Применение и изготовление теплового насоса Френетта своими руками

Отличительные особенности

Ручная печь имеет ряд преимуществ:

• это экономит топливо;
• По запросу вы можете спроектировать печь любого размера, которая лучше всего подходит для помещения;
• легко транспортировать;
• Простота использования;
• Влагозащитная духовка может использоваться для приготовления пищи. Для этого во время строительства труба устанавливается сбоку отопительного прибора на боковую стенку.

При изготовлении капельного нагревателя собственными руками соблюдайте правила противопожарной безопасности:

• Устройство должно находиться в помещении, свободном от сквозняков;
• Легковоспламеняющиеся предметы следует держать подальше от нагревателя, желательно в непосредственной близости от него (около полуметра);
• Не используйте воду для тушения или охлаждения нагревателя.

Материалы, необходимые для строительства печи:

• Листовый металл;
• это медная труба;
• патрубок;
• резиновый шланг;
• газовый баллон;
• К черту;
• Медицинская горелка. .

Основными инструментами, которые будут полезны, являются сварочный аппарат, сверло и зажим.

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 (+)

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.

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.

Конструктивные особенности

Классическая конструкция приборов состоит из пары контуров.

Важнейшую роль в ней играет теплообменник, выполняющий роль провоцирующего фактора.

Внешний контур — трубы с высокой теплопроводностью, по ним циркулирует хладагент.

Этот контур имеет разнообразные места расположения и по-разному реализовывать действие прибора, но функция у него одна:

благодаря циркуляции фреона (аммиака) тепло из окружающей среды перемещается к компрессору.

Второй контур состоит из:

• компрессора (про пластиковые шланги высокого давления прочитайте здесь);
• испарителя;
• конденсатора;
• редукционного клапана.

Гидродинамический тепловой насос отличается от иных конструкцией — прибор состоит из муфты соединительной, передающей выработанную энергию в генератор, где и прогреется жидкость, двигателя и теплогенератора.

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 (+)

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.

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.

Изготовление геотермальной установки

Изготовить геотермальную установку своими руками вполне возможно. При этом для обогрева жилища используется тепловая энергия земли. Конечно, это трудоемкий процесс, но и выгода при этом получается существенная.

Расчет контура и теплообменников насоса

Площадь контура для ТН составляется из расчета 30 м² на каждый киловатт. Для жилого помещения площадью 100 м² нужно около 8 киловатт/час энергии. Значит площадь контура будет составлять 240 м².

Теплообменник можно сделать из медной трубки. Температура на входе 60 градусов, на выходе 30 градусов, тепловая мощность 8 киловатт/час. Площадь теплового обмена должна быть 1,1 м². Медная трубка диаметром 10 миллиметров, коэффициент запаса 1,2.

Длина окружности в метрах: l = 10 × 3,14 / 1000 = 0,0314 м.

Количество медной трубки в метрах: L = 1,1 × 1,2 / 0,0314 = 42 м.

Необходимое оборудование и материалы

Во многом успех при изготовлении ТН зависит от степени подготовленности и знаний самого исполнителя, а также от наличия и качества всего необходимого для монтажа теплового насоса.

Перед началом работ нужно приобрести оборудование и материалы:

• компрессор;
• конденсатор;
• контроллер;
• полиэтиленовые фитинги, предназначенные для сборки коллекторов;
• труба на земляной контур;
• циркуляционные насосы;
• водопроводный шланг или труба ПНД;
• манометры, термометры;
• трубка медная диаметром 10 миллиметров;
• утеплитель для трубопроводов;
• комплект уплотнений для герметизации.

Как собрать теплообменный блок

Теплообменный блок состоит из двух составных частей. Испаритель нужно собрать по принципу «труба в трубе». Внутренняя медная трубка заполняется фреоном или другой быстро закипающей жидкостью. По наружной циркулирует вода из скважины.

Перед сборкой конденсатора необходимо медную трубку намотать в виде спирали и поместить в металлическую бочку емкостью не менее 0,2 м³. Медная трубка заполняется фреоном, а бочка с водой подключается к системе отопления дома.

Обустройство грунтового контура

Для того чтобы подготовить необходимую площадь для грунтового контура, требуется выполнить большой объем земляных работ, которые желательно проводить механизированным способом.

Можно использовать 2 метода:

1. При первом способе необходимо снять верхний слой грунта на глубину ниже его промерзания. На дно получившегося котлована уложить змейкой свободную часть наружной трубы испарителя и произвести рекультивацию почвы.

2. Во втором способе нужно сначала прокопать траншею по всей планируемой площади. В нее укладывается труба.

Затем нужно проверить герметичность всех соединений и заполнить трубу водой. Если протечек нет, можно засыпать конструкцию землей.

Заправка и первый запуск

После окончания монтажа необходимо заполнить систему хладагентом. Данную работу лучше всего поручить специалисту, потому что для заправки внутреннего контура фреоном применяются специальные приборы. При заполнении нужно замерить давление и температуру на входе компрессора и на выходе.

Варианты конструкции насоса Френетта

Евгений Френетт не только изобрел устройство, названное его именем, но и неоднократно его усовершенствовал, придумывая все новые, более эффективные варианты прибора.

В самом первом насосе, который изобретатель запатентовал в 1977 году, были использованы только два цилиндра:

• наружный – полый цилиндр больше диаметром и находится в статичном состоянии
• внутренний – диаметр емкости немного меньше, чем размеры полости наружного цилиндра.

В получившееся узкое пространство между стенками двух цилиндров изобретатель залил жидкое масло.  Разумеется, та часть конструкции, в которой находился этот жидкий теплоноситель, была тщательно заделана, чтобы не допустить протечек масла.

Это схема самого первого варианта теплового насоса Френетта. Вращающийся вал расположен горизонтально, теплоноситель помещен в узкое пространство между двумя рабочими цилиндрами (+)

Внутренний цилиндр соединяют с валом электродвигателя таким образом, чтобы обеспечить его быстрое вращение относительно неподвижного большого цилиндра. На противоположном торце конструкции был помещен вентилятор с крыльчаткой.

Во время работы масло разогревалось и передавало тепло воздуху, окружающему устройство. Вентилятор позволял быстро распространить теплый воздух по всему объему помещения.

Поскольку нагревалась эта конструкция довольно сильно, ради удобного и безопасного использования конструкция была спрятана в защитный корпус. Разумеется, в корпусе были сделаны отверстия для циркуляции воздуха.

Полезным дополнением к конструкции стал термостат, с помощью которого работу насоса Френетта можно было автоматизировать до некоторой степени.

Центральная ось в такой модели теплового насоса расположена вертикально. Двигатель находится внизу, затем установлены вложенные друг в друга цилиндры, а сверху находится вентилятор. Позднее появилась модель с горизонтальным расположением центральной оси.

Модель теплового насоса Френетта с горизонтально ориентированным вращающимся валом была использована вместе с радиатором отопления, внутри которого циркулировало нагретое масло (+)

Именно такое устройство впервые было использовано в сочетании не с вентилятором, а с радиатором отопления. Двигатель помещен сбоку, а вал ротора проходит через вращающийся барабан и выходит наружу.

В устройстве этого типа вентилятор отсутствует. Теплоноситель из насоса по трубам перемещается в радиатор. Подобным же образом нагретое масло можно вывести и на другой теплообменник или же прямо в трубы отопления.

Позднее конструкция теплового насоса френетта была существенно изменена. Вал ротора по-прежнему остался в горизонтальном положении, а вот внутренняя часть была сделана из двух вращающихся барабанов и помещенной между ними крыльчатки. В качестве теплоносителя здесь снова используется жидкое масло.

В этом варианте теплового насоса Френетта два цилидра вращаются рядом, они разделены крыльчаткой особой конструкции из очень прочного металла (+)

При вращении этой конструкции масло дополнительно нагревается, поскольку проходит через специальные отверстия, сделанные в крыльчатке, а затем проникает в узкую полость между стенками корпуса насоса и его ротором. Таким образом, эффективность насоса Френетта была существенно повышена.

По краям крыльчатки для теплового насоса Френетта сделаны небольшие отверстия. Теплоноситель быстро и эффективно нагревается, проходя через них (+)

Однако стоит отметить, что для изготовления в домашних условиях этот тип насоса не слишком подходит. Для начала понадобится найти достоверные чертежи или рассчитать конструкцию самостоятельно, а это под силу только опытному инженеру.

Затем понадобится найти особую крыльчатку с отверстиями подходящего размера. Этот элемент теплового насоса работает при повышенных нагрузках, поэтому он должен быть выполнен из очень прочных материалов.

Изготовление теплогенератора своими руками

Как уже говорилось выше, гидродинамический тепловой насос можно сделать и самому. Для этого понадобятся: металлический цилиндр, маленький электромотор, стальные диски, стальной стержень, гайки, трубы и радиатор. Диаметр дисков по правилам должен быть меньше диаметра цилиндра.

Как это сделать:

• Диски последовательно нанизываются на стальной стержень, их разделяют гайки;
• Цилиндр заполняется дисками доверху;
• На стальной стержень наносится наружная резьба, по всей длине;
• Для теплоносителя в корпусе делаются два отверстия, через верхнее в радиатор поступает разогретое масло, а снизу масло возвращается в систему для последующего нагрева.

Не используйте воду как теплоноситель, жидкое масло уместнее. Все же температура кипения масла выше в несколько раз. Вода при быстром нагреве превращается в пар, и в системе может случиться избыток давления. А это угроза для целостности конструкции.

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.

Изготовление и монтаж

Изготавливают насос по такому алгоритму:

• компрессор закрепляется на стене;
• из труб делается змеевик (чтобы его сделать, нужно трубы обмотать вокруг емкости подходящей формы);
• бак режется пополам, внутрь него помещается змеевик и заваривается;
• в емкости оставляется несколько отверстий, через которые трубы змеевика выводятся наружу;
• для изготовления испарителя используют бочку из пластика, идентичного с баком размера, в нее заводят трубы внутреннего контура;
• устанавливаются трубы (монтажные схемы тёплых водяных полов в квартире) из ПВХ, транспортирующие нагретую воду;
• самостоятельно заправлять агрегат фреоном не рекомендуется, лучше доверить это действие специалисту.

Стоимость работ в различных регионах нашей страны может разительно отличаться. Кроме этого стоимость работы и насоса зависят от его типа и системы теплоснабжения.

• В г. Санкт-Петербурге монтаж теплового насоса, вне зависимости от его типа, обойдется Заказчику в сумму от 35000,00 рублей;
• В г. Москва монтажные организации, вне зависимости от типа теплового насоса, готовы выполнить работы «под ключ» за сумму свыше 45000,00 рублей;
• В г. Краснодар монтаж теплового насоса будет стоить от 40000,00 рублей.
• Если же говорить о монтаже систем отопления с использованием тепловых насосов, то средние цены на комплекс работ с учетом стоимости оборудования выглядят следующим образом:

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ: Мотоблок Патриот Урал ТОП-3 рейтинг лучших моделей 2020 года отличительные характеристики устройства инструкция по эксплуатации и отзывы покупателей

A) Монтаж геотермальных бытовых тепловых насосов:

• Мощностью – 4-5 кВт (50 – 100 м²) – от 130000,00 до 280000,00 рублей;
• Мощностью – 6-7 кВт (80 – 120 м²) – от 138000,00 до 300000,00 рублей;
• Мощностью – 8-9 кВт (100 – 160 м²) – от 160000,00 до 350000,00 рублей;
• Мощностью – 10-11 кВт (130 – 200 м²) – от 170000,00 до 400000,00 рублей;
• Мощностью – 12-13 кВт (150 – 230 м²) – от 180000,00 до 440000,00 рублей;
• Мощностью – 14-17 кВт (180 – 300 м²) – от 210000,00 до 520000,00 рублей.

B) Стоимость монтажа воздушных тепловых насосов:

• Мощностью до 6,0 кВт (50 – 100 м²) – от 110000,00 до 215000,00 рублей;
• Мощностью до 9,0 кВт (80 – 120 м²) – от 115000,00 до 220000,00 рублей;
• Мощностью до 12,0 кВт (100 – 160 м²) – от 120000,00 до 225000,00 рублей;
• Мощностью до 14,0 кВт (130 – 200 м²) – от 127000,00 до 245000,00 рублей;
• Мощностью до 16,0 кВт (150 – 230 м²) – от 130000,00 до 250000,00 рублей;
• Мощностью до 18,0 кВт (180 – 300 м²) – от 135000,00 до 255000,00 рублей.

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.

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.