Pompe à chaleur Frenetta : conception et principe de fonctionnement + pouvez-vous l'assembler vous-même ?

Ceux qui aiment bricoler trouveront toujours une utilité à leur propre force, à leur patience et à leurs déchets.À partir de composants pratiquement gratuits, ils peuvent facilement construire une chose extrêmement utile dans la vie de tous les jours.

Par exemple, ils peuvent fabriquer de leurs propres mains une pompe à chaleur Frenette efficace sans rien dépenser. Mais ils reconstitueront leurs connaissances et leurs compétences, et cela n'a pas de prix, n'est-ce pas ?

Les informations présentées vous aideront à comprendre le principe de fonctionnement de l'unité. Avec notre aide, vous pouvez décider du design et apprendre comment le modèle est réalisé. Des instructions claires pour la fabrication de ce type de pompe à chaleur apporteront une aide efficace aux artisans indépendants.

Nous fournissons des recommandations pratiques pour fabriquer des produits faits maison productifs et des conseils pour faire fonctionner de tels équipements.

Comment fonctionne l'appareil

Ceux qui ont été confrontés aux questions de chauffage rentable connaissent bien le nom de « pompe à chaleur ». Surtout en combinaison avec des termes comme « terre-eau », "l'eau l'eau", ou « air-eau » et ainsi de suite.

Une telle pompe à chaleur n'a pratiquement rien de commun avec l'appareil Frenette. Outre le nom et le résultat final sous forme d'énergie thermique, qui est finalement utilisée pour le chauffage.

Les pompes à chaleur fonctionnant selon le principe Carnot sont très appréciées à la fois comme moyen économique d'organiser le chauffage et comme système respectueux de l'environnement.

Le fonctionnement d'un tel complexe de dispositifs est associé à l'accumulation d'énergie à faible potentiel contenue dans les ressources naturelles (terre, eau, air) et à sa conversion en énergie thermique à haut potentiel.

L'invention d'Eugène Frenette est conçue et fonctionne complètement différemment.

Le principe de fonctionnement de cet appareil repose sur l'utilisation de l'énergie thermique, libérée lors du frottement. La conception est basée sur des surfaces métalliques situées non proches les unes des autres, mais à une certaine distance. L'espace entre eux est rempli de liquide.

Les parties de l'appareil tournent les unes par rapport aux autres grâce à un moteur électrique, le liquide situé à l'intérieur du boîtier et en contact avec les éléments rotatifs s'échauffe.

La chaleur résultante peut être utilisée pour chauffer le liquide de refroidissement. Certaines sources recommandent d'utiliser ce liquide directement pour le système de chauffage. Le plus souvent, un radiateur ordinaire est fixé à une pompe Frenette maison.

Comme liquide de refroidissement du système de chauffage Les experts recommandent fortement d'utiliser de l'huile plutôt que de l'eau.

Lors du fonctionnement de la pompe, ce liquide a tendance à s'échauffer très fortement. L'eau dans de telles conditions peut simplement bouillir. La vapeur chaude dans un espace confiné crée une surpression, ce qui entraîne généralement la rupture des tuyaux ou du boîtier. Il est beaucoup plus sûr d’utiliser de l’huile dans cette situation, car son point d’ébullition est beaucoup plus élevé.

Pour fabriquer une pompe à chaleur Frenette vous aurez besoin d'un moteur, d'un radiateur, de quelques canalisations, d'une vanne papillon en acier, de disques en acier, d'une tige en métal ou en plastique, d'un cylindre en métal et d'un jeu d'écrous (+)

Il existe une opinion selon laquelle l'efficacité d'un tel générateur de chaleur dépasse 100 % et peut même atteindre 1 000 %. Du point de vue de la physique et des mathématiques, cette affirmation n’est pas tout à fait correcte.

L'efficacité reflète la perte d'énergie dépensée non pas pour le chauffage, mais pour le fonctionnement réel de l'appareil. Au contraire, les affirmations phénoménales concernant l’efficacité incroyablement élevée de la pompe Frenette reflètent son efficacité, qui est vraiment impressionnante. La consommation d'énergie pour le fonctionnement de l'appareil est négligeable, mais la quantité de chaleur générée est très perceptible.

Chauffer le liquide de refroidissement aux mêmes températures à l'aide d'un élément chauffant, par exemple, nécessiterait beaucoup plus d'électricité, peut-être des dizaines de fois plus. Un chauffage domestique ne chaufferait même pas à ce niveau de consommation électrique.

Pourquoi tous les locaux résidentiels et industriels ne sont-ils pas équipés de tels dispositifs ? Les raisons peuvent varier.

Premièrement, l’eau est un liquide de refroidissement plus simple et plus pratique que l’huile.Il ne chauffe pas à des températures aussi élevées et il est plus facile d'éliminer les conséquences des fuites d'eau que de nettoyer le pétrole déversé.

Deuxièmement, au moment où la pompe Frenette a été inventée, un système de chauffage centralisé existait déjà et fonctionnait avec succès. Le démonter pour le remplacer par des générateurs de chaleur aurait été trop coûteux et aurait causé beaucoup de désagréments, c'est pourquoi personne n'a sérieusement envisagé cette option. Comme on dit, le meilleur est l’ennemi du bien.

Recommandations d'utilisation de l'appareil

Il est à noter qu'il existe encore des variantes de la pompe Eugène Frenette utilisant l'eau comme liquide de refroidissement. Mais il s’agit généralement de grands modèles industriels utilisés dans des entreprises spécialisées.

Le fonctionnement de ces appareils est strictement contrôlé à l'aide d'instruments spéciaux. Il est presque impossible d’offrir un niveau de sécurité similaire à la maison.

Schéma général d'un générateur de chaleur industriel développé par des scientifiques de Khabarovsk : 1 - capacité ; 2 — tuyau d'entrée; 3 — tuyau de sortie ; 4 - chauffe-eau ; 5 - arbre de roulement. L'eau est utilisée comme liquide de refroidissement

La version la plus populaire de la pompe Frenette, qui utilise de l'eau plutôt que de l'huile comme liquide de refroidissement, est un appareil développé par des scientifiques de Khabarovsk : Natalya Ivanovna Nazyrova, Mikhail Pavlovich Leonov et Alexander Vasilyevich Syarg. Dans ce modèle en forme de champignon, l'eau est spécialement portée à ébullition et se transforme en vapeur.

La force réactive de la vapeur est ensuite utilisée pour augmenter la vitesse de déplacement du liquide de refroidissement à travers les canaux de la pompe jusqu'à 135 m/min. En conséquence, les coûts énergétiques pour déplacer le liquide de refroidissement sont minimes et le retour sous forme d'énergie thermique est très élevé.

Cependant, une telle unité doit être extrêmement durable et son fonctionnement doit être constamment surveillé pour éviter les accidents.

Que faire si vous envisagez d'utiliser une pompe Frenette pour chauffer une grande pièce ou une maison entière ? L’eau est un liquide de refroidissement traditionnel ; la plupart des systèmes de chauffage sont conçus spécifiquement pour cela. Et remplir un système de chauffage entier avec la bonne huile liquide peut s’avérer coûteux.

Ce problème peut être résolu très simplement. Il est en outre nécessaire de construire un échangeur de chaleur conventionnel dans lequel l'huile chauffée chauffera l'eau circulant dans le système de chauffage. Un peu de chaleur sera perdue, mais l’effet global restera assez perceptible.

La pompe à chaleur Frenette peut être utilisée avec succès en combinaison avec des systèmes de plancher chauffant à eau. Mais au lieu de l'eau, vous devez verser de l'huile liquide dans les tuyaux

Une idée intéressante pourrait être d'utiliser une pompe Frenette en combinaison avec système de chauffage au sol. Dans ce cas, le liquide de refroidissement est libéré par des tuyaux en plastique étroits posés dans une chape en béton.

Ce système de chauffage fonctionne de la même manière qu’un plancher chauffant à eau classique. Bien entendu, un projet de ce type ne peut être mis en œuvre que dans une maison privée, car les immeubles d'habitation de grande hauteur ne sont autorisés à utiliser que plancher chauffant électrique.

Un moyen pratique et commode d'utiliser un tel appareil est de chauffer une petite pièce : garage, grange, atelier, etc. La pompe Frenetta vous permet de résoudre efficacement et rapidement le problème du chauffage autonome dans de tels endroits.

La consommation d'énergie pour son fonctionnement est faible par rapport à l'effet thermique qui en résulte, et il n'est pas difficile de construire une telle unité à partir des matériaux les plus simples.

Options de conception de pompe Frenette

Eugène Frenette a non seulement inventé l'appareil qui porte son nom, mais l'a également amélioré à plusieurs reprises, en proposant de nouvelles versions plus efficaces de l'appareil.

La toute première pompe, brevetée par l'inventeur en 1977, n'utilisait que deux cylindres :

• extérieur - le cylindre creux a un plus grand diamètre et est dans un état statique
• intérieur — le diamètre du récipient est légèrement inférieur aux dimensions de la cavité du cylindre extérieur.

L'inventeur a versé de l'huile liquide dans l'espace étroit résultant entre les parois des deux cylindres. Bien entendu, la partie de la structure dans laquelle se trouvait ce liquide de refroidissement a été soigneusement scellée pour éviter les fuites d'huile.

Ceci est un schéma de la toute première version de la thermopompe Frenette. L'arbre rotatif est situé horizontalement, le liquide de refroidissement est placé dans un espace étroit entre deux cylindres de travail (+)

Le cylindre intérieur est relié à l'arbre du moteur électrique de manière à assurer sa rotation rapide par rapport au grand cylindre fixe. Un ventilateur avec une turbine a été placé à l’extrémité opposée de la structure.

Pendant le fonctionnement, l'huile s'échauffait et transférait de la chaleur à l'air entourant l'appareil. Le ventilateur permettait de diffuser rapidement de l'air chaud dans toute la pièce.

Étant donné que cette conception chauffait assez fortement, pour une utilisation pratique et sûre, la structure a été cachée dans un étui de protection. Bien entendu, des trous ont été pratiqués dans le boîtier pour la circulation de l'air.

Un ajout utile à la conception était un thermostat, avec lequel le fonctionnement de la pompe Frenette pouvait être automatisé dans une certaine mesure.

L'axe central de ce modèle de pompe à chaleur est situé verticalement. Le moteur est en bas, puis il y a des cylindres imbriqués et un ventilateur en haut. Plus tard, un modèle avec un axe central horizontal est apparu.

Un modèle de pompe à chaleur Frenette avec un arbre rotatif orienté horizontalement a été utilisé avec un radiateur de chauffage, à l'intérieur duquel circulait de l'huile chauffée (+)

C'est cet appareil qui a été utilisé pour la première fois en combinaison non pas avec un ventilateur, mais avec un radiateur de chauffage. Le moteur est placé sur le côté et l'arbre du rotor traverse le tambour rotatif et sort.

Ce type d'appareil ne possède pas de ventilateur. Le liquide de refroidissement de la pompe circule dans les tuyaux jusqu'au radiateur. De la même manière, le fioul chauffé peut être transféré vers un autre échangeur de chaleur ou directement dans les conduites de chauffage.

Plus tard, la conception de la pompe à chaleur Frenette a été considérablement modifiée. L'arbre du rotor restait toujours en position horizontale, mais la partie intérieure était constituée de deux tambours rotatifs et d'une roue placée entre eux. L'huile liquide est à nouveau utilisée ici comme liquide de refroidissement.

Dans cette version de la thermopompe Frenette, deux cylindres tournent côte à côte, ils sont séparés par une turbine spécialement conçue en métal très résistant (+)

Lorsque cette structure tourne, l'huile s'échauffe également en passant à travers des trous spéciaux pratiqués dans la roue, puis pénètre dans la cavité étroite située entre les parois du corps de la pompe et son rotor.Ainsi, l'efficacité de la pompe Frenette a été considérablement augmentée.

De petits trous sont pratiqués le long des bords de la turbine de la thermopompe Frenette. Le liquide de refroidissement chauffe rapidement et efficacement en les traversant (+)

Cependant, il convient de noter que ce type de pompe n'est pas très adapté à une fabrication à la maison. Tout d'abord, vous devrez trouver des dessins fiables ou calculer la conception vous-même, et seul un ingénieur expérimenté peut le faire.

Ensuite, vous devrez trouver une roue spéciale avec des trous de la taille appropriée. Cet élément de la pompe à chaleur fonctionne sous des charges accrues, il doit donc être constitué de matériaux très durables.

Autoproduction de l'appareil

Un examen des options de conception de la pompe Frenette permet de comprendre que les principes de son fonctionnement peuvent être utilisés avec différents degrés d'efficacité dans des structures de différents types et types. L'idée de base reste la même : un espace étroit entre des éléments métalliques, rempli d'huile et entraîné en rotation par un moteur électrique.

Le schéma montre une version de la pompe à chaleur Frenette, qui est généralement utilisée pour l'autofabrication de l'appareil. La base de la conception est constituée de disques métalliques séparés par des écrous (+)

À la maison, la pompe Frenette est le plus souvent réalisée, constituée d'une série de plaques métalliques séparées par un espace étroit.

Pour fabriquer un tel appareil, vous devez préparer le matériel nécessaire :

• cylindre métallique creux;
• un ensemble de disques en acier identiques avec un trou au centre ;
• jeu d'écrous de 6 mm de hauteur;
• tige filetée en acier :
• moteur électrique à arbre allongé;
• palier;
• Radiateur;
• tuyaux de raccordement.

Les dimensions de la pompe peuvent être plus grandes ou plus petites.Mais la distance entre les disques doit être maintenue exactement - 6 mm. Des écrous standard sont utilisés comme entretoises et une tige d'acier constitue le centre de la structure.

Son épaisseur doit correspondre au diamètre de l'écrou. Si vous n’avez pas de tige filetée sous la main, il vous suffira de la couper.

Les disques métalliques d'une pompe à chaleur Frenette doivent être légèrement plus petits que le diamètre du corps cylindrique pour assurer une rotation libre et un chauffage plus efficace du liquide de refroidissement

Bien évidemment, le trou dans les disques doit être tel qu'ils puissent être posés librement sur la tige axiale. Le diamètre extérieur des disques doit être inférieur de plusieurs millimètres à celui du boîtier. S'il n'y a pas d'éléments prêts à l'emploi à portée de main, les disques sont découpés vous-même dans la tôle ou le travail est confié à un tourneur.

Les disques en acier pour pompe à chaleur Frenette peuvent être découpés à la maison si vous disposez du matériel adéquat

Le corps cylindrique peut être fabriqué à partir d'un ancien récipient métallique de configuration appropriée ou soudé à partir de métal. Un morceau de tuyau métallique large fera également l’affaire.

Les parois sont soudées aux extrémités du cylindre. Le boîtier doit être scellé afin que l'huile ne coule pas. Des trous supplémentaires doivent être pratiqués aux extrémités supérieure et inférieure du boîtier : pour l'entrée et la sortie des tuyaux de chauffage menant au radiateur.

Bien entendu, tous les raccords de tuyaux doivent être scellés. Pour les raccords filetés, des mastics spéciaux sont utilisés : ruban FUM, lin, etc. Si décidé utiliser des tuyaux en polypropylène, vous aurez besoin de raccords spéciaux et, éventuellement, d'un fer à souder pour installer de tels tuyaux.

Un moteur électrique haute performance n’est pas nécessaire pour faire fonctionner la pompe Frenette.Un appareil retiré d'un appareil électroménager ancien ou cassé, tel qu'un ventilateur ordinaire, fera l'affaire.

L’objectif principal d’un moteur électrique est de faire tourner l’arbre. Une rotation trop rapide peut entraîner un dysfonctionnement de l'appareil. Plus la structure tourne vite, plus le liquide de refroidissement s'échauffe.

Un petit moteur permettant de faire tourner l'arbre d'une pompe à chaleur Frenette peut être retiré des appareils électroménagers endommagés ou acheté en magasin

Pour que la tige tourne librement, vous avez besoin d'un roulement approprié de tailles standard. Lorsque tous les éléments sont préparés, vous pouvez commencer à assembler l'appareil. Tout d'abord, un axe central avec roulement est installé sur la partie inférieure à l'intérieur du boîtier. Ensuite, l'écrou entretoise est vissé sur l'essieu, puis le disque est mis en place, l'écrou à nouveau, le disque à nouveau, etc.

Les disques avec les écrous sont alternés jusqu'à ce que le boîtier soit rempli jusqu'en haut. Même au stade de la préparation, vous pouvez effectuer des calculs préliminaires sur le nombre de disques et d'écrous requis.

Il faut ajouter l'épaisseur du disque à l'épaisseur de l'écrou (6 mm). Divisez la hauteur du corps par ce chiffre. Le nombre obtenu donnera des informations sur le nombre requis de paires « écrou + disque ». L'écrou est installé en dernier.

Une fois le boîtier rempli de ces pièces mobiles, il est rempli d'huile liquide. Le type d'huile n'a pas d'importance, vous pouvez prendre de l'huile minérale, de coton, de colza ou toute autre huile qui tolère bien la chaleur et ne durcit pas. Après cela, la structure est recouverte d'un couvercle supérieur et soigneusement soudée.

À ce stade, les tuyaux du radiateur sont généralement déjà fixés aux bouchons. Pour plus de commodité lors de l'installation et de la maintenance ultérieures de l'appareil, deux vannes d'arrêt peuvent être installées sur les tuyaux. Vous devez maintenant fixer l’axe de la pompe à chaleur à l’arbre du moteur.

Le système est connecté au réseau, la présence de fuites est vérifiée et les caractéristiques de fonctionnement de l'appareil sont évaluées.

Une pompe à chaleur Frenette fabriquée maison peut être connectée à un radiateur classique en fonte ou bimétallique, qui fournira l'effet chauffant nécessaire

Si tout est fait correctement, l'essieu à disques commencera à tourner, chauffant l'huile à l'intérieur de l'appareil. Le liquide de refroidissement chaud passera par le trou supérieur à travers le tuyau menant au radiateur de chauffage. L'huile refroidie retournera au boîtier de la pompe à chaleur par le tuyau de descente pour être réchauffée.

Pour automatiser le fonctionnement du système, vous pouvez utiliser un relais spécial avec un capteur de température, qui détecte le chauffage du boîtier de la pompe à chaleur et éteint le moteur ou l'allume si nécessaire. Cela évitera la surchauffe du système, les dommages au moteur électrique et augmentera généralement la durée de vie de l'appareil.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Une version intéressante de la pompe Frenette est présentée dans cette vidéo :

Malheureusement, la pompe Frenette n'a pas été largement acceptée dans l'industrie du chauffage. Un tel appareil industriel destiné aux besoins domestiques est difficile à trouver dans les magasins de rénovation domiciliaire. Mais de nombreux artisans ont utilisé avec succès les réalisations de ce scientifique et les ont appliquées dans leurs maisons, bains publics, garages, etc.

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