Материал нашел и подготовил к публикации Григорий Лучанский
Источник: В. Шведов, изобретатель. Эволюция дефлекторов. «Сельское строительство» №1, 1997 г.
В глубокую старину домашние очаги были без дымоходов. Сколько ни старались ученые почерпнуть какие-либо сведения о том, как вентилировали люди свои постройки, ни в древних рукописях, ни при раскопках Геркуланума, Помпеи и других древних поселений, ответа не нашли. Иногда при раскопках мест старых хлебопекарен, бань и винокурен находили остатки каменных кладок, напоминающие дымоотводы. По всей видимости, большинство людей тех времен принимали задымленность помещения за неизбежное зло и выпускали дым через окна или отверстия в крышах.
Первый дымоотвод появился в VI веке на севере Италии. Он представлял собой трубу произвольного сечения, которую позднее стали называть дефлектором. Дефлектором (по лат. deflectere — отклонять) называются оголовки, устанавливаемые в ветровом потоке над специальными вытяжными или приточными каналами и создающие при обдувании их ветром разрежение или избыточное давление в зависимости от назначения.
Первые правильно (по тем понятиям) построенные дымовые дефлекторы могут быть отнесены к временам Лонгобардов в Верхней Италии. Вскоре они получили большое развитие и в XII столетии были широко распространены в Англии и Франции. В Венеции, начиная с 1348 года, дефлекторы стали художественно оформлять. К югу они распространялись медленнее, так как в теплых странах надобность в этих устройствах была меньше. В Риме дымовые трубы появились только в 1368 году. В Германии, особенно на больших сооружениях, они распространились сравнительно быстрее. Доказательством этому служат королевские дворцы в Госларе и Мариенбурге и Западной Пруссии.
В холодных странах потребность в трубах была острее, и там жители заметили, что строившиеся ранее широкие дымовые трубы «впускают» ночью много холодного воздуха, а утром плохо «тянут». Поэтому их стали делать все уже и уже, и в ХIII столетии дымоходы стали настолько узкими, что в них уже не cмог влезть трубочист. А начиная с 1537 года в Лейпциге начали строить опять широкие трубы. Такие трубы применялись исключительно в Германии и южной Европе и были вытеснены лишь в 1819 году узкими дымовыми трубами, которые и теперь носят название «русских». Узкие русские дымовые дефлекторы, появившиеся у нас, можно объяснить относительно холодным климатом. Как видим, величина сечения труб, как капризная мода, периодически изменялась.
Было издано много всяких законов, касающихся строительства и эксплуатации отопительной системы. Так, на юге Германии закон гласил, что «камин не должен быть менее 18 дюймов (45 см) в квадрате». В 1712 году во Франции появилось полицейское распоряжение, которым для дымовых труб жилых строений предписывались большие размеры.
В промышленных городах XII—XIV столетий стало появляться большое количество дымовых труб. Петрарка писал, что «наружный вид Пизы походит на лес башен...». Подобно описанному выглядел Манчестер с его 10000 дымовыми трубами большей частью четырехугольного сечения. Потребность избавить «обывателей» от дыма и ядовитых газов породила строительство высоких дымовых труб. Цель — создать тягу, видимо, было не главным, так как старые винокурни выбрасывали через дымоходы много тепла и не нуждались в высоких дымоходах для создания тяги.
Изобретатель Франклин в 1758 году в одном из писем предлагал дымовые трубы («ловители ветра») использовать для охлаждения и проветривания летом жилищ. Иными словами, для нужд вентиляции. Видимо, можно считать эту дату датой рождения дефлекторов для нужд вентиляции.
Проблема загрязнения воздуха не нова. В Лондоне в 1273 году был обнародован указ, который объявлял сожжение угля занятием пагубным для здоровья. Вот, оказывается, с какого времени человечество обратило пристальное внимание на охрану окружающей среды.
Ранее люди не догадывались, что трубы с правильным оголовком обладают большей эжекцией, то есть производительностью. Между тем наиболее рациональные конструкции дефлекторов, использующие движение ветра (даже небольшой силы), способны создавать в канале разрежение, достаточное для создания удовлетворительных условий в помещении.
Применяемые системы естественной вентиляции и отопления с использованием дефлектором, в своем большинстве, малоэффективны из-за их конструктивного несовершенства. Однако нецелесообразно отказываться oт естественной вентиляции и отопления, а нужно совершенствовать их.
Сверху трубы обычно закрывали и всячески украшали коронами, гербами, изображениями птиц и животных. О том, что они способны не просто отводить дым, но и улучшать тягу, никто еще не подозревал.
Необходимость хотя бы частично избавить горожан от копоти и ядовитых газов привела к резкому увеличению высоты труб (14, 20, 43, 68—69, 75, 80, 88, 95). В середине прошлого века даже стометровые гиганты перестали быт редкостью. Приблизительно тогда же в Германии построили первую трубу круглого сечения. А до этого сечение труб было квадратным, прямоугольным, восьмиугольным.
В наши дни эксплуатируются различные типы дымовых дефлекторов (открытая труба, выпуклый колпак, Т-образный Фройденталя и др.). Однако вследствие несовершенства они не всегда обеспечивают необходимую вытяжную способность, что приводит к засорению отопительной системы продуктами сгорания, уменьшению теплоотдачи печей, ухудшению горений топлива, способствует обильному шлакообразованию, созданию антисанитарно-гигиенических условий в помещении.
С учетом этих недостатков разработан новый дымовой дефлектор, который обладает наиболее высокими аэродинамическими качествами — имеет минимальное, внутреннее аэродинамическое сопротивлении и плохо обтекаемую внешнюю форму.
На рисунке (1—69) показаны cтационарные конструкции, устанавливаемые на здание. Дефлекторы расположены примерно в хронологической последовательности.
Каждая конструкция носит название автора, фирмы или же конструктивных его способностей. Для простоты изображения дефлекторов условно не показывают соединения его частей. С развитием техники, изменением технологии производства, улучшением условий труда, быта возникла необходимость в хорошей вентиляции и отоплении сооружений. Естественно, это побуждало к поиску и разработке наиболее совершенных конструкций дефлекторов.
Дефлекторы (13, 20, 35, 61, 62) появились сравнительно недавно. Но и они еще мало эффективны и не могут обеспечить желаемый состав воздуха в помещении. Для устранения этого недостатка были разработаны наиболее эффективные конструкции дефлекторов: вытяжной (63) с рассекателем и приточный (66) для поступления в помещение атмосферного воздуха.
Учитывая необходимость создания наиболее эффективной системы вентиляции и удаления продукты горения, автором разработан целый ряд новых конструкций дефлекторов, которые технологичны в изготовлении и эффективны в эксплуатации. Им предстоит еще долго нести свою службу.
Возможно даже, что вентиляционные дефлекторы будут жить дольше и дымовых труб, и кондиционеров. Это произойдет в том случае, если промышленная цивилизация достигнет такого уровня развития, когда атмосфера нашей планеты перестанет быть ее сточной канавой. Об этом люди не забывали и постепенно совершенствовали конструкции.
В городе Симферополе на улице Горького здание, в прошлом богатого владельца, украшает дефлектор (70), выполненный в виде изящной архитектурной надстройки. Позднее была изобретена труба с выпускными окнами, которые открывались клапанами (71), укрепленными на шарнире к дымоходу. Эти клапаны соединены между собой двумя металлическими прутьями. При безветрии клапаны опущены, если же ветер закроет клапан с одной стороны, то с другой он откроет выходное отверстие. Это способствует беспрепятственному удалению продуктов горения. К недостатку конструкции можно отнести неприятное ощущение от шума, возникающего от перемещения клапана.
Конструктивные схемы дефлекторов
(толстая стрелка показывает направление воздушного потока (ветра), тонкая — движение воздуха в дефлекторе, вызванное воздушным потоком). Цифра после названия дефлектора соответствует году создания: 1 — пещерный; 2 — китайский, 1485; 3 — флюгарка, 1485; 4 — боярских палат, Коломенское, 1630; 5 — церковь, Московская область, 1640; 6 — печи плавления металла, 1657; 7 — «жестяной крест»; 8 — Гебрара, 1755; 9 — жилища северокамерунских негров; 10 — Горта, 1825; 11 — дупло дерева; 12 — конфузор; 13 — Мюира; 14 — Шетлера, 1845; 15 — ориентирующийся; 16 — Гартмана, 1872; 17 — Косье, 1880; 19 — Васнецова, 1882; 20 — конюшенный; 21 — Гартмана, 1884; 22 — дымовой, Таллин; 23 — Бема, 1884; 24 — диффузор; 25 — часовая башня, Псков; 26 — Крейцлера, 1897; 27 — Ковальского, 1928; 28 — Штрауса, 1904; 29 — Андрею и др., 1904; 30 — Коша, 1906; 31 — Шуберта, 1906; 33 — дымо-водонапорная труба, 1910; 34 — дворца княгини Гагариной, Крым, 1907; 35 — сельскохозяйственный; 36 — терка; 37 — фирмы Бар; 38 — Бюро по оборудованию печей 1922; 39 — Злобинского, 1925; 40 — бидонный, 1925; 41 — Кройц; 42 — с направляющими пластинами; 43 — толкуша; 44 — Кукука, 1927; 45 — Дейринга, 1931; 46 — Хеппеншталя, 1934; 47 — Витакера, 1936; 48 — Кунгеле, 1952; 49 — Альворда, 1953; 50 — Миллера, 1963; 51 — опорастолб; 52 — комбинированный; 53 — Масюкова, 1965; 54 — Шведова В., 1967; 55 — Говарда, 1967; 56 — Топпа, 1968; 57 — Шведова В., 1968; 58 — дымовая труба, Мокдевельская ТЭЦ, 1969; 59 — Шведова В., 1969; 60 — вентиляционный, Чехословакия; 61 — бочка; 62 — сельскохозяйственный; 63 — Шведова В., 1970; 64 — катка; 65 — Шведова В., 1970; 66 — Шведова В., 1971; 67 — Авилова; 68 — Авилова; 69 — Авилова; 70 — г. Симферополь; 71 — клапанный; 72 — жалюзийный; 73 — Галя де-Гиуля; 74 — Григоровича И., 1894; 75 — Регенбургского; 76 — вытяжной; 77 — типа «скворечник»; 78 — типа «скворечник»; 79 — типа «скворечник».
Жалюзийные дефлекторы в виде «скворечников» (72, 77, 78, 79) изготовлены из камня, кирпича, металла и дерева. Это одни из первых дефлекторов такого вида. Устройство нашло широкое применение и в наши дни для вентиляции хранилищ, окладов, животноводческих помещений. Его можно встретить на покрытиях (крышах). На эскизе (73) показан ориентирующийся дефлектор, который состоит из круглого цилиндра, горизонтально установленного к потоку воздуха и поворачивающегося по его направлению. Недостатком такого рода дефлекторов нужно считать их быстрый выход из строя, так как здесь использованы шарнирные соединения, которые в холодное время года могут быть заклинены из-за обледенения.
Одна из интереснейших конструкций дефлекторов прошлого века, которую изобрел военный инженер капитан Иван Григорович, описана в Привилегии № 80 1894 года (74). «Нижеописанный дефлектор, усиливающий тягу в дымовых и вентиляционных трубах, отличается от других того же рода приборов, применяемых в нем, изображенным на чертеже «чечевицеобразным перекрытием». Далее объясняется значение такой формы колпака, который «...предохраняя верхнее отверстие трубы от атмосферных осадков (дождя, снега), не только не ослабляет действие прибора, но даже усиливает побудительную тягу в трубе». Ниже указывается, что благодаря «... этой крышке, описанный дефлектор заменяем собой все флюгарки, колпаки и зонты. Прибор этот не засоряется, усиливает тягу при всех направлениях ветра, а при отраженных потоках воздуха и позволяет уменьшить высоту труб, наконец, поставленный на вентиляционных трубах, он сокращает расход топлива на побудительную тягу». Указанную конструкцию и в наши дни можно встретить на вентиляционных и дымовых трубах (Исакиевский собор, железнодорожные вагоны, животноводческие постройки и др.). Cледует отметить, что указанный И. Григоровичем эффект на деле не подтвердился. Как было нами доказано, рассекательный колпак значительно увеличивает сопротивление устройства. Суть устройства (73) заключается в том, что к концу воронкообразной трубы для облегчения поворота укрепляется противовес.
Рассмотренные дефлекторы (71, 72, 73, 75) «...служат важным пособием для улучшения тяги в дурно устроенных печах». В местах определенной Розы ветров рекомендуется изготовлять дефлекторы с поворачивающейся на оси плоскостью (76). Эта конструкция не защищена от влияния атмосферных осадков и не чувствительна к движению небольших воздушных потоков. На эскизах (77, 88, 79) представлены вентиляционные дефлекторы типа «скворечник». Они широко распространены, для вентиляции сельскохозяйственных помещений, животноводческих ферм, хранилищ. Недостатком устройств является низкая эжекционная способность и большое сопротивление. Кроме того, дерево быстро разрушается.
Итак, мы рассмотрели исторический путь эволюции дымовых и вентиляционных дефлекторов. Порою он был сложный, а иногда и противоречивый, подвергался различным модным течениям. Дефлекторы всегда были «зеркалом» развития техники и экономики страны.
Назад в раздел
