Как сделать тепловой насос френетта своими руками

Тепловой насос вода-вода из компрессора кондиционера

Этот тепловой насос из кондиционера несложно изготовить своими руками, но вам понадобиться помощь хорошего мастера по ремонту холодильной техники.  Для изготовления вам нужно приобрести:

  • Рабочий компрессор от кондиционера. Это может быть новый, купленный в магазине, но вполне подойдет б/у, главное, чтобы он был рабочим и ресурс его еще не был выработан. Уточните, с каким хладагентом он работает: вам нужно будет заправлять систему.
  • Гибкая медная труба двух диаметров (сечение небольшое, типа тех, что используются в холодильниках) с толщиной стенки не менее 1 мм. Больший диаметр используем для изготовления змеевика конденсатора (12 метров), меньший — для змеевика испарителя (10 м).

  • Металлопластиковая труба для теплообменников (12 м + 10 м). В нее засовываем медные трубы, и по ним циркулирует теплоноситель. Так что внутренний диаметр должен быть прилично больше наружного диаметра меди.
  • Терморегулирующий вентиль (ТРВ).
  • Термоизоляционная поролоновая труба (12 м + 10 м). Внутренний диаметр такой, чтобы можно было засунуть металлопластиковую трубу.
  • Шаблон для изготовления змеевика — толстостенная труба (можно газовый баллон).
  • Фреон для заполнения системы.
  • Каркас для монтажа составляющих.
  • Контролирующая аппаратура: датчик давления фреона и температуры, устройство защиты от холостого хода насоса, электропускатель, таймер.

Все эти составляющие с платой за работу холодильщика (за сборку и пайку, заливку фреона) составили примерно 600$. Плюс затраты личного времени на обустройство входного контура и сборку.

Теперь приступаем к изготовлению самого теплового насоса.

  1. Первыми можно сделать змеевики. Сначала медные трубы вставляете в металлопластиковые, сверху на металлопластик надеваете термоизоляцию. На шаблон наматываете витки трубы. Стараетесь расстояние между ними делать одинаковым.
  2. На раме закрепляете выбранный компрессор (был использован б/у на 1,2 кВт потребляемой мощности, а производительность по холоду 3,8 кВт). Для установки использованы автомобильные сайлент-блоки.
  1. Теперь нужно будет установить и соединить теплообменники с компрессором. Для этого желательно пригласить «холодильщика», владеющего техникой капиллярной сварки (еще неплохо бы, чтобы он разбирался в тепловых насосах, а то вам долго придется объяснять, что и к чему). Он же заполнит систему фреоном и отрегулирует ее. Если вы не обладаете достаточными знаниями и навыками, самому это будет сделать в высшей степени проблематично, а работа с фреоном, вообще может закончиться травмой. Поэтому ищите хорошего специалиста и доверьте эту часть работы ему.

Это после работы «холодильщика»

  1. Дальше подключаем внешний контур и отопительный.
    1. К входу испарителя через тройник подключаем воду из внешнего источника.
    2. К выходу металлопластиковой трубы через аналогичный тройник воду отводим.
    3. Таким же образом подключаем отопительный контур к змеевику конденсатора.
  2. Включаем систему — все должно работать. Но для нормальной работы необходимо будет еще контролировать наличие движения теплоносителя в первичном и отопительном контуре, температуру в них, контролировать давление фреона, чтобы можно было отследить утечку. Вообще, системе нужна надежная автоматика, а пока ее не подобрали можно поставить обычный пускатель. Но нужно помнить, что после любого отключения компрессор запускать можно только после того, как выровняется давление фреона в системе (10-15 мин).

Основные элементы конструкции тепловых насосов

Для того чтобы установка получения энергии работала согласно принципам работы теплового насоса, в его конструкции должны присутствовать 4 основных агрегата, это:

  • Компрессор.
  • Испаритель.
  • Конденсатор.
  • Дроссельный клапан.

Важным элементом конструкции теплового насоса является компрессор. Его основная функция – повышение давления и температуры паров, образующихся в результате кипения хладагента. Для климатической техники и тепловых насосов в частности применяются современные спиральные компрессоры.

В качестве рабочего тела, осуществляющего непосредственный перенос тепловой энергии, используются жидкости с низкой температурой кипения. Как правило, используется аммиак и фреоны (+)

Такие компрессоры рассчитаны на эксплуатацию при минусовых температурах. В отличие от других разновидностей спиральные компрессоры производят мало шума и работают, как при низких температурах кипения газа, так и при высоких температурах конденсации. Несомненным преимуществом считаются их компактные размеры и небольшой удельный вес.

Практически вся энергия теплового насоса затрачивается на транспортировку тепловой энергии извне внутрь помещения. Так на работу систем уходит около 1 энергетической единицы при производстве 4 – 6 единиц (+)

Испаритель как конструктивный элемент представляет собой емкость, в которой происходит превращение в пар жидкого хладагента. Хладагент, циркулируя по замкнутому контуру, проходит через испаритель. В нем хладагент разогревается и превращается в пар. Образующийся пар под низким давлением направляется в сторону компрессора.

В компрессоре пары хладагента подвергаются действию давления и их температура возрастает. Компрессор перекачивает под большим давлением разогретый пар в сторону конденсатора.


Компрессор сжимает циркулирующую по контуру среду, в результате чего увеличивается ее температура и давление. Затем сжатая среда поступает в теплообменник (конденсатор), где охлаждается, передавая тепло воде либо воздуху

Следующий конструктивный элемент системы – конденсатор. Его функция сводится к отдаче тепловой энергии внутреннему контуру отопительной системы.

Серийные образцы, изготавливаемые промышленными предприятиями, оснащаются пластинчатыми теплообменниками. Основным материалом для таких конденсаторов служит легированная сталь или медь.


Для самостоятельного изготовления теплообменника подойдет медная трубка диаметром полдюйма. Толщина стенок труб, используемых для изготовления теплообменника, должна быть не менее 1 мм

Терморегулирующий, или иначе дроссельный, клапан устанавливается в начале той части гидравлического контура, где циркулирующая среда высокого давления преобразуется в среду с низким давлением. Точнее дроссель в паре с компрессором делят контур теплового насоса на две части: одну с высокими параметрами давления, другую – с низкими.

При прохождении через расширительный дроссельный вентиль циркулирующая по замкнутому контуру жидкость частично испаряется, вследствие чего давление вместе с температурой падают. Затем поступает в теплообменник, сообщающийся с окружающей средой. Там захватывает энергию среды и переносит ее обратно в систему.

С помощью дроссельного клапана происходит регулирование потока хладагента в сторону испарителя. При выборе клапана нужно учитывать параметры системы. Клапан должен соответствовать этим параметрам.

При прохождении через теплорегулирующий клапан жидкий теплоноситель частично испаряется, а температура потока понижается (+)

Рекомендации по использованию прибора

Стоит отметить, что вариации насоса Евгения Френетта с использованием воды в качестве теплоносителя все же существуют. Но обычно это большие промышленные модели, которые используются на специализированных предприятиях. Работа таких устройств строго контролируется с помощью специальных приборов. Обеспечить подобный уровень безопасности в домашних условиях практически невозможно.

Общая схема промышленного теплогенератора, разработанного хабаровскими учеными: 1 — емкость; 2 — входной патрубок; 3 — выходной патрубок; 4 — водонагреватель; 5 — подшипниковый вал. В качестве теплоносителя используется вода

Самая популярная версия насоса Френетта, в котором в качестве теплоносителя используется вода, а не масло, это устройство, разработанное учеными из Хабаровска: Назыровой Натальей Ивановной, Леоновым Михаилом Павловичем и Сярг Александром Васильевичем. В этой грибовидной конструкции вода специально доводится до кипения и превращается в пар.

Затем используется реактивная сила пара, чтобы повысить скорость перемещения жидкого теплоносителя по каналам насоса до 135 метров в минуту. В результате затраты энергии на перемещение теплоносителя минимальны, а отдача в виде тепловой энергии очень высокая. Но такой агрегат должен быть исключительно прочным, и его работу следует постоянно контролировать, чтобы избежать аварии.

Что же делать, если с помощью насоса Френетта предполагается организовать обогрев большого помещения или целого дома? Вода — традиционный теплоноситель, большинство отопительных систем рассчитаны именно на него. Да и заполнение целой отопительной системы подходящим жидким маслом может оказаться делом затратным.

Решается этот вопрос очень просто. Нужно дополнительно соорудить обычный теплообменник, в котором разогретое масло будет обогревать воду, циркулирующую по отопительной системе. Некоторое количество тепла будет при этом потеряно, но общий эффект останется достаточно ощутимым.

Тепловой насос Френетта можно успешно использовать в сочетании с системами водяного теплого пола. Но вместо воды в трубы нужно залить жидкое масло

Интересной идеей может стать использование насоса Френетта в сочетании с системой теплого пола. Теплоноситель при этом пускают по узким пластиковым трубам, уложенным в бетонную стяжку. Функционирует такая система обогрева так же, как и обычный водяной теплый пол. Разумеется, проект этого типа можно реализовать только в частном доме, поскольку для высотных многоквартирных домов разрешается использовать исключительно электрический теплый пол.

Практичный и удобный способ применения такого прибора — отопление небольшого помещения: гаража, сарая, мастерской и т.п. Насос Френетта позволяет эффективно и быстро решить проблему автономного отопления в таких местах. Затраты электроэнергии для его работы невелики по сравнению с получаемым при этом тепловым эффектом, а соорудить такой агрегат не сложно из самых простых материалов.

Самостоятельная сборка

Горизонтальная модель теплонасоса Френетта

Тепловой насос можно собрать своими руками.

Мы рассмотрим принцип сборки модифицированного типа агрегата, в котором вместо ротора используются стальные диски.

Чтобы изготовить такой насос самостоятельно, понадобится:

  • цилиндр;
  • диски из высококачественной стали, диаметр которых должен быть меньше, чем диаметр цилиндра;
  • электродвигатель с длинным валом;
  • силовой кабель;
  • сальники и уплотнители;
  • гайки;
  • патрубки;
  • элементы отопительной системы – радиаторы и трубы.

Имея под рукой такие материалы, можно приступать к непосредственной сборке агрегата:

  1. Установить вал электродвигателя внутрь цилиндра. Узлы прокладываются сальниками и уплотнителями.
  2. На вал устанавливаются стальные диски. При этом стоит учитывать, что КПД напрямую зависит от количества этих элементов и их расстояния до стенок цилиндра, то есть чем больше стальных дисков и чем дальше они размещены от стенок цилиндра, тем выше будет КПД насоса.
  3. Каждый диск закрепляют на валу с помощью гаек.
  4. Вверху устраиваются два отверстия. Через одно будет поддаваться теплоноситель, а через другое – масло из системы отопления.
  5. К цилиндру подсоединяются все патрубки, а к электродвигателю силовой кабель. Перед тем как проверять функциональность насоса, в цилиндр нужно налить масло.
  6. Проверить агрегат на наличие протечек.

Таким образом, осуществляется сборка самого простого теплового насоса Френетта. Обладая определенными навыками и знаниями, каждый сможет собрать насос для своего загородного дома.

Важный момент: перед тем, как использовать агрегат в отопительной системе или в теплых полах, стоит учесть его эффективность, которая напрямую зависит от КПД насоса.

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:

Сергей, 39 лет, Екатеринбург:

Хотя, казалось бы, все сделали правильно и по чертежу, да и народ у нас грамотный — странно даже, что не сработало.

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

Только вот сомневаюсь, что с такой задачей справится обычный человек, не имеющий специфических познаний

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.

Как собрать?

На практике проще всего изготовить тепловой насос Френетта своими руками без вентилятора и малого цилиндра. Остается масло в качестве теплоносителя.

Внутрь большого цилиндра помещают десяток дисков из металла. Именно они будут вращаться, заменяя малый цилиндр.

К устройству присоединяют радиатор — именно в него и будет поступать масло, охлаждаться, отдавая тепло, и возвращаться в насос. Таким образом, нам понадобятся:

  • Цилиндр;
  • Диски из металла;
  • Закрепительные элементы (гайки);
  • Стержень;
  • Трубы и радиатор;
  • Масло — может быть любое техническое (рапсовое, хлопковое) или минеральное;
  • Моторчик (электрический), вал которого должен быть удлинен.

Так же, как и в оригинальной модели, необходимо обеспечить зазор между большим цилиндром и дисками — для этого заранее вычисляется их диаметр.

Сверху и снизу проделывают отверстие для трубы, которая выходит на радиатор.

Разогретое в корпусе масло будет выходить через верхнее отверстие, отдавать тепло через радиатор и возвращаться через нижнее для последующего нагрева.

При монтаже стержня нужно установить подшипник в основание — для легкого вращения дисков и снижения силы трения. В противном случае устройство будет работать хуже, а вдобавок — в разы быстрее придет в негодность.

Двигатель подойдет любой необходимой мощности для конкретной установки. Если мы делаем насос Френетта сами, то под рукой может оказаться мотор от старого вентилятора, к примеру — он хорошо впишется в конструкцию.

Для удобства к системе можно добавить термодатчики, которые будут включать/выключать двигатель. Это позволит сделать насос еще более экономным и рациональным в использовании, тем самым автоматизировав управление установкой.

После завершения работ по сборке самой конструкции, следует заполнить установку маслом, после чего подключить рабочий стержень к приводу, а входные и выходные линии по маслу — с линиями, ведущими к радиатору отопления.

Выполнив завершающую проверку правильности сборки — можно пробовать включать установку в работу.

Установка подобного типа может одинаково эффективно применяться как для прогрева здания, так и для отдельной комнаты. На практике выявлено, что целесообразнее всего использовать его, совмещая с системами теплых полов.

Подобное решение позволит получить достаточно эффективный отопительный контур, позволяющий справляться с низкой температурой внутри помещения.

Этапы монтажа

Тепловой насос своими руками можно сделать полностью из старых запчастей, взятых, например, из нерабочего кондиционера.

Расходы, окупаемость, мощность

Заводской прибор стоит около 4000 евро и выше. Самодельный насос для отопления 100 м² площади окупится приблизительно по прошествии 2-х лет. Для домов с не очень хорошей теплоизоляцией мощность должна быть 75 Вт/м²., с хорошей теплоизоляцией достаточно — 50 Вт/м², а при использовании современных теплоизоляционных материалов — хватит и 30 Вт/м².

Идеальным вариантом будет, когда насос включается в проект для отопления дома с наличием теплого пола и плиточного покрытия.

Процесс создания

Сначала нужно достать компрессор от нерабочего кондиционера, необязательно нового. Дешевле будет приобрести его в мастерских по ремонту холодильников. Компрессор крепится к стене кронштейнами (подойдет L-300).

Для изготовления конденсатора подойдет бак из нержавейки на 100–120 л. Он разрезается пополам, внутри устанавливается змеевик. Змеевик можно изготовить самому из сантехнической медной трубки или от холодильника. Тут нужны толстые стенки – от 1 мм и больше. Трубка наматывается на обычный баллон (газовый, кислородный) с равномерным расстоянием между витками и фиксируется в таком положении перфорированным алюминиевым уголком (им оформляются углы под шпаклевкой). Он приматывается к змеевику, чтобы каждый виток располагался против дырки в уголке.

В результате будет ровный шаг витков и прочность конструкции. После создания змеевика половинки емкости свариваются. Резьбовые соединения также ввариваются. Затем создается испаритель. Для него может подойти обычная пластиковая емкость на 60–80 л. с вмонтированным внутри змеевиком из трубы диаметром ¾ дюйма. Простые трубы для водопровода используют для транспортировки воды.

Испаритель крепится на стене L-кронштейном. А вот закачку фреона должен сделать специалист по холодильному оборудованию: он сварит трубки и закачает в них фреон. После чего конструкцию подключают к системе отопления внутри дома, а затем – к наружному контуру.

Особенности для каждого вида

Вертикальный насос для отопления «грунт-вода» требует создания скважины на 50–150 м. В нее помещаются геотермальные зонды и подключаются к насосу. Зонды берут тепло из грунта, которое переносится с незамерзающей водой к насосу, а оттуда уже в систему отопления. Для маленьких участков подходят зонды, для больших – горизонтальный коллектор.

Для горизонтального аппарата типа «грунт-вода» нужно создать коллектор из системы труб. Его располагают ниже уровня промерзания (1–1,5 м) и выглядит он как своеобразный змеевик под землей. Снимается слой почвы, укладываются трубы и грунт засыпается обратно. Можно уложить трубы в отдельных траншеях.

Для агрегата по типу «вода-вода» собирается из ПНД-труб, которые заполняются носителем тепла и после этого переносятся к водоему. Трубы имеют вид большого змеевика на дне водоема. Желательно разместить их в его центре.

Аппарат типа «воздух-вода» не требует трудоемких земляных работ. Выбирается место около дома или на его крыше, где самодельный тепловой насос соединяется с внутридомовым отоплением. Тепло извлекается вентиляторами и испарителем.

Как сделать ТН Френетта своими руками

Вариант 1

Компрессор можно приобрести от старого кондиционера в сервисах по ремонту бытовой техники. Дело в том, что у качественного компрессора срок эксплуатации значительно дольше, нежели у кондиционера.

Алгоритм изготовления ТН Френетта на фреоне:

  1. Закрепить к стене компрессор. Это будет легко выполнить с использованием L-образных кронштейнов или стальных уголков. Место для крепежа надо выбрать так, чтобы поместился весь тепловой насос.
  2. Подготовить змеевик. Его делают из медных трубок, обматывая их вокруг цилиндра нужного внутреннего диаметра. Шаг намотки должен быть одинаковым.
  3. Разрезать конденсатор напополам. Это нужно сделать для того, чтобы завести в него змеевик. В подготовленном баке с обеих сторон выполняются резьбовые входные отверстия. В них вводятся крайние трубки змеевика, а затем аккуратно сваривается по швам бак, тем самым возвращается его целостность.
  4. Подготовить испаритель для этой конструкции. Это может быть простая пластиковая бочка или другая подходящая емкость. Главное, чтобы объем совпадал с вместительностью бака-конденсатора.
  5. Подать к радиаторам воду, задействовав при этом обычные трубы ПВХ.
  6. Заправить агрегат фреоном. Этот ответственный шаг лучше доверить специалистам.

Вариант 2

  • насос (для квартиры можно подобрать один из маломощных типов);
  • стальной цилиндр;
  • трубки квадратного сечения;
  • набор стальных дисков с отверстиями. Их диаметр должен быть на 5-10% меньше, чем размер цилиндра, в который они вставляются;
  • электродвигатель с удлиненным валом;
  • техническое масло.

Двигатель выбирается исходя из требуемой температуры, которая необходима системе для обогрева дома. Например, чтобы вода в радиаторе нагрелась до 100°C, нужно приобрести двигатель с показателем 8000 об./мин.

Алгоритм изготовления масляного ТН Френетта:

  1. Поместить вал привода совместно с подшипниками внутри выбранного цилиндра из стали. Место вхождения вала в цилиндр уплотнить. Это необходимо для увеличения срока работы аппарата.
  2. Произвести монтаж дисков на вал электродвигателя, а между ними расположить трубки квадратного сечения, собранные в коллекторы. Количество дисков должно быть достаточно, чтобы заполнить ими всю высоту цилиндра.
  3. Просверлить отверстия вверху и внизу цилиндра. Через них провести крепеж трубы. Верхняя будет предназначена для подачи масла, а нижняя – для возврата используемого теплоносителя с радиаторов.
  4. Закрепить полученное устройство на металлической раме.
  5. Провести окончательную сборку агрегата: залить в его цилиндр масло, подвести трубы системы и провести герметизацию полученных соединений..

Состав оборудования

Внешний контур

Для внешнего контура агрегата отопления дома понадобятся трубы. Наибольшей теплопроводностью обладают изделия из металла (но не из нержавеющей стали), поэтому для системы сбора тепла лучше применять их.

Рис.2. Сбор тепла в земле с использованием скважины для самодельного теплонасоса

На рис.2 показан геотермальный тепловой насос своими руками с использованием деталей старого кондиционера и холодильника. Глубина скважины для сбора тепла геотермальных вод составляет порядка 60 – 120 метров. На приведенной схеме не показана обсадная труба, однако ее применение обязательно, поскольку обсадка защищает стенки скважины от разрушения. Регистр сбора внешнего тепла должен находиться внутри обсадной трубы.

Рис.3. Поверхностный сбор внешнего тепла

Сбор пространственной энергии для отопления дома может производиться не только через глубинную скважину, но и с использованием горизонтальной системы труб, заглубленных не менее, чем на величину промерзания грунта.

Достаточный результат дает сбор тепла из водоема, поскольку на дне температура воды всегда составляет 4 градуса тепла, поскольку именно в таком состоянии она имеет наибольшую плотность. Привлекательной стороной является значительно меньший объем земляных работ.

Используются для сбора тепла и системы, нагревающиеся под воздействием солнца. Такие блоки устанавливаются чаще всего на крыше дома и предназначаются для нагрева воды или воздуха. Они существенно повышают температуру в испарителе теплонасоса, повышая эффективность системы отопления дома.

Рис.4. Использование гелиоколлектора в системе обогрева здания теплонасосом

Испаритель

Этот узел представляет собой емкость, в которой располагается теплообменник, несущий в себе носитель тепла, собранного наружным контуром. Конструктивное решение этой детали может быть различным, но чаще всего его выполняют из медных труб.

Рис. 5. Форма теплоэлемента испарителя должна обеспечивать максимальный контакт с хладагентом

Изготавливая тепловой насос своими руками, часто используют пригодные для эксплуатации узлы и детали из старого холодильника или кондиционера, а также вышедшей из строя сплит – системы.

Компрессор

На самодельных теплонасосах чаще всего применяют компрессоры из имеющейся в наличии старой техники. Когда система агрегата собрана и испытана, можно подумать о замене компрессора из старого холодильника на другой, более или менее мощный

Выбирая компрессор, лучше всего обратить внимание на узлы из сплит –  систем, отличающиеся повышенной мощностью и надежностью. Современные агрегаты, как правило, оснащаются блоками автоматического управления и регулировки, что значительно упрощает управление этими агрегатами

Рис.6. Компрессор для теплового насоса

Конденсатор

К выбору этого элемента системы нужно подойти особенно тщательно, поскольку он представляет собой сосуд, работающий под давлением. Предпочтительно использовать старый газовый баллон. Его придется разрезать, чтобы поместить туда теплообменник, а затем снова сварить.

Дроссели

В теплонасосах это устройства для сброса давления из конденсатора в испаритель. Деталь легко найти в магазинах или мастерских по ремонту бутовой техники, поскольку они очень долговечны в работе.

Рис.7. Дроссель для теплонасоса

Модификации насосов Френетта

В первую очередь стоит отметить тот факт, что в качестве теплоносителя стоит применять именно масло, которое имеет большую (по сравнению с водой) температуру кипения. Конечно, имеются и водяные модификации насосов, но они имеют более сложную конструкцию. Это связано с тем, что получаемой в результате трения энергии хватает для перехода воды в парообразное состояние, в результате чего создается избыточное давление в системе, что приводит к необходимости повышения надежности всех узлов конструкции.

На практике применяют заводские установки и самодельные насосы Френетта, наиболее распространены следующие модификации:

Модель теплового насоса Френетта

Насосы с горизонтальным расположением рабочих цилиндров (барабанов) имеют небольшие габаритные размеры. Существуют модели, в которых роль внутреннего цилиндра играет вал электродвигателя, что позволяет существенно упростить конструкцию

Но при этом стоит особое внимание уделить уплотнению всех узлов при помощи сальников, резиновых манжет и других подобных элементов, протекание теплоносителя не допускается. Такой насос Френетта обеспечивает нагрев масла и подачу его в традиционный радиатор отопления.
Устройство, способное работать с повышенной эффективностью, представляет собой конструкцию из двух рабочих барабанов и крыльчатки

Центробежная сила, возникающая при раскручивании жидкости крыльчаткой, приводит к выбросу масла в минимальный зазор между поверхностями цилиндров. При этом количество выделяемой под действием сил трения тепловой энергии существенно увеличивается. Такая конструкция так же подключается к бытовым радиаторам отопления.
Промышленная установка, работающая по принципу насоса Френетта, в которой в качестве теплоносителя используется вода, способна работать без внешнего питающего устройства. Помните о том, что создать такую установку в домашних условиях практически невозможно, она представляет интерес только в промышленных масштабах.

Внутренний цилиндр представляет собой грибообразную конструкцию. При работе насоса теплоноситель (вода) нагревается до кипения и превращается в пар, возникающие реактивные силы обеспечивают его движение по внутренним каналам установки с высокой скоростью (достигает 135 метров в минуту). Благодаря этому обеспечивается высокая эффективность работы установки.

Все заводские модификации имеют достаточно высокую стоимость, поэтому особый интерес вызывают конструкции, которые можно самостоятельно собрать в домашних условиях.

Как собрать тепловой насос в домашних условиях?

Поскольку термодинамический расчет теплового насоса представляет для большинства домашних мастеров — самодельщиков немалую сложность, приводить его здесь мы не будем. Наша задача – представить несколько действующих моделей, чтобы любой энтузиаст мог взять какую-нибудь из них за основу для создания собственного детища.

Простейший тепловой насос из старого холодильника был описан в статье журнала «Инженер» за 2006 г. Он позиционируется, как нагреватель воздух – воздух для небольшого помещения или теплицы. Кстати, какой бы ни был мощный бытовой холодильник, на обогрев даже небольшого дома его не хватит, а вот на 1 комнатку – вполне. Решение реализуется 2 способами, причем внутренняя автоматика отключения демонтируется и все агрегаты соединяются напрямую для непрерывной работы. В первом случае старый холодильник находится в помещении, конструкция насоса показана на схеме:

Снаружи к нему прокладывается 2 воздуховода и врезается в переднюю дверку. Воздух по верхнему каналу попадает в морозилку, охлаждается и опускается к нижнему воздуховоду из-за увеличения плотности. Затем он покидает корпус холодильника, вытесняемый верхним потоком. Помещение прогревается от теплообменника, расположенного на задней стенке агрегата. По второму способу сделать своими руками тепловой насос так же просто, надо лишь встроить холодильник в наружную стену, как изображено на схеме:

Принцип работы устройства

Тем, кто соприкасался с вопросами экономически выгодного отопления, название “тепловой насос” хорошо знакомо. Особенно в сочетании с терминами типа “земля-вода”, “вода-вода”, “вода-воздух” и т.п. Такой тепловой насос с устройством Френетта не имеет практически ничего общего, кроме разве что названия и конечного результата в виде тепловой энергии, которую в итоге используют для обогрева.

Тепловые насосы, работающие на принципе Карно, очень популярны и как экономически выгодный способ организации отопления, и как экологически безопасная система. Работа такого комплекса устройств связана с накоплением низкопотенциальной энергии, содержащейся в природных ресурсах (земле, воде, воздухе), и преобразованием ее в тепловую энергию с высоким потенциалом. Изобретение Евгения Френетта устроено и работает совершенно иначе.

Галерея изображений
Фото из
Генерирующую тепло систему, разработанную Е. Френеттом, нельзя безоговорочно отнести к классу тепловых насосов. По конструктивным и технологическим признакам это обогреватель

Агрегат не использует гео- или гелио-источники энергии в своей работе. Находящийся внутри него масляный теплоноситель разогревается от силы трения, создаваемой вращающимися металлическими дисками

Рабочий орган насоса — маслонаполненный цилиндр, внутри которого расположена ось вращения. Это стальной стержень, оснащенный установленными примерно через 6 см параллельными дисками

Центробежная сила выталкивает разогретый теплоноситель в присоединенный к прибору змеевик. Нагретое масло выходит из прибора в верхней точке соединения. Остывший теплоноситель возвращается обратно снизу

Внешний вид теплового насоса Френетта

Разогрев прибора во время работы

Основные конструктивные составляющие

Реальные размеры одной из моделей

Принцип действия этого прибора основан на использовании тепловой энергии, которая выделяется при трении. В основе конструкции — металлические поверхности, расположенные не вплотную друг к другу, а на некотором расстоянии. Пространство между ними заполняют жидкостью. Части устройства вращаются относительно друг друга с помощью электромотора, жидкость, находящаяся внутри корпуса и контактирующая с вращающимися элементами, разогревается.

Полученное тепло можно использовать для нагрева теплоносителя. Некоторые источники рекомендуют использовать эту жидкость непосредственно для отопительной системы. Чаще всего к самодельному насосу Френетта присоединяют обычный радиатор. В качестве жидкости для нагрева специалисты настоятельно рекомендуют использовать масло, а не воду.

В процессе работы насоса этот теплоноситель имеет свойство разогреваться очень сильно. Вода в таких условиях может просто закипеть. Горячий пар в замкнутом пространстве создает избыточное давление, а это обычно приводит к разрыву труб или корпуса. Использовать масло в такой ситуации намного безопаснее, поскольку его температура кипения значительно выше.

Для изготовления теплового насоса Френетта потребуется двигатель, радиатор, несколько труб, стальной дисковый затвор, стальные диски, металлический или пластиковый стержень, металлический цилиндр и гаечный набор (+)

Бытует мнение, что КПД такого теплогенератора превышает 100% и даже может составлять 1000%. С точки зрения физики и математики это не совсем корректное утверждение. КПД отражает потери энергии, затраченные не на обогрев, а собственно на работу прибора. Скорее феноменальные утверждения о невероятно высоком КПД насоса Френетта отражают его эффективность, которая действительно впечатляет.

Затраты электроэнергии на работу прибора ничтожны, а вот количество полученного в результате тепла весьма ощутимы. Нагрев теплоносителя до таких же температур с помощью ТЭНа, например, потребовал бы значительно большего количества электроэнергии, возможно, в десятки раз больше. Бытовой обогреватель при таком расходе электричества даже не нагрелся бы.

Почему же такими приборами не оборудованы все подряд жилые и промышленные помещения? Причины могут быть разными. Все же вода — более простой и удобный теплоноситель, чем масло. Она не нагревается до таких высоких температур, и устранить последствия протечек воды проще, чем убрать разлитое масло.

Еще одна причина может быть в том, что к моменту изобретения насоса Френетта централизованная система отопления уже существовала и успешно функционировала. Ее демонтаж для замены на теплогенераторы обошелся бы слишком дорого и доставил бы массу неудобств, поэтому такой вариант никто всерьез даже не рассматривал. Как говорится, лучшее — враг хорошего.

Ссылка на основную публикацию