Pompă de căldură Frenetta: design și principiu de funcționare + o poți asambla singur?

Cei cărora le place să joace și vor găsi întotdeauna folosirea propriei forțe, răbdare și materiale reziduale.Din componente practic gratuite, pot construi cu ușurință un lucru extrem de util în viața de zi cu zi.

De exemplu, pot face o pompă de căldură Frenette eficientă cu propriile mâini fără a cheltui nimic. Dar își vor completa cunoștințele și abilitățile, iar acest lucru este neprețuit, nu?

Informațiile prezentate vă vor ajuta să înțelegeți principiul de funcționare al unității. Cu ajutorul nostru, puteți decide asupra designului și puteți afla cum este realizat modelul. Instrucțiuni clare pentru producerea acestui tip de pompă de căldură vor oferi asistență eficientă meșterilor independenți de acasă.

Oferim recomandări practice pentru producerea de produse de casă productive și sfaturi pentru operarea unor astfel de echipamente.

Cum funcționează dispozitivul

Cei care au intrat în contact cu probleme de încălzire rentabilă sunt familiarizați cu numele „pompă de căldură”. Mai ales în combinație cu termeni precum „term-apă”, „apă-apă”, sau „aer-apă” și așa mai departe.

O astfel de pompă de căldură nu are practic nimic în comun cu dispozitivul Frenette. În afară de nume și rezultatul final sub formă de energie termică, care este folosită în cele din urmă pentru încălzire.

Pompele de căldură care funcționează pe principiul Carnot sunt foarte populare atât ca modalitate rentabilă de a organiza încălzirea, cât și ca sistem prietenos cu mediul.

Funcționarea unui astfel de complex de dispozitive este asociată cu acumularea de energie cu potențial scăzut conținută în resursele naturale (pământ, apă, aer) și conversia acesteia în energie termică cu potențial ridicat.

Invenția lui Eugene Frenette este concepută și funcționează complet diferit.

Principiul de funcționare al acestui dispozitiv se bazează pe utilizarea energiei termice, care este eliberată în timpul frecării. Designul se bazează pe suprafețe metalice situate nu aproape una de alta, ci la o anumită distanță. Spațiul dintre ele este umplut cu lichid.

Părțile dispozitivului se rotesc unele față de altele folosind un motor electric, lichidul situat în interiorul carcasei și în contact cu elementele rotative se încălzește.

Căldura rezultată poate fi folosită pentru a încălzi lichidul de răcire. Unele surse recomandă utilizarea acestui lichid direct pentru sistemul de încălzire. Cel mai adesea, un radiator obișnuit este atașat la o pompă Frenette de casă.

La fel de lichid de răcire a sistemului de încălzire Experții recomandă insistent utilizarea uleiului în loc de apă.

În timpul funcționării pompei, acest lichid tinde să se încălzească foarte puternic. Apa în astfel de condiții poate fierbe pur și simplu. Aburul fierbinte într-un spațiu restrâns creează o presiune în exces, iar acest lucru duce de obicei la ruperea țevilor sau a carcasei. Este mult mai sigur să folosiți ulei în această situație, deoarece punctul său de fierbere este mult mai mare.

Pentru a face o pompă de căldură Frenette veți avea nevoie de un motor, un radiator, niște țevi, o supapă fluture din oțel, discuri de oțel, o tijă de metal sau plastic, un cilindru metalic și un set de piulițe (+)

Există o părere că eficiența unui astfel de generator de căldură depășește 100% și poate fi chiar de 1000%. Din punctul de vedere al fizicii și al matematicii, aceasta nu este o afirmație complet corectă.

Eficiența reflectă pierderea de energie cheltuită nu pentru încălzire, ci pentru funcționarea efectivă a dispozitivului. Mai degrabă, afirmațiile fenomenale ale eficienței incredibil de ridicate a pompei Frenette reflectă eficiența acesteia, care este cu adevărat impresionantă. Consumul de energie pentru operarea dispozitivului este neglijabil, dar cantitatea de căldură generată ca urmare este foarte vizibilă.

Încălzirea lichidului de răcire la aceleași temperaturi folosind un element de încălzire pentru încălzire, de exemplu, ar necesita mult mai multă energie electrică, poate de zeci de ori mai mult. Un încălzitor de uz casnic nici măcar nu s-ar încălzi la acest nivel de consum de energie electrică.

De ce nu toate spațiile rezidențiale și industriale nu sunt echipate cu astfel de dispozitive? Motivele pot varia.

in primul rand, apa este un lichid de răcire mai simplu și mai convenabil decât uleiul.Nu se încălzește la temperaturi atât de ridicate, iar eliminarea consecințelor scurgerilor de apă este mai ușor decât curățarea uleiului vărsat.

În al doilea rând, la momentul inventării pompei Frenette, un sistem de încălzire centralizat exista deja și funcționa cu succes. Demontarea acestuia pentru a-l înlocui cu generatoare de căldură ar fi fost prea costisitoare și ar fi cauzat multe neplăceri, așa că nimeni nu s-a gândit serios la această opțiune. După cum se spune, cel mai bun este dușmanul binelui.

Recomandări pentru utilizarea dispozitivului

Este de remarcat faptul că există încă variante ale pompei Eugene Frenette care utilizează apă ca lichid de răcire. Dar, de obicei, acestea sunt modele industriale mari care sunt utilizate în întreprinderi specializate.

Funcționarea unor astfel de dispozitive este strict controlată cu instrumente speciale. Este aproape imposibil să oferi un nivel similar de securitate acasă.

Schema generală a unui generator de căldură industrial dezvoltat de oamenii de știință din Khabarovsk: 1 - capacitate; 2 — conductă de admisie; 3 — conductă de evacuare; 4 - încălzitor de apă; 5 - arbore lagăr. Apa este folosită ca lichid de răcire

Cea mai populară versiune a pompei Frenette, care folosește mai degrabă apă decât ulei ca lichid de răcire, este un dispozitiv dezvoltat de oamenii de știință din Khabarovsk: Natalya Ivanovna Nazyrova, Mikhail Pavlovich Leonov și Alexander Vasilyevich Syarg. În acest design în formă de ciupercă, apa este adusă special la fierbere și se transformă în abur.

Forța reactivă a aburului este apoi utilizată pentru a crește viteza de mișcare a lichidului de răcire prin canalele pompei la 135 m/min. Ca urmare, costurile energetice pentru deplasarea lichidului de răcire sunt minime, iar randamentul sub formă de energie termică este foarte mare.

Totuși, o astfel de unitate trebuie să fie extrem de durabilă, iar funcționarea acesteia trebuie monitorizată constant pentru a evita accidentele.

Ce ar trebui să faci dacă intenționezi să folosești o pompă Frenette pentru a încălzi o cameră mare sau o casă întreagă? Apa este un lichid de răcire tradițional; majoritatea sistemelor de încălzire sunt concepute special pentru acesta. Și umplerea unui întreg sistem de încălzire cu uleiul lichid potrivit poate fi costisitoare.

Această problemă poate fi rezolvată foarte simplu. În plus, este necesară construirea unui schimbător de căldură convențional în care uleiul încălzit va încălzi apa care circulă prin sistemul de încălzire. Se va pierde ceva căldură, dar efectul general va rămâne destul de vizibil.

Pompa de căldură Frenette poate fi utilizată cu succes în combinație cu sistemele de pardoseală încălzite cu apă. Dar în loc de apă, trebuie să turnați ulei lichid în țevi

O idee interesantă ar putea fi utilizarea unei pompe Frenette în combinație cu sistem de incalzire in pardoseala. În acest caz, lichidul de răcire este eliberat prin țevi înguste de plastic așezate într-o șapă de beton.

Acest sistem de încălzire funcționează în același mod ca o pardoseală convențională încălzită cu apă. Desigur, un proiect de acest tip poate fi implementat numai într-o casă privată, deoarece blocurile de apartamente înalte sunt permise numai să folosească incalzire electrica prin pardoseala.

O modalitate practică și convenabilă de a utiliza un astfel de dispozitiv este să încălziți o cameră mică: garaj, hambar, atelier etc. Pompa Frenetta vă permite să rezolvați eficient și rapid problema încălzirii autonome în astfel de locuri.

Consumul de energie pentru funcționarea sa este mic în comparație cu efectul termic rezultat și nu este dificil să construiești o astfel de unitate din cele mai simple materiale.

Opțiuni de proiectare a pompei Frenette

Eugene Frenette nu numai că a inventat dispozitivul care îi poartă numele, dar l-a și îmbunătățit în mod repetat, venind cu versiuni noi și mai eficiente ale dispozitivului.

Prima pompă, pe care inventatorul a brevetat-o ​​în 1977, folosea doar doi cilindri:

• exterior - cilindrul tubular are un diametru mai mare si este in stare statica
• interior — diametrul recipientului este puțin mai mic decât dimensiunile cavității cilindrului exterior.

Inventatorul a turnat ulei lichid în spațiul îngust rezultat dintre pereții celor doi cilindri. Desigur, partea structurii în care se afla acest lichid de răcire a fost sigilată cu grijă pentru a preveni scurgerile de ulei.

Aceasta este o diagramă a primei versiuni a pompei de căldură Frenette. Arborele rotativ este situat orizontal, lichidul de răcire este plasat într-un spațiu îngust între doi cilindri de lucru (+)

Cilindrul interior este conectat la arborele motorului electric astfel încât să se asigure rotirea lui rapidă în raport cu cilindrul mare staționar. Un ventilator cu rotor a fost plasat la capătul opus al structurii.

În timpul funcționării, uleiul s-a încălzit și a transferat căldură în aerul din jurul dispozitivului. Ventilatorul a făcut posibilă distribuirea rapidă a aerului cald în întreaga cameră.

Deoarece acest design s-a încălzit destul de puternic, de dragul unei utilizări convenabile și sigure, structura a fost ascunsă într-o carcasă de protecție. Desigur, în carcasă s-au făcut găuri pentru circulația aerului.

Un plus util la design a fost un termostat, cu care funcționarea pompei Frenette putea fi automatizată într-o oarecare măsură.

Axa centrală a acestui model de pompă de căldură este situată vertical. Motorul este în partea de jos, apoi sunt cilindri imbricați, iar deasupra este un ventilator. Mai tarziu a aparut un model cu axa centrala orizontala.

A fost folosit un model de pompă de căldură Frenette cu un arbore rotativ orientat orizontal împreună cu un radiator de încălzire, în interiorul căruia a circulat ulei încălzit (+)

Acest dispozitiv a fost folosit pentru prima dată în combinație nu cu un ventilator, ci cu un radiator de încălzire. Motorul este așezat pe lateral, iar arborele rotorului trece prin tamburul rotativ și iese.

Acest tip de dispozitiv nu are ventilator. Lichidul de răcire de la pompă se deplasează prin conducte către radiator. În mod similar, uleiul încălzit poate fi transferat într-un alt schimbător de căldură sau direct în conductele de încălzire.

Mai târziu, designul pompei de căldură Frenette a fost schimbat semnificativ. Arborele rotorului a rămas în continuare în poziție orizontală, dar partea interioară era formată din două tamburi rotativi și un rotor plasat între ei. Uleiul lichid este din nou folosit ca lichid de răcire aici.

În această versiune a pompei de căldură Frenette, doi cilindri se rotesc unul lângă altul, sunt separați de un rotor special conceput din metal foarte rezistent (+)

Când această structură se rotește, uleiul se încălzește suplimentar pe măsură ce trece prin găurile speciale făcute în rotor și apoi pătrunde în cavitatea îngustă dintre pereții carcasei pompei și rotorul acesteia.Astfel, eficiența pompei Frenette a fost semnificativ crescută.

De-a lungul marginilor rotorului se fac gauri mici pentru pompa de caldura Frenette. Lichidul de răcire se încălzește rapid și eficient la trecerea prin ele (+)

Cu toate acestea, este de remarcat faptul că acest tip de pompă nu este foarte potrivit pentru a fi făcut acasă. În primul rând, va trebui să găsiți desene fiabile sau să calculați singur proiectul și numai un inginer cu experiență poate face acest lucru.

Apoi va trebui să găsiți un rotor special cu găuri de dimensiunea corespunzătoare. Acest element al pompei de căldură funcționează la sarcini crescute, deci trebuie să fie realizat din materiale foarte rezistente.

Autoproducția dispozitivului

O revizuire a opțiunilor de proiectare pentru pompa Frenette ne permite să înțelegem că principiile funcționării acesteia pot fi utilizate cu grade diferite de eficiență în structuri de diferite tipuri și tipuri. Ideea de bază rămâne aceeași: un spațiu îngust între elementele metalice, umplut cu ulei și rotit de un motor electric.

Diagrama prezintă o versiune a pompei de căldură Frenette, care este de obicei folosită pentru auto-fabricarea dispozitivului. Baza designului sunt discuri metalice separate prin piulițe (+)

La domiciliu, se face cel mai adesea pompa Frenette, constând dintr-o serie de plăci metalice separate printr-un gol îngust.

Pentru a realiza un astfel de dispozitiv, trebuie să pregătiți materialele necesare:

• cilindru metalic gol;
• un set de discuri identice din oțel cu o gaură în centru;
• set de nuci inaltime de 6 mm;
• tija de otel filetata:
• motor electric cu arbore prelungit;
• ținând;
• Radiator;
• conducte de legătură.

Dimensiunile pompei pot fi mai mari sau mai mici.Dar distanța dintre discuri trebuie menținută exact - 6 mm. Piulițele standard sunt folosite ca distanțiere, iar o tijă de oțel este centrul structurii.

Grosimea sa ar trebui să corespundă cu diametrul piuliței. Dacă nu aveți o tijă filetată la îndemână, va trebui doar să o tăiați.

Discurile metalice pentru o pompă de căldură Frenette ar trebui să fie puțin mai mici decât diametrul corpului cilindric pentru a asigura rotația liberă și încălzirea mai eficientă a lichidului de răcire

Evident, orificiul din discuri trebuie să fie astfel încât să poată fi puse liber pe tija axială. Diametrul exterior al discurilor ar trebui să fie cu câțiva milimetri mai mic decât carcasa. Dacă nu există elemente gata făcute la îndemână, discurile sunt tăiate singur din tablă sau lucrarea este încredințată unui strungar.

Discurile de oțel pentru o pompă de căldură Frenette pot fi tăiate acasă dacă aveți echipamentul potrivit

Corpul cilindric poate fi realizat dintr-un recipient metalic vechi cu o configurație adecvată sau sudat din metal. Va funcționa și o bucată de țeavă metalică largă.

Pereții sunt sudați la capetele cilindrului. Carcasa trebuie etanșată astfel încât uleiul să nu se scurgă. Trebuie făcute găuri suplimentare în capetele superioare și inferioare ale carcasei: pentru intrarea și ieșirea conductelor de încălzire care duc la radiator.

Desigur, toate conexiunile țevilor trebuie sigilate. Pentru racordurile filetate se folosesc etanșanti speciali: bandă FUM, in, etc. Dacă se decide utilizați țevi din polipropilenă, veți avea nevoie de fitinguri speciale și, eventual, de un fier de lipit pentru a instala astfel de țevi.

Nu este necesar un motor electric de înaltă performanță pentru a funcționa pompa Frenette.Un dispozitiv scos dintr-un aparat de uz casnic vechi sau stricat, cum ar fi un ventilator obișnuit, este potrivit.

Scopul principal al unui motor electric este de a roti arborele. Rotirea excesiv de rapidă poate cauza funcționarea defectuoasă a dispozitivului. Cu cât structura se rotește mai repede, cu atât lichidul de răcire se încălzește mai mult.

Un mic motor pentru rotirea arborelui unei pompe de căldură Frenette poate fi scos din aparatele de uz casnic deteriorate sau achiziționat într-un magazin

Pentru ca tija să se rotească liber, aveți nevoie de un rulment adecvat de dimensiuni standard. Când toate elementele sunt pregătite, puteți începe asamblarea dispozitivului. Mai întâi, o axă centrală cu un rulment este instalată pe partea inferioară din interiorul carcasei. Apoi se înșurubează piulița distanțier pe ax, apoi se pune discul, din nou piulița, din nou discul etc.

Discurile cu nuci sunt alternate până când carcasa este umplută până sus. Chiar și în etapa de pregătire, puteți face calcule preliminare cu privire la numărul de discuri și piulițe necesare.

Este necesar să adăugați grosimea discului la grosimea piuliței (6 mm). Împărțiți înălțimea corpului la această cifră. Numărul rezultat va oferi informații despre numărul necesar de perechi „piuliță + disc”. Piulița este instalată ultima.

Odată ce carcasa este umplută cu aceste părți mobile, aceasta este umplută cu ulei lichid. Tipul de ulei nu contează; poți lua ulei mineral, de bumbac, de rapiță sau orice alt ulei care tolerează bine căldura și nu se întărește. După aceasta, structura este acoperită cu un capac superior și sudată cu grijă.

În acest moment, țevile radiatorului sunt de obicei deja atașate la capace. Pentru confort în timpul instalării și întreținerii ulterioare a dispozitivului, pe conducte pot fi instalate două supape de închidere. Acum trebuie să atașați axa pompei de căldură la arborele motorului.

Sistemul este conectat la rețea, se verifică prezența scurgerilor și se evaluează caracteristicile de funcționare ale dispozitivului.

O pompă de căldură Frenette auto-fabricată poate fi conectată la un radiator convențional din fontă sau bimetalic, care va oferi efectul de încălzire necesar

Dacă totul este făcut corect, axa cu discuri va începe să se rotească, încălzind uleiul din interiorul dispozitivului. Lichidul de răcire fierbinte se va deplasa prin orificiul superior prin conductă în radiatorul de încălzire. Uleiul răcit se va întoarce în carcasa pompei de căldură prin conducta de jos pentru a fi reîncălzit.

Pentru a automatiza funcționarea sistemului, puteți utiliza un releu special cu un senzor de temperatură, care detectează încălzirea carcasei pompei de căldură și oprește motorul sau îl pornește după cum este necesar. Acest lucru va preveni supraîncălzirea sistemului, deteriorarea motorului electric și, în general, va crește durata de viață a dispozitivului.

Concluzii și video util pe această temă

O versiune interesantă a pompei Frenette este prezentată în acest videoclip:

Din păcate, pompa Frenette nu a găsit o mare acceptare în industria de încălzire. Un astfel de dispozitiv industrial pentru nevoile casnice este greu de găsit în magazinele de îmbunătățiri pentru locuințe. Dar mulți meșteri au folosit cu succes realizările acestui om de știință și le-au aplicat în casele lor, băi, garaje etc.

Poate că ești aceeași persoană DIY care a reușit să realizeze ideea lui Frenette? Vă rugăm să împărtășiți experiența dvs. - lăsați comentarii la articol și adăugați fotografii cu produsele dvs. Formularul de contact se află mai jos.