройство для усиления тяги должно обдуваться ветром с любого направления.
Для установки дефлектора можно воспользоваться двумя способами. В первом случае устройство для усиления тяги крепят непосредственно к печной трубе, используя хомуты, заклёпки или резьбовые соединения. Второй метод подразумевает присоединение дефлектора к специальному переходнику, внутренний диаметр которого позволяет попросту насадить устройство на дымоход. Последний способ удобно применять, если доступ к печной трубе ограничен или она имеет значительную длину.
Для фиксации дефлектора на печной трубе подойдёт металлический хомут подходящего диаметра
В общем случае монтаж дефлектора выглядит так:
- Подбирают отрезок трубы, диаметр которого на несколько миллиметров превышает размер дымохода.
- На расстоянии 10–15 см от торца заготовки проделывают отверстия под крепёж. Такие же сверления выполняют и в присоединительном патрубке отражателя.
- Отверстия в трубе и дефлекторе совмещают, продевают сквозь них шпильки и с обеих сторон фиксируют гайками. В дальнейшем выступающие внутрь патрубка шпильки послужат упором для трубы дымохода.
- Устройство поднимают наверх и насаживают на дымоход. Для окончательного крепления конструкции используют металлический хомут подходящего размера.
Для того чтобы устранить опасность подсоса воздуха, место стыка уплотняют базальтовой ватой, асбестовым шнуром или любым термостойким герметиком.
От того, насколько грамотно будет организована тяга в печной трубе, зависит не только экономичность и производительность теплового агрегата, но и безопасность ваших близких. Улучшить отвод отработанных газов сможет даже простой дефлектор, сделанный своими руками. Необходимо только придерживаться точных размеров и при изготовлении устройства для улучшения тяги проявить максимальную аккуратность и повышенное внимание.
