Pompa ciepła Frenetta: konstrukcja i zasada działania + czy można ją samodzielnie zamontować?

Ci, którzy lubią majsterkować, zawsze znajdą zastosowanie dla własnej siły, cierpliwości i odpadów.Z praktycznie darmowych komponentów można w prosty sposób zbudować rzecz niezwykle przydatną w życiu codziennym.

Na przykład mogą własnoręcznie wykonać wydajną pompę ciepła Frenette, nie wydając żadnych pieniędzy. Ale uzupełnią swoją wiedzę i umiejętności, a to jest bezcenne, prawda?

Przedstawione informacje pomogą Państwu zrozumieć zasadę działania urządzenia. Z naszą pomocą możesz zdecydować się na projekt i dowiedzieć się jak model jest wykonany. Jasne instrukcje dotyczące produkcji tego typu pompy ciepła zapewnią skuteczną pomoc niezależnym rzemieślnikom domowym.

Zapewniamy praktyczne zalecenia dotyczące wytwarzania produktywnych domowych produktów oraz wskazówki dotyczące obsługi takiego sprzętu.

Jak działa urządzenie

Osobom, które zetknęły się z problematyką oszczędnego ogrzewania, znana jest nazwa „pompa ciepła”. Zwłaszcza w połączeniu z terminami takimi jak „ląd-woda”, "woda woda", Lub "powietrze woda" i tak dalej.

Taka pompa ciepła nie ma praktycznie nic wspólnego z urządzeniem Frenette. Oprócz nazwy i efektu końcowego w postaci energii cieplnej, która docelowo wykorzystywana jest do ogrzewania.

Pompy ciepła działające na zasadzie Carnota cieszą się dużą popularnością zarówno jako ekonomiczny sposób organizacji ogrzewania, jak i jako system przyjazny dla środowiska.

Działanie takiego zespołu urządzeń wiąże się z akumulacją energii o niskim potencjale zawartej w zasobach naturalnych (ziemia, woda, powietrze) i jej konwersją na energię cieplną o wysokim potencjale.

Wynalazek Eugene'a Frenette'a został zaprojektowany i działa zupełnie inaczej.

Zasada działania tego urządzenia opiera się na wykorzystaniu energii cieplnej, która wydziela się podczas tarcia. Projekt opiera się na metalowych powierzchniach umieszczonych nie blisko siebie, ale w pewnej odległości. Przestrzeń między nimi wypełniona jest cieczą.

Części urządzenia obracają się względem siebie za pomocą silnika elektrycznego, ciecz znajdująca się wewnątrz obudowy i stykająca się z obracającymi się elementami nagrzewa się.

Powstałe ciepło można wykorzystać do podgrzania chłodziwa. Niektóre źródła zalecają stosowanie tego płynu bezpośrednio do instalacji grzewczej. Najczęściej zwykły grzejnik jest podłączony do domowej pompy Frenette.

Jak płyn chłodzący instalację grzewczą Eksperci zdecydowanie zalecają stosowanie oleju zamiast wody.

Podczas pracy pompy ciecz ta ma tendencję do bardzo silnego nagrzewania się. Woda w takich warunkach może po prostu się zagotować. Gorąca para w zamkniętej przestrzeni wytwarza nadciśnienie, co zwykle prowadzi do pęknięcia rur lub obudowy. W tej sytuacji znacznie bezpieczniej jest używać oleju, ponieważ jego temperatura wrzenia jest znacznie wyższa.

Do wykonania pompy ciepła Frenette będziesz potrzebował silnika, grzejnika, kilku rur, stalowej przepustnicy, stalowych tarcz, metalowego lub plastikowego pręta, metalowego cylindra i zestawu nakrętek (+)

Istnieje opinia, że ​​sprawność takiego generatora ciepła przekracza 100%, a nawet może wynosić 1000%. Z punktu widzenia fizyki i matematyki nie jest to stwierdzenie całkowicie poprawne.

Wydajność odzwierciedla straty energii wydanej nie na ogrzewanie, ale na faktyczną pracę urządzenia. Raczej fenomenalne twierdzenia o niewiarygodnie wysokiej wydajności pompy Frenette odzwierciedlają jej wydajność, która jest naprawdę imponująca. Zużycie energii na pracę urządzenia jest znikome, jednak ilość wytworzonego w efekcie ciepła jest bardzo odczuwalna.

Na przykład podgrzanie płynu chłodzącego do tej samej temperatury za pomocą elementu grzejnego wymagałoby znacznie więcej energii elektrycznej, być może dziesiątki razy więcej. Przy takim zużyciu prądu domowy grzejnik nawet by się nie nagrzał.

Dlaczego nie wszystkie pomieszczenia mieszkalne i przemysłowe są wyposażone w takie urządzenia? Przyczyny mogą być różne.

Po pierwszewoda jest prostszym i wygodniejszym chłodziwem niż olej.Nie nagrzewa się do tak wysokich temperatur, a wyeliminowanie skutków wycieków wody jest łatwiejsze niż sprzątanie rozlanego oleju.

Po drugiedo czasu wynalezienia pompy Frenette istniał już scentralizowany system ogrzewania i działał on pomyślnie. Demontaż w celu zastąpienia go generatorami ciepła byłby zbyt kosztowny i powodowałby wiele niedogodności, dlatego nikt poważnie nie rozważał tej opcji. Jak to mówią lepsze jest wrogiem dobrego.

Zalecenia dotyczące korzystania z urządzenia

Warto zauważyć, że nadal istnieją odmiany pompy Eugene Frenette wykorzystujące wodę jako chłodziwo. Ale zwykle są to duże modele przemysłowe stosowane w wyspecjalizowanych przedsiębiorstwach.

Działanie takich urządzeń jest ściśle kontrolowane za pomocą specjalnych przyrządów. Zapewnienie podobnego poziomu bezpieczeństwa w domu jest prawie niemożliwe.

Ogólny schemat przemysłowego generatora ciepła opracowanego przez naukowców z Chabarowska: 1 - pojemność; 2 — rura wlotowa; 3 — rura wylotowa; 4 - podgrzewacz wody; 5 - wał łożyskowy. Jako chłodziwo stosuje się wodę

Najpopularniejszą wersją pompy Frenette, która jako chłodziwo wykorzystuje wodę, a nie olej, to urządzenie opracowane przez naukowców z Chabarowska: Natalię Iwanowna Nazyrową, Michaiła Pawłowicza Leonowa i Aleksandra Wasiljewicza Siarga. W tym projekcie w kształcie grzyba woda jest specjalnie doprowadzana do wrzenia i zamienia się w parę.

Siła reakcji pary jest następnie wykorzystywana do zwiększenia prędkości przepływu cieczy chłodzącej przez kanały pompy do 135 m/min. W rezultacie koszty energii potrzebnej do przemieszczania chłodziwa są minimalne, a zwrot w postaci energii cieplnej jest bardzo wysoki.

Taka jednostka musi być jednak niezwykle trwała, a jej działanie musi być stale monitorowane, aby uniknąć wypadków.

Co zrobić, jeśli planujesz wykorzystać pompę Frenette do ogrzewania dużego pomieszczenia lub całego domu? Woda jest tradycyjnym czynnikiem chłodzącym; większość systemów grzewczych została zaprojektowana specjalnie do niej. Napełnienie całego systemu grzewczego odpowiednim płynnym olejem może być kosztowne.

Problem ten można rozwiązać bardzo prosto. Dodatkowo konieczna jest budowa konwencjonalnego wymiennika ciepła, w którym podgrzany olej będzie podgrzewał wodę krążącą w instalacji grzewczej. Część ciepła zostanie utracona, ale ogólny efekt pozostanie dość zauważalny.

Pompę ciepła Frenette można z powodzeniem stosować w połączeniu z wodnymi systemami podłogowymi. Ale zamiast wody należy wlać płynny olej do rur

Ciekawym pomysłem może być użycie pompy Frenette w połączeniu z system ogrzewania podłogowego. W tym przypadku chłodziwo jest uwalniane przez wąskie plastikowe rurki ułożone w jastrychu betonowym.

Ten system ogrzewania działa w taki sam sposób, jak konwencjonalna podłoga podgrzewana wodą. Oczywiście projekt tego typu można wdrożyć tylko w prywatnym domu, ponieważ z wieżowców można korzystać wyłącznie elektryczna podgrzewana podłoga.

Praktycznym i wygodnym sposobem wykorzystania takiego urządzenia jest ogrzanie małego pomieszczenia: garażu, stodoły, warsztatu itp. Pompa Frenetta pozwala skutecznie i szybko rozwiązać problem autonomicznego ogrzewania w takich miejscach.

Zużycie energii na jego działanie jest niewielkie w porównaniu do powstałego efektu cieplnego, a zbudowanie takiej jednostki z najprostszych materiałów nie jest trudne.

Opcje konstrukcyjne pompy Frenette

Eugene Frenette nie tylko wynalazł urządzenie nazwane jego imieniem, ale także wielokrotnie je udoskonalał, wymyślając nowe, skuteczniejsze wersje urządzenia.

Pierwsza pompa, którą wynalazca opatentował w 1977 r., wykorzystywała tylko dwa cylindry:

• zewnętrzny - wydrążony cylinder ma większą średnicę i jest w stanie statycznym
• wnętrze — średnica pojemnika jest nieco mniejsza niż wymiary wnęki cylindra zewnętrznego.

Wynalazca wlał ciekły olej do powstałej wąskiej przestrzeni pomiędzy ściankami dwóch cylindrów. Oczywiście część konstrukcji w której znajdował się ten płyn chłodzący została starannie uszczelniona aby zapobiec wyciekom oleju.

To jest schemat pierwszej wersji pompy ciepła Frenette. Wał obrotowy umieszczony jest poziomo, chłodziwo umieszczone jest w wąskiej przestrzeni pomiędzy dwoma cylindrami roboczymi (+)

Cylinder wewnętrzny połączony jest z wałem silnika elektrycznego w taki sposób, aby zapewnić jego szybki obrót względem nieruchomego dużego cylindra. Na przeciwległym końcu konstrukcji umieszczono wentylator z wirnikiem.

Podczas pracy olej nagrzewał się i oddawał ciepło do powietrza otaczającego urządzenie. Wentylator umożliwił szybkie rozprowadzenie ciepłego powietrza po całym pomieszczeniu.

Ponieważ konstrukcja ta dość mocno się nagrzewała, w trosce o wygodę i bezpieczeństwo użytkowania konstrukcję ukryto w etui ochronnym. Oczywiście w obudowie wykonano otwory umożliwiające cyrkulację powietrza.

Przydatnym dodatkiem do projektu był termostat, za pomocą którego można było w pewnym stopniu zautomatyzować pracę pompy Frenette.

Oś środkowa w tym modelu pompy ciepła jest usytuowana pionowo. Silnik znajduje się na dole, dalej znajdują się zagnieżdżone cylindry, a na górze znajduje się wentylator. Później pojawił się model z poziomą osią środkową.

Zastosowano model pompy ciepła Frenette z poziomym wałem obrotowym wraz z grzejnikiem, wewnątrz którego krążył podgrzany olej (+)

To właśnie to urządzenie zostało po raz pierwszy użyte w połączeniu nie z wentylatorem, ale z grzejnikiem. Silnik jest umieszczony z boku, a wał wirnika przechodzi przez obracający się bęben i wychodzi.

Urządzenia tego typu nie posiadają wentylatora. Płyn chłodzący z pompy przepływa rurami do chłodnicy. W podobny sposób podgrzany olej można przekazać do innego wymiennika ciepła lub bezpośrednio do rur grzewczych.

Później konstrukcja pompy ciepła Frenette została znacząco zmieniona. Wał wirnika nadal pozostawał w pozycji poziomej, jednak część wewnętrzna składała się z dwóch obracających się bębnów i umieszczonego pomiędzy nimi wirnika. Jako płyn chłodzący ponownie zastosowano tutaj płynny olej.

W tej wersji pompy ciepła Frenette dwa cylindry obracają się obok siebie, oddzielone są specjalnie zaprojektowanym wirnikiem wykonanym z bardzo wytrzymałego metalu (+)

Podczas obracania się tej konstrukcji olej, przechodząc przez specjalne otwory wykonane w wirniku, nagrzewa się dodatkowo, a następnie przedostaje się do wąskiej wnęki pomiędzy ściankami korpusu pompy a jej wirnikiem.Tym samym znacznie wzrosła wydajność pompy Frenette.

Wzdłuż krawędzi wirnika pompy ciepła Frenette wykonano małe otwory. Płyn chłodzący nagrzewa się szybko i sprawnie podczas przepływu przez nie (+)

Warto jednak zauważyć, że tego typu pompa nie nadaje się zbyt dobrze do wykonania w domu. Najpierw musisz znaleźć wiarygodne rysunki lub samodzielnie obliczyć projekt i może to zrobić tylko doświadczony inżynier.

Następnie będziesz musiał znaleźć specjalny wirnik z otworami o odpowiednim rozmiarze. Ten element pompy ciepła pracuje pod zwiększonymi obciążeniami, dlatego musi być wykonany z bardzo wytrzymałych materiałów.

Własna produkcja urządzenia

Przegląd opcji projektowych pompy Frenette pozwala zrozumieć, że zasady jej działania można stosować z różnym stopniem wydajności w konstrukcjach różnych typów i typów. Podstawowa idea pozostaje ta sama: wąska przestrzeń pomiędzy metalowymi elementami, wypełniona olejem i obracana silnikiem elektrycznym.

Na schemacie przedstawiono wersję pompy ciepła Frenette, która jest zwykle wykorzystywana do samodzielnej produkcji urządzenia. Podstawą konstrukcji są metalowe krążki oddzielone nakrętkami (+)

W domu najczęściej wykonywana jest pompa Frenette, składająca się z szeregu metalowych płytek oddzielonych wąską szczeliną.

Aby wykonać takie urządzenie, musisz przygotować niezbędne materiały:

• pusty metalowy cylinder;
• zestaw identycznych stalowych krążków z otworem pośrodku;
• zestaw nakrętek o wysokości 6 mm;
• gwintowany pręt stalowy:
• silnik elektryczny z przedłużonym wałem;
• łożysko;
• Kaloryfer;
• rury łączące.

Wymiary pompy mogą być większe lub mniejsze.Ale odległość między dyskami musi być zachowana dokładnie - 6 mm. Jako przekładki zastosowano standardowe nakrętki, a środkiem konstrukcji jest stalowy pręt.

Jego grubość powinna odpowiadać średnicy nakrętki. Jeśli nie masz pod ręką pręta gwintowanego, wystarczy go przeciąć.

Metalowe dyski do pompy ciepła Frenette powinny być nieco mniejsze niż średnica cylindrycznego korpusu, aby zapewnić swobodny obrót i efektywniejsze podgrzewanie chłodziwa

Oczywiście otwór w tarczach musi być taki, aby można je było swobodnie nałożyć na pręt osiowy. Zewnętrzna średnica tarcz powinna być o kilka milimetrów mniejsza od obudowy. Jeżeli nie mamy pod ręką gotowych elementów, krążki wycinamy z blachy samodzielnie lub powierzamy pracę tokarzowi.

Tarcze stalowe do pompy ciepła Frenette można przycinać w domu, jeśli dysponuje się odpowiednim sprzętem

Cylindryczny korpus może być wykonany ze starego metalowego pojemnika o odpowiedniej konfiguracji lub spawany z metalu. Kawałek szerokiej metalowej rury również się sprawdzi.

Ściany są przyspawane do końców cylindra. Obudowa musi być uszczelniona, aby olej nie wyciekał. W górnym i dolnym końcu obudowy należy wykonać dodatkowe otwory: na wejście i wyjście rur grzewczych prowadzących do grzejnika.

Oczywiście wszystkie połączenia rurowe należy uszczelnić. Do połączeń gwintowych stosuje się specjalne uszczelniacze: taśma FUM, len itp. Jeśli zdecydowano użyj rur polipropylenowych, do zainstalowania takich rur potrzebne będą specjalne łączniki i ewentualnie lutownica.

Do obsługi pompy Frenette nie jest wymagany wysokowydajny silnik elektryczny.Odpowiednie jest urządzenie wyjęte ze starego lub uszkodzonego sprzętu gospodarstwa domowego, takie jak zwykły wentylator.

Głównym zadaniem silnika elektrycznego jest obracanie wału. Zbyt szybkie obroty mogą spowodować nieprawidłowe działanie urządzenia. Im szybciej konstrukcja się obraca, tym bardziej nagrzewa się płyn chłodzący.

Mały silnik do obracania wału pompy ciepła Frenette można wymontować z uszkodzonego sprzętu AGD lub kupić w sklepie

Aby pręt mógł się swobodnie obracać, potrzebne jest odpowiednie łożysko o standardowych rozmiarach. Po przygotowaniu wszystkich elementów można przystąpić do montażu urządzenia. Najpierw w dolnej części wewnątrz obudowy montuje się oś centralną z łożyskiem. Następnie na oś nakręca się nakrętkę dystansową, następnie zakłada się tarczę, ponownie nakrętkę, ponownie tarczę itd.

Tarcze z nakrętkami są zmieniane, aż obudowa zostanie wypełniona do góry. Już na etapie przygotowania można dokonać wstępnych obliczeń liczby wymaganych dysków i nakrętek.

Do grubości nakrętki (6 mm) należy dodać grubość tarczy. Podziel wysokość ciała przez tę liczbę. Wynikowa liczba poinformuje o wymaganej liczbie par „nakrętka + krążek”. Nakrętka jest instalowana jako ostatnia.

Po wypełnieniu obudowy ruchomymi częściami należy ją napełnić ciekłym olejem. Rodzaj oleju nie ma znaczenia, możesz wziąć olej mineralny, bawełniany, rzepakowy lub inny, który dobrze znosi ciepło i nie twardnieje. Następnie konstrukcja jest przykryta górną pokrywą i starannie spawana.

W tym momencie rury chłodnicy są zwykle już przymocowane do zakrętek. Dla wygody podczas dalszej instalacji i konserwacji urządzenia na rurach można zamontować dwa zawory odcinające. Teraz musisz przymocować oś pompy ciepła do wału silnika.

System podłącza się do sieci, sprawdza się obecność nieszczelności i ocenia charakterystykę pracy urządzenia.

Własnoręcznie wykonaną pompę ciepła Frenette można podłączyć do konwencjonalnego grzejnika żeliwnego lub bimetalicznego, co zapewni niezbędny efekt grzewczy

Jeśli wszystko zostanie wykonane poprawnie, oś z tarczami zacznie się obracać, podgrzewając olej wewnątrz urządzenia. Gorący płyn chłodzący przejdzie przez górny otwór przez rurę do grzejnika. Ochłodzony olej powróci do obudowy pompy ciepła rurą dolną w celu ponownego ogrzania.

Aby zautomatyzować pracę systemu, można zastosować specjalny przekaźnik z czujnikiem temperatury, który wykrywa nagrzanie obudowy pompy ciepła i wyłącza silnik lub włącza go w razie potrzeby. Zapobiegnie to przegrzaniu systemu, uszkodzeniu silnika elektrycznego i ogólnie zwiększy żywotność urządzenia.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Ciekawą wersję pompy Frenette przedstawiono na tym filmie:

Niestety pompa Frenette nie znalazła szerokiego zastosowania w branży grzewczej. Takie przemysłowe urządzenie na potrzeby gospodarstwa domowego trudno znaleźć w sklepach z artykułami wyposażenia wnętrz. Ale wielu rzemieślników z powodzeniem wykorzystało osiągnięcia tego naukowca i zastosowało je w swoich domach, łaźniach, garażach itp.

Być może jesteś tym samym majsterkowiczem, któremu udało się zrealizować pomysł Frenette’a? Podziel się swoimi doświadczeniami - zostaw komentarz pod artykułem i dodaj zdjęcia swoich produktów. Formularz kontaktowy znajduje się poniżej.