Tepelné čerpadlo Frenetta: konstrukce a princip činnosti + zvládnete si jej sestavit sami?

Ti, kteří rádi kutají, vždy najdou uplatnění pro vlastní sílu, trpělivost a odpad.Z prakticky volných součástek mohou snadno postavit nesmírně užitečnou věc v každodenním životě.

Mohou si například vyrobit efektivní tepelné čerpadlo Frenette vlastníma rukama, aniž by cokoli utráceli. Své znalosti a dovednosti si ale doplní, a to je k nezaplacení, ne?

Uvedené informace vám pomohou pochopit princip fungování jednotky. S naší pomocí se můžete rozhodnout o designu a dozvědět se, jak je model vyroben. Přehledný návod na výrobu tohoto typu tepelného čerpadla poskytne účinnou pomoc samostatným domácím kutilům.

Poskytujeme praktická doporučení pro výrobu produktivních domácích produktů a tipy pro provoz takového zařízení.

Jak zařízení funguje

Kdo přišel do styku s problematikou hospodárného vytápění, zná název „tepelné čerpadlo“. Zejména v kombinaci s pojmy jako „pevnina-voda“, "voda-voda"nebo "vzduch-voda" a tak dále.

Takové tepelné čerpadlo nemá se zařízením Frenette prakticky nic společného. Kromě názvu a konečného výsledku v podobě tepelné energie, která je nakonec využita k vytápění.

Tepelná čerpadla fungující na Carnotově principu jsou velmi oblíbená jak jako nákladově efektivní způsob organizace vytápění, tak jako systém šetrný k životnímu prostředí.

Provoz takového komplexu zařízení je spojen s akumulací nízkopotenciální energie obsažené v přírodních zdrojích (země, voda, vzduch) a její přeměnou na tepelnou energii s vysokým potenciálem.

Vynález Eugene Frenette je navržen a funguje úplně jinak.

Princip činnosti tohoto zařízení je založen na využití tepelné energie, která se uvolňuje při tření. Design je založen na kovových plochách umístěných ne blízko sebe, ale v určité vzdálenosti. Prostor mezi nimi je vyplněn kapalinou.

Části zařízení se vzájemně otáčejí pomocí elektromotoru, kapalina umístěná uvnitř pouzdra a ve styku s rotujícími prvky se zahřívá.

Výsledné teplo lze využít k ohřevu chladicí kapaliny. Některé zdroje doporučují používat tuto kapalinu přímo pro topný systém. Nejčastěji je běžný radiátor připojen k domácímu čerpadlu Frenette.

Tak jako chladicí kapalina topného systému Odborníci důrazně doporučují používat raději olej než vodu.

Během provozu čerpadla má tato kapalina tendenci se velmi silně zahřívat. Voda v takových podmínkách může jednoduše vařit. Horká pára v uzavřeném prostoru vytváří přetlak, což obvykle vede k prasknutí potrubí nebo krytu. V této situaci je mnohem bezpečnější použít olej, protože jeho bod varu je mnohem vyšší.

K výrobě tepelného čerpadla Frenette budete potřebovat motor, radiátor, nějaké trubky, ocelovou klapku, ocelové kotouče, kovovou nebo plastovou tyč, kovový válec a sadu matic (+)

Existuje názor, že účinnost takového generátoru tepla přesahuje 100% a může být dokonce 1000%. Z hlediska fyziky a matematiky to není úplně správné tvrzení.

Účinnost odráží energetické ztráty vynaložené nikoli na vytápění, ale na vlastní provoz zařízení. Fenomenální tvrzení o neuvěřitelně vysoké účinnosti čerpadla Frenette spíše odrážejí jeho účinnost, která je skutečně působivá. Spotřeba energie na provoz zařízení je zanedbatelná, ale množství vznikajícího tepla je velmi znatelné.

Zahřátí chladicí kapaliny na stejné teploty například pomocí topného tělesa pro vytápění by vyžadovalo podstatně více elektřiny, možná i desítkykrát více. Domácí ohřívač by se při této spotřebě elektřiny ani netopil.

Proč nejsou všechny obytné a průmyslové prostory vybaveny takovými zařízeními? Důvody se mohou lišit.

Za prvéVoda je jednodušší a pohodlnější chladicí kapalina než olej.Nezahřívá se na tak vysoké teploty a odstranění následků úniku vody je jednodušší než uklízení rozlitého oleje.

Za druhéV době, kdy bylo vynalezeno čerpadlo Frenette, centralizovaný systém vytápění již existoval a úspěšně fungoval. Demontáž za účelem nahrazení generátory tepla by byla příliš nákladná a způsobila by spoustu nepříjemností, takže o této možnosti nikdo vážně neuvažoval. Jak se říká, nejlepší je nepřítel dobra.

Doporučení pro používání zařízení

Stojí za zmínku, že stále existují varianty čerpadla Eugene Frenette využívající vodu jako chladicí kapalinu. Obvykle se však jedná o velké průmyslové modely, které se používají ve specializovaných podnicích.

Provoz takových zařízení je přísně kontrolován pomocí speciálních nástrojů. Zajistit podobnou úroveň zabezpečení doma je téměř nemožné.

Obecný diagram průmyslového generátoru tepla vyvinutého vědci Khabarovsk: 1 - kapacita; 2 — přívodní potrubí; 3 — výstupní potrubí; 4 - ohřívač vody; 5 - ložisková hřídel. Jako chladicí kapalina se používá voda

Nejoblíbenější verzí čerpadla Frenette, která jako chladicí kapalinu používá spíše vodu než olej, je zařízení vyvinuté vědci z Chabarovsku: Natalja Ivanovna Nazyrova, Michail Pavlovič Leonov a Alexander Vasiljevič Syarg. V tomto designu ve tvaru houby se voda speciálně přivede k varu a změní se v páru.

Reakční síla páry se pak využívá ke zvýšení rychlosti pohybu chladicí kapaliny kanály čerpadla na 135 m/min. V důsledku toho jsou náklady na energii na pohyb chladicí kapaliny minimální a návratnost ve formě tepelné energie je velmi vysoká.

Taková jednotka však musí být extrémně odolná a její provoz musí být neustále monitorován, aby nedošlo k nehodám.

Co byste měli udělat, pokud plánujete použít čerpadlo Frenette k vytápění velké místnosti nebo celého domu? Voda je tradiční chladicí kapalina, většina topných systémů je navržena speciálně pro ni. A naplnění celého topného systému správným tekutým olejem může být nákladné.

Tento problém lze vyřešit velmi jednoduše. Dále je nutné postavit klasický výměník tepla, ve kterém bude ohřátý olej ohřívat vodu cirkulující topným systémem. Určité teplo se sice ztratí, ale celkový efekt zůstane docela patrný.

Tepelné čerpadlo Frenette lze s úspěchem použít v kombinaci s vodou vyhřívanými podlahovými systémy. Ale místo vody musíte do potrubí nalít tekutý olej

Zajímavým nápadem může být použití čerpadla Frenette v kombinaci s systém podlahového vytápění. V tomto případě se chladicí kapalina uvolňuje úzkými plastovými trubkami uloženými v betonovém potěru.

Tento topný systém funguje stejně jako konvenční vodou vytápěná podlaha. Projekt tohoto typu lze samozřejmě realizovat pouze v soukromém domě, protože výškové bytové domy mohou používat pouze elektricky vyhřívaná podlaha.

Praktickým a pohodlným způsobem použití takového zařízení je vytápění malé místnosti: garáž, stodola, dílna atd. Čerpadlo Frenetta umožňuje efektivně a rychle vyřešit problém autonomního vytápění v takových místech.

Spotřeba energie na jeho provoz je oproti výslednému tepelnému efektu malá a postavit takový agregát z těch nejjednodušších materiálů není nic složitého.

Možnosti konstrukce čerpadla Frenette

Eugene Frenette zařízení pojmenované po něm nejen vynalezl, ale také jej opakovaně vylepšoval a přicházel s novými, efektivnějšími verzemi zařízení.

Úplně první čerpadlo, které si vynálezce nechal patentovat v roce 1977, používalo pouze dva válce:

• vnější - dutý válec má větší průměr a je ve statickém stavu
• interiér — průměr nádoby je o něco menší než rozměry dutiny vnějšího válce.

Do vzniklého úzkého prostoru mezi stěnami dvou válců vynálezce nalil kapalný olej. Část konstrukce, ve které se tato chladicí kapalina nacházela, byla samozřejmě pečlivě utěsněna, aby nedocházelo k úniku oleje.

Toto je schéma úplně první verze tepelného čerpadla Frenette. Otočný hřídel je umístěn vodorovně, chladicí kapalina je umístěna v úzkém prostoru mezi dvěma pracovními válci (+)

Vnitřní válec je spojen s hřídelí elektromotoru tak, aby byla zajištěna jeho rychlá rotace vůči stacionárnímu velkému válci. Na opačném konci konstrukce byl umístěn ventilátor s oběžným kolem.

Během provozu se olej zahříval a předával teplo vzduchu obklopujícímu zařízení. Ventilátor umožnil rychlou distribuci teplého vzduchu po celé místnosti.

Vzhledem k tomu, že se tento design poměrně silně zahříval, z důvodu pohodlného a bezpečného použití byla konstrukce skryta v ochranném pouzdře. Samozřejmostí byly otvory v pouzdře pro cirkulaci vzduchu.

Užitečným doplňkem návrhu byl termostat, pomocí kterého bylo možné do určité míry automatizovat provoz čerpadla Frenette.

Středová osa u tohoto modelu tepelného čerpadla je umístěna vertikálně. Motor je dole, pak jsou tam vnořené válce a nahoře je ventilátor. Později se objevil model s horizontální středovou osou.

Byl použit model tepelného čerpadla Frenette s horizontálně orientovaným otočným hřídelem spolu s topným radiátorem, uvnitř kterého cirkuloval ohřátý olej (+)

Bylo to toto zařízení, které bylo poprvé použito v kombinaci nikoli s ventilátorem, ale s topným radiátorem. Motor je umístěn na boku a hřídel rotoru prochází rotujícím bubnem a vychází ven.

Tento typ zařízení nemá ventilátor. Chladivo z čerpadla se pohybuje potrubím do chladiče. Obdobným způsobem lze ohřátý olej převést do jiného výměníku tepla nebo přímo do topných trubek.

Později byla výrazně změněna konstrukce tepelného čerpadla frenette. Hřídel rotoru zůstala stále ve vodorovné poloze, ale vnitřní část byla tvořena dvěma rotujícími bubny a mezi nimi uloženým oběžným kolem. Jako chladicí kapalina je zde opět použit kapalný olej.

U této verze tepelného čerpadla Frenette se dva válce otáčejí vedle sebe, jsou odděleny speciálně navrženým oběžným kolem z velmi odolného kovu (+)

Když se tato struktura otáčí, olej se navíc zahřívá, když prochází speciálními otvory vytvořenými v oběžném kole a poté proniká do úzké dutiny mezi stěnami skříně čerpadla a jeho rotoru.Tím byla výrazně zvýšena účinnost čerpadla Frenette.

Pro tepelné čerpadlo Frenette jsou podél okrajů oběžného kola vytvořeny malé otvory. Chladicí kapalina se při průchodu rychle a efektivně zahřívá (+)

Je však třeba poznamenat, že tento typ čerpadla není příliš vhodný pro domácí výrobu. Nejprve budete muset najít spolehlivé výkresy nebo vypočítat návrh sami, a to může udělat pouze zkušený inženýr.

Pak budete muset najít speciální oběžné kolo s otvory vhodné velikosti. Tento prvek tepelného čerpadla pracuje při zvýšené zátěži, proto musí být vyroben z velmi odolných materiálů.

Vlastní výroba zařízení

Přehled konstrukčních možností pro čerpadlo Frenette nám umožňuje pochopit, že principy jeho fungování lze použít s různou mírou účinnosti v konstrukcích různých typů a typů. Základní myšlenka zůstává stejná: úzký prostor mezi kovovými prvky, naplněný olejem a otáčený elektromotorem.

Na schématu je znázorněna verze tepelného čerpadla Frenette, která se obvykle používá pro vlastní výrobu zařízení. Základem konstrukce jsou kovové disky oddělené maticemi (+)

Doma se nejčastěji vyrábí čerpadlo Frenette, které se skládá z řady kovových desek oddělených úzkou mezerou.

Chcete-li vyrobit takové zařízení, musíte připravit potřebné materiály:

• dutý kovový válec;
• sada stejných ocelových disků s otvorem uprostřed;
• sada matic 6 mm vysoká;
• závitová ocelová tyč:
• elektromotor s prodlouženou hřídelí;
• ložisko;
• Chladič;
• spojovací potrubí.

Rozměry čerpadla mohou být větší nebo menší.Ale vzdálenost mezi disky musí být dodržena přesně - 6 mm. Jako rozpěrky se používají standardní matice a středem konstrukce je ocelová tyč.

Jeho tloušťka by měla odpovídat průměru matice. Pokud nemáte po ruce závitovou tyč, budete ji muset odříznout.

Kovové disky pro tepelné čerpadlo Frenette by měly být o něco menší než průměr válcového tělesa, aby bylo zajištěno volné otáčení a efektivnější ohřev chladicí kapaliny

Je zřejmé, že otvor v kotoučích musí být takový, aby mohly být volně nasazeny na axiální tyč. Vnější průměr kotoučů by měl být o několik milimetrů menší než pouzdro. Pokud nejsou po ruce hotové prvky, kotouče si z plechu vyříznete sami nebo práci svěříte soustružníkovi.

Ocelové kotouče pro tepelné čerpadlo Frenette lze řezat doma, pokud máte správné vybavení

Válcové tělo může být vyrobeno ze staré kovové nádoby vhodné konfigurace nebo svařeno z kovu. Poslouží i kus široké kovové trubky.

Stěny jsou přivařeny ke koncům válce. Pouzdro musí být utěsněno, aby nedocházelo k úniku oleje. V horním a spodním konci pouzdra by měly být vytvořeny další otvory: pro vstup a výstup topných trubek vedoucích k radiátoru.

Všechny potrubní spoje by samozřejmě měly být utěsněny. Pro závitové spoje se používají speciální tmely: páska FUM, len atd. Pokud bude rozhodnuto použijte polypropylenové trubky, k instalaci takových trubek budete potřebovat speciální armatury a případně páječku.

K provozu čerpadla Frenette není zapotřebí vysoce výkonný elektromotor.Vhodné je zařízení vyjmuté ze starého nebo rozbitého domácího spotřebiče, jako je běžný ventilátor.

Hlavním účelem elektromotoru je otáčení hřídele. Příliš rychlé otáčení může způsobit poruchu zařízení. Čím rychleji se konstrukce otáčí, tím více se chladicí kapalina zahřívá.

Malý motor pro otáčení hřídele tepelného čerpadla Frenette lze vyjmout z poškozených domácích spotřebičů nebo zakoupit v obchodě

Aby se tyč mohla volně otáčet, potřebujete vhodné ložisko standardních velikostí. Když jsou všechny prvky připraveny, můžete začít s montáží zařízení. Nejprve je na spodní část uvnitř pouzdra instalována centrální osa s ložiskem. Poté se na osu našroubuje distanční matice, poté se nasadí disk, znovu matice, znovu disk atd.

Kotouče s maticemi se střídají, dokud není pouzdro naplněno až nahoru. Již ve fázi přípravy můžete provést předběžné výpočty počtu požadovaných disků a matic.

K tloušťce matice (6 mm) je nutné přičíst tloušťku kotouče. Vydělte výšku těla tímto číslem. Výsledné číslo poskytne informaci o požadovaném počtu párů „matice + disk“. Matice se instaluje jako poslední.

Jakmile je pouzdro naplněno těmito pohyblivými částmi, je naplněno tekutým olejem. Na typu oleje nezáleží, můžete vzít minerální, bavlníkový, řepkový nebo jakýkoli jiný, který dobře snáší teplo a netvrdne. Poté je konstrukce zakryta horním víkem a pečlivě svařena.

V tomto okamžiku jsou trubky chladiče obvykle již připevněny k uzávěrům. Pro pohodlí při další instalaci a údržbě zařízení lze na potrubí instalovat dva uzavírací ventily. Nyní je potřeba připevnit osu tepelného čerpadla k hřídeli motoru.

Systém se připojí k síti, zkontroluje se přítomnost netěsností a posoudí se provozní vlastnosti zařízení.

Vlastní tepelné čerpadlo Frenette lze připojit ke klasickému litinovému nebo bimetalovému radiátoru, který zajistí potřebný topný efekt

Pokud je vše provedeno správně, náprava s kotouči se začne otáčet a ohřívat olej uvnitř zařízení. Horká chladicí kapalina se bude pohybovat horním otvorem potrubím do radiátoru topení. Ochlazený olej se vrací zpět do skříně tepelného čerpadla spádovým potrubím, kde se znovu zahřeje.

Pro automatizaci chodu systému můžete použít speciální relé s teplotním čidlem, které detekuje zahřátí skříně tepelného čerpadla a podle potřeby vypne motor nebo jej zapne. Zabráníte tak přehřívání systému, poškození elektromotoru a celkově zvýšíte životnost zařízení.

Závěry a užitečné video k tématu

Zajímavá verze čerpadla Frenette je představena v tomto videu:

Bohužel čerpadlo Frenette nenašlo široké uplatnění v teplárenství. Takové průmyslové zařízení pro potřeby domácnosti je obtížné najít v obchodech pro domácí kutily. Mnoho řemeslníků však úspěšně využilo úspěchy tohoto vědce a použilo je ve svých domovech, lázních, garážích atd.

Možná jste ten samý kutil, kterému se podařilo realizovat Frenettin nápad? Podělte se prosím o své zkušenosti - zanechte komentáře k článku a přidejte fotografie svých produktů. Kontaktní formulář je umístěn níže.