Frenette varmepumpe: konstruktion og funktionsprincip + kan du bygge den selv?

Gør-det-selv-entusiaster vil altid finde anvendelse for deres egne kræfter, tålmodighed og kasserede materialer. Af næsten gratis komponenter kan de let bygge en yderst nyttig ting i hjemmet.

For eksempel kan de lave en effektiv Frenette varmepumpe gør-det-selv, uden at bruge noget. Til gengæld vil de udvide deres vidensbagage og færdigheder, og det er uvurderligt, ikke sandt?

Den præsenterede information hjælper dig med at forstå apparatets funktionsprincip. Med vores hjælp kan du beslutte dig for konstruktionen og lære, hvordan modellen fremstilles. Klare instruktioner til fremstilling af denne type varmepumpe vil give effektiv hjælp til selvstændige hjemmehandværkere.

Vi giver praktiske anbefalinger til fremstilling af en produktiv hjemmelavet enhed og råd om drift af sådant udstyr.

Enhedens funktionsprincip

For dem, der har beskæftiget sig med økonomisk fordelagtig opvarmning, er navnet 'varmepumpe' velkendt. Især i forbindelse med udtryk som 'jord-vand', 'vand-vand' eller 'luft-vand' osv.

En sådan varmepumpe har praktisk talt intet til fælles med Frenette-anordningen. Bortset fra navnet og slutresultatet i form af termisk energi, som i sidste ende bruges til opvarmning.

Varmepumper, der arbejder efter Carnot-princippet, er meget populære både som en økonomisk fordelagtig måde at organisere opvarmning på og som et miljøsikkert system.

Arbejdet i et sådant system af enheder er forbundet med akkumulering af lavpotentiel energi, der findes i naturressourcer (jord, vand, luft), og omdannelse af den til termisk energi med højt potentiale.

Opfindelsen af Jevgenij Frenette er konstrueret og fungerer helt anderledes.

Princippet for denne enheds drift er baseret på brugen af termisk energi, der frigives ved friktion. I konstruktionen er der metalflader, der ikke er placeret tæt på hinanden, men i en vis afstand. Mellemrummet mellem dem er fyldt med væske.

Dele af enheden roterer i forhold til hinanden ved hjælp af en elektrisk motor. Væsken inde i huset, som er i kontakt med de roterende elementer, opvarmes.

Den opnåede varme kan bruges til at opvarme varmebæreren. Nogle kilder anbefaler at bruge denne væske direkte til varmesystemet. Oftest tilsluttes en almindelig radiator til den hjemmelavede Frenetta-pumpe.

Som varmebærer i varmesystemet anbefaler eksperter kraftigt at bruge olie frem for vand.

Under pumpens drift har denne væske en tendens til at blive meget varm. Vand under sådanne forhold kan simpelthen koge. Varm damp i et lukket rum skaber overtryk, hvilket normalt fører til brud på rør eller hus. At bruge olie i en sådan situation er meget sikrere, da dens kogepunkt er væsentligt højere.

Til fremstilling af en Frenetta varmepumpe kræves en motor, en radiator, flere rør, en ståldiskventil, stålskiver, en metal- eller plastikstang, en metalcylinder og et skruenøglesæt (+)

Der er en opfattelse af, at virkningsgraden af en sådan varmegenerator overstiger 100% og endda kan være 1000%. Fra et fysik- og matematik synspunkt er dette ikke helt korrekt.

Virkningsgraden afspejler energitab, der ikke bruges på opvarmning, men på selve apparatets drift. Snarere afspejler de fænomenale påstande om den utroligt høje virkningsgrad af Frenetta-pumpen dens effektivitet, som virkelig er imponerende. Strømforbruget til apparatets drift er ubetydeligt, mens den resulterende varmemængde er meget mærkbar.

Opvarmning af varmebæreren til samme temperaturer ved hjælp af et varmelegeme til opvarmning ville for eksempel kræve en væsentlig større mængde elektricitet, måske titusinder gange mere. En almindelig varmeovn ville ikke engang blive varm ved et sådant strømforbrug.

Hvorfor er ikke alle boliger og industrielle lokaler udstyret med sådanne apparater? Årsagerne kan være forskellige.

For det første, vand – mere enkel og bekvem varmebærer end olie. Det opvarmes ikke til så høje temperaturer, og det er lettere at fjerne konsekvenserne af vandlækager end at rydde op efter spildt olie.

For det andet, på tidspunktet for opfindelsen af Frenetta-pumpen eksisterede det centrale varmesystem allerede og fungerede med succes. Demonteringen for at erstatte det med varmegeneratorer ville have været for dyr og forårsaget mange gener, så ingen overvejede seriøst en sådan mulighed. Som man siger, det bedste – er det godes fjende.

Anbefalinger til brug af apparatet

Det skal bemærkes, at variationer af Eugen Frenettes pumpe med vand som varmebærer stadig findes. Men normalt er det store industrielle modeller, der bruges på specialiserede virksomheder.

Driften af sådanne enheder kontrolleres strengt ved hjælp af specielle instrumenter. Det er næsten umuligt at sikre et sådant sikkerhedsniveau derhjemme.

Generelt diagram over den industrielle varmegenerator udviklet af Khabarovsk-forskere: 1 — beholder; 2 — indgangsrør; 3 — udgangsrør; 4 — vandvarmer; 5 — lejeaksel. Vand bruges som varmebærer.

Den mest populære version af Frenette-pumpen, hvor vand bruges som varmebærer i stedet for olie, er denne enhed udviklet af forskere fra Khabarovsk: Natalja Ivanovna Nasyrova, Mikhail Pavlovich Leonov og Aleksandr Vasiljevitj Sjargh. I denne svampeformede konstruktion bringes vand specifikt til kogning og omdannes til damp.

Derefter bruges dampens reaktive kraft til at øge hastigheden af den flydende varmebærers bevægelse gennem pumpens kanaler til 135 m/min. Som resultat er energiomkostningerne til at flytte varmebæreren minimale, og udbyttet i form af varmeenergi er meget højt.

En sådan enhed skal dog være ekstremt robust, og dens drift bør konstant overvåges for at undgå en ulykke.

Hvad gør man så, hvis man planlægger at organisere opvarmning af et stort rum eller et helt hus ved hjælp af Frenette-pumpen? Vand er en traditionel varmebærer, de fleste varmesystemer er designet til det. Og at fylde et helt varmesystem med en passende flydende olie kan vise sig at være en dyr affære.

Dette problem løses meget enkelt. Man skal yderligere konstruere en almindelig varmeveksler, hvor den opvarmede olie opvarmer vandet, der cirkulerer i varmesystemet. En vis mængde varme vil gå tabt i processen, men den samlede effekt vil forblive ret mærkbar.

Frenette varmepumpen kan med succes bruges i kombination med systemer til vandbåren gulvvarme. Men i stedet for vand skal der hældes flydende olie i rørene.

En interessant idé kunne være at bruge Frenette-pumpen i kombination med gulvvarmesystem. Varmebæreren ledes derefter gennem smalle plastrør lagt i en betonafretning.

Et sådant varmesystem fungerer på samme måde som en almindelig vandbåren gulvvarme. Selvfølgelig kan denne type projekt kun realiseres i et privat hus, da det i høje etagebygninger kun er tilladt at bruge elektrisk gulvvarme.

Praktisk og bekvem måde at bruge en sådan enhed – opvarmning af et lille rum: garage, skur, værksted osv. Frenette-pumpen gør det muligt effektivt og hurtigt at løse problemet med autonom opvarmning på sådanne steder.

Elomkostningerne for driften er små sammenlignet med den termiske effekt, der opnås, og det er ikke svært at bygge en sådan enhed af de enkleste materialer.

Konstruktionsvarianter af Frenette pumpen

Evgenij Frenette opfandt ikke kun enheden, der bærer hans navn, men forbedrede den også gentagne gange og opfandt stadig nye, mere effektive varianter af apparatet.

I den allerførste pumpe, som opfinderen patenterede i 1977, blev der kun brugt to cylindre:

• ydre – en hul cylinder med større diameter og er i stationær tilstand
• indre – cylinderens diameter er lidt mindre end det ydre cylinders hulrum.

I det smalle rum mellem de to cylindres vægge hældte opfinderen flydende olie. Selvfølgelig blev den del af konstruktionen, der indeholdt denne flydende varmebærer, omhyggeligt forseglet for at forhindre olielækager.

Dette er et diagram af den allerførste version af Frenette varmepumpen. Den roterende aksel er placeret vandret, varmebæreren er placeret i det smalle rum mellem de to arbejdscylindre (+)

Den indre cylinder forbindes med elmotorens aksel på en sådan måde, at den hurtigt roterer i forhold til den stationære store cylinder. I den modsatte ende af konstruktionen blev der placeret en ventilator med et pumpehjul.

Under drift blev olien opvarmet og overførte varme til luften omkring enheden. Ventilatoren gjorde det muligt hurtigt at sprede den varme luft i hele rummet.

Da denne konstruktion blev ret varm, blev den af hensyn til bekvem og sikker brug skjult i et beskyttende kabinet. Der blev naturligvis lavet huller i kabinettet til luftcirkulation.

En termostat blev en nyttig tilføjelse til konstruktionen, hvormed driften af Frenette-pumpen kunne automatiseres til en vis grad.

I en sådan model af varmepumpen er den centrale akse placeret lodret. Motoren er nederst, derefter er der indstillede cylindre inden i hinanden, og øverst er der en ventilator. Senere kom der en model med vandret placering af den centrale akse.

Modellen af Frenette varmepumpen med en vandret orienteret roterende aksel blev brugt sammen med en radiator, inden i hvilken den opvarmede olie cirkulerede (+)

Det var netop denne type enhed, der først blev brugt i kombination med en radiator til opvarmning i stedet for en ventilator. Motoren er placeret på siden, og rotorakslen går gennem en roterende tromle og ud.

I denne type enhed er der ingen ventilator. Varmebæreren fra pumpen bevæger sig gennem rør til radiatoren. På samme måde kan den opvarmede olie ledes til en anden varmeveksler eller direkte ind i varmerørene.

Senere blev konstruktionen af Frenettas varmepumpe væsentligt ændret. Rotorakslen forblev vandret, men den indre del blev lavet af to roterende tromler og et løbehjul placeret imellem dem. Som varmebærer bruges her igen flydende olie.

I denne variant af Frenettas varmepumpe roterer to cylindre ved siden af hinanden, adskilt af et løbehjul af en speciel konstruktion i meget stærkt metal (+)

Når denne konstruktion roterer, opvarmes olien yderligere, da den passerer gennem specielle huller i løbehjulet og derefter trænger ind i det smalle hulrum mellem pumpens husvægge og dens rotor. Derved blev effektiviteten af Frenettas pumpe væsentligt forbedret.

Der er små huller i kanten af løbehjulet til Frenettas varmepumpe. Varmebæreren opvarmes hurtigt og effektivt, når den passerer gennem dem (+)

Det skal dog bemærkes, at denne type pumpe ikke er særlig velegnet til hjemmefremstilling. Først og fremmest skal man finde pålidelige tegninger eller beregne konstruktionen selv, og det er kun en erfaren ingeniør, der kan gøre det.

Derefter skal man finde et specielt løbehjul med huller i den rigtige størrelse. Denne del af varmepumpen arbejder under høj belastning, så den skal være fremstillet af meget stærke materialer.

Selvfremstilling af enheden

Et overblik over varianterne af Frenettas pumpe gør det klart, at dens arbejdsprincipper med en vis effektivitet kan anvendes i konstruktioner af forskellige typer og arter. Grundideen forbliver den samme: et smalt mellemrum mellem metalelementer fyldt med olie og rotation ved hjælp af en elektrisk motor.

Diagrammet viser en variant af Frenettas varmepumpe, som normalt bruges til selvfremstilling af enheden. Grundkonstruktionen – metalskiver adskilt af møtrikker (+)

I hjemmelavede forhold fremstilles oftest en Frenetta-pumpe bestående af en række metalplader adskilt af en smal spalte.

For at fremstille en sådan enhed skal du forberede de nødvendige materialer:

• en hul cylinder af metal;
• et sæt identiske stålskiver med et hul i midten;
• et sæt møtrikker med en højde på 6 mm;
• en stålstang med gevind:
• en elektromotor med en forlænget aksel;
• et leje;
• forbindelsesrør.

Pumpens dimensioner kan være større eller mindre. Men afstanden mellem skiverne skal holdes nøjagtigt – 6 mm. Som adskillere bruges standard møtrikker, og stålstangen er konstruktionens centrum.

Dens tykkelse skal svare til møtrikkens diameter. Hvis en gevindstang ikke er ved hånden, må man blot skære gevindet.

Metalskiverne til Frenette varmepumpe skal være lidt mindre end den cylindriske beholders diameter for at sikre fri rotation og mere effektiv opvarmning af varmebæreren

Det er klart, at hullet i skiverne også skal være sådan, at de kan sættes frit på akselstangen. Skivernes ydre diameter skal være et par millimeter mindre end beholderen. Hvis der ikke er færdige elementer ved hånden, skæres skiverne selv af plademetal, eller man overlader arbejdet til en drejer.

Stålskiver til Frenette varmepumpe kan skæres derhjemme, hvis man har det rigtige udstyr

Den cylindriske beholder kan laves af en gammel metalbeholder med passende konfiguration eller svejses af metal. Et stykke af et bredt metalrør kan også bruges.

Der svejses vægge på cylinderens ender. Beholderen skal være tæt, så olien ikke lækker. I beholderens øverste og nederste ende skal der laves ekstra huller: til ind- og udløb af varmeledningsrør, der fører til radiatoren.

Selvfølgelig skal alle rørforbindelser tætnes. Til gevindforbindelser bruges specielle tætningsmidler: FUM-tape, hør og lignende. Hvis det besluttes at bruge polypropylenrør, vil der være behov for specielle fittings og muligvis en loddekolbe til montering af sådanne rør.

Til Frenette-pumpen er en højtydende elektromotor ikke nødvendig. En enhed taget fra et gammelt eller defekt husholdningsapparat, for eksempel en almindelig ventilator, duer.

Elektromotorens hovedformål er at rotere akslen. Overdreven hurtig rotation kan føre til ukorrekt funktion. Jo hurtigere konstruktionen roterer, desto mere opvarmes varmebæreren.

En lille motor til rotation af akslen på Frenette varmepumpe kan tages fra defekt husholdningsapparat eller købes i en butik

For at akslen kan rotere frit, skal der en passende leje af standardstørrelse til. Når alle dele er klar, kan man begynde at samle enheden. Først monteres den centrale aksel med leje i den nederste del af kabinettet. Derefter skrues en skillemøtrik på akslen, derefter sættes en skive på, igen – en møtrik, igen – en skive osv.

Skiver og møtrikker skiftes, indtil kabinettet er fyldt til toppen. Allerede i forberedelsesfasen kan man lave foreløbige beregninger af antallet af nødvendige skiver og møtrikker.

Man skal lægge skivetykkelsen til møtriktykkelsen (6 mm). Kabinetthøjden divideres med dette tal. Det resulterende tal giver oplysninger om det nødvendige antal par "møtrik+skive". Den sidste, der monteres, er en møtrik.

Efter at kabinettet er fyldt med disse bevægelige dele, fyldes det med flydende olie. Olietypen er ligegyldig; man kan bruge mineralolie, bomuldsolie, rapsolie eller enhver anden olie, der tåler opvarmning og ikke størkner. Derefter dækkes konstruktionen med toplåget og svejses forsigtigt.

På dette tidspunkt er radiatorrørene normalt allerede tilsluttet lågene. For nemheds skyld under videre montering og vedligeholdelse af enheden kan man montere to afspærringsventiler på rørene. Nu skal varmepumpens aksel tilsluttes motorakslen.

Systemet tilsluttes strømforsyningen, der kontrolleres for lækager, og enhedens ydeevne vurderes.

En hjemmelavet Frenette varmepumpe kan tilsluttes en almindelig støbejerns- eller bimetallisk radiator, som vil give den nødvendige varmeeffekt.

Hvis alt er gjort korrekt, vil akslen med skiverne begynde at rotere og opvarme olien inde i enheden. Den varme kølevæske vil bevæge sig gennem den øvre åbning via røret til varmeradiatoren. Den afkølede olie vender tilbage til varmepumpens kabinet gennem det nederste rør til genopvarmning.

For at automatisere systemets drift kan man bruge et specielt relæ med en termoføler, som registrerer opvarmning af varmepumpens kabinet og slukker eller tænder motoren efter behov. Dette vil forhindre overophedning af systemet, beskadigelse af elmotoren og generelt øge enhedens levetid.

Konklusioner og nyttig video om emnet

En interessant variant af Frenette pumpen præsenteres i denne video:

Desværre har Frenette pumpen ikke opnået bred anerkendelse inden for opvarmning. En sådan industrifremstillet enhed til husholdningsbrug er svær at finde i butikker med hjemmeteknik. Men mange gør-det-selv-folk har med succes brugt denne videnskabsmands arbejde og anvendt det i deres hjem, badehuse, garager osv.

Måske er du netop den gør-det-selv-person, der har formået at realisere Frenettes idé? Del venligst din erfaring – efterlad kommentarer til artiklen og tilføj billeder af dine produkter. Kontaktformularen findes nedenfor.