Frenetta siltumsūknis: dizains un darbības princips + vai to var salikt pats?

Tie, kam patīk lāpīt, vienmēr atradīs pielietojumu saviem spēkiem, pacietībai un izšķērdētajiem materiāliem.No praktiski bezmaksas komponentiem viņi var viegli izveidot ārkārtīgi noderīgu lietu ikdienā.

Piemēram, viņi var savām rokām izgatavot efektīvu Frenette siltumsūkni, neko netērējot. Bet viņi papildinās savas zināšanas un prasmes, un tas ir nenovērtējami, vai ne?

Sniegtā informācija palīdzēs izprast iekārtas darbības principu. Ar mūsu palīdzību jūs varat izlemt par dizainu un uzzināt, kā tiek izgatavots modelis. Skaidras instrukcijas šāda veida siltumsūkņu ražošanai sniegs efektīvu palīdzību neatkarīgiem mājas amatniekiem.

Mēs sniedzam praktiskus ieteikumus produktīvu pašmāju izstrādājumu ražošanai un padomus šādu iekārtu ekspluatācijai.

Kā ierīce darbojas

Tiem, kas ir saskārušies ar ekonomiskas apkures jautājumiem, ir zināms nosaukums “siltumsūknis”. Īpaši kombinācijā ar tādiem terminiem kā “zeme-ūdens”, "ūdens-ūdens", vai "gaiss-ūdens" un tā tālāk.

Šādam siltumsūknim ar Frenette ierīci praktiski nav nekā kopīga. Neatkarīgi no nosaukuma un gala rezultāta siltumenerģijas veidā, ko galu galā izmanto apkurei.

Siltumsūkņi, kas darbojas pēc Carnot principa, ir ļoti populāri gan kā ekonomiski izdevīgs apkures organizēšanas veids, gan kā videi draudzīga sistēma.

Šāda ierīču kompleksa darbība ir saistīta ar dabas resursos (zemē, ūdenī, gaisā) esošās zema potenciāla enerģijas uzkrāšanu un tās pārvēršanu siltumenerģijā ar augstu potenciālu.

Eugene Frenette izgudrojums ir izstrādāts un darbojas pilnīgi savādāk.

Šīs ierīces darbības princips ir balstīts uz siltumenerģijas izmantošanu, kas izdalās berzes laikā. Dizaina pamatā ir metāla virsmas, kas atrodas nevis tuvu viena otrai, bet zināmā attālumā. Atstarpe starp tām ir piepildīta ar šķidrumu.

Ierīces daļas griežas viena pret otru, izmantojot elektromotoru, šķidrums, kas atrodas korpusa iekšpusē un saskaras ar rotējošiem elementiem, uzsilst.

Iegūto siltumu var izmantot dzesēšanas šķidruma sildīšanai. Daži avoti iesaka izmantot šo šķidrumu tieši apkures sistēmai. Visbiežāk parastais radiators tiek pievienots paštaisītam Frenette sūknim.

Kā apkures sistēmas dzesēšanas šķidrums Speciālisti stingri iesaka izmantot eļļu, nevis ūdeni.

Sūkņa darbības laikā šim šķidrumam ir tendence ļoti spēcīgi uzkarst. Ūdens šādos apstākļos var vienkārši vārīties. Karsts tvaiks slēgtā telpā rada pārmērīgu spiedienu, un tas parasti noved pie cauruļu vai korpusa plīsumiem. Šajā situācijā ir daudz drošāk izmantot eļļu, jo tās viršanas temperatūra ir daudz augstāka.

Lai izgatavotu Frenette siltumsūkni, jums būs nepieciešams motors, radiators, dažas caurules, tērauda droseļvārsts, tērauda diski, metāla vai plastmasas stienis, metāla cilindrs un uzgriežņu komplekts (+)

Pastāv viedoklis, ka šāda siltuma ģeneratora efektivitāte pārsniedz 100% un var būt pat 1000%. No fizikas un matemātikas viedokļa tas nav gluži pareizs apgalvojums.

Efektivitāte atspoguļo enerģijas zudumus, kas iztērēti nevis apkurei, bet gan faktiskajai ierīces darbībai. Drīzāk fenomenālie apgalvojumi par Frenette sūkņa neticami augsto efektivitāti atspoguļo tā efektivitāti, kas ir patiesi iespaidīga. Enerģijas patēriņš ierīces darbināšanai ir niecīgs, taču tā rezultātā radītais siltuma daudzums ir ļoti jūtams.

Dzesēšanas šķidruma uzsildīšanai līdz tādai pašai temperatūrai, piemēram, izmantojot sildelementu apkurei, būtu nepieciešams ievērojami vairāk elektroenerģijas, iespējams, desmitiem reižu vairāk. Mājsaimniecības sildītājs pat nesasildītu pie šāda elektroenerģijas patēriņa līmeņa.

Kāpēc visas dzīvojamās un ražošanas telpas nav aprīkotas ar šādām ierīcēm? Iemesli var būt dažādi.

Pirmkārt, ūdens ir vienkāršāks un ērtāks dzesēšanas šķidrums nekā eļļa.Tas nesasilst līdz tik augstām temperatūrām, un ūdens noplūdes seku likvidēšana ir vienkāršāka nekā izlijušās eļļas tīrīšana.

Otrkārt, laikā, kad tika izgudrots Frenette sūknis, centralizētā apkures sistēma jau pastāvēja un veiksmīgi darbojās. To demontēt, lai aizstātu to ar siltuma ģeneratoriem, būtu izmaksājis pārāk dārgi un sagādājis daudz neērtības, tāpēc neviens šo iespēju nopietni neapsvēra. Kā saka, labākais ir labā ienaidnieks.

Ieteikumi ierīces lietošanai

Ir vērts atzīmēt, ka joprojām pastāv Eugene Frenette sūkņa varianti, kas izmanto ūdeni kā dzesēšanas šķidrumu. Bet parasti tie ir lieli rūpnieciskie modeļi, kurus izmanto specializētos uzņēmumos.

Šādu ierīču darbība tiek stingri kontrolēta, izmantojot īpašus instrumentus. Mājās ir gandrīz neiespējami nodrošināt līdzīgu drošības līmeni.

Habarovskas zinātnieku izstrādātā rūpnieciskā siltuma ģeneratora vispārējā shēma: 1 - jauda; 2 — ieplūdes caurule; 3 — izplūdes caurule; 4 - ūdens sildītājs; 5 - gultņa vārpsta. Ūdens tiek izmantots kā dzesēšanas šķidrums

Populārākā Frenette sūkņa versija, kurā kā dzesēšanas šķidrums izmanto ūdeni, nevis eļļu, ir ierīce, ko izstrādājuši Habarovskas zinātnieki: Natālija Ivanovna Nazirova, Mihails Pavlovičs Leonovs un Aleksandrs Vasiļjevičs Sjargs. Šajā sēņu formas dizainā ūdens tiek īpaši uzkarsēts līdz vārīšanās temperatūrai un pārvēršas tvaikā.

Pēc tam tvaika reaktīvo spēku izmanto, lai palielinātu dzesēšanas šķidruma kustības ātrumu pa sūkņa kanāliem līdz 135 m/min. Tā rezultātā enerģijas izmaksas dzesēšanas šķidruma pārvietošanai ir minimālas, un atdeve siltumenerģijas veidā ir ļoti augsta.

Taču šādai iekārtai jābūt ārkārtīgi izturīgai, un tās darbība ir pastāvīgi jāuzrauga, lai izvairītos no negadījumiem.

Kā rīkoties, ja plānojat izmantot Frenette sūkni lielas telpas vai visas mājas apsildīšanai? Ūdens ir tradicionāls dzesēšanas šķidrums, lielākā daļa apkures sistēmu ir īpaši paredzētas tam. Un visas apkures sistēmas piepildīšana ar pareizo šķidro eļļu var būt dārga.

Šo problēmu var atrisināt ļoti vienkārši. Papildus nepieciešams izbūvēt parasto siltummaini, kurā uzkarsētā eļļa sildīs caur apkures sistēmu cirkulējošo ūdeni. Daļa siltuma tiks zaudēta, bet kopējais efekts paliks diezgan pamanāms.

Frenette siltumsūkni var veiksmīgi izmantot kombinācijā ar ūdens apsildāmo grīdu sistēmām. Bet ūdens vietā caurulēs jāielej šķidra eļļa

Interesanta ideja varētu būt Frenette sūkņa izmantošana kopā ar grīdas apsildes sistēma. Šajā gadījumā dzesēšanas šķidrums tiek izvadīts caur šaurām plastmasas caurulēm, kas ieliktas betona klonā.

Šī apkures sistēma darbojas tāpat kā parastā ūdens apsildāmā grīda. Protams, šāda veida projektu var realizēt tikai privātmājā, jo daudzstāvu daudzdzīvokļu mājas drīkst izmantot tikai elektriskā apsildāmā grīda.

Praktisks un ērts veids, kā izmantot šādu ierīci, ir nelielas telpas apsildīšana: garāža, šķūnis, darbnīca utt. Frenetta sūknis ļauj efektīvi un ātri atrisināt autonomās apkures problēmu šādās vietās.

Enerģijas patēriņš tā darbībai ir mazs, salīdzinot ar iegūto siltuma efektu, un nav grūti izveidot šādu iekārtu no vienkāršākajiem materiāliem.

Frenette sūkņa dizaina iespējas

Eugene Frenette ne tikai izgudroja viņa vārdā nosaukto ierīci, bet arī vairākkārt to uzlaboja, nākot klajā ar jaunām, efektīvākām ierīces versijām.

Pats pirmais sūknis, kuru izgudrotājs patentēja 1977. gadā, izmantoja tikai divus cilindrus:

• ārējā - dobajam cilindram ir lielāks diametrs un tas ir statiskā stāvoklī
• interjers — tvertnes diametrs ir nedaudz mazāks par ārējā cilindra dobuma izmēriem.

Izgudrotājs ielēja šķidru eļļu iegūtajā šaurajā telpā starp abu cilindru sienām. Protams, konstrukcijas daļa, kurā atradās šis dzesēšanas šķidruma šķidrums, tika rūpīgi noslēgta, lai novērstu eļļas noplūdi.

Šī ir pašas pirmās Frenette siltumsūkņa versijas diagramma. Rotējošā vārpsta atrodas horizontāli, dzesēšanas šķidrums atrodas šaurā telpā starp diviem darba cilindriem (+)

Iekšējais cilindrs ir savienots ar elektromotora vārpstu tā, lai nodrošinātu tā ātru rotāciju attiecībā pret stacionāro lielo cilindru. Konstrukcijas pretējā galā tika novietots ventilators ar lāpstiņriteni.

Darbības laikā eļļa uzkarsa un pārnesa siltumu uz gaisu, kas ieskauj ierīci. Ventilators ļāva ātri izplatīt siltu gaisu visā telpā.

Tā kā šis dizains diezgan spēcīgi uzkarsa, ērtas un drošas lietošanas labad konstrukcija tika paslēpta aizsargapvalkā. Protams, korpusā tika izveidoti caurumi gaisa cirkulācijai.

Noderīgs dizaina papildinājums bija termostats, ar kuru varēja zināmā mērā automatizēt Frenette sūkņa darbību.

Centrālā ass šajā siltumsūkņa modelī atrodas vertikāli. Dzinējs atrodas apakšā, tad tur ir ligzdoti cilindri, un augšpusē ir ventilators. Vēlāk parādījās modelis ar horizontālu centrālo asi.

Kopā ar apkures radiatoru tika izmantots Frenette siltumsūkņa modelis ar horizontāli orientētu rotējošu vārpstu, kura iekšpusē cirkulēja uzkarsētā eļļa (+)

Tieši šī ierīce pirmo reizi tika izmantota kombinācijā nevis ar ventilatoru, bet gan ar apkures radiatoru. Motors ir novietots sānos, un rotora vārpsta iziet cauri rotējošajam cilindram un iziet ārā.

Šāda veida ierīcēm nav ventilatora. Dzesēšanas šķidrums no sūkņa pārvietojas pa caurulēm uz radiatoru. Līdzīgā veidā uzkarsēto eļļu var pārnest uz citu siltummaini vai tieši apkures caurulēs.

Vēlāk frenette siltumsūkņa dizains tika būtiski mainīts. Rotora vārpsta joprojām palika horizontālā stāvoklī, bet iekšējo daļu veidoja divi rotējoši cilindri un starp tām novietots lāpstiņritenis. Šķidrā eļļa šeit atkal tiek izmantota kā dzesēšanas šķidrums.

Šajā Frenette siltumsūkņa versijā divi cilindri griežas blakus, tos atdala īpaši izstrādāts lāpstiņritenis, kas izgatavots no ļoti izturīga metāla (+)

Šai konstrukcijai griežoties, eļļa papildus uzsilst, ejot cauri speciāliem lāpstiņritenī izveidotajiem caurumiem un pēc tam iekļūst šaurā dobumā starp sūkņa korpusa sienām un tā rotoru.Tādējādi Frenette sūkņa efektivitāte tika ievērojami palielināta.

Gar lāpstiņriteņa malām ir izveidoti nelieli caurumi Frenette siltumsūknim. Dzesēšanas šķidrums ātri un efektīvi uzsilst, ejot caur tiem (+)

Tomēr ir vērts atzīmēt, ka šāda veida sūknis nav īpaši piemērots izgatavošanai mājās. Pirmkārt, jums būs jāatrod uzticami rasējumi vai pašam jāaprēķina dizains, un to var izdarīt tikai pieredzējis inženieris.

Tad jums būs jāatrod īpašs lāpstiņritenis ar atbilstoša izmēra caurumiem. Šis siltumsūkņa elements darbojas ar paaugstinātām slodzēm, tāpēc tam jābūt izgatavotam no ļoti izturīgiem materiāliem.

Ierīces pašražošana

Frenette sūkņa dizaina iespēju apskats ļauj saprast, ka tā darbības principus ar dažādu efektivitātes pakāpi var izmantot dažāda veida un tipa konstrukcijās. Pamatideja paliek nemainīga: šaura telpa starp metāla elementiem, piepildīta ar eļļu un griezta ar elektromotoru.

Diagrammā parādīta Frenette siltumsūkņa versija, ko parasti izmanto ierīces pašražošanai. Dizaina pamatā ir metāla diski, kas atdalīti ar uzgriežņiem (+)

Mājās visbiežāk tiek izgatavots Frenette sūknis, kas sastāv no metāla plākšņu sērijas, kas atdalītas ar šauru spraugu.

Lai izgatavotu šādu ierīci, jums ir jāsagatavo nepieciešamie materiāli:

• dobs metāla cilindrs;
• identisku tērauda disku komplekts ar caurumu centrā;
• uzgriežņu komplekts 6 mm augsts;
• vītņots tērauda stienis:
• elektromotors ar pagarinātu vārpstu;
• gultnis;
• Radiators;
• savienojošās caurules.

Sūkņa izmēri var būt lielāki vai mazāki.Bet attālums starp diskiem ir jāsaglabā precīzi - 6 mm. Kā starplikas tiek izmantoti standarta uzgriežņi, un konstrukcijas centrs ir tērauda stienis.

Tās biezumam jāatbilst uzgriežņa diametram. Ja pie rokas nav vītņota stieņa, jums tas būs vienkārši jāsagriež.

Frenette siltumsūkņa metāla diskiem jābūt nedaudz mazākiem par cilindriskā korpusa diametru, lai nodrošinātu brīvu rotāciju un efektīvāku dzesēšanas šķidruma sildīšanu.

Acīmredzot caurumam diskos jābūt tādam, lai tos varētu brīvi uzlikt uz aksiālā stieņa. Disku ārējam diametram jābūt par vairākiem milimetriem mazākam par korpusu. Ja pie rokas nav gatavu elementu, diskus no lokšņu metāla izgriež paši vai darbu uztic virpotājam.

Tērauda diskus Frenette siltumsūknim var sagriezt mājās, ja jums ir piemērots aprīkojums

Cilindrisko korpusu var izgatavot no piemērotas konfigurācijas veca metāla konteinera vai metināt no metāla. Derēs arī platas metāla caurules gabals.

Sienas ir metinātas līdz cilindra galiem. Korpusam jābūt noslēgtam, lai eļļa neizplūst. Korpusa augšējā un apakšējā galā ir jāizveido papildu caurumi: apkures cauruļu ieejai un izejai, kas ved uz radiatoru.

Protams, visiem cauruļu savienojumiem jābūt noslēgtiem. Vītņotiem savienojumiem tiek izmantoti speciāli hermētiķi: FUM lente, lins utt. Ja nolemts izmantojiet polipropilēna caurules, šādu cauruļu uzstādīšanai būs nepieciešami īpaši veidgabali un, iespējams, lodāmurs.

Lai darbinātu Frenette sūkni, nav nepieciešams augstas veiktspējas elektromotors.Piemērota ir ierīce, kas izņemta no vecas vai salauztas sadzīves tehnikas, piemēram, parastais ventilators.

Elektromotora galvenais mērķis ir pagriezt vārpstu. Pārāk ātra rotācija var izraisīt ierīces darbības traucējumus. Jo ātrāk konstrukcija griežas, jo vairāk dzesēšanas šķidrums uzsilst.

Nelielu motoru Frenette siltumsūkņa vārpstas griešanai var izņemt no bojātas sadzīves tehnikas vai iegādāties veikalā

Lai stienis varētu brīvi griezties, nepieciešams piemērots standarta izmēra gultnis. Kad visi elementi ir sagatavoti, varat sākt ierīces montāžu. Pirmkārt, apakšējā daļā korpusa iekšpusē ir uzstādīta centrālā ass ar gultni. Tad uz ass tiek uzskrūvēts starplikas uzgrieznis, tad uzlikts disks, atkal uzgrieznis, atkal disks utt.

Diski ar uzgriežņiem tiek mainīti, līdz korpuss ir piepildīts līdz augšai. Pat sagatavošanas posmā varat veikt provizoriskus aprēķinus par nepieciešamo disku un uzgriežņu skaitu.

Uzgriežņa biezumam (6 mm) jāpievieno diska biezums. Sadaliet ķermeņa augstumu ar šo skaitli. Iegūtais skaitlis sniegs informāciju par nepieciešamo “riekstu + diska” pāru skaitu. Uzgrieznis ir uzstādīts pēdējais.

Kad korpuss ir piepildīts ar šīm kustīgajām daļām, tas ir piepildīts ar šķidru eļļu. Eļļas veidam nav nozīmes, var ņemt minerāleļļu, kokvilnas sēklu, rapšu vai jebkuru citu eļļu, kas labi panes siltumu un nesacietē. Pēc tam konstrukcija tiek pārklāta ar augšējo vāku un rūpīgi metināta.

Šajā brīdī radiatora caurules parasti jau ir piestiprinātas pie vāciņiem. Ērtības labad ierīces turpmākās uzstādīšanas un apkopes laikā uz caurulēm var uzstādīt divus slēgvārstus. Tagad jums jāpievieno siltumsūkņa ass pie motora vārpstas.

Sistēma ir pieslēgta tīklam, tiek pārbaudīta noplūžu klātbūtne, tiek novērtētas ierīces darbības īpašības.

Paštaisīts Frenette siltumsūknis var tikt pieslēgts pie parastā čuguna vai bimetāla radiatora, kas nodrošinās nepieciešamo sildošo efektu

Ja viss ir izdarīts pareizi, ass ar diskiem sāks griezties, sildot eļļu ierīces iekšpusē. Karstais dzesēšanas šķidrums caur augšējo caurumu caur cauruli pārvietosies apkures radiatorā. Atdzesētā eļļa pa lejupējo cauruli atgriezīsies siltumsūkņa korpusā, lai to uzsildītu.

Sistēmas darbības automatizēšanai var izmantot speciālu releju ar temperatūras sensoru, kas nosaka siltumsūkņa korpusa uzsilšanu un pēc vajadzības izslēdz vai ieslēdz dzinēju. Tas novērsīs sistēmas pārkaršanu, elektromotora bojājumus un kopumā palielinās ierīces kalpošanas laiku.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Interesanta Frenette sūkņa versija ir parādīta šajā videoklipā:

Diemžēl Frenette sūknis nav atradis plašu piekrišanu apkures nozarē. Mājas labiekārtošanas veikalos šādu rūpniecisku ierīci sadzīves vajadzībām ir grūti atrast. Bet daudzi amatnieki veiksmīgi izmantoja šī zinātnieka sasniegumus un pielietoja tos savās mājās, pirtīs, garāžās utt.

Varbūt jūs esat tas pats DIY cilvēks, kuram izdevās realizēt Frenetes ideju? Lūdzu, dalieties pieredzē - atstājiet komentārus par rakstu un pievienojiet savu produktu fotoattēlus. Saziņas veidlapa atrodas zemāk.