Frenetta hőszivattyú: felépítés és működési elv + össze lehet-e szerelni saját kezűleg?

A barkácsolás szerelmesei mindig hasznát veszik saját erejüknek, türelmüknek és a hulladékanyagoknak. A szinte ingyenes alkatrészekből könnyedén összeállítanak egy rendkívül hasznos háztartási eszközt.

Például saját kezűleg készíthetnek egy hatékony Frenette hőszivattyút, anélkül hogy költenének rá. Cserébe gyarapítják tudásukat és készségeiket, ami felbecsülhetetlen, nem igaz?

A bemutatott információ segít megérteni a berendezés működési elvét. Segítségünkkel kiválaszthatják a konstrukciót, és megismerhetik a modell elkészítését. Az ilyen típusú hőszivattyú előállításához adott világos utasítások valódi segítséget nyújtanak az önállóan dolgozó házi mestereknek.

Gyakorlati javaslatokat adunk a termelékeny házi készítésű eszköz elkészítéséhez, valamint tanácsokat az ilyen berendezés üzemeltetéséhez.

A készülék működési elve

Azoknak, akik már foglalkoztak a gazdaságos fűtés kérdésével, a „hőszivattyú” elnevezés jól ismert. Különösen az olyan kifejezésekkel együtt, mint a „talaj-víz”, „víz-víz” vagy „levegő-víz” stb.

Egy ilyen Frenette-féle hőszivattyúnak gyakorlatilag semmi köze sincs a fenti típusokhoz. Csupán a neve és a végső eredmény, a fűtésre használt hőenergia közös.

A Carnot-elv szerint működő hőszivattyúk nagyon népszerűek, mind gazdaságos fűtési módként, mind környezetbarát rendszerként.

Egy ilyen rendszer működése a természeti erőforrásokban (talajban, vízben, levegőben) rejlő alacsony hőmérsékletű energia felvételén és magas hőmérsékletű hőenergiává való átalakításán alapul.

Eugène Frenette találmánya teljesen másképp épül fel és működik.

A készülék működési elve a súrlódás során felszabaduló hőenergia felhasználásán alapul. A konstrukció alapja – fémfelületek, amelyek nem közvetlenül egymás mellett, hanem bizonyos távolságra helyezkednek el. A köztük lévő teret folyadékkal töltik ki.

A készülék részei egymáshoz képest forognak egy villanymotor segítségével, a ház belsejében lévő, a forgó elemekkel érintkező folyadék felmelegszik.

A nyert hő felhasználható a hőhordozó felfűtésére. Egyes források azt javasolják, hogy ezt a folyadékot közvetlenül a fűtési rendszerben használják. A házi készítésű Frenetta-szivattyúhoz leggyakrabban egy hagyományos radiátort csatlakoztatnak.

A szakemberek határozottan azt javasolják, hogy a fűtési rendszer hőhordozójaként olajat használjanak, ne vizet.

A szivattyú működése során ez a folyadék erősen felmelegszik. A víz ilyen körülmények között egyszerűen felforrhat. A forró gőz zárt térben túlnyomást hoz létre, ami általában a csövek vagy a ház szétszakadásához vezet. Ilyen helyzetben sokkal biztonságosabb olajat használni, mivel annak forráspontja lényegesen magasabb.

A Frenetta-hőszivattyú elkészítéséhez szükség lesz egy motorra, radiátorra, néhány csőre, acél tárcsás tolózárra, acél tárcsákra, fém vagy műanyag rúdra, fém hengerre és egy csavarkulcs készletre (+).

Elterjedt az a vélemény, hogy egy ilyen hőgenerátor hatásfoka meghaladja a 100%-ot, sőt akár 1000%-ot is elérhet. Fizikai és matematikai szempontból ez nem teljesen helytálló állítás.

A hatásfok az energiaveszteséget tükrözi, amely nem a fűtésre, hanem magának a készüléknek a működésére fordítódik. Inkább a Frenetta-szivattyú hihetetlenül magas hatásfokáról szóló rendkívüli állítások a készülék valóban lenyűgöző hatékonyságát tükrözik. A készülék működtetéséhez szükséges villamosenergia-költség elenyésző, míg a kapott hőmennyiség igen jelentős.

A hőhordozó ilyen hőmérsékletre való felmelegítése egy fűtőszálas fűtőtesttel (TÉN) például jelentősen több villamos energiát igényelne, akár tízszer annyit is. Egy háztartási fűtőberendezés ekkora áramfelhasználás mellett fel sem melegedne.

Miért nincs minden lakó- és ipari helyiség felszerelve ilyen készülékekkel? Az okok különbözőek lehetnek.

Először is, a víz – egyszerűbb és kényelmesebb hőhordozó, mint az olaj. Nem melegszik fel ilyen magas hőmérsékletre, és a vízszivárgás következményeit könnyebb elhárítani, mint a kiömlött olajat feltakarítani.

Másodszor, a Frenett-szivattyú feltaásakor a központi fűtési rendszer már létezett és sikereen műköött. Lebonása és hőgeeráorokra csréje tűl dág létt volna, és rengeteg kleleenséget okozott volna, ezért ezt a leőséget senki sem vette kolyan. Ahogy mondai soko, a job a jó leésége.

Javaslatok a készülék használatához

Érdemes megjegyezni, hogy a Jevgenyija Frenett-féle szivattyúnak léteznek olyan válozatai is, amelyek hőhordozóként vizet használnak. De ezek általában nagy ipari modellek, amelyeket speciális vállalkozásoknál használnak.

Az ilyen berendezések működését szigorúan ellenőrzik speciális műszerekkel. Hasonló biztonsági szintet biztosítani otthoni körülmények között gyakorlatilag lehetetlen.

A habarovszki tudósok által kifejlesztett ipari hőgenerátor általános vázlata: 1 — tartály; 2 — bemeneti csőcsonk; 3 — kimeneti csőcsonk; 4 — vízmelegítő; 5 — csapágyazott tengely. Hőhordozóként vizet használnak.

A Frenett-szivattyú legnépszerűbb válozata, amely hőhordozóként vizet használ olaj helyett, az a habarovszki tudósok – Nazirova Natalja Ivanovna, Leonov Mihail Pavlovics és Szjarg Alekszandr Vasziljevics – által kifejlesztett berendezés. Ebben a gombaszerű szerkezetben a vizet szándékosan felforralják, és gőzzé alakítják.

Ezután a gőz reaktív erejét használják fel a folyékony hőhordozó mozgási sebességének növelésére a szivattyú csatornáiban 135 m/perc értékre. Ennek eredményeként a hőhordozó mozgatásához szükséges energiafelhasználás minimális, a hőenergia formájában jelentkező hozam viszont nagyon magas.

Az ilyen berendezésnek azonban rendkívül tartósnak kell lennie, és működését folyamatosan ellenőrizni kell a balesetek elkerülése érdekében.

Mit tegyünk, ha a Frenett-szivattyúval kívánjuk megszervezni egy nagy helyiség vagy egy egész ház fűtését? A víz hagyományos hőhordozó, a legtöbb fűtési rendszert erre tervezték. Ráadásul egy egész fűtési rendszer feltöltése megfelelő folyékony olajjal költséges lehet.

Ez a kérdés nagyon egszerűen megodható. Ki kell építeni egy további hőcsrélőt, amelyben a fehevített olaj melegíti a fűtési rendszerben keringő vizet. Ekkor némi hőveszteség keletkezik, de az összhatás továbbra is kellően érzékelhető marad.

A Frenett hőszivattyú sikeresen használható vízfűtésű padófűési rendszerekkel kombinálva. A csövekbe azonban víz helyett folyékony olajt kell tölteni.

Érdekes ötlet lehet a Frenett-szivattyú használata padlófűtési rendszerrel kombinálva. A hőhordozót ekkor keskeny, betonalapba ágyazott műanyag csőveken vezetik át.

Ez a fűtési rendszer ugyanúgy működi, mint egy szokásos vizes paddófűtés. Természetesen az ilyen típusú projek cska családi házban valósítható meg, mivl a tőbbszintes társasházakban kizárólag elektromos paddófűtést engedélyeznek.

Egy ilyen készülék praktikus és kényelmes alkalmazási mója a kisebb helyiségek fűtése: garázs, fészer, műhely stb. A Frenett-szvattyú hatékonyan és gyorsan megedja az autóm fűtés prblémáját az ilyen helyeken.

A műköéséhez szükséges villamosenergia-költségek csekélyek azezzel elért hőhatáshoz képest, és egy ilyen berendezést a legegyszerűbb anyagokból sem nehéz összeépíteni.

A Frenette szivattyú konstrukciós változatai

Jevgenyij Frenett nemcsak feltalálta a róla elnevezett készüléket, hanem többször továb fejlesztette is, egyre újabb, hatékonyabb változatokat kitalálva.

A legelső szivattyúban, amelyet a feltaláló 1977-ben szabadalmaztatott, csak két hengert használtak:

• külső – egy üreges henger, amely nagyobb átmérőjű és statikus állapotban van
• belső – a tartály átmérője egy kicsivel kisebb, mint a külső henger üregének méretei.

A két henger fala közötti keskeny térbe a feltaláló folyékony olajat öntött. Természetesen a szerkezet azon részét, ahol ez a folyékony hővivő volt, gondosan lezárták, hogy megakadályozzák az olajszivárgást.

Ez a legelső Frenett-hőszivattyú-változat vázlata. A forgó tengely vízszintesben helyezkedik el, a hővivő a két munkhenger közötti keskeny térbe van helyezve (+).

A belső hengert az elektromotor tengelyéhez csatlakoztatják, hogy biztosítsák gyors forgását az álló nagy hengerhez képest. A szerkezet ellenkező végén egy lapátos ventilátor került elhelyezésre.

Működés közben az olaj f elmelegedett, és átadta a hőt a készüléket körülvevő levegőnek. A ventilátor lehetővé tette a meleg levegő gyors elosztását az egész helyiségben.

Mivel ez a szerkezet elég erősen felmelegedett, a kényelmes és biztonságos használat érdekében a szerkezetet egy védőházba rejtették. Természetesen a házon levegőcirkuációhoz való nyílásokat készítettek.

A szerkezet hasznos kiegészítője lett a termosztát, amelynek segítségével bizonyos mértékig automatizálni lehetett a Frenett-szivattyú működését.

Az ilyen hőszivattyú-modellben a központi tengely függőlegesen helyezkedik el. A motor alul van, ezt követik az egymásba illesztett hengerek, f elül pedig egy ventilátor. Később megjelent egy modell a központi tengely vízszintes elrendezésével.

A vízszintes forgótengelyű Frenett-hőszivattyú modelljét fűtőradiátorral együtt alkalmazták; a radiátorban forró olaj keringett (+)

Pontosan ilyen eszközt használtak először nem ventilátorral, hanem fűtőradiátorral kombinálva. A motor oldalt van elhelyezve, a rotor tengelye pedig áthalad a forgó dobon és kifelé nyúlik.

Az ilyen típusú készülékben nincs ventilátor. A hőhordozó a szivattyúból csöveken keresztül a radiátorba jut. Hasonló módon a forró olaj más hőcserélőhöz vagy közvetlenül a fűtőcsövekbe is elvezethető.

Később a Frenett-hőszivattyú szerkezetét jelentősen módosították. A rotor tengelye továbbra is vízszintes helyzetben maradt, a belső részt azonban két forgó dobból és a közéjük helyezett lapátkerékből készítették. Hőhordozóként itt is folyékony olajat használnak.

A Frenett-hőszivattyú ezen változatában két henger forog egymás mellett, amelyeket egy különleges, nagyon erős fémből készült lapátkerék választ el (+)

A szerkezet forgásakor az olaj tovább melegszik, mivel áthalad a lapátkeréken kialakított speciális nyílásokon, majd bejut a szivattyúház falai és a rotor közötti szűk üregbe. Így a Frenett-szivattyú hatékonysága jelentősen megnőtt.

A Frenett-hőszivattyú lapátkerekének szélein kis lyukak vannak. A hőhordozó gyorsan és hatékonyan felmelegszik, miközben áthalad rajtuk (+)

Érdemes azonban megjegyezni, hogy ez a szivattyútípus nem túl alkalmas otthoni készítésre. Először is megbízható rajzokat kell találni, vagy önállóan kell kiszámítani a szerkezetet, ami csak tapasztalt mérnöknek lehetséges.

Ezután meg kell találni egy speciális lapátkereket, megfelelő méretű lyukakkal. A hőszivattyú ezen eleme megnövelt terhelés mellett működik, ezért nagyon erős anyagokból kell készíteni.

A készülék önálló elkészítése

A Frenett-szivattyú kiviteleinek áttekintése lehetővé teszi, hogy megértsük: működési elvei kisebb-nagyobb hatékonysággal alkalmazhatók különböző típusú és fajtájú szerkezetekben. Az alapötlet ugyanaz marad: szűk tér fém elemek között, olajjal kitöltve, és forgatás villanymotor segítségével.

Az ábrán a Frenetta-féle hőszivattyú egy változata látható, amelyet általában az eszköz önálló elkészítéséhez használnak. A konstrukció alapját fémkorongok képezik, amelyek anyákkal vannak elválasztva (+)

Otthoni körülmények között leggyakrabban olyan Frenetta-féle szivattyút készítenek, amely számos, keskeny réssel elválasztott fémlemezből áll.

Az eszköz elkészítéséhez elő kell készítenie a szükséges anyagokat:

• üreges fémhenger;
• egyforma, középen lyukkal ellátott acélkorongok készlete;
• 6 mm magas anyák készlete;
• menetes acélrúd;
• meghosszabbított tengellyel rendelkező villanymotor;
• csapágy;
• összekötő csövek.

A szivattyú méretei lehetnek nagyobbak vagy kisebbek. De a korongok közötti távolságot pontosan – 6 mm – kell tartani. Elválasztóként szabványos anyák szolgálnak, az acélrúd pedig a konstrukció központja.

A vastagságának meg kell egyeznie az anya átmérőjével. Ha nincs kéznél menetes rúd, akkor a meneteket egyszerűen rá kell vágni.

A Frenetta-féle hőszivattyú fémkorongjainak valamivel kisebbeknek kell lenniük a hengeres ház átmérőjénél, hogy biztosítsák a szabad forgást és a hőhordozó hatékonyabb felmelegítését.

Nyilvánvaló, hogy a korongokban lévő lyuknak is olyannak kell lennie, hogy azokat szabadon lehessen ráhúzni a tengelyrúdra. A korongok külső átmérőjének néhány milliméterrel kisebbnek kell lennie a háznál. Ha nincsenek kéznél kész elemek, a korongokat saját maga is kivághatja lemezfémből, vagy megbízhat ezzel a munkával egy esztergályost.

A Frenetta-féle hőszivattyú acélkorongjai otthoni körülmények között is kivághatók, ha rendelkezésre áll a megfelelő felszerelés.

A hengeres ház elkészíthető egy megfelelő konfigurációjú régi fémtartályból, vagy fémből hegeszthető. Egy széles fémcső darabja is megfelelő.

A henger végéhez falakat hegesztenek. A háznak szigeteltnek kell lennie, hogy az olaj ne szivárogjon ki. A ház felső és alsó végébe további nyílásokat kell készíteni: a radiátorhoz vezető fűtőcsövek be- és kilépéséhez.

Természetesen a csövek összes csatlakozási helyét tömíteni kell. A menetes kötésekhez speciális tömítőanyagokat használnak: FUM-szalagot, lent stb. Ha úgy döntött, hogy polipropilén csöveket használ, speciális idomokra és esetleg forrasztópákára lesz szüksége az ilyen csövek szereléséhez.

A Frenetta-féle szivattyú működéséhez nincs szükség nagy teljesítményű villanymotorra. Megfelel egy olyan eszköz, amelyet régi vagy elromlott háztartási gépből vettek ki, például egy hagyományos ventilátorból.

Az elektromotor fő célja a tengely forgatása. A túl gyors forgás a berendeés hibás mükődéséhez vezethez. Minél gyorsabban forog a szerkezet, annál jobban felmelegsik a hőhordozó.

Egy kis motor a Frenett hőszivattyú tengelyének forgatásához leszerelhető egy elromlott háztartási gépből, vagy megvásárolható a boltban.

Ahhoz, hogy a rúd szabadon forogjon, szükség van egy megfelelő méretű szabvány csapágyra. Amikor az összes elem elkészült, elkezdhető a készülék összeszerelése. Először a ház alsó részébe, belülre beépítik a központi tengelyt a csapággyal. Ezután a tengelyre rácsavarják a távtartó anyát, majd ráhelyezik a korongot, ismét anyát, ismét korongot, és így tovább.

A korongokat és anyákat addig váltogatják, amíg a ház teljesen meg nem telik. Már az előkészítési szakaszban el lehet végezni a szükséges korongok és anyák számának előzetes kiszámítását.

Az anya vastagságához (6 mm) hozzá kell adni a korong vastagságát. A ház magasságát el kell osztani ezzel a számmal. A kapott szám megadja a szükséges „anya+korong” párok számát. Utolsóként az anyát kell felszerelni.

Miután a házat megtöltötték ezekkel a mozgó elemekkel, megtöltik folyékony olajjal. Az olaj típusa nem számít, lehet ásványolaj, pamutolaj, repceolaj vagy bármilyen más olaj, amely jól bírja a hőt és nem dermed meg. Ezután a szerkezetet lefedik a felső fedéllel, és óvatosan lehegesztik.

Ekkorra már általában a radiátor csövei a fedelekhez vannak csatlakoztatva. A későbbi szerelés és karbantartás megkönnyítése érdekében a csövekre két elzáró csapot lehet helyezni. Most a motor tengelyéhez kell csatlakoztatni a hőszivattyú tengelyét.

A rendszert bekötik a hálózatba, ellenőrizik a szivárgások meglétét, és értékëlik a készülék mükődésének jellemzőit.

A házilag készített Frenett hőszivattyú csatlakoztatható egy hagyományos öntöttvas vagy bimetál radiátorhoz, amely biztosítja a szükséges fűtési hatást.

Ha minden helyesen van elkészítve, a korongokkal ellátott tengely elkezd forogni, felmelegítve a készülék belsejében lévő olajat. A forró hőhordozó a felső nyíláson keresztül a csőben a fűtési radiátorba fog mozogni. A lehűlt olaj az alsó csövön keresztül vissza fog térni a hőszivattyú házába az újramelegítés céljából.

A rendszer működésének automatizálásához használható egy speciális relé hőérzékelővel, amely érzékeli a hőszivattyú házának felmelegedését, és szükség szerint le- vagy bekapcsolja a motort. Ez megakadályozza a rendszer túlmelegedését, az elektromotor meghibásodását, és összességében növeli a készülék élettartamát.

Következtetések és hasznos vidéó a témából

Ebben a videóanyagban bemutatják a Frenett szivattyú egy érdekes változatát.

Sajnos a Frenetta-szivattyú nem kapott széles körű elismerést a fűtés terén. Az ilyen ipari gyártású berendezés háztartási célokra nehezen található meg a háztartási gépboltokban. Azonban számos barkácsoló sikeresen használta fel ennek a tudósnak a fejlesztéseit és alkalmazta azokat otthonaikban, fürdőikben, garázsaikban stb.

Lehet, hogy éppen Ön az a barkácsoló, akinek sikerült megvalósítania Frenetta ötletét? Kérem, ossza meg tapasztalatait – hagyjon megjegyzéseket a cikkhez, és töltse fel termékeiről készült fényképeit. A kapcsolatfelvételi űrlap alább található.