Frenetta lämpöpumppu: suunnittelu ja toimintaperiaate + voitko koota sen itse?

Ne, jotka rakastavat puuhailua, löytävät aina käyttöä omalle voimalleen, kärsivällisyydelleen ja jätemateriaaleilleen.Käytännössä ilmaisista komponenteista ne voivat helposti rakentaa erittäin hyödyllisen esineen jokapäiväisessä elämässä.

He voivat esimerkiksi tehdä tehokkaan Frenette-lämpöpumpun omin käsin ilman rahaa. Mutta he täydentävät tietojaan ja taitojaan, ja tämä on korvaamatonta, eikö?

Esitetyt tiedot auttavat sinua ymmärtämään yksikön toimintaperiaatteen. Avullamme voit päättää suunnittelusta ja oppia kuinka malli on valmistettu. Selkeät ohjeet tämän tyyppisten lämpöpumppujen valmistukseen tarjoavat tehokasta apua itsenäisille kotikäsityöläisille.

Tarjoamme käytännön suosituksia tuottavien kotitekoisten tuotteiden valmistamiseen ja vinkkejä tällaisten laitteiden käyttöön.

Kuinka laite toimii

Kustannustehokkaan lämmityksen kanssa tekemisissä oleville on tuttu nimi ”lämpöpumppu”. Erityisesti yhdistettynä termeihin, kuten "maa-vesi", "vesi-vesi", tai "ilma-vesi" ja niin edelleen.

Tällaisella lämpöpumpulla ei ole käytännössä mitään yhteistä Frenette-laitteen kanssa. Lukuun ottamatta nimeä ja lopputulosta lämpöenergian muodossa, jota käytetään lopulta lämmitykseen.

Carnot-periaatteella toimivat lämpöpumput ovat erittäin suosittuja sekä kustannustehokkaana tapana järjestää lämmitys että ympäristöystävällisenä järjestelmänä.

Tällaisen laitekompleksin toiminta liittyy luonnonvaroihin (maa, vesi, ilma) sisältyvän matalan potentiaalin energian kertymiseen ja sen muuntamiseen korkeapotentiaaliseksi lämpöenergiaksi.

Eugene Frenetten keksintö on suunniteltu ja toimii täysin eri tavalla.

Tämän laitteen toimintaperiaate perustuu lämpöenergian käyttöön, joka vapautuu kitkan aikana. Suunnittelu perustuu metallipintoihin, jotka eivät ole lähellä toisiaan, vaan tietyllä etäisyydellä. Niiden välinen tila on täytetty nesteellä.

Laitteen osat pyörivät suhteessa toisiinsa sähkömoottorin avulla, kotelon sisällä oleva ja pyörivien elementtien kanssa kosketuksissa oleva neste lämpenee.

Tuloksena olevaa lämpöä voidaan käyttää jäähdytysnesteen lämmittämiseen. Jotkut lähteet suosittelevat tämän nesteen käyttöä suoraan lämmitysjärjestelmään. Useimmiten tavallinen jäähdytin on kiinnitetty kotitekoiseen Frenette-pumppuun.

Kuten lämmitysjärjestelmän jäähdytysneste Asiantuntijat suosittelevat öljyn käyttöä veden sijaan.

Pumpun käytön aikana tällä nesteellä on taipumus lämmetä erittäin voimakkaasti. Tällaisissa olosuhteissa vesi voi yksinkertaisesti kiehua. Kuuma höyry suljetussa tilassa luo ylipainetta, mikä yleensä johtaa putkien tai kotelon rikkoutumiseen. On paljon turvallisempaa käyttää öljyä tässä tilanteessa, koska sen kiehumispiste on paljon korkeampi.

Frenette-lämpöpumpun valmistamiseksi tarvitset moottorin, jäähdyttimen, joitain putkia, teräksisen läppäventtiilin, teräslevyjä, metalli- tai muovitangon, metallisylinterin ja mutterisarjan (+)

On olemassa mielipide, että tällaisen lämpögeneraattorin hyötysuhde ylittää 100% ja voi olla jopa 1000%. Fysiikan ja matematiikan näkökulmasta tämä ei ole täysin oikea väite.

Tehokkuus heijastaa energian menetystä, joka ei kulu lämmitykseen, vaan laitteen todelliseen toimintaan. Pikemminkin Frenette-pumpun uskomattoman korkeaa hyötysuhdetta koskevat ilmiömäiset väitteet heijastavat sen tehokkuutta, joka on todella vaikuttava. Laitteen käytön energiankulutus on mitätön, mutta sen seurauksena syntyvän lämmön määrä on hyvin havaittavissa.

Jäähdytysnesteen lämmittäminen samoihin lämpötiloihin esimerkiksi lämmitysvastuksen avulla vaatisi merkittävästi enemmän sähköä, ehkä kymmeniä kertoja enemmän. Kotitalouksien lämmitin ei edes lämpene tällä sähkönkulutustasolla.

Miksi kaikkia asuin- ja teollisuustiloja ei ole varustettu tällaisilla laitteilla? Syyt voivat vaihdella.

Ensinnäkin, vesi on yksinkertaisempi ja kätevämpi jäähdytysneste kuin öljy.Se ei lämpene niin korkeisiin lämpötiloihin, ja vesivuotojen seurausten poistaminen on helpompaa kuin läikkyneen öljyn puhdistaminen.

toiseksi, kun Frenette-pumppu keksittiin, keskuslämmitysjärjestelmä oli jo olemassa ja se toimi menestyksekkäästi. Sen purkaminen lämmönkehittäjien tilalle olisi ollut liian kallista ja aiheuttanut paljon vaivaa, joten kukaan ei vakavasti harkinnut tätä vaihtoehtoa. Kuten sanotaan, paras on hyvän vihollinen.

Suosituksia laitteen käyttöön

On syytä huomata, että Eugene Frenette -pumpusta, joka käyttää vettä jäähdytysnesteenä, on edelleen muunnelmia. Mutta yleensä nämä ovat suuria teollisuusmalleja, joita käytetään erikoistuneissa yrityksissä.

Tällaisten laitteiden toimintaa valvotaan tiukasti erityisillä välineillä. On lähes mahdotonta tarjota samanlaista turvallisuutta kotona.

Habarovskin tutkijoiden kehittämä teollisen lämpögeneraattorin yleinen kaavio: 1 - kapasiteetti; 2 - tuloputki; 3 - poistoputki; 4 - vedenlämmitin; 5 - laakeriakseli. Vettä käytetään jäähdytysnesteenä

Frenette-pumpun suosituin versio, joka käyttää jäähdytysnesteenä öljyn sijaan vettä, on Habarovskin tutkijoiden Natalya Ivanovna Nazyrova, Mihail Pavlovich Leonov ja Alexander Vasilyevich Syarg kehittämä laite. Tässä sienen muotoisessa mallissa vesi kiehuu erityisesti ja muuttuu höyryksi.

Höyryn reaktiivista voimaa käytetään sitten lisäämään jäähdytysnesteen kulkunopeutta pumppukanavien läpi 135 m/min:iin. Tämän seurauksena jäähdytysnesteen siirtämiseen liittyvät energiakustannukset ovat minimaaliset ja palautus lämpöenergian muodossa on erittäin korkea.

Tällaisen yksikön on kuitenkin oltava erittäin kestävä ja sen toimintaa on valvottava jatkuvasti onnettomuuksien välttämiseksi.

Mitä sinun tulee tehdä, jos aiot käyttää Frenette-pumppua suuren huoneen tai koko talon lämmittämiseen? Vesi on perinteinen jäähdytysneste, ja useimmat lämmitysjärjestelmät on suunniteltu erityisesti sitä varten. Ja koko lämmitysjärjestelmän täyttäminen oikealla nestemäisellä öljyllä voi olla kallista.

Tämä ongelma voidaan ratkaista hyvin yksinkertaisesti. Lisäksi on tarpeen rakentaa perinteinen lämmönvaihdin, jossa lämmitetty öljy lämmittää lämmitysjärjestelmän läpi kiertävän veden. Jonkin verran lämpöä häviää, mutta kokonaisvaikutus säilyy melko huomattavana.

Frenette-lämpöpumppua voidaan käyttää menestyksekkäästi yhdessä vesilämmitysjärjestelmien kanssa. Mutta veden sijasta sinun on kaadettava nestemäistä öljyä putkiin

Mielenkiintoinen idea voisi olla Frenette-pumpun käyttö yhdessä lattialämmitysjärjestelmä. Tässä tapauksessa jäähdytysneste vapautuu kapeiden muoviputkien kautta, jotka on asetettu betonitasoitteeseen.

Tämä lämmitysjärjestelmä toimii samalla tavalla kuin tavallinen vesilämmitteinen lattia. Tietenkin tämän tyyppinen hanke voidaan toteuttaa vain omakotitalossa, koska kerrostalot saavat käyttää vain sähkölämmitteinen lattia.

Käytännöllinen ja kätevä tapa käyttää tällaista laitetta on lämmittää pieni huone: autotalli, navetta, työpaja jne. Frenetta-pumpun avulla voit tehokkaasti ja nopeasti ratkaista autonomisen lämmityksen ongelman tällaisissa paikoissa.

Sen toiminnan energiankulutus on pieni verrattuna tuloksena olevaan lämpövaikutukseen, eikä tällaista yksikköä ole vaikea rakentaa yksinkertaisimmista materiaaleista.

Frenette-pumpun suunnitteluvaihtoehdot

Eugene Frenette ei vain keksinyt hänen mukaansa nimettyä laitetta, vaan myös paransi sitä toistuvasti ja keksi uusia, tehokkaampia versioita laitteesta.

Ensimmäinen pumppu, jonka keksijä patentoi vuonna 1977, käytti vain kahta sylinteriä:

• ulompi - onton sylinterin halkaisija on suurempi ja se on staattisessa tilassa
• sisätilat — säiliön halkaisija on hieman pienempi kuin ulkosylinterin ontelon mitat.

Keksijä kaatoi nestemäistä öljyä syntyneeseen kapeaan tilaan kahden sylinterin seinämien väliin. Tietysti se rakenteen osa, jossa tämä jäähdytysneste sijaitsi, suljettiin huolellisesti öljyvuotojen estämiseksi.

Tämä on kaavio Frenette-lämpöpumpun ensimmäisestä versiosta. Pyörivä akseli sijaitsee vaakasuorassa, jäähdytysneste sijoitetaan kapeaan tilaan kahden työsylinterin väliin (+)

Sisäsylinteri on kytketty sähkömoottorin akseliin siten, että varmistetaan sen nopea pyöriminen suhteessa paikallaan olevaan suureen sylinteriin. Rakenteen vastakkaiseen päähän sijoitettiin puhallin juoksupyörällä.

Käytön aikana öljy lämpeni ja siirsi lämpöä laitetta ympäröivään ilmaan. Tuuletin mahdollisti lämpimän ilman nopean jakamisen koko huoneeseen.

Koska tämä malli kuumeni melko voimakkaasti, kätevän ja turvallisen käytön vuoksi rakenne piilotettiin suojakoteloon. Tietysti koteloon tehtiin reikiä ilmankiertoa varten.

Hyödyllinen lisä suunnitteluun oli termostaatti, jolla Frenette-pumpun toimintaa voitiin jossain määrin automatisoida.

Tässä lämpöpumppumallissa keskiakseli on pystysuorassa. Moottori on alhaalla, sitten on sisäkkäisiä sylintereitä ja päällä on tuuletin. Myöhemmin ilmestyi malli, jossa oli vaakasuora keskiakseli.

Frenette-lämpöpumppumallia, jossa oli vaakasuuntainen pyörivä akseli, käytettiin yhdessä lämmityspatterin kanssa, jonka sisällä kierrätettiin lämmitettyä öljyä (+)

Juuri tätä laitetta käytettiin ensin yhdessä ei tuulettimen, vaan lämmityspatterin kanssa. Moottori on sijoitettu sivulle, ja roottorin akseli kulkee pyörivän rummun läpi ja tulee ulos.

Tämän tyyppisessä laitteessa ei ole tuuletinta. Jäähdytysneste pumpusta siirtyy putkia pitkin jäähdyttimeen. Samalla tavalla lämmitetty öljy voidaan siirtää toiseen lämmönvaihtimeen tai suoraan lämmitysputkiin.

Myöhemmin Frenette-lämpöpumpun rakennetta muutettiin merkittävästi. Roottorin akseli pysyi edelleen vaaka-asennossa, mutta sisäosa muodostui kahdesta pyörivästä rummusta ja niiden väliin sijoitetusta juoksupyörästä. Nestemäistä öljyä käytetään jälleen jäähdytysnesteenä.

Tässä Frenette-lämpöpumpun versiossa kaksi sylinteriä pyörii vierekkäin, ja ne on erotettu toisistaan ​​erityisellä, erittäin kestävästä metallista valmistetulla juoksupyörällä (+)

Tämän rakenteen pyöriessä öljy lämpenee lisäksi, kun se kulkee juoksupyörään tehtyjen erityisten reikien läpi ja tunkeutuu sitten pumppupesän ja sen roottorin seinämien väliseen kapeaan onteloon.Siten Frenette-pumpun hyötysuhde parani merkittävästi.

Frenette-lämpöpumpun juoksupyörän reunoille tehdään pienet reiät. Jäähdytysneste lämpenee nopeasti ja tehokkaasti kulkiessaan niiden läpi (+)

On kuitenkin syytä huomata, että tämäntyyppinen pumppu ei ole kovin sopiva kotivalmistukseen. Ensin sinun on löydettävä luotettavat piirustukset tai laskettava suunnittelu itse, ja vain kokenut insinööri voi tehdä tämän.

Sitten sinun on löydettävä erityinen juoksupyörä, jossa on sopivan kokoiset reiät. Tämä lämpöpumpun elementti toimii lisääntyneillä kuormituksilla, joten sen on oltava valmistettu erittäin kestävistä materiaaleista.

Laitteen itsetuotanto

Frenette-pumpun suunnitteluvaihtoehtojen tarkastelu antaa meille mahdollisuuden ymmärtää, että sen toimintaperiaatteita voidaan käyttää vaihtelevalla tehokkuudella erityyppisissä ja -tyypeissä rakenteissa. Perusidea pysyy samana: metallielementtien välinen kapea tila, joka on täytetty öljyllä ja jota pyöritetään sähkömoottorilla.

Kaaviossa on versio Frenette-lämpöpumpusta, jota käytetään yleensä laitteen itsevalmistukseen. Suunnittelun perustana ovat metallilevyt, jotka on erotettu muttereilla (+)

Kotona Frenette-pumppu valmistetaan useimmiten, ja se koostuu sarjasta metallilevyjä, jotka on erotettu kapealla rakolla.

Tällaisen laitteen valmistamiseksi sinun on valmistettava tarvittavat materiaalit:

• ontto metallisylinteri;
• sarja identtisiä teräslevyjä, joiden keskellä on reikä;
• 6 mm korkea mutterisarja;
• kierre terästanko:
• sähkömoottori pidennetyllä akselilla;
• laakerit;
• Jäähdytin;
• liitosputket.

Pumpun mitat voivat olla suurempia tai pienempiä.Mutta levyjen välinen etäisyys on säilytettävä täsmälleen - 6 mm. Välikkeinä käytetään tavallisia muttereita, ja terästanko on rakenteen keskipiste.

Sen paksuuden tulee vastata mutterin halkaisijaa. Jos sinulla ei ole kierretankoa käsillä, sinun on vain leikattava se.

Frenette-lämpöpumpun metallilevyjen tulee olla hieman pienempiä kuin lieriömäisen rungon halkaisija, jotta varmistetaan vapaa pyöriminen ja jäähdytysnesteen tehokkaampi lämmitys

On selvää, että kiekkojen reiän on oltava sellainen, että ne voidaan asettaa vapaasti aksiaalitankoon. Levyjen ulkohalkaisijan tulee olla useita millimetrejä pienempi kuin kotelo. Jos valmiita elementtejä ei ole käsillä, lautaset leikataan pelistä itse tai työt uskotaan sorvaajalle.

Frenette-lämpöpumpun teräslevyt voidaan leikata kotona, jos sinulla on oikeat varusteet

Sylinterimäinen runko voidaan valmistaa sopivan kokoonpanon vanhasta metallisäiliöstä tai hitsata metallista. Myös pala leveää metalliputkea toimii.

Seinät on hitsattu sylinterin päihin. Kotelo on tiivistettävä, jotta öljy ei vuoda. Kotelon ylä- ja alapäähän tulee tehdä lisäreikiä: patteriin johtavien lämmitysputkien sisään- ja ulostuloa varten.

Tietenkin kaikki putkiliitännät tulee tiivistää. Kierreliitoksissa käytetään erityisiä tiivisteitä: FUM-teippiä, pellavaa jne. Jos päätetään käytä polypropeeniputkia, tarvitset erikoisliittimiä ja mahdollisesti juotosraudan tällaisten putkien asentamiseen.

Frenette-pumpun käyttämiseen ei tarvita tehokasta sähkömoottoria.Vanhasta tai rikkinäisestä kodinkoneesta irrotettu laite, kuten tavallinen tuuletin, sopii.

Sähkömoottorin päätarkoitus on pyörittää akselia. Liian nopea pyöriminen voi aiheuttaa laitteen toimintahäiriön. Mitä nopeammin rakenne pyörii, sitä enemmän jäähdytysneste lämpenee.

Pieni moottori Frenette-lämpöpumpun akselin pyörittämiseen voidaan irrottaa vaurioituneista kodinkoneista tai ostaa kaupasta

Jotta sauva voisi pyöriä vapaasti, tarvitset sopivan vakiokokoisen laakerin. Kun kaikki elementit on valmistettu, voit aloittaa laitteen kokoamisen. Ensin kotelon sisäosaan asennetaan laakeroitu keskiakseli. Sitten välimutteri ruuvataan akseliin, sitten levy laitetaan, mutteri uudelleen, levy uudelleen jne.

Muttereilla varustettuja kiekkoja vaihdetaan vuorotellen, kunnes kotelo on täynnä. Jo valmisteluvaiheessa voit tehdä alustavia laskelmia tarvittavien levyjen ja muttereiden määrästä.

On tarpeen lisätä levyn paksuus mutterin paksuuteen (6 mm). Jaa kehon korkeus tällä luvulla. Tuloksena oleva luku antaa tiedot tarvittavasta määrästä "mutteri + levy" -pareja. Mutteri asennetaan viimeisenä.

Kun kotelo on täytetty näillä liikkuvilla osilla, se täytetään nestemäisellä öljyllä. Öljyn tyypillä ei ole väliä, voit ottaa mineraali-, puuvilla-, rypsi- tai mitä tahansa muuta lämpöä hyvin sietävää eikä kovettuvaa öljyä. Tämän jälkeen rakenne peitetään yläkannella ja hitsataan huolellisesti.

Tässä vaiheessa jäähdyttimen putket on yleensä jo kiinnitetty korkkiin. Laitteen lisäasennuksen ja huollon helpottamiseksi putkiin voidaan asentaa kaksi sulkuventtiiliä. Nyt sinun on kiinnitettävä lämpöpumpun akseli moottorin akseliin.

Järjestelmä liitetään verkkoon, vuotojen esiintyminen tarkistetaan ja laitteen toimintaominaisuudet arvioidaan.

Itse tehty Frenette-lämpöpumppu voidaan liittää tavanomaiseen valurauta- tai bimetallipatteriin, mikä antaa tarvittavan lämpövaikutuksen

Jos kaikki tehdään oikein, akseli levyineen alkaa pyöriä ja lämmittää öljyä laitteen sisällä. Kuuma jäähdytysneste siirtyy ylemmän reiän kautta putken läpi lämmityspatteriin. Jäähtynyt öljy palaa lämpöpumpun koteloon alaputken kautta uudelleen lämmitettäväksi.

Järjestelmän toiminnan automatisoimiseksi voit käyttää erityistä lämpötila-anturilla varustettua relettä, joka havaitsee lämpöpumpun kotelon lämpenemisen ja sammuttaa moottorin tai käynnistää sen tarpeen mukaan. Tämä estää järjestelmän ylikuumenemisen, sähkömoottorin vaurioitumisen ja yleensä pidentää laitteen käyttöikää.

Päätelmät ja hyödyllinen video aiheesta

Mielenkiintoinen versio Frenette-pumpusta esitetään tässä videossa:

Valitettavasti Frenette-pumppu ei ole löytänyt laajaa hyväksyntää lämmitysteollisuudessa. Tällaista teollisuuslaitetta kotitalouksien tarpeisiin on vaikea löytää kodin rautakaupoista. Mutta monet käsityöläiset käyttivät menestyksekkäästi tämän tiedemiehen saavutuksia ja käyttivät niitä kodeissaan, kylpylöissä, autotalleissa jne.

Ehkä olet sama tee-se-itse-ihminen, joka onnistui toteuttamaan Frenetten idean? Jaa kokemuksesi - jätä kommentteja artikkeliin ja lisää kuvia tuotteistasi. Yhteydenottolomake löytyy alta.