Toplotna črpalka Frenetta: zasnova in princip delovanja + ali jo lahko sestavite sami?

Tisti, ki radi klepetajo, bodo vedno našli uporabo lastne moči, potrpljenja in odpadnih materialov.Iz tako rekoč brezplačnih komponent zlahka sestavijo izjemno uporabno stvar v vsakdanjem življenju.

Z lastnimi rokami lahko na primer naredijo učinkovito toplotno črpalko Frenette, ne da bi pri tem porabili denar. Bodo pa obnovili svoje znanje in veščine, to pa je neprecenljivo, kajne?

Predstavljene informacije vam bodo pomagale razumeti načelo delovanja enote. Z našo pomočjo se lahko odločite za dizajn in spoznate, kako je model izdelan. Jasna navodila za izdelavo tovrstne toplotne črpalke bodo v učinkovito pomoč samostojnim domačim mojstrom.

Ponujamo praktična priporočila za proizvodnjo produktivnih domačih izdelkov in nasvete za uporabo takšne opreme.

Kako naprava deluje

Tisti, ki so se srečali s problematiko stroškovno učinkovitega ogrevanja, poznajo ime toplotna črpalka. Še posebej v kombinaciji z izrazi, kot je "zemlja-voda", “voda-voda”, oz “zrak-voda” in tako naprej.

Takšna toplotna črpalka nima praktično nič skupnega z napravo Frenette. Poleg imena in končnega rezultata v obliki toplotne energije, ki se na koncu porabi za ogrevanje.

Toplotne črpalke, ki delujejo po Carnotovem principu, so zelo priljubljene tako kot stroškovno učinkovit način organiziranja ogrevanja kot tudi kot okolju prijazen sistem.

Delovanje takšnega kompleksa naprav je povezano z akumulacijo nizko potencialne energije, ki jo vsebujejo naravni viri (zemlja, voda, zrak) in njeno pretvorbo v toplotno energijo z visokim potencialom.

Izum Eugena Frenetta je zasnovan in deluje popolnoma drugače.

Načelo delovanja te naprave temelji na uporabi toplotne energije, ki se sprošča pri trenju. Zasnova temelji na kovinskih površinah, ki niso blizu drug drugemu, ampak na določeni razdalji. Prostor med njimi je napolnjen s tekočino.

Deli naprave se vrtijo relativno drug proti drugemu s pomočjo elektromotorja, tekočina, ki se nahaja znotraj ohišja in je v stiku z vrtljivimi elementi, se segreje.

Nastala toplota se lahko uporabi za ogrevanje hladilne tekočine. Nekateri viri priporočajo uporabo te tekočine neposredno za ogrevalni sistem. Najpogosteje je običajni radiator pritrjen na domačo črpalko Frenette.

Kot hladilno sredstvo ogrevalnega sistema Strokovnjaki močno priporočajo uporabo olja namesto vode.

Med delovanjem črpalke se ta tekočina zelo močno segreje. Voda v takih razmerah lahko preprosto zavre. Vroča para v zaprtem prostoru ustvarja nadtlak, kar običajno vodi do počenja cevi ali ohišja. V tem primeru je veliko varneje uporabiti olje, saj je njegovo vrelišče veliko višje.

Za izdelavo toplotne črpalke Frenette boste potrebovali motor, radiator, nekaj cevi, jekleno loputo, jeklene plošče, kovinsko ali plastično palico, kovinski valj in komplet matic (+)

Obstaja mnenje, da učinkovitost takšnega generatorja toplote presega 100% in je lahko celo 1000%. Z vidika fizike in matematike to ni povsem pravilna trditev.

Učinkovitost odraža izgubo energije, porabljeno ne za ogrevanje, temveč za dejansko delovanje naprave. Namesto tega fenomenalne trditve o neverjetno visoki učinkovitosti črpalke Frenette odražajo njeno učinkovitost, ki je resnično impresivna. Poraba energije za delovanje naprave je zanemarljiva, količina proizvedene toplote pa je zelo opazna.

Segrevanje hladilne tekočine na enake temperature z uporabo grelnega elementa za ogrevanje bi na primer zahtevalo bistveno več električne energije, morda več desetkrat več. Gospodinjski grelec se pri tej porabi električne energije sploh ne bi segrel.

Zakaj niso vsi stanovanjski in industrijski prostori opremljeni s takimi napravami? Razlogi so lahko različni.

Prvič, je voda enostavnejše in priročnejše hladilno sredstvo kot olje.Ne segreje se na tako visoke temperature, odpravljanje posledic puščanja vode pa je lažje kot čiščenje razlitega olja.

Drugič, ko je bila izumljena črpalka Frenette, je centraliziran sistem ogrevanja že obstajal in je uspešno deloval. Demontaža za zamenjavo z generatorji toplote bi bila predraga in bi povzročila veliko nevšečnosti, zato o tej možnosti ni nihče resno razmišljal. Kot pravijo, najboljši je sovražnik dobrega.

Priporočila za uporabo naprave

Omeniti velja, da še vedno obstajajo različice črpalke Eugene Frenette, ki uporabljajo vodo kot hladilno sredstvo. Toda običajno so to veliki industrijski modeli, ki se uporabljajo v specializiranih podjetjih.

Delovanje takšnih naprav je strogo nadzorovano s posebnimi instrumenti. Doma je skoraj nemogoče zagotoviti podobno raven varnosti.

Splošni diagram industrijskega generatorja toplote, ki so ga razvili habarovski znanstveniki: 1 - zmogljivost; 2 - vstopna cev; 3 - izstopna cev; 4 - grelnik vode; 5 - ležajna gred. Kot hladilno sredstvo se uporablja voda

Najbolj priljubljena različica črpalke Frenette, ki kot hladilno sredstvo uporablja vodo in ne olje, je naprava, ki so jo razvili znanstveniki iz Habarovska: Natalija Ivanovna Nazirova, Mihail Pavlovič Leonov in Aleksander Vasiljevič Syarg. Pri tej zasnovi v obliki gobe voda posebej zavre in se spremeni v paro.

Reaktivna sila pare se nato uporabi za povečanje hitrosti gibanja hladilne tekočine skozi kanale črpalke na 135 m/min. Posledično so stroški energije za premikanje hladilne tekočine minimalni, donos v obliki toplotne energije pa zelo visok.

Vendar pa mora biti taka enota izjemno vzdržljiva, njeno delovanje pa je treba nenehno nadzorovati, da se izognemo nesrečam.

Kaj storiti, če nameravate s črpalko Frenette ogrevati velik prostor ali celotno hišo? Voda je tradicionalno hladilno sredstvo; večina ogrevalnih sistemov je zasnovana posebej zanjo. In polnjenje celotnega ogrevalnega sistema s pravim tekočim oljem je lahko drago.

To težavo je mogoče rešiti zelo preprosto. Dodatno je treba zgraditi klasičen toplotni izmenjevalnik, v katerem bo segreto olje ogrevalo vodo, ki kroži po ogrevalnem sistemu. Nekaj ​​toplote se bo izgubilo, vendar bo splošni učinek ostal precej opazen.

Toplotno črpalko Frenette lahko uspešno uporabljamo v kombinaciji z vodno ogrevanimi talnimi sistemi. Toda namesto vode morate v cevi vliti tekoče olje

Zanimiva ideja bi lahko bila uporaba črpalke Frenette v kombinaciji z sistem talnega ogrevanja. V tem primeru se hladilno sredstvo sprosti skozi ozke plastične cevi, položene v betonski estrih.

Ta ogrevalni sistem deluje na enak način kot klasično vodno talno ogrevanje. Seveda je projekt te vrste mogoče izvesti le v zasebni hiši, saj so visoke stanovanjske stavbe dovoljene le za uporabo električno ogrevana tla.

Praktična in priročna uporaba takšne naprave je ogrevanje majhne sobe: garaže, hleva, delavnice itd. Črpalka Frenetta vam omogoča učinkovito in hitro reševanje problema avtonomnega ogrevanja na takih mestih.

Poraba energije za njegovo delovanje je majhna v primerjavi s posledično toplotnim učinkom in takšne enote ni težko zgraditi iz najpreprostejših materialov.

Možnosti oblikovanja črpalke Frenette

Eugene Frenette ni samo izumil naprave, imenovane po njem, ampak jo je tudi večkrat izboljšal in prišel do novih, učinkovitejših različic naprave.

Prva črpalka, ki jo je izumitelj patentiral leta 1977, je uporabljala samo dva cilindra:

• zunanji - votel valj ima večji premer in je v statičnem stanju
• notranjost — je premer posode nekoliko manjši od dimenzij votline zunanjega valja.

Izumitelj je v nastali ozek prostor med stenama obeh valjev vlil tekoče olje. Seveda je bil del konstrukcije, v katerem je bila ta hladilna tekočina, skrbno zatesnjen, da se prepreči puščanje olja.

To je diagram prve različice toplotne črpalke Frenette. Vrtljiva gred je nameščena vodoravno, hladilno sredstvo je nameščeno v ozkem prostoru med dvema delovnima cilindroma (+)

Notranji valj je povezan z gredjo elektromotorja tako, da zagotavlja njegovo hitro vrtenje glede na mirujoči veliki valj. Na nasprotnem koncu konstrukcije je bil nameščen ventilator z rotorjem.

Med delovanjem se je olje segrevalo in prenašalo toploto na zrak, ki obkroža napravo. Ventilator je omogočil hitro porazdelitev toplega zraka po celotnem prostoru.

Ker se je ta zasnova precej močno segrela, je bila struktura zaradi priročne in varne uporabe skrita v zaščitno ohišje. Seveda so bile v ohišju narejene luknje za kroženje zraka.

Koristen dodatek k zasnovi je bil termostat, s katerim je bilo mogoče delovanje črpalke Frenette do neke mere avtomatizirati.

Osrednja os pri tem modelu toplotne črpalke se nahaja navpično. Motor je na dnu, nato so ugnezdeni valji, na vrhu pa je ventilator. Kasneje se je pojavil model z vodoravno osrednjo osjo.

Model toplotne črpalke Frenette z vodoravno usmerjeno vrtljivo gredjo smo uporabili skupaj z radiatorjem, znotraj katerega je krožilo segreto olje (+)

Prav ta naprava je bila prvič uporabljena v kombinaciji ne z ventilatorjem, ampak z grelnim radiatorjem. Motor je nameščen ob strani, gred rotorja pa gre skozi vrtljivi boben in pride ven.

Ta vrsta naprave nima ventilatorja. Hladilno sredstvo iz črpalke se premika po ceveh do radiatorja. Na podoben način lahko segreto olje prenesemo v drug toplotni izmenjevalnik ali neposredno v toplovode.

Kasneje je bila zasnova frenette toplotne črpalke bistveno spremenjena. Gred rotorja je še vedno ostala v vodoravnem položaju, vendar je bil notranji del sestavljen iz dveh vrtečih se bobnov in rotorja, nameščenega med njima. Tu se kot hladilno sredstvo spet uporablja tekoče olje.

Pri tej različici toplotne črpalke Frenette se dva cilindra vrtita drug ob drugem, ločuje ju posebno oblikovan rotor iz zelo trpežne kovine (+)

Ko se ta struktura vrti, se olje dodatno segreje, ko gre skozi posebne luknje, narejene v rotorju, in nato prodre v ozko votlino med stenami ohišja črpalke in njenim rotorjem.Tako se je učinkovitost črpalke Frenette znatno povečala.

Ob robovih rotorja za toplotno črpalko Frenette so narejene majhne luknje. Hladilna tekočina se pri prehodu skozi njih hitro in učinkovito segreje (+)

Vendar je treba omeniti, da ta vrsta črpalke ni zelo primerna za izdelavo doma. Najprej boste morali poiskati zanesljive risbe ali sami izračunati načrt, to pa lahko stori le izkušen inženir.

Potem boste morali poiskati poseben rotor z luknjami ustrezne velikosti. Ta element toplotne črpalke deluje pod povečanimi obremenitvami, zato mora biti izdelan iz zelo trpežnih materialov.

Lastna izdelava naprave

Pregled konstrukcijskih možnosti črpalke Frenette nam omogoča razumevanje, da se načela njenega delovanja lahko uporabljajo z različnimi stopnjami učinkovitosti v strukturah različnih vrst in tipov. Osnovna ideja ostaja enaka: ozek prostor med kovinskimi elementi, napolnjen z oljem, ki ga vrti električni motor.

Na diagramu je prikazana različica toplotne črpalke Frenette, ki se običajno uporablja za lastno izdelavo naprave. Osnova zasnove so kovinski diski, ločeni z maticami (+)

Doma je najpogosteje izdelana črpalka Frenette, ki je sestavljena iz niza kovinskih plošč, ločenih z ozko režo.

Za izdelavo takšne naprave morate pripraviti potrebne materiale:

• votel kovinski valj;
• niz enakih jeklenih diskov z luknjo v sredini;
• komplet matic višine 6 mm;
• jeklena palica z navojem:
• električni motor s podaljšano gredjo;
• ležaj;
• Radiator;
• povezovalne cevi.

Dimenzije črpalke so lahko večje ali manjše.Toda razdaljo med diski je treba vzdrževati natančno - 6 mm. Standardne matice se uporabljajo kot distančniki, jeklena palica pa je središče konstrukcije.

Njegova debelina mora ustrezati premeru matice. Če pri roki nimate navojne palice, jo boste morali samo odrezati.

Kovinski diski za toplotno črpalko Frenette morajo biti nekoliko manjši od premera cilindričnega telesa, da se zagotovi prosto vrtenje in učinkovitejše ogrevanje hladilne tekočine.

Jasno je, da mora biti luknja v diskih takšna, da jih je mogoče prosto namestiti na aksialno palico. Zunanji premer diskov mora biti nekaj milimetrov manjši od ohišja. Če pri roki ni pripravljenih elementov, se diski izrežejo iz pločevine sami ali pa se delo zaupa strugarju.

Jeklene plošče za toplotno črpalko Frenette lahko razrežete doma, če imate ustrezno opremo

Valjasto telo je lahko izdelano iz stare kovinske posode ustrezne konfiguracije ali varjeno iz kovine. Deloval bo tudi kos široke kovinske cevi.

Stene so privarjene na konce cilindra. Ohišje mora biti zatesnjeno, da olje ne pušča. Na zgornjem in spodnjem koncu ohišja je treba narediti dodatne luknje: za vhod in izstop ogrevalnih cevi, ki vodijo do radiatorja.

Seveda morajo biti vsi cevni priključki zatesnjeni. Za navojne povezave se uporabljajo posebne tesnilne mase: trak FUM, lan itd. Če se odloči uporabite polipropilenske cevi, boste za namestitev takšnih cevi potrebovali posebne priključke in po možnosti spajkalnik.

Za delovanje črpalke Frenette ni potreben visokozmogljiv električni motor.Primerna je naprava, odstranjena iz starega ali pokvarjenega gospodinjskega aparata, na primer običajen ventilator.

Glavni namen elektromotorja je vrtenje gredi. Prehitro vrtenje lahko povzroči okvaro naprave. Hitreje ko se struktura vrti, bolj se hladilna tekočina segreje.

Majhen motor za vrtenje gredi toplotne črpalke Frenette lahko snamete s poškodovanih gospodinjskih aparatov ali kupite v trgovini

Da bi se palica lahko prosto vrtela, potrebujete ustrezen ležaj standardnih velikosti. Ko so vsi elementi pripravljeni, lahko začnete sestavljati napravo. Najprej je na spodnjem delu znotraj ohišja nameščena centralna os z ležajem. Nato se na os privije distančna matica, nato se natakne disk, spet matica, spet disk itd.

Plošče z maticami se izmenjujejo, dokler se ohišje ne napolni do vrha. Tudi v fazi priprave lahko naredite predhodne izračune o številu potrebnih diskov in matic.

Debelini matice (6 mm) je treba dodati debelino diska. Višino telesa delite s to številko. Nastala številka bo dala informacije o zahtevanem številu parov "matica + disk". Matica je nameščena zadnja.

Ko je ohišje napolnjeno s temi gibljivimi deli, je napolnjeno s tekočim oljem. Vrsta olja ni pomembna, lahko vzamete mineralno, bombaževo, repično ali katero koli drugo olje, ki dobro prenaša vročino in se ne strdi. Po tem je konstrukcija prekrita z zgornjim pokrovom in skrbno varjena.

Na tej točki so cevi radiatorjev običajno že pritrjene na pokrovčke. Za udobje med nadaljnjo namestitvijo in vzdrževanjem naprave lahko na cevi namestite dva zaporna ventila. Sedaj morate na gred motorja pritrditi os toplotne črpalke.

Sistem je priključen na omrežje, preveri se prisotnost puščanja in ocenijo se značilnosti delovanja naprave.

Toplotno črpalko Frenette lastne izdelave lahko priključite na običajen litoželezni ali bimetalni radiator, ki bo zagotovil potreben učinek ogrevanja.

Če je vse opravljeno pravilno, se bo os z diski začela vrteti in ogrevala olje v napravi. Vroča hladilna tekočina se bo premikala skozi zgornjo luknjo skozi cev v grelni radiator. Ohlajeno olje se bo skozi odvodno cev vrnilo v ohišje toplotne črpalke, da se ponovno segreje.

Za avtomatizacijo delovanja sistema lahko uporabite poseben rele s temperaturnim senzorjem, ki zazna segrevanje ohišja toplotne črpalke in po potrebi ugasne ali vklopi motor. S tem preprečimo pregrevanje sistema, poškodbe elektromotorja in na splošno podaljšamo življenjsko dobo naprave.

Zaključki in uporaben video na to temo

V tem videu je predstavljena zanimiva različica črpalke Frenette:

Na žalost črpalka Frenette ni bila široko sprejeta v ogrevalni industriji. Takšno industrijsko napravo za gospodinjske potrebe je težko najti v trgovinah za dom. Toda mnogi obrtniki so uspešno uporabili dosežke tega znanstvenika in jih uporabili v svojih domovih, kopališčih, garažah itd.

Ste morda vi isti DIY človek, ki mu je uspelo realizirati Frenettino idejo? Delite svoje izkušnje - pustite komentarje na članek in dodajte fotografije svojih izdelkov. Kontaktni obrazec se nahaja spodaj.