Ekologie spotřeby Manor: Popis tepelného čerpadla Frenetta. Princip činnosti a možnosti provedení. Postup výroby zařízení vlastníma rukama.
Jméno Eugene Frenette je dobře známé nejen ve vědeckém světě, ale také mezi domácími řemeslníky a amatérskými vynálezci. Tento vědec vynalezl a následně vylepšil zařízení, které je schopné vytápět obytné a průmyslové prostory s vysokou účinností. Podle jeho nápadů si mnozí řemeslníci dokázali vyrobit tepelné čerpadlo Frenette vlastníma rukama, a dokonce je efektivně vylepšit.
Princip funkce zařízení
Těm, kteří přicházejí do styku s problematikou hospodárného vytápění, je známý název „tepelné čerpadlo“. Zejména v kombinaci s pojmy jako „země-voda“, „voda-voda“, „voda-vzduch“ atd. Takové tepelné čerpadlo nemá se zařízením Frenette prakticky nic společného, snad 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 uspořádán a funguje úplně jinak.
K výrobě tepelného čerpadla Frenette budete potřebovat motor, chladič, několik trubek, ocelovou klapku, ocelové kotouče, kovovou nebo plastovou tyč, kovový válec a sadu matic (+)
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 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 konvenční radiátor připojen k domácímu čerpadlu Frenett. Jako topnou kapalinu odborníci důrazně doporučují používat olej, nikoli vodu.
Během provozu čerpadla má tato chladicí 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 pláště. V takové situaci je mnohem bezpečnější použít olej, protože jeho bod varu je mnohem vyšší.
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 odrážejí spíše jeho účinnost, která je opravdu působivá.
Náklady na elektřinu na provoz zařízení jsou zanedbatelné, ale množství přijatého tepla je ve výsledku velmi patrné. Ohřátí chladicí kapaliny na stejné teploty například pomocí topného tělesa by vyžadovalo mnohem větší množství elektřiny, možná desetkrát více. Topidlo pro domácnost s takovou spotřebou elektřiny by ani netopilo.
Proč nejsou všechny obytné a průmyslové prostory vybaveny takovými zařízeními? Důvody mohou být různé. Voda je však jednodušší a pohodlnější chladicí kapalina než olej. Nezahřívá se na tak vysoké teploty a je snazší uklízet následky úniku vody než uklízet rozlitý olej.
Dalším důvodem může být to, že v době, kdy bylo vynalezeno čerpadlo Frenette, již existoval a úspěšně fungoval centralizovaný systém vytápění. Jeho demontáž pro nahrazení generátory tepla by byla příliš nákladná a přinesla by spoustu nepříjemností, takže o této možnosti nikdo ani vážně neuvažoval. Jak se říká, nejlepší je nepřítel dobrého.
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 zařízení. Zajistit takovou úroveň zabezpečení doma je téměř nemožné.
Obecné schéma průmyslového generátoru tepla vyvinutého vědci Khabarovsk: 1 – kapacita; 2 – přívodní potrubí; 3 – výstupní potrubí; 4 – ohřívač vody; 5 – ložisková hřídel. Jako nosič tepla se používá voda
Nejoblíbenější verzí Frenettova čerpadla, které jako chladicí kapalinu používá spíše vodu než olej, je zařízení vyvinuté vědci z Chabarovska: Nazyrova Natalya Ivanovna, Leonov Michail Pavlovič a Syarg Alexander Vasiljevič. V této struktuře ve tvaru houby je voda záměrně přivedena k varu a přeměněna na páru.
Potom se jalový výkon páry využije ke zvýšení rychlosti pohybu teplonosné kapaliny kanály čerpadla až na 135 metrů za minutu. Díky tomu jsou energetické náklady na pohyb chladicí kapaliny minimální a návratnost ve formě tepelné energie je velmi vysoká. Ale taková jednotka musí být extrémně odolná a její provoz musí být neustále monitorován, aby nedošlo k nehodě.
Co dělat, když má pomocí čerpadla Frenette organizovat vytápění velké místnosti nebo celého domu? Voda je tradiční chladicí kapalina, většina topných systémů je navržena speciálně pro ni. Ano, a naplnění celého topného systému správným tekutým olejem může být nákladná záležitost.
Tento problém je vyřešen velmi jednoduše. Je nutné dodatečně vybudovat klasický výměník tepla, ve kterém bude ohřátý olej ohřívat vodu cirkulující topným systémem. V tomto případě dojde ke ztrátě tepla, ale celkový efekt zůstane poměrně patrný.
Tepelné čerpadlo Frenette lze s úspěchem použít v kombinaci se systémy podlahového vytápění. Ale místo vody se do potrubí musí nalít tekutý olej
Zajímavým nápadem by bylo použití čerpadla Frenett v kombinaci se systémem podlahového vytápění. Současně je chladicí kapalina povolena úzkými plastovými trubkami uloženými v betonovém potěru. Takový topný systém funguje stejně jako konvenční vodou vytápěná podlaha. Projekt tohoto typu lze samozřejmě realizovat pouze v soukromém domě, protože pro výškové bytové domy je povoleno používat pouze elektrické podlahové vytápění.
Praktickým a pohodlným způsobem použití takového zařízení je vytápění malé místnosti: garáž, stodola, dílna atd. Čerpadlo Frenett umožňuje efektivně a rychle vyřešit problém autonomního vytápění v takových místech. Náklady na elektřinu na její provoz jsou v porovnání s výsledným tepelným efektem malé a postavit takový agregát z těch nejjednodušších materiálů není nic složitého.
Možnosti designu čerpadla Frenette
Eugene Frenett zařízení pojmenované po něm nejen vynalezl, ale také jej opakovaně vylepšoval a přicházel s novými, efektivnějšími verzemi zařízení. V úplně prvním čerpadle, které si vynálezce nechal patentovat v roce 1977, byly použity pouze dva válce: vnější a vnitřní. Dutý vnější válec měl větší průměr a byl ve statickém stavu. V tomto případě byl průměr vnitřního válce o něco menší než rozměry dutiny vnějšího válce.
Toto je schéma úplně první verze tepelného čerpadla Frenette. Rotační hřídel je umístěn vodorovně, chladicí kapalina je umístěna v úzkém prostoru mezi dvěma pracovními válci
Do vzniklého úzkého prostoru mezi stěnami dvou válců vynálezce nalil kapalný olej. Část konstrukce, která tuto teplonosnou kapalinu obsahovala, byla samozřejmě pečlivě utěsněna, aby nedocházelo k úniku oleje.
Vnitřní válec je spojen s hřídelí motoru 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 celém objemu místnosti.
Vzhledem k tomu, že se tento design poměrně hodně zahříval, z důvodu pohodlného a bezpečného používání byl design schován 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 Frenett.
Středová osa v takovém modelu tepelného čerpadla je umístěna vertikálně. Motor je dole, potom jsou instalovány vnořené válce a ventilátor je nahoře. Později se objevil model s horizontální středovou osou.
Byl použit model tepelného čerpadla Frenette s horizontálně orientovaným otočným hřídelem ve spojení s topným radiátorem s ohřátým olejem cirkulujícím uvnitř.
Bylo to takové 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 ven. Tento typ zařízení nemá ventilátor. Chladicí kapalina z čerpadla se pohybuje potrubím do chladiče. Stejně tak lze ohřátý olej převést do jiného výměníku tepla nebo přímo do topných trubek.
Později byla konstrukce tepelného čerpadla frenet výrazně změněna. Hřídel rotoru zůstala stále ve vodorovné poloze, ale vnitřní část byla tvořena dvěma rotujícími bubny a mezi nimi uloženým oběžným kolem. Jako nosič tepla se opět používá kapalný olej.
U této verze tepelného čerpadla Frenette se dva válce otáčejí vedle sebe, jsou odděleny speciálně navrženým oběžným kolem z velmi odolného kovu
Během rotace této konstrukce se olej dodatečně zahřívá, když prochází speciálními otvory vytvořenými v oběžném kole, a poté proniká do úzké dutiny mezi stěnami skříně čerpadla a jeho rotoru. Účinnost čerpadla Frenett se tak výrazně zlepšila.
Pro tepelné čerpadlo Frenett jsou podél okrajů oběžného kola vytvořeny malé otvory. Chladicí kapalina se rychle a účinně zahřívá a prochází jimi
Je však třeba poznamenat, že tento typ čerpadla není příliš vhodný pro domácí výrobu. Nejprve musíte najít spolehlivé výkresy nebo vypočítat návrh sami, a to může udělat pouze zkušený inženýr. Pak musíte 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 možností čerpacího zařízení Frenette umožňuje pochopit, že principy jeho fungování s různým stupněm účinnosti lze použít v konstrukcích různých typů a typů. Základní myšlenka zůstává stejná: úzký prostor mezi kovovými prvky naplněný olejem a otáčení elektromotorem.
Na schématu je varianta tepelného čerpadla Frenette, která se obvykle používá pro vlastní výrobu zařízení. Základem konstrukce jsou kovové disky oddělené maticemi (+)
Doma se nejčastěji vyrábí čerpadlo Frenett, které se skládá z řady kovových desek oddělených úzkým lumenem. Chcete-li vyrobit takové zařízení, musíte nejprve najít a připravit potřebné materiály:
- dutý kovový válec;
- sada stejných ocelových disků s otvorem uprostřed;
- sada matic 6 mm vysoká;
- ocelová závitová tyč:
- elektromotor s prodlouženou hřídelí;
- ložisko;
- radiátor;
- spojovací potrubí.
Velikosti čerpadel mohou být větší nebo menší. Ale vzdálenost mezi kotouči by měla být dodržena přesně – 6 mm. Jako oddělovače se používají standardní matice a středem konstrukce je ocelová tyč. Jeho tloušťka by měla odpovídat průměru matice. Pokud po ruce nebyla žádná závitová tyč, stačí ji odříznout.
Je zřejmé, že otvor v kotoučích musí být takový, aby se daly volně nasadit na axiální tyč. Vnější průměr kotoučů by měl být o několik milimetrů menší než tělo. Pokud nejsou k dispozici žádné hotové prvky, jsou kotouče vyříznuty nezávisle na plechu nebo svěřeny soustružníkovi.
Válcové tělo může být vyrobeno ze staré kovové nádoby vhodné konfigurace nebo svařeno z kovu. Vhodný je také kus široké kovové trubky. Stěny jsou přivařeny ke koncům válce. Pouzdro musí být utěsněno, aby nedocházelo k úniku oleje. Na 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 se rozhodnete použít trubky z PVC, budete k instalaci takových trubek potřebovat speciální tvarovky a případně páječku.
Čerpadlo Frenett nepotřebuje ke svému provozu vysoce výkonný elektromotor. Vhodné je zařízení převzaté ze starých nebo rozbitých domácích spotřebičů, například z běžného ventilátoru. Hlavním účelem elektromotoru je otáčení hřídele. Nadměrné 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, je potřeba 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 oddělovací matice, poté se nasadí kotouč, opět matice, opět kotouč atd.
Kotouče s maticemi se střídají, dokud není tělo naplněno až po okraj. Již ve fázi přípravy můžete provést předběžné výpočty počtu požadovaných disků a matic. K tloušťce matice (6 mm) je nutné přičíst tloušťku kotouče. Vydělte tělesnou výšku tímto číslem. Výsledné číslo poskytne informaci o požadovaném počtu párů „matice + disk“. Namontujte matici jako poslední.
Poté, co je pouzdro naplněno těmito pohyblivými částmi, je naplněno tekutým olejem. Na druhu oleje nezáleží, můžete vzít minerální, bavlníkový, řepkový nebo jakýkoli jiný, který dobře snáší teplo a nezamrzá. Poté je struktura pokryta horním krytem a jemně uvařena.
V tomto okamžiku jsou trubky chladiče již obvykle připevněny ke krytům. Pro pohodlí při další instalaci a údržbě zařízení lze na potrubí umístit dva uzavírací kohouty. Nyní je třeba připevnit osu tepelného čerpadla k hřídeli motoru. Systém se připojí k síti, zkontroluje se těsnost a vyhodnotí se vlastnosti zařízení.
Vlastní tepelné čerpadlo Frenetta 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 začne pohybovat horním otvorem potrubím k radiátoru topení. Ochlazený olej se bude vracet do tělesa tepelného čerpadla spodním potrubím k opětovnému ohřevu.
Pro automatizaci chodu systému můžete použít speciální relé s teplotním čidlem, které detekuje zahřívání skříně tepelného čerpadla a podle potřeby vypne motor nebo jej zapne. Zabráníte tak přehřívání systému, poruchám elektromotoru a celkově zvýšíte životnost zařízení.
Zajímavá verze čerpadla Frenett je představena v tomto videu:
Dejte LIKE, sdílejte s PŘÁTELI!
Následující video ukazuje úspěšnou zkušenost se spuštěním generátoru tepla, který používá vodu:
Dejte LIKE, sdílejte s PŘÁTELI!
Čerpadlo Frenett bohužel nenašlo široké uplatnění v teplárenství. Takové zařízení průmyslové výroby pro domácí potřeby je obtížné najít v obchodech s domácími spotřebiči. Mnoho řemeslníků však úspěšně využilo úspěchy tohoto vědce a použilo je ve svých domovech, koupelnách, garážích atd. publikoval econet.ru
Líbil se vám článek? Napište svůj názor do komentářů.
Přihlaste se k odběru našeho FB:
