Frenettes värmepump: konstruktion och funktionsprincip + kan du bygga den själv?

Hobbyhantverkare hittar alltid användning för sin egen styrka, tålamod och kasserade material. Med nästan gratis komponenter kan de enkelt bygga en mycket användbar pryl för hemmet.

Till exempel kan de göra en effektiv värmepump Frenetta med egna händer, utan att spendera något. Men de fyller på kunskapsbanken och färdigheterna, och det är ovärderligt, eller hur?

Den presenterade informationen hjälper dig att förstå aggregatets funktionsprincip. Med vår hjälp kan du bestämma dig för konstruktionen och lära dig hur modellen tillverkas. Tydliga instruktioner för tillverkning av denna typ av värmepump kommer att vara till stor hjälp för hemmahantverkare.

Vi ger praktiska rekommendationer för tillverkning av en produktiv hemmabygge och tips för drift av sådan utrustning.

Enhetens funktionsprincip

För dem som har kommit i kontakt med frågor om ekonomiskt fördelaktig uppvärmning är namnet "värmepump" välbekant. Särskilt i kombination med termer som "jord-vatten", "vatten-vatten", eller "luft-vatten" och liknande.

En sådan värmepump har praktiskt taget inget gemensamt med Frenetta-enheten. Förutom namnet och slutresultatet i form av termisk energi som används för uppvärmning.

Värmepumpar som arbetar enligt Carnot-principen är mycket populära både som ett ekonomiskt fördelaktigt sätt att organisera uppvärmning och som ett miljövänligt system.

Arbetet med ett sådant komplex av enheter är kopplat till ackumulering av lågvärdig energi som finns i naturresurser (jord, vatten, luft) och omvandling av den till termisk energi med hög potential.

Uppfinningen av Eugen Frenetta är konstruerad och fungerar helt annorlunda.

Principen för denna apparat bygger på användning av termisk energi som frigörs vid friktion. Konstruktionen består av metallytor som inte är placerade tätt intill varandra, utan på ett visst avstånd. Utrymmet mellan dem fylls med vätska.

Apparatens delar roterar i förhållande till varandra med hjälp av en elektromotor. Vätskan inuti höljet, som är i kontakt med de roterande elementen, värms upp.

Den erhållna värmen kan användas för att värma upp värmebäraren. Vissa källor rekommenderar att använda denna vätska direkt i värmesystemet. Oftast ansluts en vanlig radiator till den hemmagjorda Frenett-pumpen.

Som värmebärare i värmesystemet rekommenderar experterna starkt att använda olja, inte vatten.

Under pumpens drift har denna vätska en tendens att bli mycket het. Vatten under sådana förhållanden kan helt enkelt koka. Het ånga i ett slutet utrymme skapar övertryck, vilket vanligtvis leder till att rör eller hölje spricker. Att använda olja i en sådan situation är mycket säkrare eftersom dess kokpunkt är betydligt högre.

För att tillverka en Frenetts värmepump behövs en motor, en radiator, flera rör, en stålskivspjäll, stålskivor, en metall- eller plaststav, en metallcylinder och en skruvnyckelsats (+)

Det finns en uppfattning att verkningsgraden hos en sådan värmegenerator överstiger 100% och till och med kan vara 1000%. Ur fysikens och matematikens synvinkel är detta inte ett helt korrekt påstående.

Verkningsgraden återspeglar energiförluster som inte går till uppvärmning utan till själva driften av apparaten. Snarare återspeglar de fantastiska påståendena om en otroligt hög verkningsgrad hos Frenett-pumpen dess effektivitet, som verkligen är imponerande. Elkostnaderna för driften av apparaten är försumbara, medan mängden värme som erhålls är betydande.

Att värma upp värmebäraren till samma temperaturer med hjälp av ett värmeelement för uppvärmning, till exempel, skulle kräva betydligt mer el, kanske tiotals gånger mer. En hushållsvärmare skulle inte ens bli varm vid en sådan elförbrukning.

Varför är inte alla bostads- och industrilokaler utrustade med sådana apparater? Orsakerna kan vara olika.

För det första är vatten en enklare och bekvämare värmebärare än olja. Den värms inte upp till så höga temperaturer, och det är lättare att åtgärda följderna av vattenläckor än att städa upp spilld olja.

För det andra, vid tidpunkten för uppfinningen av Frenett-pumpen fanns det redan ett centralt värmesystem som fungerade framgångsrikt. Att demontera det för att ersätta med värmegeneratorer skulle vara för dyrt och orsaka stora olägenheter, så ingen övervägde ens detta alternativ på allvar. Som man säger, det bästa är det godas fiende.

Rekommendationer för användning av apparaten

Det är värt att notera att varianter av Jevgenij Frenetts pump med vatten som värmebärare ändå existerar. Men vanligtvis är det stora industriella modeller som används i specialiserade företag.

Arbetet med sådana enheter kontrolleras strikt med hjälp av specialinstrument. Att uppnå en liknande säkerhetsnivå i hemmiljö är praktiskt taget omöjligt.

Allmänt schema över en industriell värmegenerator utvecklad av forskare från Chabarovsk: 1 — behållare; 2 — inloppsrör; 3 — utloppsrör; 4 — vattenvärmare; 5 — lageraxel. Vatten används som värmebärare.

Den mest populära versionen av Frenetts pump, där vatten används som värmebärare istället för olja, är enheten utvecklad av forskare från Chabarovsk: Natalja Ivanovna Nazyrova, Michail Pavlovitj Leonov och Aleksandr Vasiljevitj Sjarg. I denna svampformade konstruktion hettas vattnet avsiktligt upp till kokning och omvandlas till ånga.

Därefter används ångans reaktionskraft för att öka hastigheten på den flytande värmebäraren genom pumpens kanaler upp till 135 m/min. Som ett resultat är energiförbrukningen för att flytta värmebäraren minimal, och utbytet i form av termisk energi är mycket högt.

Men en sådan enhet måste vara exceptionellt robust, och dess drift bör övervakas kontinuerligt för att undvika olyckor.

Vad ska man göra om man planerar att använda Frenetts pump för att värma upp ett stort rum eller ett helt hus? Vatten – traditionell värmebärare, de flesta värmesystem är utformade för det. Och att fylla ett helt värmesystem med lämplig flytande olja kan visa sig vara kostsamt.

Detta problem löses mycket enkelt. Man behöver bygga en vanlig värmeväxlare där den uppvärmda oljan värmer vattnet som cirkulerar i värmesystemet. En viss mängd värme kommer att gå förlorad, men den totala effekten kommer fortfarande att vara märkbar.

Frenetts värmepump kan framgångsrikt användas i kombination med system för vattenburen golvvärme. Men istället för vatten måste man fylla rören med flytande olja.

En intressant idé kan vara att använda Frenetts pump i kombination med ett golvvärmesystem. Värmebäraren leds då genom smala plaströr som lagts i en betongavjämning.

Ett sådant värmesystem fungerar på samma sätt som en vanlig vattenburen golvvärme. Självklart kan denna typ av projekt endast realiseras i ett privat hus, eftersom det i höga flerfamiljshus endast är tillåtet att använda elektrisk golvvärme.

Praktiskt och bekvämt sätt att använda en sådan apparat – uppvärmning av ett litet utrymme: garage, förråd, verkstad och liknande. Frenetts pump gör det möjligt att effektivt och snabbt lösa problemet med autonom uppvärmning på sådana platser.

Elkostnaderna för dess drift är små jämfört med den värmeeffekt man får, och att bygga en sådan anordning är inte svårt med de enklaste materialen.

Konstruktionsvarianter av pump Frenetta

Jevgenij Frenett uppfann inte bara enheten som bär hans namn, utan förbättrade den upprepade gånger och uppfann allt nyare, effektivare varianter av apparaten.

I den allra första pumpen, som uppfinnaren patenterade 1977, användes bara två cylindrar:

• yttre – en ihålig cylinder med större diameter och befinner sig i statiskt tillstånd
• inre – kärlets diameter är något mindre än dimensionerna på den yttre cylinderns hålighet.

I det smala utrymmet mellan väggarna på de två cylindrarna hällde uppfinnaren flytande olja.  Självklart var den del av konstruktionen där denna flytande värmebärare befann sig noggrant tätad för att förhindra oljeläckage.

Detta är schemat för den allra första versionen av Frenetts värmepump. Den roterande axeln är placerad horisontellt, värmebäraren placeras i det smala utrymmet mellan de två arbetscylindrarna (+)

Den inre cylindern ansluts till elmotorns axel på ett sådant sätt att den snurrar snabbt i förhållande till den stillastående stora cylindern. I den motsatta änden av konstruktionen placerades en fläkt med löphjul.

Under drift värmdes oljan upp och överförde värme till luften som omgav enheten. Fläkten gjorde det möjligt att snabbt sprida varmluft i hela rummet.

Eftersom denna konstruktion värmdes upp ganska mycket, gömdes den i ett skyddshölje för bekväm och säker användning. Självklart gjordes hål i höljet för luftcirkulation.

Ett användbart tillägg till konstruktionen var en termostat, med vilken man kunde automatisera Frenetts pumps arbete till viss del.

Den centrala axeln i en sådan värmepumpsmodell är placerad vertikalt. Motorn sitter längst ner, sedan är cylindrar insatta i varandra, och ovanpå sitter fläkten. Senare kom en modell med horisontell centralaxel.

Modellen av Frenetts värmepump med horisontellt orienterad roterande axel användes tillsammans med ett värmeelement, inuti vilket uppvärmd olja cirkulerade (+)

En sådan anordning användes för första gången i kombination med en värmepanna istället för en fläkt. Motorn är placerad på sidan, och rotorns axel passerar genom en roterande trumma och går utåt.

I en anordning av denna typ saknas fläkt. Värmebäraren flyttas från pumpen via rör till radiatorn. På samma sätt kan det uppvärmda oljan ledas till en annan värmeväxlare eller direkt till värmerören.

Senare ändrades Frenette-värmepumpens konstruktion avsevärt. Rotorns axel förblev horisontell, men den inre delen gjordes av två roterande trummor och en impeller placerad mellan dem. Som värmebärare används här återigen flytande olja.

I denna variant av Frenette-värmepumpen roterar två cylindrar sida vid sida, åtskilda av en impeller av särskild konstruktion av ett mycket starkt metall (+)

Vid rotation av denna konstruktion värms oljan ytterligare upp, eftersom den passerar genom speciella hål gjorda i impellern och sedan tränger in i det smala utrymmet mellan pumpkroppens väggar och dess rotor. På så sätt ökades Frenette-pumpens effektivitet avsevärt.

Längs kanterna på impellern för Frenette-värmepumpen finns små hål. Värmebäraren värms snabbt och effektivt när den passerar genom dem (+).

Det bör dock noteras att denna pump inte är särskilt lämplig för hemmatillverkning. För det första behöver du hitta tillförlitliga ritningar eller beräkna konstruktionen själv, vilket bara en erfaren ingenjör kan göra.

Därefter behöver du hitta en speciell impeller med hål av lämplig storlek. Denna del av värmepumpen arbetar under höga belastningar, så den måste vara gjord av mycket starka material.

Självtillverkning av enheten

En översikt över varianterna av Frenette-pumpen visar att dess arbetsprinciper med varierande effektivitet kan användas i konstruktioner av olika typer och slag. Grundidén förblir densamma: ett smalt utrymme mellan metallelement, fyllt med olja, och rotation med hjälp av en elmotor.

På schemat visas en variant av Frenette-värmepumpen som vanligtvis används för egentillverkning av enheten. Grundkonstruktionen är metallskivor åtskilda av muttrar (+).

I hemmet tillverkar man oftast en Frenette-pump bestående av en serie metallplattor åtskilda av ett smalt mellanrum.

För att tillverka en sådan anordning måste du förbereda nödvändiga material:

• en ihålig cylinder av metall;
• en uppsättning identiska stålskivor med hål i mitten;
• en uppsättning muttrar med höjd 6 mm;
• en gängad stålstav:
• en elmotor med förlängd axel;
• ett lager;
• anslutningsrör.

Pumpens dimensioner kan vara större eller mindre. Men avståndet mellan skivorna måste hållas exakt – 6 mm. Standardmuttrar används som distanser, och stålstaven är konstruktionens centrum.

Dess tjocklek måste motsvara mutterns diameter. Om ingen gängad stav finns till hands måste du helt enkelt skära gängor.

Metallskivorna för Frenetts värmepump måste vara något mindre än den cylindriska kroppens diameter för att säkerställa fri rotation och effektivare uppvärmning av värmebäraren.

Det är uppenbart att hålet i skivorna också måste vara sådant att de enkelt kan sättas på axelstaven. Skivornas ytterdiameter bör vara några millimeter mindre än höljet. Om färdiga element inte finns till hands skärs skivorna ut själv från plåt eller så överlåts arbetet till en svarvare.

Stålskivor för Frenetts värmepump kan skäras ut hemma om lämplig utrustning finns tillgänglig

Den cylindriska kroppen kan göras av en gammal metallbehållare med lämplig konfiguration eller svetsas i metall. En bit av ett brett metallrör fungerar också.

Väggar svetsas fast i cylinderns ändar. Höljet måste vara tätt så att oljan inte läcker. I höljets övre och nedre ändar bör ytterligare hål göras: för in- och utlopp av värmeledningsrör som leder till radiatorn.

Självklart bör alla röranslutningar tätas. För gängade anslutningar används speciella tätningsmedel: FUM-tejp, linne och liknande. Om du har bestämt dig för att använda polypropenrör behövs speciella kopplingar och eventuellt en lödkolv för montering av sådana rör.

För en Frenettpump behövs ingen högeffektiv elmotor. En enhet som tagits från gammal eller trasig hushållsapparat, till exempel en vanlig fläkt, duger.

Elmotorns huvudsakliga uppgift – att rotera axeln. Alltför snabb rotation kan leda till felaktig drift av enheten. Ju snabbare konstruktionen roterar, desto mer värms värmebäraren upp.

En liten motor för att rotera axeln på Frenetts värmepump kan tas från trasig hushållsapparat eller köpas i en butik.

För att stången ska rotera fritt behövs ett lämpligt lager i standardstorlek. När alla delar är förberedda kan monteringen av enheten påbörjas. Först monteras den centrala axeln med lagret på den nedre delen inuti höljet. Sedan skruvas en distansmutter på axeln, därefter sätts en skiva på, igen – mutter, igen – skiva, och så vidare.

Skivor och muttrar varvas tills höljet är fyllt till toppen. Redan under förberedelsestadiet kan preliminära beräkningar göras för antalet skivor och muttrar som behövs.

Man måste lägga till skivans tjocklek till mutterns tjocklek (6 mm). Dela höljets höjd med denna siffra. Det resulterande talet ger information om antalet par "mutter+skiva" som behövs. Sist monteras en mutter.

När höljet är fyllt med dessa rörliga delar, fylls det med flytande olja. Oljetypen spelar ingen roll, man kan använda mineral-, bomullsfrö-, raps- eller någon annan olja som tål uppvärmning och inte stelnar. Därefter täcks konstruktionen med ett topplock och svetsas försiktigt igen.

Vid det här laget är radiatorrören vanligtvis redan anslutna till locken. För enkelhetens skull under fortsatt montering och underhåll av enheten kan man installera två avstängningsventiler på rören. Nu måste värmepumpens axel anslutas till motoraxeln.

Systemet ansluts till elnätet, man kontrollerar läckor och utvärderar enhetens driftprestanda.

En hemmagjord Frenetts värmepump kan anslutas till en vanlig gjutjärns- eller bimetallradiator, som ger den nödvändiga värmeeffekten.

Om allt görs rätt börjar axeln med skivorna att snurra upp, vilket värmer upp oljan inuti enheten. Den heta värmebäraren rör sig genom det övre hålet via röret till värmeradiatorn. Den kylda oljan återvänder till värmepumpens hölje genom det nedre röret för återuppvärmning.

För att automatisera systemets drift kan man använda ett speciellt relä med en temperatursensor som registrerar uppvärmning av värmepumpens hölje och stänger av eller startar motorn efter behov. Detta förhindrar överhettning av systemet, motorhaveri och ökar enhetens livslängd.

Slutsatser och användbar video om ämnet

En intressant variant av Frenetts pump presenteras i detta videomaterial:

Tyvärr har Frenetts pump inte fått brett erkännande inom uppvärmningsområdet. En sådan industriellt tillverkad enhet för hushållsändamål är svår att hitta i butiker för hemelektronik. Men många hantverkare har framgångsrikt använt denna forskares arbete och tillämpat det i sina hem, bastur, garage och liknande.

Kanske är du just den där hemmasnickaren som lyckades förverkliga Frenetts idé? Vänligen dela din erfarenhet – lämna kommentarer till artikeln och lägg till foton på dina alster. Kontaktformuläret finns nedan.