Tepelné čerpadlo Frenetta: konštrukcia a princíp činnosti + viete si ho zostaviť sami?

Tí, ktorí milujú majstrovanie, vždy nájdu využitie pre vlastnú silu, trpezlivosť a odpadové materiály.Z prakticky voľných komponentov si ľahko postavia mimoriadne užitočnú vec v každodennom živote.

Môžu si napríklad vyrobiť efektívne tepelné čerpadlo Frenette vlastnými rukami bez toho, aby museli niečo míňať. Vedomosti a zručnosti si však doplnia, a to je na nezaplatenie, nie?

Uvedené informácie vám pomôžu pochopiť princíp fungovania jednotky. S našou pomocou sa môžete rozhodnúť o dizajne a dozvedieť sa, ako sa model vyrába. Prehľadný návod na výrobu tohto typu tepelného čerpadla poskytne účinnú pomoc nezávislým domácim majstrom.

Poskytujeme praktické odporúčania na výrobu produktívnych domácich produktov a tipy na obsluhu takýchto zariadení.

Ako zariadenie funguje

Tí, ktorí prišli do styku s otázkami hospodárneho vykurovania, poznajú názov „tepelné čerpadlo“. Najmä v kombinácii s výrazmi ako „pevnina-voda“, "voda-voda", alebo "vzduch-voda" a tak ďalej.

Takéto tepelné čerpadlo nemá so zariadením Frenette prakticky nič spoločné. Okrem názvu aj konečný výsledok v podobe tepelnej energie, ktorá sa v konečnom dôsledku využíva na vykurovanie.

Tepelné čerpadlá fungujúce na Carnotovom princípe sú veľmi obľúbené ako cenovo výhodný spôsob organizácie vykurovania, tak aj ako ekologický systém.

Prevádzka takéhoto komplexu zariadení je spojená s akumuláciou nízkopotenciálnej energie obsiahnutej v prírodných zdrojoch (zem, voda, vzduch) a jej premenou na tepelnú energiu s vysokým potenciálom.

Vynález Eugene Frenette je navrhnutý a funguje úplne inak.

Princíp činnosti tohto zariadenia je založený na využití tepelnej energie, ktorá sa uvoľňuje pri trení. Dizajn je založený na kovových povrchoch umiestnených nie blízko seba, ale v určitej vzdialenosti. Priestor medzi nimi je vyplnený kvapalinou.

Časti zariadenia sa navzájom otáčajú pomocou elektromotora, kvapalina umiestnená vo vnútri krytu a v kontakte s rotujúcimi prvkami sa zahrieva.

Výsledné teplo sa môže použiť na ohrev chladiacej kvapaliny. Niektoré zdroje odporúčajú použiť túto kvapalinu priamo pre vykurovací systém. Najčastejšie je bežný radiátor pripevnený k domácemu čerpadlu Frenette.

Ako chladiaca kvapalina vykurovacieho systému Odborníci dôrazne odporúčajú používať radšej olej ako vodu.

Počas prevádzky čerpadla má táto kvapalina tendenciu sa veľmi silne zahrievať. Voda v takýchto podmienkach môže jednoducho vrieť. Horúca para v uzavretom priestore vytvára nadmerný tlak, čo zvyčajne vedie k prasknutiu potrubia alebo krytu. V tejto situácii je oveľa bezpečnejšie použiť olej, pretože jeho bod varu je oveľa vyšší.

Na výrobu tepelného čerpadla Frenette budete potrebovať motor, radiátor, niekoľko rúrok, oceľovú klapku, oceľové kotúče, kovovú alebo plastovú tyč, kovový valec a sadu matíc (+)

Existuje názor, že účinnosť takéhoto generátora tepla presahuje 100% a môže byť dokonca 1000%. Z pohľadu fyziky a matematiky to nie je úplne správne tvrdenie.

Účinnosť odráža energetickú stratu vynaloženú nie na vykurovanie, ale na skutočnú prevádzku zariadenia. Fenomenálne tvrdenia o neuveriteľne vysokej účinnosti čerpadla Frenette odrážajú jeho účinnosť, ktorá je skutočne pôsobivá. Spotreba energie na prevádzku zariadenia je zanedbateľná, ale množstvo vznikajúceho tepla je veľmi citeľné.

Ohrev chladiacej kvapaliny na rovnaké teploty pomocou vykurovacieho telesa napríklad na vykurovanie by vyžadoval podstatne viac elektriny, možno aj desaťkrát viac. Ohrievač pre domácnosť by sa pri tejto úrovni spotreby elektriny ani nezohrial.

Prečo nie sú všetky obytné a priemyselné priestory vybavené takýmito zariadeniami? Dôvody sa môžu líšiť.

Po prvé, voda je jednoduchšie a pohodlnejšie chladivo ako olej.Nezohrieva sa na také vysoké teploty a odstránenie následkov úniku vody je jednoduchšie ako čistenie rozliateho oleja.

Po druhéV čase, keď bolo vynájdené čerpadlo Frenette, centralizovaný systém vykurovania už existoval a úspešne fungoval. Demontáž s cieľom nahradiť ho generátormi tepla by bola príliš drahá a spôsobila by veľa nepríjemností, takže o tejto možnosti nikto vážne neuvažoval. Ako sa hovorí, najlepší je nepriateľ dobrého.

Odporúčania na používanie zariadenia

Stojí za zmienku, že stále existujú variácie čerpadla Eugene Frenette využívajúce vodu ako chladiacu kvapalinu. Ale zvyčajne ide o veľké priemyselné modely, ktoré sa používajú v špecializovaných podnikoch.

Prevádzka takýchto zariadení je prísne kontrolovaná pomocou špeciálnych nástrojov. Zabezpečiť podobnú úroveň bezpečnosti doma je takmer nemožné.

Všeobecná schéma priemyselného generátora tepla vyvinutého vedcami Khabarovsk: 1 - kapacita; 2 — prívodné potrubie; 3 — výstupné potrubie; 4 - ohrievač vody; 5 - ložiskový hriadeľ. Ako chladivo sa používa voda

Najpopulárnejšou verziou čerpadla Frenette, ktorá ako chladivo používa skôr vodu ako olej, je zariadenie vyvinuté vedcami z Chabarovska: Natalya Ivanovna Nazyrova, Michail Pavlovič Leonov a Alexander Vasilyevich Syarg. V tomto dizajne v tvare huby sa voda špeciálne privedie do varu a premení sa na paru.

Reakčná sila pary sa potom využíva na zvýšenie rýchlosti pohybu chladiacej kvapaliny cez kanály čerpadla na 135 m/min. V dôsledku toho sú náklady na energiu na pohyb chladiacej kvapaliny minimálne a návratnosť vo forme tepelnej energie je veľmi vysoká.

Takáto jednotka však musí byť mimoriadne odolná a jej činnosť musí byť neustále monitorovaná, aby sa predišlo nehodám.

Čo by ste mali urobiť, ak plánujete použiť čerpadlo Frenette na vykurovanie veľkej miestnosti alebo celého domu? Voda je tradičné chladivo, väčšina vykurovacích systémov je navrhnutá špeciálne pre ňu. A naplnenie celého vykurovacieho systému správnym tekutým olejom môže byť nákladné.

Tento problém sa dá vyriešiť veľmi jednoducho. Dodatočne je potrebné vybudovať klasický výmenník tepla, v ktorom bude zohriaty olej ohrievať vodu cirkulujúcu vykurovacím systémom. Trochu tepla sa stratí, ale celkový efekt zostane dosť viditeľný.

Tepelné čerpadlo Frenette je možné úspešne použiť v kombinácii s podlahovými systémami vyhrievanými vodou. Ale namiesto vody musíte do potrubia naliať tekutý olej

Zaujímavým nápadom môže byť použitie pumpy Frenette v kombinácii s systém podlahového vykurovania. V tomto prípade sa chladiaca kvapalina uvoľňuje cez úzke plastové rúrky uložené v betónovom potere.

Tento vykurovací systém funguje rovnako ako konvenčná podlaha ohrievaná vodou. Samozrejme, projekt tohto typu je možné realizovať iba v súkromnom dome, pretože výškové bytové domy môžu používať iba elektrická vyhrievaná podlaha.

Praktickým a pohodlným spôsobom použitia takéhoto zariadenia je vykurovanie malej miestnosti: garáž, stodola, dielňa atď. Čerpadlo Frenetta umožňuje efektívne a rýchlo vyriešiť problém autonómneho vykurovania na takýchto miestach.

Spotreba energie na jeho prevádzku je v porovnaní s výsledným tepelným efektom malá a postaviť takúto jednotku z najjednoduchších materiálov nie je náročné.

Možnosti dizajnu pumpy Frenette

Eugene Frenette zariadenie pomenované po ňom nielen vynašiel, ale aj opakovane vylepšoval a prichádzal s novými, efektívnejšími verziami zariadenia.

Úplne prvé čerpadlo, ktoré si vynálezca patentoval v roku 1977, využívalo iba dva valce:

• vonkajšie - dutý valec má väčší priemer a je v statickom stave
• interiéru — priemer nádoby je o niečo menší ako rozmery dutiny vonkajšieho valca.

Do vzniknutého úzkeho priestoru medzi stenami dvoch valcov vynálezca nalial tekutý olej. Samozrejme, časť konštrukcie, v ktorej sa táto chladiaca kvapalina nachádzala, bola starostlivo utesnená, aby nedochádzalo k úniku oleja.

Toto je schéma úplne prvej verzie tepelného čerpadla Frenette. Otočný hriadeľ je umiestnený horizontálne, chladiaca kvapalina je umiestnená v úzkom priestore medzi dvoma pracovnými valcami (+)

Vnútorný valec je spojený s hriadeľom elektromotora tak, aby bola zabezpečená jeho rýchla rotácia voči stacionárnemu veľkému valcu. Na opačnom konci konštrukcie bol umiestnený ventilátor s obežným kolesom.

Počas prevádzky sa olej zahrieval a odovzdával teplo vzduchu obklopujúcemu zariadenie. Ventilátor umožnil rýchlu distribúciu teplého vzduchu po celej miestnosti.

Keďže sa tento dizajn dosť silno zahrieval, z dôvodu pohodlného a bezpečného používania bola konštrukcia skrytá v ochrannom puzdre. V puzdre boli samozrejme urobené otvory na cirkuláciu vzduchu.

Užitočným doplnkom konštrukcie bol termostat, pomocou ktorého sa dala do určitej miery automatizovať prevádzka čerpadla Frenette.

Stredová os tohto modelu tepelného čerpadla je umiestnená vertikálne. Motor je dole, potom sú tam vložené valce a navrchu je ventilátor. Neskôr sa objavil model s horizontálnou stredovou osou.

Bol použitý model tepelného čerpadla Frenette s horizontálne orientovaným otočným hriadeľom spolu s vykurovacím radiátorom, vo vnútri ktorého cirkuloval ohriaty olej (+)

Toto zariadenie bolo prvýkrát použité v kombinácii nie s ventilátorom, ale s vykurovacím radiátorom. Motor je umiestnený na boku a hriadeľ rotora prechádza cez rotujúci bubon a vychádza von.

Tento typ zariadenia nemá ventilátor. Chladiaca kvapalina z čerpadla sa pohybuje potrubím do chladiča. Podobným spôsobom je možné ohriaty olej preniesť do iného výmenníka tepla alebo priamo do vykurovacieho potrubia.

Neskôr sa dizajn tepelného čerpadla frenette výrazne zmenil. Hriadeľ rotora zostal stále vo vodorovnej polohe, ale vnútorná časť bola tvorená dvoma rotujúcimi bubnami a medzi nimi uloženým obežným kolesom. Ako chladivo sa tu opäť používa tekutý olej.

V tejto verzii tepelného čerpadla Frenette sa dva valce otáčajú vedľa seba, sú oddelené špeciálne navrhnutým obežným kolesom z veľmi odolného kovu (+)

Keď sa táto konštrukcia otáča, olej sa dodatočne zahrieva, keď prechádza cez špeciálne otvory vytvorené v obežnom kolese a potom preniká do úzkej dutiny medzi stenami krytu čerpadla a jeho rotora.Tým sa výrazne zvýšila účinnosť čerpadla Frenette.

Pre tepelné čerpadlo Frenette sú pozdĺž okrajov obežného kolesa vytvorené malé otvory. Chladiaca kvapalina sa pri prechode cez ne ohrieva rýchlo a efektívne (+)

Je však potrebné poznamenať, že tento typ čerpadla nie je príliš vhodný na výrobu doma. Najprv budete musieť nájsť spoľahlivé výkresy alebo vypočítať dizajn sami a to dokáže iba skúsený inžinier.

Potom budete musieť nájsť špeciálne obežné koleso s otvormi vhodnej veľkosti. Tento prvok tepelného čerpadla pracuje pri zvýšenej záťaži, preto musí byť vyrobený z veľmi odolných materiálov.

Vlastná výroba zariadenia

Prehľad konštrukčných možností pre čerpadlo Frenette nám umožňuje pochopiť, že princípy jeho fungovania je možné použiť s rôznym stupňom účinnosti v konštrukciách rôznych typov a typov. Základná myšlienka zostáva rovnaká: úzky priestor medzi kovovými prvkami naplnený olejom a otáčaný elektromotorom.

Na obrázku je znázornená verzia tepelného čerpadla Frenette, ktorá sa zvyčajne používa na vlastnú výrobu zariadenia. Základom dizajnu sú kovové disky oddelené maticami (+)

Doma sa najčastejšie vyrába čerpadlo Frenette, ktoré pozostáva zo série kovových dosiek oddelených úzkou medzerou.

Na výrobu takéhoto zariadenia musíte pripraviť potrebné materiály:

• dutý kovový valec;
• sada rovnakých oceľových diskov s otvorom v strede;
• sada matíc 6 mm vysoká;
• závitová oceľová tyč:
• elektromotor s predĺženým hriadeľom;
• ložisko;
• Radiátor;
• spojovacie potrubia.

Rozmery čerpadla môžu byť väčšie alebo menšie.Ale vzdialenosť medzi kotúčmi musí byť dodržaná presne - 6 mm. Ako rozpery sa používajú štandardné matice a stredom konštrukcie je oceľová tyč.

Jeho hrúbka by mala zodpovedať priemeru matice. Ak nemáte po ruke závitovú tyč, budete ju musieť jednoducho odrezať.

Kovové disky pre tepelné čerpadlo Frenette by mali byť o niečo menšie ako priemer valcového telesa, aby sa zabezpečilo voľné otáčanie a efektívnejší ohrev chladiacej kvapaliny

Je zrejmé, že otvor v kotúčoch musí byť taký, aby sa dali voľne nasadiť na axiálnu tyč. Vonkajší priemer kotúčov by mal byť o niekoľko milimetrov menší ako puzdro. Ak nie sú po ruke žiadne hotové prvky, kotúče sú vyrezané z plechu sami alebo je práca zverená sústružníkovi.

Oceľové kotúče pre tepelné čerpadlo Frenette je možné rezať doma, ak máte správne vybavenie

Valcové teleso môže byť vyrobené zo starej kovovej nádoby vhodnej konfigurácie alebo zvarené z kovu. Poslúži aj kúsok širokej kovovej rúry.

Steny sú privarené ku koncom valca. Puzdro musí byť utesnené, aby olej neunikal. Na hornom a dolnom konci krytu by mali byť vytvorené ďalšie otvory: pre vstup a výstup vykurovacích potrubí vedúcich k radiátoru.

Samozrejme, všetky potrubné spoje by mali byť utesnené. Pre závitové spojenia sa používajú špeciálne tmely: páska FUM, ľan atď. Ak sa rozhodne použite polypropylénové rúry, na inštaláciu takýchto rúr budete potrebovať špeciálne tvarovky a prípadne aj spájkovačku.

Na prevádzku čerpadla Frenette nie je potrebný vysokovýkonný elektromotor.Vhodné je zariadenie odstránené zo starého alebo rozbitého domáceho spotrebiča, ako je bežný ventilátor.

Hlavným účelom elektromotora je otáčanie hriadeľa. Príliš rýchle otáčanie môže spôsobiť poruchu zariadenia. Čím rýchlejšie sa štruktúra otáča, tým viac sa chladiaca kvapalina zahrieva.

Malý motor na otáčanie hriadeľa tepelného čerpadla Frenette je možné odstrániť z poškodených domácich spotrebičov alebo zakúpiť v obchode

Aby sa tyč mohla voľne otáčať, potrebujete vhodné ložisko štandardných veľkostí. Keď sú všetky prvky pripravené, môžete začať s montážou zariadenia. Najprv je na spodnej časti vo vnútri krytu nainštalovaná stredová os s ložiskom. Potom sa na osku naskrutkuje dištančná matica, potom sa nasadí kotúč, znova matica, znova kotúč atď.

Kotúče s maticami sa striedajú, kým sa kryt nenaplní až po vrch. Dokonca aj v štádiu prípravy môžete vykonať predbežné výpočty počtu požadovaných diskov a matíc.

K hrúbke matice (6 mm) je potrebné pripočítať aj hrúbku kotúča. Vydeľte výšku tela týmto číslom. Výsledné číslo poskytne informáciu o požadovanom počte párov „matica + disk“. Matica sa inštaluje ako posledná.

Akonáhle je kryt naplnený týmito pohyblivými časťami, je naplnený tekutým olejom. Na druhu oleja nezáleží, môžete si vziať minerálny, bavlníkový, repkový alebo akýkoľvek iný, ktorý dobre znáša teplo a netvrdne. Potom je konštrukcia pokrytá horným vekom a starostlivo zváraná.

V tomto bode sú rúrky chladiča zvyčajne už pripevnené k uzáverom. Pre pohodlie pri ďalšej inštalácii a údržbe zariadenia je možné na potrubia inštalovať dva uzatváracie ventily. Teraz je potrebné pripevniť os tepelného čerpadla k hriadeľu motora.

Systém je pripojený k sieti, kontroluje sa prítomnosť netesností a posudzujú sa prevádzkové vlastnosti zariadenia.

Vlastnoručne vyrobené tepelné čerpadlo Frenette je možné napojiť na klasický liatinový alebo bimetalový radiátor, ktorý zabezpečí potrebný vykurovací efekt

Ak je všetko vykonané správne, náprava s kotúčmi sa začne otáčať a zahrievať olej vo vnútri zariadenia. Horúca chladiaca kvapalina sa bude pohybovať cez horný otvor cez potrubie do vykurovacieho radiátora. Ochladený olej sa vracia do telesa tepelného čerpadla cez zvodné potrubie, aby sa znovu zahrial.

Na automatizáciu chodu systému môžete použiť špeciálne relé s teplotným senzorom, ktoré detekuje zahrievanie krytu tepelného čerpadla a podľa potreby vypne motor alebo ho zapne. Predídete tak prehriatiu systému, poškodeniu elektromotora a celkovo zvýšite životnosť zariadenia.

Závery a užitočné video na túto tému

Zaujímavá verzia čerpadla Frenette je uvedená v tomto videu:

Bohužiaľ, čerpadlo Frenette nenašlo široké uplatnenie v teplárenskom priemysle. Takéto priemyselné zariadenie pre potreby domácnosti je ťažké nájsť v obchodoch pre domácich majstrov. Mnoho remeselníkov však úspešne využilo úspechy tohto vedca a aplikovalo ich vo svojich domovoch, kúpeľoch, garážach atď.

Možno ste ten istý DIY človek, ktorému sa podarilo zrealizovať Frenettin nápad? Podeľte sa o svoje skúsenosti - zanechajte komentáre k článku a pridajte fotografie svojich produktov. Kontaktný formulár sa nachádza nižšie.