Frenetti soojuspump: ehitus ja tööpõhimõte + kas seda saab ise ehitada?

Harrastusmeistrid leiavad alati rakendust oma jõududele, kannatlikkusele ja jäätmematerjalidele. Peaaegu tasuta osadest valmistavad nad hõlpsalt igapäevaelus väga kasuliku eseme.

Näiteks suudavad nad teha tõhusa Frenette soojuspumba oma kätega, ilma midagi kulutamata. Seejärel täiendavad nad teadmiste pagasit ja oskuste varu, mis on hindamatu, eks ole?

Esitatud teave aitab mõista seadme tööpõhimõtet. Teie saate meie abiga konstruktsiooni üle otsustada ja teada saada, kuidas mudelit valmistatakse. Selged juhised selle soojuspumba tüübi valmistamiseks pakuvad tõhusat abi iseseisvatele kodumeistritele.

Me anname praktilisi soovitusi tootliku ise tehtud seadme valmistamiseks ja nõuandeid sellise seadme kasutamiseks.

Seadme tööpõhimõte

Neile, kes on kokku puutunud majanduslikult kasuliku kütte küsimustega, on nimi "soojuspump" hästi tuntud. Eriti koos terminitega nagu "maa-vesi", "vesi-vesi", või "õhk-vesi" jne.

Sellisel soojuspumbal pole Frenette seadmega praktiliselt midagi ühist. Peale nime ja lõpptulemuse soojusenergia näol, mida lõpuks kütteks kasutatakse.

Carnot' põhimõttel töötavad soojuspumbad on väga populaarsed nii majanduslikult kasuliku kütte korraldamise viisina kui ka keskkonnasõbraliku süsteemina.

Sellise seadmekompleksi töö on seotud loodusvarades (maapinnas, vees, õhus) sisalduva madalapotentsiaalse energia kogumisega ja selle muundamisega kõrge potentsiaaliga soojusenergiaks.

Jevgeni Frenette'i leiutis on korraldatud ja töötab täiesti teisiti.

Selle seadme tööpõhimõte põhineb hõõrdumisel eralduva soojusenergia kasutamisel. Konstruktsiooni aluseks – metallpinnad, mis ei asu üksteise lähedal, vaid teatud kaugusel. Nendevaheline ruum täidetakse vedelikuga.

Seadme osad pöörlevad üksteise suhtes elektrimootori abil, korpuse sees olev ja pöörlevate elementidega kokkupuutuv vedelik kuumutatakse.

Saadud soojust saab kasutada soojuskandja soojendamiseks. Mõned allikad soovitavad seda vedelikku kasutada otse küttesüsteemis. Enamasti ühendatakse omatehtud Frenette'i pumbaga tavaline radiaator.

küttesüsteemi soojuskandjana soovitavad spetsialistid tungivalt kasutada õli, mitte vett.

Pumba töö käigus kipub see vedelik väga tugevalt kuumenema. Vesi võib sellistes tingimustes lihtsalt keema minna. Kuum aur suletud ruumis tekitab liigset rõhku, mis tavaliselt põhjustab torude või korpuse purunemist. Õli kasutamine on sellises olukorras palju turvalisem, kuna selle keemistemperatuur on oluliselt kõrgem.

Frenette'i soojuspumba valmistamiseks on vaja mootorit, radiaatorit, mitu toru, terasest ketaslülitit, terasest kettaid, metallist või plastikust varrast, metallist silindrit ja mutrivõtmete komplekti (+)

Levinud on arvamus, et sellise soojusgeneraatori kasutegur ületab 100% ja võib isegi ulatuda 1000%-ni. Füüsika ja matemaatika seisukohast pole see päris korrektne väide.

Kasutegur peegeldab energiakadusid, mis on kulutatud mitte küttele, vaid seadme tööle. Pigem peegeldavad fenomenaalsed väited Frenette'i pumba uskumatult kõrge kasuteguri kohta selle tõhusust, mis on tõesti muljetavaldav. Elektrivõimsuse kulu seadme tööks on tühine, kuid saadud soojuse kogus on väga märgatav.

Soojuskandja kuumutamine samade temperatuurideni küttekehaga (TEN) nõuaks näiteks oluliselt rohkem elektrienergiat, võib-olla kümneid kordi rohkem. Kodumajapidamises kasutatav kütteseade sellise elektrikuluga isegi ei kuumeneks.

Miks pole kõik elu- ja tööstusruumid selliste seadmetega varustatud? Põhjused võivad olla erinevad.

Esiteks, vesi – lihtsam ja mugavam soojuskandja kui õli. See ei kuumene nii kõrgete temperatuurideni ning vee lekete tagajärgi on lihtsam kõrvaldada kui mahavalgunud õli ära koristada.

Teiseks, Freneti pumba leiutamise ajaks oli keskküttesüsteem juba olemas ja töötas edukalt. Selle demonteerimine soojusgeneraatorite vastu vahetamiseks oleks liiga kallis olnud ja põhjustanud palju ebamugavusi. Seetõttu ei kaalunud keegi seda võimalust tõsiselt. Nagu öeldakse, parim on – hea vaenlane.

Soovitused seadme kasutamiseks

Tasub märkida, et Jevgeni Freneti pumba variatsioonid, mis kasutavad vett soojuskandjana, siiski eksisteerivad. Kuid tavaliselt on need suured tööstuslikud mudelid, mida kasutatakse spetsialiseeritud ettevõtetes.

Selliste seadmete tööd kontrollitakse rangelt spetsiaalsete mõõteriistade abil. Sarnase turvalisustaseme tagamine kodutingimustes on peaaegu võimatu.

Habarovski teadlaste poolt välja töötatud tööstusliku soojusgeneraatori üldskeem: 1 – mahuti; 2 – sisselasketoru; 3 – väljalasketoru; 4 – veesoojendi; 5 – laagrivõll. Soojuskandjana kasutatakse vett.

Kõige populaarsem Freneti pumba versioon, milles soojuskandjana kasutatakse vett, mitte õli, on seade, mille on välja töötanud Habarovski teadlased: Natalja Ivanovna Nazõrova, Mihhail Pavlovitš Leonov ja Aleksandr Vassiljevitš Särg. Selles seene kujuga konstruktsioonis viiakse vesi spetsiaalselt keemiseni ja muudetakse auruks.

Seejärel kasutatakse auru reaktiivjõudu, et suurendada vedela soojuskandja liikumiskiirust pumba kanalites kuni 135 m/min. Selle tulemusena on energiakulud soojuskandja liigutamisel minimaalsed ja soojusenergia väljund väga kõrge.

Kuid selline seade peab olema eriti tugev ja selle tööd tuleb pidevalt kontrollida, et vältida avariid.

Mida aga teha, kui Freneti pumba abil plaanitakse korraldada suure ruumi või terve maja kütmist? Vesi on traditsiooniline soojuskandja, enamik küttesüsteeme on mõeldud just selle jaoks. Ja kogu küttesüsteemi täitmine sobiva vedela õliga võib osutuda kulukaks.

See küsimus lahendatakse väga lihtsalt. Tuleb lisaks ehitada tavaline soojusvaheti, milles kuumutatud õli soojendab vett, mis ringleb küttesüsteemis. Osa soojusest läheb selle käigus kaotsi, kuid üldine efekt jääb piisavalt märgatavaks.

Freneti soojuspumpa saab edukalt kasutada koos vesipõrandküttesüsteemidega. Kuid vee asemel tuleb torudesse valada vedel õli.

Huvitavaks ideeks võib olla Freneti pumba kasutamine koos põrandaküttesüsteemiga. Soojuskandja lastakse seejuures läbi kitsaste plastiktorude, mis on paigaldatud betoonist tasanduskihis.

Selline küttesüsteem toimib samamoodi nagu tavaline vesiküttega põrand. Loomulikult saab seda tüüpi projekti realiseerida ainult eramajas, kuna kõrgete kortermajade puhul on lubatud kasutada üksnes elektrilist põrandaküte.

Praktiline ja mugav viis sellise seadme kasutamiseks on väikese ruumi kütmine: garaaž, kuur, töökoda jne. Frenette'i pump võimaldab tõhusalt ja kiiresti lahendada autonoomse kütmise probleemi sellistes kohtades.

Elektrikulud selle tööks on väikesed võrreldes saadava soojusefektiga ning sellise seadme ehitamine lihtsamatest materjalidest pole keeruline.

Frenette pumba konstruktsiooni variandid

Jevgeni Frenette mitte ainult ei leiutanud tema nime kandvat seadet, vaid ka täiustas seda korduvalt, mõeldes välja uusi ja tõhusamaid seadmevariante.

Kõige esimeses pumbas, mille leiutaja patenteeris 1977. aastal, kasutati ainult kahte silindrit:

• välismine – õõnes silinder, mis on suurema läbimõõduga ja paikneb staatilises olekus
• sisemine – anuma läbimõõt on veidi väiksem kui välissilindri õõnsuse mõõtmed.

Saadud kitsasse ruumi kahe silindri seinte vahele valas leiutaja vedelat õli. Loomulikult oli see konstruktsiooni osa, kus see vedel soojuskandja asus, hoolikalt suletud, et vältida õlilekkeid.

See on skeem Frenette'i soojuspumba kõige esimesest variandist. Pöörlev võll asub horisontaalselt, soojuskandja on paigutatud kitsasse ruumi kahe töösilindri vahele (+)

Sisemine silinder ühendatakse elektrimootori võlliga nii, et tagada selle kiire pöörlemine paigalseisva suure silindri suhtes. Konstruktsiooni vastasotsa paigutati ventilaator tiivikuga.

Töö ajal õli soojenes ja andis soojust üle seadet ümbritsevale õhule. Ventilaator võimaldas sooja õhku kiiresti levitada kogu ruumi ulatuses.

Kuna see konstruktsioon soojenes üsna tugevalt, peideti see mugava ja ohutu kasutamise huvides kaitsekorpuse sisse. Loomulikult tehti korpusesse õhu tsirkuleerimiseks augud.

Kasulikuks täienduseks konstruktsioonile sai termostaat, mille abil sai Frenette'i pumba tööd teatud määral automatiseerida.

Selles soojuspumba mudelis asub kesktelg vertikaalselt. Mootor asub all, seejärel on paigaldatud teineteisesse asetuvad silindrid, ülaosas on ventilaator. Hiljem ilmus mudel horisontaalse keskteljega.

Horisontaalselt orienteeritud pöörleva võlliga Frenetta soojuspumba mudelit kasutati koos kütteradiaatoriga, mille sees tsirkuleeris kuumutatud õli (+)

Just sellist seadet kasutati esmakordselt koos mitte ventilaatoriga, vaid kütteradiaatoriga. Mootor on paigutatud küljele ning rootori võll läbib pöörlevat trumlit ja ulatub väljapoole.

Seda tüüpi seadmes puudub ventilaator. Soojuskandja liigub pumbast torude kaudu radiaatorisse. Sarnasel viisil saab kuumutatud õli juhtida ka teisele soojusvahetile või otse küttetorudesse.

Hiljem muudeti Frenetta soojuspumba konstruktsiooni oluliselt. Rootori võll jäi endiselt horisontaalasendisse, kuid sisemine osa valmistati kahest pöörlevast trumlist ja nende vahele paigutatud tiivikust. Soojuskandjana kasutatakse siin jällegi vedelat õli.

Selles Frenetta soojuspumba variandis pöörlevad kaks silindrit kõrvuti, neid eraldab erilise konstruktsiooniga tiivik väga vastupidavast metallist (+)

Selle konstruktsiooni pöörlemisel soojeneb õli täiendavalt, kuna see läbib tiivikusse tehtud spetsiaalseid avasid ning seejärel tungib kitsasse õõnsusse pumba korpuse seinte ja rootori vahel. Seega suurendati Frenetta pumba efektiivsust oluliselt.

Frenetta soojuspumba tiiviku servadesse on tehtud väikesed augud. Soojuskandja soojeneb neid läbides kiiresti ja tõhusalt (+)

Siiski tuleb märkida, et seda tüüpi pump ei sobi kuigi hästi isevalmistamiseks. Kõigepealt on vaja leida usaldusväärsed joonised või arvutada konstruktsioon ise, kuid see on jõukohane ainult kogenud insenerile.

Seejärel on vaja leida eriline tiivik sobiva suurusega avadega. See soojuspumba element töötab suurenenud koormuste all, seetõttu peab see olema valmistatud väga vastupidavatest materjalidest.

Seadme iseseisev valmistamine

Frenetta pumba seadme variantide ülevaade võimaldab mõista, et selle tööpõhimõtteid võib teatud efektiivsusega kasutada erinevat tüüpi ja liiki konstruktsioonides. Põhiidee jääb samaks: kitsas ruum metallist elementide vahel, täidetud õliga, ja pöörlemine elektrimootori abil.

Skeemil on esitatud Frenette'i soojuspumba variant, mida tavaliselt kasutatakse seadme ise valmistamiseks. Konstruktsiooni aluseks on metallkettad, mis on eraldatud mutritega (+)

Kodustes tingimustes valmistatakse kõige sagedamini Frenette'i pumpa, mis koosneb reast metallplaatidest, mis on eraldatud kitsa vahega.

Sellise seadme valmistamiseks tuleb ette valmistada vajalikud materjalid:

• metallist õõnes silinder;
• komplekt ühesuguseid keskmise avaga teraskettaid;
• komplekt 6 mm kõrguseid mutreid;
• keermestatud terasvarras:
• pikendatud võlliga elektrimootor;
• laager;
• ühendustorud.

Pumba mõõtmed võivad olla suuremad või väiksemad. Kuid ketaste vahekaugus tuleb täpselt hoida – 6 mm. Eralditena kasutatakse tavalisi mutreid, ja terasvarras on konstruktsiooni keskmeks.

Selle paksus peab vastama mutri läbimõõdule. Kui keermestatud varrast käepärast ei ole, tuleb see lihtsalt keermestada.

Frenette'i soojuspumba metallkettad peavad olema veidi väiksemad silindrilise korpuse läbimõõdust, et tagada vaba pöörlemine ja tõhusam soojuskandja soojendamine.

Ilmselt peab ka ketastes olev auk olema selline, et neid saaks vabalt teljevarrale paigaldada. Ketaste välisläbimõõt peab olema korpuse läbimõõdust mõne millimeetri võrra väiksem. Kui valmis elemente käepärast pole, lõigatakse kettad ise lehtmetallist või usaldatakse see töö treialile.

Frenette'i soojuspumba teraskettaid saab kodus välja lõigata, kui sobivad seadmed on olemas.

Silindrilise korpuse saab valmistada vanast sobiva konfiguratsiooniga metallnõust või keevitada metallist. Sobib ka laia metalltoru tükk.

Silindri otste külge keevitatakse seinad. Kere peab olema hermeetiline, et õli ei lekkiks. Kere ülemisse ja alumisse otsa tuleb teha täiendavad augud: küttetorude sisenemiseks ja väljumiseks, mis viivad radiaatorisse.

Muidugi tuleb kõik toruühendused hermeetiliselt sulgeda. Keermestatud ühenduskohtades kasutatakse spetsiaalseid tihendeid: FUM-linti, linat ja jne. Kui on otsustatud kasutada polüpropüleentorusid, läheb vaja spetsiaalseid liitmikke ja võimalik, et ka jootekolbi selliste torude paigaldamiseks.

Frenette'i pumba tööks pole vaja suure jõudlusega elektrimootorit. Sobib seade, mis on võetud vanast või katkisest kodumasinast, näiteks tavalisest ventilaatorist.

Elektrimootori peamine eesmärk – pöörata võlli. Liiga kiire pöörlemine võib põhjustada seadme vale töö. Mida kiiremini konstruktsioon pöörleb, seda tugevamini soojuskandja kuumeneb.

Väikese mootori Frenetti soojuspumba võlli pööramiseks saab eemaldada riknenud kodutehnikast või osta poest.

Selleks, et varras pöörleks vabalt, on vaja sobivat standardmõõtmetega laagrit. Kui kõik elemendid on ette valmistatud, võib alustada seadme kokkupanekut. Kõigepealt paigaldatakse korpuse alumisele osale keskne telg koos laagriga. Seejärel keeratakse teljele vahemutter, seejärel pannakse ketas, uuesti – mutter, uuesti – ketas jne.

Kettaid ja mutreid vaheldatakse seni, kuni korpus on täielikult täidetud. Juba ettevalmistuse etapis saab teha eelarvutused vajalike ketaste ja mutrite arvu kohta.

Mutri paksusele (6 mm) tuleb lisada ketta paksus. Jagada korpuse kõrgus selle arvuga. Saadud number annab teavet vajalike paaride “mutter+ketas” arvu kohta. Viimasena paigaldatakse mutter.

Pärast seda, kui korpus on nende liikuvate elementidega täidetud, täidetakse see vedela õliga. Õli tüüp ei oma tähtsust, võib võtta mineraal-, puuvilla-, rapsi- või mõne muu õli, mis talub hästi kuumust ega tardu. Seejärel kaetakse konstruktsioon ülemise kaanega ja keevitatakse see ettevaatlikult kinni.

Selleks ajaks on radiaatoritorud juba tavaliselt kaantega ühendatud. Mugavuse huvides edasise paigaldamise ja hoolduse ajal võib torudele paigaldada kaks sulgeventiili. Nüüd tuleb mootori võlliga ühendada soojuspumba telg.

Süsteem ühendatakse vooluvõrku, kontrollitakse lekkede esinemist, hinnatakse seadme tööomadusi.

Isetehtud Frenetti soojuspumba saab ühendada tavalise malm- või bimetallradiaatoriga, mis tagab vajaliku kütteefekti.

Kui kõik on õigesti tehtud, hakkab ketastega telg pöörlema, soojendades seadme sees olevat õli. Kuum soojuskandja hakkab liikuma läbi ülemise ava toru kaudu kütteradiaatorisse. Jahtunud õli naaseb mööda alumist toru soojuspumba korpusesse uuesti soojendamiseks.

Süsteemi töö automatiseerimiseks võib kasutada spetsiaalset releed termoanduriga, mis fikseerib soojuspumba korpuse kuumenemise ja lülitab mootori vajadusel välja või sisse. See aitab vältida süsteemi ülekuumenemist, elektrimootori riket ja suurendab seadme tööiga.

Järeldused ja kasulik video teemal

Huvitav variant Frenetti pumbast on esitatud selles videomaterjalis:

Kahjuks ei leidnud Frenette'i pump laialdast tunnustust küttevaldkonnas. Sellist tööstuslikult valmistatud seadet koduseks tarbeks on keeruline leida kodutehnika poodidest. Kuid paljud käsitöölised on edukalt kasutanud selle teadlase arendusi ja rakendanud neid oma kodudes, saunades, garaažides jne.

Võib-olla olete just teie see isetegija, kellel õnnestus Frenette'i idee ellu viia? Palun jagage oma kogemusi – jätke artiklile kommentaare ja lisage oma tööde fotod. Kontaktvorm asub allpool.