Toplinska pumpa Frenetta: dizajn i princip rada + možete li je sami sastaviti?

Oni koji vole petljati uvijek će naći koristi za vlastitu snagu, strpljenje i otpadne materijale.Od praktički besplatnih komponenti lako mogu izgraditi iznimno korisnu stvar u svakodnevnom životu.

Na primjer, mogu vlastitim rukama napraviti učinkovitu dizalicu topline Frenette bez ikakvih troškova. Ali nadopunit će svoje znanje i vještine, a to je neprocjenjivo, zar ne?

Prikazane informacije pomoći će vam razumjeti načelo rada jedinice. Uz našu pomoć možete odlučiti o dizajnu i naučiti kako se model izrađuje. Jasne upute za proizvodnju ove vrste dizalice topline pružit će učinkovitu pomoć samostalnim kućnim majstorima.

Nudimo praktične preporuke za proizvodnju produktivnih domaćih proizvoda i savjete za rad s takvom opremom.

Kako uređaj radi

Onima koji su se susreli s pitanjima isplativosti grijanja poznat je naziv toplinska pumpa. Osobito u kombinaciji s pojmovima poput "zemlja-voda", “voda-voda”, ili “zrak-voda” i tako dalje.

Takva dizalica topline nema praktički ništa zajedničko s uređajem Frenette. Osim naziva i krajnji rezultat u obliku toplinske energije koja se u konačnici koristi za grijanje.

Dizalice topline koje rade na Carnotovom principu vrlo su popularne i kao isplativ način organiziranja grijanja i kao ekološki prihvatljiv sustav.

Rad takvog kompleksa uređaja povezan je s akumulacijom niskopotencijalne energije sadržane u prirodnim resursima (zemlja, voda, zrak) i njezinom pretvorbom u toplinsku energiju visokog potencijala.

Izum Eugenea Frenettea dizajniran je i radi potpuno drugačije.

Načelo rada ovog uređaja temelji se na korištenju toplinske energije, koja se oslobađa tijekom trenja. Dizajn se temelji na metalnim površinama koje se nalaze ne blizu jedna drugoj, već na određenoj udaljenosti. Prostor između njih je ispunjen tekućinom.

Dijelovi uređaja se okreću jedan u odnosu na drugi pomoću elektromotora, tekućina koja se nalazi unutar kućišta i u dodiru s rotirajućim elementima se zagrijava.

Dobivena toplina može se koristiti za zagrijavanje rashladne tekućine. Neki izvori preporučuju korištenje ove tekućine izravno za sustav grijanja. Najčešće je obični radijator pričvršćen na domaću pumpu Frenette.

Kao rashladna tekućina sustava grijanja Stručnjaci toplo preporučuju korištenje ulja umjesto vode.

Tijekom rada pumpe, ova tekućina ima tendenciju da se jako zagrije. Voda u takvim uvjetima može jednostavno prokuhati. Vruća para u skučenom prostoru stvara višak tlaka, a to obično dovodi do pucanja cijevi ili kućišta. Mnogo je sigurnije koristiti ulje u ovoj situaciji, jer je njegova točka ključanja puno viša.

Za izradu Frenette dizalice topline trebat će vam motor, radijator, nekoliko cijevi, čelični leptir ventil, čelični diskovi, metalna ili plastična šipka, metalni cilindar i set matica (+)

Postoji mišljenje da učinkovitost takvog generatora topline prelazi 100% i može čak biti 1000%. Sa stajališta fizike i matematike, to nije sasvim točna tvrdnja.

Učinkovitost odražava gubitak energije koji se ne troši na grijanje, već na stvarni rad uređaja. Umjesto toga, fenomenalne tvrdnje o nevjerojatno visokoj učinkovitosti Frenette pumpe odražavaju njezinu učinkovitost, koja je doista impresivna. Potrošnja energije za rad uređaja je zanemariva, ali je količina proizvedene topline vrlo zamjetna.

Zagrijavanje rashladne tekućine na iste temperature pomoću grijaćeg elementa za grijanje, na primjer, zahtijevalo bi znatno više električne energije, možda desetke puta više. Kućna grijalica ne bi se ni zagrijala pri ovoj razini potrošnje električne energije.

Zašto svi stambeni i industrijski prostori nisu opremljeni takvim uređajima? Razlozi mogu biti različiti.

Prvo, voda je jednostavnije i praktičnije rashladno sredstvo od ulja.Ne zagrijava se do tako visokih temperatura, a otklanjanje posljedica curenja vode lakše je nego čišćenje prolivenog ulja.

Drugo, u vrijeme kada je Frenette pumpa izumljena, centralizirani sustav grijanja već je postojao i uspješno je funkcionirao. Demontaža radi zamjene generatorima topline bila bi preskupa i izazvala bi mnogo neugodnosti, pa nitko nije ozbiljno razmatrao ovu opciju. Kako kažu, najbolji je neprijatelj dobrog.

Preporuke za korištenje uređaja

Vrijedno je napomenuti da još uvijek postoje varijante pumpe Eugene Frenette koja koristi vodu kao rashladno sredstvo. Ali obično su to veliki industrijski modeli koji se koriste u specijaliziranim poduzećima.

Rad takvih uređaja strogo se kontrolira posebnim instrumentima. Gotovo je nemoguće pružiti sličnu razinu sigurnosti kod kuće.

Opći dijagram industrijskog generatora topline koji su razvili znanstvenici Khabarovsk: 1 - kapacitet; 2 — ulazna cijev; 3 — izlazna cijev; 4 - grijač vode; 5 - osovina ležaja. Voda se koristi kao rashladno sredstvo

Najpopularnija verzija Frenette pumpe, koja kao rashladno sredstvo koristi vodu, a ne ulje, je uređaj koji su razvili znanstvenici iz Khabarovska: Natalya Ivanovna Nazyrova, Mikhail Pavlovich Leonov i Alexander Vasilyevich Syarg. U ovom dizajnu u obliku gljive, voda se posebno dovodi do vrenja i pretvara se u paru.

Reaktivna sila pare tada se koristi za povećanje brzine kretanja tekućine za hlađenje kroz kanale pumpe na 135 m/min. Kao rezultat toga, troškovi energije za pomicanje rashladne tekućine su minimalni, a povrat u obliku toplinske energije vrlo visok.

Međutim, takav uređaj mora biti izuzetno izdržljiv, a njegov rad mora se stalno nadzirati kako bi se izbjegle nezgode.

Što trebate učiniti ako planirate koristiti Frenette pumpu za grijanje velike prostorije ili cijele kuće? Voda je tradicionalno rashladno sredstvo; većina sustava grijanja dizajnirana je posebno za nju. A punjenje cijelog sustava grijanja odgovarajućim tekućim uljem može biti skupo.

Ovaj problem se može riješiti vrlo jednostavno. Dodatno je potrebno izgraditi konvencionalni izmjenjivač topline u kojem će zagrijano ulje zagrijavati vodu koja cirkulira kroz sustav grijanja. Nešto topline će se izgubiti, ali će ukupni učinak ostati prilično zamjetan.

Dizalica topline Frenette može se uspješno koristiti u kombinaciji s vodenim podnim sustavima. Ali umjesto vode, u cijevi trebate uliti tekuće ulje

Zanimljiva ideja mogla bi biti upotreba Frenette pumpe u kombinaciji s sustav podnog grijanja. U ovom slučaju, rashladno sredstvo se ispušta kroz uske plastične cijevi položene u betonski estrih.

Ovaj sustav grijanja funkcionira na isti način kao i konvencionalni vodeni grijani pod. Naravno, projekt ove vrste može se implementirati samo u privatnoj kući, budući da su visoke stambene zgrade dopuštene samo za korištenje električni grijani pod.

Praktičan i prikladan način korištenja takvog uređaja je grijanje male prostorije: garaže, staje, radionice itd. Crpka Frenetta omogućuje vam učinkovito i brzo rješavanje problema autonomnog grijanja na takvim mjestima.

Potrošnja energije za njegov rad je mala u usporedbi s rezultirajućim toplinskim učinkom, a nije teško izgraditi takvu jedinicu od najjednostavnijih materijala.

Mogućnosti dizajna pumpe Frenette

Eugene Frenette ne samo da je izumio napravu nazvanu po njemu, već ju je i više puta poboljšao, osmislivši nove, učinkovitije verzije naprave.

Prva pumpa, koju je izumitelj patentirao 1977., koristila je samo dva cilindra:

• vanjski - šuplji cilindar ima veći promjer i u statičkom je stanju
• interijer — promjer spremnika nešto je manji od dimenzija šupljine vanjskog cilindra.

Izumitelj je u nastali uski prostor između stijenki dva cilindra ulio tekuće ulje. Naravno, dio konstrukcije u kojem se nalazila ova rashladna tekućina pažljivo je zabrtvljen kako bi se spriječilo curenje ulja.

Ovo je dijagram prve verzije Frenette dizalice topline. Rotirajuća osovina nalazi se vodoravno, rashladno sredstvo smješteno je u uskom prostoru između dva radna cilindra (+)

Unutarnji cilindar povezan je s osovinom elektromotora na takav način da osigurava njegovu brzu rotaciju u odnosu na nepomični veliki cilindar. Na suprotnom kraju konstrukcije postavljen je ventilator s impelerom.

Tijekom rada ulje se zagrijavalo i predalo toplinu zraku koji okružuje uređaj. Ventilator je omogućio brzu distribuciju toplog zraka kroz cijelu prostoriju.

Budući da se ovaj dizajn prilično zagrijavao, zbog prikladne i sigurne upotrebe, struktura je skrivena u zaštitnom kućištu. Naravno, u kućištu su napravljene rupe za cirkulaciju zraka.

Koristan dodatak dizajnu bio je termostat, s kojim se rad Frenette pumpe mogao donekle automatizirati.

Središnja os u ovom modelu dizalice topline nalazi se okomito. Motor je na dnu, zatim tu su ugniježđeni cilindri, a na vrhu je ventilator. Kasnije se pojavio model s horizontalnom središnjom osi.

Model dizalice topline Frenette s vodoravno orijentiranom rotirajućom osovinom korišten je zajedno s radijatorom unutar kojeg je cirkuliralo zagrijano ulje (+)

Upravo je ovaj uređaj prvi put korišten u kombinaciji ne s ventilatorom, već s radijatorom za grijanje. Motor je smješten sa strane, a osovina rotora prolazi kroz rotirajući bubanj i izlazi van.

Ova vrsta uređaja nema ventilator. Rashladna tekućina iz pumpe kreće se kroz cijevi do hladnjaka. Na sličan način se zagrijano ulje može prenijeti u drugi izmjenjivač topline ili izravno u cijevi za grijanje.

Kasnije je dizajn frenette dizalice topline značajno promijenjen. Osovina rotora i dalje je ostala u vodoravnom položaju, ali je unutarnji dio bio napravljen od dva rotirajuća bubnja i impelera postavljenog između njih. Ovdje se opet koristi tekuće ulje kao rashladno sredstvo.

U ovoj verziji dizalice topline Frenette, dva cilindra se okreću jedan pored drugog, odvojeni su posebno dizajniranim impelerom od vrlo izdržljivog metala (+)

Kada se ova struktura okreće, ulje se dodatno zagrijava dok prolazi kroz posebne rupe napravljene na impeleru, a zatim prodire u usku šupljinu između stijenki kućišta pumpe i njenog rotora.Time je značajno povećana učinkovitost Frenette pumpe.

Uz rubove impelera za dizalicu topline Frenette napravljene su male rupe. Rashladna tekućina se brzo i učinkovito zagrijava kada prolazi kroz njih (+)

Međutim, vrijedi napomenuti da ova vrsta pumpe nije baš prikladna za izradu kod kuće. Prvo ćete morati pronaći pouzdane crteže ili sami izračunati dizajn, a to može učiniti samo iskusni inženjer.

Tada ćete morati pronaći poseban rotor s rupama odgovarajuće veličine. Ovaj element dizalice topline radi pod povećanim opterećenjima, stoga mora biti izrađen od vrlo izdržljivih materijala.

Samostalna izrada uređaja

Pregled mogućnosti dizajna pumpe Frenette omogućuje nam da shvatimo da se principi njegovog rada mogu koristiti s različitim stupnjevima učinkovitosti u strukturama različitih vrsta i tipova. Osnovna ideja ostaje ista: uzak prostor između metalnih elemenata, ispunjen uljem, a okreće ga električni motor.

Na dijagramu je prikazana verzija Frenette dizalice topline, koja se obično koristi za vlastitu proizvodnju uređaja. Osnova dizajna su metalni diskovi odvojeni maticama (+)

Kod kuće se najčešće izrađuje Frenette pumpa koja se sastoji od niza metalnih ploča odvojenih uskim otvorom.

Da biste napravili takav uređaj, morate pripremiti potrebne materijale:

• šuplji metalni cilindar;
• set identičnih čeličnih diskova s ​​rupom u sredini;
• set matica visine 6 mm;
• čelična šipka s navojem:
• elektromotor s produljenom osovinom;
• ležaj;
• Radijator;
• spojne cijevi.

Dimenzije pumpe mogu biti veće ili manje.Ali udaljenost između diskova mora se održavati točno - 6 mm. Standardne matice koriste se kao odstojnici, a čelična šipka je središte strukture.

Njegova debljina treba odgovarati promjeru matice. Ako nemate navojnu šipku pri ruci, morat ćete je jednostavno rezati.

Metalni diskovi za dizalicu topline Frenette trebaju biti nešto manji od promjera cilindričnog tijela kako bi se osigurala slobodna rotacija i učinkovitije zagrijavanje rashladne tekućine

Očito, rupa u diskovima mora biti takva da se mogu slobodno staviti na aksijalnu šipku. Vanjski promjer diskova trebao bi biti nekoliko milimetara manji od kućišta. Ako pri ruci nema gotovih elemenata, diskovi se sami izrezuju iz metalnog lima ili se posao povjerava tokaru.

Čelične diskove za dizalicu topline Frenette možete rezati kod kuće ako imate odgovarajuću opremu

Cilindrično tijelo može biti izrađeno od starog metalnog spremnika odgovarajuće konfiguracije ili zavareno od metala. Komad široke metalne cijevi također će raditi.

Zidovi su zavareni na krajeve cilindra. Kućište mora biti zabrtvljeno kako ulje ne bi curilo. Na gornjem i donjem kraju kućišta potrebno je napraviti dodatne rupe: za ulaz i izlaz cijevi za grijanje koje vode do radijatora.

Naravno, svi spojevi cijevi moraju biti zabrtvljeni. Za navojne spojeve koriste se posebna brtvila: FUM traka, lan itd. Ako se odluči koristiti polipropilenske cijevi, za ugradnju takvih cijevi trebat će vam posebni priključci i, eventualno, lemilo.

Za rad Frenette pumpe nije potreban električni motor visokih performansi.Prikladan je uređaj uklonjen sa starog ili pokvarenog kućanskog aparata, poput običnog ventilatora.

Glavna svrha elektromotora je okretanje osovine. Pretjerano brzo okretanje može uzrokovati kvar uređaja. Što se struktura brže okreće, rashladna tekućina se više zagrijava.

Mali motor za okretanje osovine dizalice topline Frenette možete izvaditi iz pokvarenih kućanskih aparata ili kupiti u trgovini

Da bi se šipka mogla slobodno okretati, potreban vam je odgovarajući ležaj standardnih veličina. Kada su svi elementi pripremljeni, možete početi sastavljati uređaj. Najprije se na donjem dijelu unutar kućišta postavlja središnja osovina s ležajem. Zatim se na osovinu zavrne distantna matica, pa se stavi disk, opet matica, opet disk itd.

Diskovi s maticama se izmjenjuju dok se kućište ne napuni do vrha. Čak iu pripremnoj fazi možete napraviti preliminarne izračune o broju potrebnih diskova i matica.

Potrebno je dodati debljinu diska na debljinu matice (6 mm). Podijelite visinu tijela ovom brojkom. Dobiveni broj će dati informacije o potrebnom broju parova "matica + disk". Matica se postavlja posljednja.

Nakon što se kućište napuni ovim pokretnim dijelovima, ono se puni tekućim uljem. Vrsta ulja nije bitna, možete uzeti mineralno, pamukovo, repičino ili bilo koje drugo koje dobro podnosi toplinu i ne stvrdnjava se. Nakon toga, konstrukcija je prekrivena gornjim poklopcem i pažljivo zavarena.

U ovom trenutku, cijevi radijatora su obično već pričvršćene na kape. Radi praktičnosti tijekom daljnje ugradnje i održavanja uređaja, na cijevi se mogu ugraditi dva zaporna ventila. Sada morate pričvrstiti osovinu toplinske pumpe na osovinu motora.

Sustav je spojen na mrežu, provjerava se prisutnost curenja i procjenjuju se karakteristike rada uređaja.

Dizalica topline Frenette napravljena samostalno može se spojiti na konvencionalni radijator od lijevanog željeza ili bimetalni radijator, koji će osigurati potreban učinak grijanja

Ako je sve učinjeno ispravno, osovina s diskovima će se početi okretati, zagrijavajući ulje unutar uređaja. Vruća rashladna tekućina će se kretati kroz gornju rupu kroz cijev u radijator grijanja. Ohlađeno ulje će se vratiti u kućište dizalice topline kroz donju cijev kako bi se ponovno zagrijalo.

Za automatizaciju rada sustava možete koristiti poseban relej sa senzorom temperature, koji detektira zagrijavanje kućišta dizalice topline i po potrebi gasi ili uključuje motor. Time ćete spriječiti pregrijavanje sustava, oštećenje elektromotora i općenito produžiti životni vijek uređaja.

Zaključci i koristan video na tu temu

Zanimljiva verzija Frenette pumpe predstavljena je u ovom videu:

Nažalost, Frenette crpka nije naišla na široku prihvaćenost u industriji grijanja. Takav industrijski uređaj za potrebe kućanstva teško je pronaći u trgovinama za poboljšanje doma. Ali mnogi su obrtnici uspješno koristili dostignuća ovog znanstvenika i primijenili ih u svojim domovima, kupaonicama, garažama itd.

Možda ste vi ista DIY osoba koja je uspjela realizirati Frenetteovu ideju? Podijelite svoje iskustvo - ostavite komentare na članak i dodajte fotografije svojih proizvoda. Kontakt obrazac se nalazi ispod.