Тепловой насос Френетта – это устройство с высоким КПД, которое применяется для обогрева промышленных зданий. Сделать его можно своими руками небольших габаритов для домашнего применения.
Принцип действия теплового насосоа Френетта
В устройство данного теплового насоса входит ротор, статор, вал и лопастный вентилятор. Работа основывается на действии двух цилиндров – а именно, статора и ротора. Большой цилиндр – это статор, он пустой внутри. Ротор отличен меньшим объемом, он вставляется в статор. Масло заливают в большой цилиндр, оно нагревается под верчением малого цилиндра.
На подключенном валу есть лопастный вентилятор, благодаря этому ротор движется. Вентилятор помогает нагретому воздуху попадать в помещение, то есть выполняется функция обогрева. Но это простейшая модель, через какое-то время ученый ее усовершенствовал. В такой модели уже нет внутреннего цилиндра, он заменен стальными дисками.
В усовершенствованной модели нет и вентилятора. Такие устройства заработали отличные отзывы. Затраты на электричество меньше, и намного меньше, чем производимая устройством энергия, что используется для обогрева помещения.
Чем так хорош тепловой насос «Френетта»:
- Нет теплообменника;
- Энергия нагревания имеет большую мощность;
- Циркуляция носителя тепла осуществляется в закрытой системе;
- Большая часть насоса в форме контура, что помогает формированию вакуумных зон и температурному повышению.
Насос насосу рознь. Прежде всего, они могут быть промышленные и частные. Последние используются для обогрева дома или не очень больших помещений.
Где такой применяется тепловой насос Френетта
«Френеттовский» чудо-насос нередко используется гражданами как комнатный обогреватель и не только. Он идеально подойдет для отопления гаража, бани или подсобки. В больших хоромах специалисты соединяют насос Френетта с теплым полом. В этом случае теплоноситель принимает для последующей циркуляции не радиатор, а пластиковая труба или несколько труб, уложенных в половую стяжку. Регулируется система автоматически с помощью электронных прибамбасов.
Насос френетта можно приспособить для экономичного подогрева воды в закрытом бассейне и настроить автоматическую поддержку заданной температуры, что актуально весь год, кроме летних месяцев. По сравнению с обычным нагревателем, работающим на ТЭНах, тепловой насос в жаркое время года потребляет в пять раз меньше электроэнергии.
Работа в теплицах активизируется по окончании периода ядреных морозов. Для их обогрева предпочтительнее всего подготовить простой по части монтажа и удобства обслуживания вихревой теплонасос системы «воздух-воздух». Насос закачивает тепло с улицы и автоматом поддерживает выбранный температурный режим. При дополнении систему ветрогенератором затраты на обогрев сводятся чуть ли не к нулю, а заодно повышается конкурентоспособность продукции. Тепловой насос Френетта сможет сделать каждый, если учтет все нюансы!
Достоинства установки
Теплонасос Френетта можно подключить к системе теплых полов
Теплонасосы Френетта, по сравнению с другими агрегатами такого типа, пользуются особой популярностью. Установка широко используется в отопительных системах.
Также насос может подключаться к современным системам теплого пола.
Такое широкое использование теплового насоса объясняется тем, что он имеет много преимуществ, по сравнению с другими агрегатами.
К ним можно отнести:
- высокая продуктивность;
- экономичность;
- возможность функционировать в автоматическом режиме;
- многофункциональность насоса;
- легкая настройка под те или иные потребности;
- компактные размеры;
- бесшумная работа и многое другое.
Внесение новых модификаций в конструкцию насоса приводит к улучшению его технических характеристик.
Тепловые насосы Френетта широко используются в различных сферах. Чаще всего их устанавливают в загородных домах. Немаловажным преимуществом агрегата является то, что его можно собрать своими руками.
Разновидности теплового агрегата Френетта
В настоящее время тепловой насос Френетта представлен на рынке двадцатью различными конструкциями. Ротор вращается в масле, залитом в статор. Принцип работы взят за основу классификации существующих моделей. Согласно указанному критерию они делятся на следующие типы:
- Абсорбционный. Требует для работы топливо, либо электрическую энергию;
- Компрессионный. В основу работы положена энергия нашей планеты;
- Воздушный. Тепло отбирается с использованием воздуха.
Такие изделия, как тепловой насос Френетта, принцип действия имеют единый, а по своему назначению подразделяется на две группы. Первыми обогревают малые помещения и дома. Они именуются частными. Вторые считаются промышленными и работают с использованием энергии фреона или атмосферного воздуха. Есть версии, функционирующие с использованием земли, либо воды.
Наибольшей популярностью у потребителей пользуются в настоящее время насосы следующих типов:
- Насосы промышленного типа (теплоноситель – вода). Внешне указанные изделия похожи на гриб. Самостоятельно изготовить подобную конструкцию практически невозможно.
- Насосы, обладающие большой эффективностью. Тепловой насос Френетта, схема данной версии конструктивно имеет крыльчатку и пару цилиндров, являющихся рабочими. Раскрученная жидкость под действием сил центробежного характера выбрасывается в стационарный внешний цилиндр. Указанное техническое решение даёт возможность повысить значение присущего изделиям КПД.
- Насосы горизонтальные. Имеют цилиндр статора, размещаемый параллельно поверхности грунта. Очень компактные изделия, упрощение которых достигнуто за счёт замены цилиндра – ротора на вал электродвигателя. Все элементы конструкции уплотнены стандартными манжетами и сальниками. Насосы указанных конструкций подогревают залитое масло, после чего подают теплоноситель в отопительные приборы (радиаторы).
Модификации насоса
И сам изобретатель, и его последователи за прошедшие годы неоднократно улучшали тепловой насос френетта. Интересна модель, в которой барабан размещен горизонтально, а по центру системы расположен вал, часть которого размещена снаружи. Такая конструкция должна быть выполнена очень тщательно, чтобы не допустить просачивания жидкости в местах соединения корпуса с валом.
В этой модели теплового насоса Френетта движущийся вал выведен наружу, а ось вращения перемещена из вертикального положения в горизонтальное
В этом случае вентилятор отсутствует, а теплоноситель из теплового насоса поступает в теплообменник, роль которого может выполнить обычный радиатор отопления или даже система центрального отопления дома.
Позднее был разработан проект теплового насоса Френетта, в котором для разогрева теплоносителя использовалось два барабана. Система была дополнена крыльчаткой. Под воздействием центробежных сил разогретое масло выбрасывалось из отверстий этой крыльчатки. В результате жидкость попадала в небольшой зазор между ротором и корпусом устройства, что позволяло использовать такой насос с очень высокой эффективностью.
Использование высокопрочной крыльчатки в тепловом насосе Френетта позволяет улучшить производительность устройства. Теплоноситель выходит через узкие отверстия, расположенные по краям
Наиболее оригинальным вариантом можно считать версию хабаровских ученых Назыровой Натальи Ивановны, Сярг Александра Васильевича и Леонова Михаила Павловича. Рабочая часть этого устройства внешне напоминает гриб. В качестве рабочей жидкости используется вода, которая достигает кипения и превращается в очень горячий пар. Под действием реактивной силы пара вода движется по каналам устройства со скоростью 135 м/мин, что позволяет обходиться без внешнего источника питания.
Примерная схема универсальной генерирующей установки, разработанной в Хабаровске: 1 — емкость; 2 — входной патрубок; 3 — выходной патрубок; 4 — водонагреватель; 5 — подшипниковый вал
Обратите внимание! Не стоит пытаться повторить опыт ученых из Хабаровска и создавать подобный универсальный генератор для домашнего использования. Эта конструкция была разработана исключительно для промышленного применения.
Разобравшись в принципах устройства насоса Френетта, любой изобретатель может внести в его конструкцию собственные коррективы, чтобы улучшить работу прибора или упростить его монтаж.
Самостоятельное изготовление устройства
Обзор вариантов устройства насоса Френетта позволяет понять, что принципы его работы с той или иной долей эффективности могут быть использованы в конструкциях различного типа и вида. Основная идея остается прежней: узкое пространство между элементами из металла, заполненное маслом, и вращение с помощью электродвигателя.
На схеме представлен вариант теплового насоса Френетта, который обычно используется для самостоятельного изготовления устройства. Основа конструкции – металлические диски, разделенные гайками (+)
В домашних условиях чаще всего изготавливают насос Френетта, состоящий из ряда металлических пластин, разделенных узким просветом.
Чтобы изготовить такое устройство надо подготовить необходимые материалы:
- полый цилиндр из металла;
- набор одинаковых стальных дисков с отверстием по центру;
- набор гаек высотой 6 мм;
- стальной стержень с резьбой:
- электродвигатель с удлиненным валом;
- подшипник;
- радиатор отопления;
- соединительные трубы.
Размеры насоса могут быть больше или меньше. Но расстояние между дисками следует выдержать точно – 6 мм. В качестве разделителей используются стандартные гайки, а стальной стержень является центром конструкции.
Его толщина должна соответствовать диаметру гайки. Если стержня с резьбой под рукой не оказалось, ее придется просто нарезать.
Металлические диски для теплового насоса Френетта должны быть чуть меньше диаметра цилиндрического корпуса, чтобы обеспечить свободное вращение и борлее эффективный нагрев теплоносителя
Очевидно, что и отверстие в дисках должно быть таким, чтобы их можно было свободно надеть на осевой стержень. Наружный диаметр дисков должен быть меньше корпуса на несколько миллиметров. Если готовых элементов под рукой не оказалось, диски вырезают самостоятельно из листового металла или поручают эту работу токарю.
Стальные диски для теплового насоса Френетта можно вырезать в домашних условиях, если в наличии имеется подходящее оборудование
Цилиндрический корпус можно сделать из старой металлической емкости подходящей конфигурации или же сварить из металла. Подойдет и обрезок широкой металлической трубы.
К торцам цилиндра приваривают стенки. Корпус должен быть герметичным, чтобы масло не протекало. В верхнем и нижнем торце корпуса следует сделать дополнительные отверстия: для входа и выхода труб отопления, ведущих к радиатору.
Разумеется, все места соединения труб следует загерметизировать. Для резьбовых соединений используют специальные уплотнители: ФУМ-ленту, лен и т.п. Если решено использовать полипропиленовые трубы, понадобятся специальные фитинги и, возможно, паяльник для монтажа таких труб.
Для работы насоса Френетта высокопроизводительный электродвигатель не нужен. Подойдет устройство, снятое со старой или сломанной бытовой техники, например, с обычного вентилятора.
Главное назначение электродвигателя – вращать вал. Чрезмерно быстрое вращение может привести к некорректной работе устройства. Чем быстрее вращается конструкция, тем сильнее нагревается теплоноситель.
Чтобы стержень вращался свободно, нужен подходящий подшипник стандартных размеров. Когда все элементы подготовлены, можно начинать сборку устройства. Сначала на нижнюю часть внутри корпуса устанавливают центральную ось с подшипником. Затем на ось навинчивают разделительную гайку, затем надевают диск, снова – гайку, снова – диск и т.д.
Диски с гайками чередуют до тех пор, пока корпус не будет заполнен доверху. Еще на этапе подготовки можно сделать предварительные расчеты по количеству необходимых дисков и гаек.
Нужно к толщине гайки (6 мм) прибавить толщину диска. Высоту корпуса разделить на эту цифру. Полученное число даст сведения о нужном количестве пар “гайка+диск”. Последней устанавливают гайку.
После того, как корпус заполнен этими подвижными элементами, его заполняют жидким маслом. Тип масла значения не имеет, можно взять минеральное, хлопковое, рапсовое или любое другое масло, которое хорошо переносит нагрев и не застывает. После этого конструкцию накрывают верхней крышкой и аккуратно ее заваривают.
К этому моменту трубы радиатора уже обычно присоединены к крышкам. Для удобства во время дальнейшего монтажа и обслуживания устройства на трубах можно поставить два запорных крана. Теперь к валу двигателя нужно присоединить ось теплового насоса.
Систему включают в сеть, проверяют наличие протечек, оценивают характеристики работы устройства.
Изготовленный своими руками тепловой насос Френетта можно подключить к обычному чугунному или биметаллическому радиатору, который обеспечит необходимый отопительный эффект
Если все сделано правильно, ось с дисками начнет раскручиваться, разогревая находящееся внутри устройства масло. Горячий теплоноситель станет перемещаться через верхнее отверстие по трубе в радиатор отопления. Остывшее масло будет возвращаться в корпус теплового насоса по нижней трубе для повторного нагрева.
Чтобы автоматизировать работу системы, можно использовать специальное реле с термодатчиком, который фиксирует нагрев корпуса теплового насоса и отключает двигатель или включает его по мере необходимости. Это позволит предотвратить перегрев системы, поломку электродвигателя и в целом увеличит ресурс работы устройства.
Рекомендации и советы по устройству изделия
В зависимости от решаемых задач поверхность конуса в её внутренней части может выполняться конической, выпуклой, либо вогнутой. Имеющиеся каналы выполняются с разным сечением прямоугольной формы и размещаются с уклоном, в радиальном направлении, либо криволинейными.
Схема теплового насоса Френетта выглядит следующим образом. Диски нанизываются на вал с определённым зазором между их внешними кромками и внутренней поверхностью статора. При их вращении в зазорах формируется вакуум. Вращающиеся диски позволяют повысить температуру теплоносителя до значения, существенно превышающего точку кипения. Поэтому жидкость, попадающая в неподвижный цилиндр, мгновенно нагревается и вытесняется в подающую магистраль системы СО (отопления). Из каналов под давлением поступает пар. Присущая ему реактивная сила вращает диски нашего генератора. Дополнительного питания в указанном случае не нужно.
Решив собрать тепловой насос Френетта своими руками, необходимо понимать, что максимально эффективными являются изделия, имеющие внутренние поверхности выпуклой формы. Самым оптимальным соотношением диаметра статора (внутреннего) и встроенных дисков составляет 1:3.
Значение, до которого разогревается теплоноситель, прямо задаётся количеством оборотов и может составлять:
- 100 градусов при скоростях вращения дисков порядка 7800 в минуту;
- Если скорость возрастёт до 9000 об/мин, то теплоноситель превратится в пар (если в качестве последнего выступает вода);
- При скоростях от 10000 до 12000 об/мин температура теплоносителя может возрасти до 400 градусов;
- Если повысить скорость вращения до 12500 оборотов, то устройство выйдет на режим самогенерации;
- При скоростях более 15000 оборотов вода начинает химически разлагаться на кислород и водород.
Советы по выбору
Купить тепловой насос Френетта советуют чаще для крупных промышленных организаций — так как там нужна большая мощность. Ее обеспечивают высокие температуры, а значит — с установкой работать нужно аккуратно.
Подобная установка для частного дома является решением достаточно редким — в продаже установку найти непросто, ввиду ее конструктивной сложности.
К сожалению, несмотря на столь внушительную эффективность, в качестве бытового отопительного прибора данная установка не прижилась - так что просто пойти в любой магазин климатического оборудования и купить такой обогреватель — нельзя.
И все-таки для дома некоторые умудряются изготавливать тепловые насосы Френетта своими руками.
Сделать это несложно и выгодно – затраты на топливо и элементы будут намного ниже, чем оценочная стоимость выработанной энергии таким устройством.
Некоторые умельцы изготавливают тепловой насос Френетта, отзывы о чем затем нередко выкладывают, делясь собственным мнением:
Евгений, 43 года, Москва:
Собрал у себя такой насос, теперь радуюсь и считаю сэкономленные средства. Электричества потребляет гораздо меньше, чем обычное отопление. С изготовлением, конечно, пришлось потрудиться — все-таки непростая задача.
Сергей, 39 лет, Екатеринбург:
Пытались на заводе собирать, неграмотно рассчитали, в итоге двигатель дал большую нагрузку, чем нужно. Все-таки пришлось убирать, неисправный получился.
Хотя, казалось бы, все сделали правильно и по чертежу, да и народ у нас грамотный — странно даже, что не сработало.
Артем Б., 48 лет, Ростов:
По образованию — инженер, и более десяти лет проработал на предприятии, которое занималось разработкой насосного оборудования для промышленности.
Коллега как-то показал схему и описание насоса Френетта, ну и я загорелся — времени свободного хватает, небольшая дача имеется — там, собственно, и экспериментировал.
Что сказать — толковую информацию искал неожиданно долго — несмотря на то, что в Интернете предостаточно чертежей и видео по теме, но некоторые тонкости все-таки упускаются, внимание уделяется только основной сути.
В результате собрать установку с горем пополам у меня получилось, и работает она очень даже эффективно. Только вот сомневаюсь, что с такой задачей справится обычный человек, не имеющий специфических познаний.
