Ūdeņraža apkures katls: ierīce + darbības princips + izvēles kritēriji

Alternatīvās enerģijas principi arvien vairāk iegūst patērētāju uzmanību. Daudzos aspektos to veicina tarifu pieaugums tradicionālajiem enerģijas pārvadātājiem, kā arī periodiskas neveiksmes pakalpojumu tirgū.

Šajos apstākļos ūdeņraža sildīšanas katls tiek uzskatīts par vienu no daudzsološākajiem ierīču veidiem, kas darbojas ar atjaunojamo degvielu, kas ir gāze H₂.

Pirms izlemjat iegādāties šādu vienību, ir nepieciešams iepazīties ar tā darbības principu, novērtēt priekšrocības un trūkumus, kas saistīti ar ūdeņraža izmantošanu kā degvielu. Šos jautājumus mēs esam izpētījuši, un tie ir sīki aprakstīti rakstā.

Turklāt mēs identificējām parametrus, kas jāņem vērā, izvēloties katlu, sniedza padomus par darbību un sagatavojām pārskatu par labākajiem rūpnīcas ūdeņraža ģeneratoriem. Mājas apstākļos gatavotu, ērtu instrukciju ventilatori vienības montāžai ar savām rokām.

Ūdeņraža kā degvielas īpašības

Kā minēts iepriekš, šādu vienību degviela ir ūdeņradis, dabā vieglākā gāze, kurai nav krāsas un smakas. Starp tā priekšrocībām var saukt lielu siltuma daudzumu, kas izdalās H sadegšanas laikā₂ (121 MJ / kg, savukārt propāna sadegšanas laikā izdalās tikai 40 MJ / kg).

Normālos apstākļos ūdeņradis deg + 2000 ° C temperatūrā, bet ar katalizatora palīdzību to var samazināt līdz + 300 ° C. Tas ļauj jums izgatavot katlus no budžeta tērauda, ​​nevis no dārgajiem retzemju metāliem.

Ūdeņradis nav toksisks, kas nodrošina tā lietošanas drošību ikdienā. Kad šī viela tiek sadedzināta, tiek iegūti ūdens tvaiki, kas uzlabo iekštelpu mikroklimatu un nav nepieciešami skursteņi.

Izmantojot ūdeņradi, ir stingri jāievēro drošības noteikumi: ja gāze tiek izmantota nepareizi vai saskarē ar atklātu liesmu, var notikt iznīcinošs sprādziens

Starp trūkumiem ir paaugstināta ūdeņraža eksplozivitāte, it īpaši, ja to sajauc ar gaisu vai skābekli, kas noved pie detonējošas gāzes veidošanās.

Ūdeņraža katlu priekšrocības un trūkumi

Šādu ierīču stiprās puses ir:

1. Pilnīga videi draudzīgums. Ūdens sadalīšanās produkti nekaitē atmosfērai, tie ir pilnīgi droši cilvēku un mājdzīvnieku veselībai.
2. Augsts efektivitātes līmeniskas var sasniegt 96%. Tas ir ievērojami augstāks nekā dīzeļdegvielas, dabasgāzes vai ogļu efektivitāte.
3. Dabas resursu taupīšana izmantojot pieteikumu alternatīvie enerģijas avoti.
4. Zema cena saņemtās kalorijas. Šādām ierīcēm ir pietiekami daudz ūdens un nedaudz elektrības.

Tajā pašā laikā šādām ierīcēm ir trūkumi.

Starp mīnusiem ir šādas nianses:

1. Nepieciešama apkope. Augstākai iespējamai H ražošanas pakāpei₂, katru gadu ir jāmaina metāla plāksnes. Papildus elektrodu nomaiņai regulāri jāpievieno katalizators, lai iegūtu plānoto enerģijas daudzumu. Šīs procedūras biežums ir atkarīgs no jaudas, kā arī no konkrētā modeļa īpašībām.
2. Augstas izmaksas - Rūpnīcas uzstādīšana maksās ne mazāk kā 35–40 tūkstošus rubļu.
3. Eksplozijas briesmas ar paaugstinātu normalizēto spiedienu katlā.
4. Ūdeņraža balona deficīts - pārdošanā tie ir diezgan reti redzami.
5. Ierobežota izvēle. Tā kā šādas sildīšanas ierīces nav pārāk izplatītas Krievijas tirgū, ne vienmēr ir iespējams ātri atrast pareizo modeli, kā arī atrast kompetentus speciālistus iekārtu uzstādīšanai un remontam.
6. Komunikāciju nepieciešamība. Lai ierīce darbotos, ir nepieciešams pastāvīgs savienojums ar elektrolīzes reakcijas barošanas avotu, kā arī ar ūdens avotu, kura plūsmas ātrums ir atkarīgs no ierīces jaudas.

Jāatzīmē, ka ražotāji pievērš lielu uzmanību jaunajām tehnoloģijām, cenšas uzlabot ūdeņraža katlus, novēršot vai samazinot trūkumus.

Siltummezgla darbības princips

Savas aktivitātes dēļ H₂ tīrā veidā tas dabā nenotiek, tomēr elektrolīzes ceļā to ir diezgan vienkārši atdalīt no parastā ūdens, vienlaikus izdaloties arī gāzveida skābeklim.

Piedāvātajā attēlā varat redzēt apkures iekārtas, kas darbojas ar ūdeņradi, shematisku diagrammu, norādot visus konstrukcijas elementus (+)

Lai sildītājs darbotos, vispirms jums jāiegūst H₂. Tas notiek īpašā nodalījumā, kas paredzēts līdzīgas reakcijas rašanās brīdim. Šķidrumu ielej traukā, kur iegremdētas metāla plāksnes.

Viņiem tiek padota īpaši izvēlētās tīrības elektriskā strāva, kuras ietekmē tiek atbrīvots H₂ un ak₂, kā arī kā blakusprodukts - ūdens tvaiki.

Iegūtais maisījums tiek izvadīts caur īpašu ierīci - ķīmisku separatoru, ar kuru ir iespējams izolēt ūdeņradi, atdalot to no citiem piemaisījumiem. Attīrīta gāze tiek piegādāta degli, uz kura ir uzstādīts vārsts.

Tas traucē H kustību₂ uz otru pusi, kas novērš sprādzienu. Šajā gadījumā skābeklis un ūdens tvaiki caur citu sistēmu nokrīt speciālā traukā.

Tālāk gāzveida ūdeņradis iziet cauri aizsardzības blokam un nonāk sadegšanas kamerā. Šeit tas reaģē ar gāzi katalizatora klātbūtnē, kā rezultātā rodas siltums, kas caur siltummaini nonāk mājas apkures sistēmā.

Ūdens tvaiki, kas kamerā izdalīti caur speciāli iedalītu kanālu, tiek novadīti atpakaļ elektrolīta tvertnē, tādējādi izmantojot recirkulācijas procesu.

Jaudas regulēšana tiek veikta, izmantojot speciāli aprīkotus kanālus, kuru skaits var sasniegt sešus.Katrā no šīm ierīcēm ir katalizators, tāpēc, kad to ieslēdzat, sākas siltuma ģenerēšanas process.

Gāzes plūsma, kas uzsildīta līdz 40 ° C temperatūrai, sāk pārvietoties uz siltummaini, kas atrodas sadegšanas kamerā.

Pateicoties atsevišķām struktūrām, kanāli var darboties neatkarīgi viens no otra, kas ļauj iekļaut tikai daļu no tiem.

Ūdeņraža ražošanas process mūsdienu elektrolīzes aparātā ir pilnībā automatizēts. Vienīgais manuālais process ir sistēmas piepildīšana ar ūdeni.

Mūsdienu modeļi ir aprīkoti arī ar dažādām ierīcēm, piemēram, ūdens līmeņa indikatoriem un spiediena sensoriem, kas ļauj tiem strādāt automātiskajā režīmā un steidzami reaģēt neparedzētās situācijās.

Ūdeņraža moduļa sastāvdaļas

Uz ūdeņradi balstītas apkures sistēmas dizains ir diezgan vienkāršs.

Katlssiltummaiņa loma ir galvenais elements, kurā tiek ražots ūdeņradis.

Katlu, kas tiek darbināts ar ūdeņradi, var samontēt no pieejamajiem elementiem, un tā darbināšanai nepieciešams tikai parasts vai destilēts ūdens (+)

Elektrolizators - katla galvenā aktīvā daļa, kurā notiek elektrolītiska reakcija, kuras rezultātā ūdens sadalās H₂ un ak₂. Elements ir ar ūdeni piepildīts rezervuārs, kurā ir ievietoti metāla elektrodi, kuriem ir maksimālā strāvas vadītspēja.

Vadi ir savienoti ar plāksnēm, caur kurām tiek piegādāta elektrība.

Deglis - ierīce, kas veicina dzesēšanas šķidruma sildīšanu apkures sistēmā. Atrodas degšanas kamerā, lai aizdedzinātu, tiek piegādāta dzirkstele.

Degļa vārsts - īpaša daļa, kas atrodas ierīces augšpusē. Pateicoties šai detaļai H₂, paceļoties augšup, viegli pārvar barjeru, kurai nepieejamas citas izdalītās vielas, un nonāk tieši degli.

Rūpnīcas ūdeņraža katlos ir paredzēts vadības bloks. Panelis parāda sprieguma un strāvas indikatorus, strāvas regulatoru un sviras citu parametru iestatīšanai

Cauruļvads - komunikācijas, kas atiet no vienības un tiek izmantotas, lai piegādātu siltumu visām mājas telpām. Lietošanai sasaistīšanai apkures caurules ar diametru 25-32 mm. Ieklājot, ievērojiet pamatnoteikumu: katras nākamās filiāles diametram jābūt mazākam par iepriekšējo.

Ģeneratora izvēles kritēriji

Pieņemot lēmumu iegādāties šādu paņēmienu, ir svarīgi pievērst uzmanību šādiem kritērijiem.

Jauda. Mūsdienu ierīcēm šī indikatora vērtība var ievērojami atšķirties, kas ļauj izvēlēties labāko variantu gan mazai mājai, gan divstāvu ēkai.

Vidējais ūdens patēriņš mūsdienu ģeneratora modeļos nav pārāk liels. 24 stundu laikā ierīces darbībai būs nepieciešami aptuveni 5,5 litri, kuru laikā rodas 1,2–2 litri degvielas

Ķēžu skaits. Ar ūdeņradi darbināmām ierīcēm apkures loks parasti tiek uzstādīts. Dažos modeļos ir paredzēta arī otrās (apkures) ķēdes papildu uzstādīšana.

Elektroenerģijas patēriņš. Mūsdienu tehnoloģija ļauj sasniegt izcilu siltuma jaudu, izmantojot minimālu elektroenerģijas daudzumu. Dažādu veidu ģeneratoru enerģijas patēriņš svārstās no 1,2 līdz 3 kW 1 stundā.

Zems enerģijas patēriņš tiek sasniegts sakarā ar to, ka ūdeņraža katls nedarbojas nepārtraukti, bet tikai tāpēc, lai telpā uzturētu noteiktu temperatūru.

Strāvas avots. Visas ūdeņraža ģeneratoru šķirnes var iedalīt divās lielās kategorijās: viena darbojas no gāzes, otra - no elektrības.

Ražotājs. Labāk ir dot priekšroku uzticamiem ražotājiem (Itālija, ASV).Jums jāuzmanās no nekvalitatīviem produktiem, kurus par īpaši zemām cenām piedāvā apšaubāmi uzņēmumi.

Katla darbības padomi

Lai uzlabotu ierīces funkcionalitāti, ir svarīgi ievērot pievienotos norādījumus. Jūs varat uzlabot ierīces darbību, pievienojot papildu informāciju (šajā gadījumā jums stingri jāievēro drošības noteikumi).

Uz degļa uzstādīts liesmas detektors uzlabo sistēmas drošību. Kad uguns nodziest, ierīce automātiski izslēdz degošu gāzu plūsmu degli, tādējādi neļaujot tai iekļūt telpā

Siltummaiņa iekšējā daļā ir iespējams uzstādīt īpašus sensorus, kas ļauj izsekot ūdens sildīšanas indikatoru pieaugumam, kā arī papildināt degļa dizainu ar slēgvārstiem.

Vienkārši pievienojiet to tieši temperatūras sensorskatls automātiski izslēdzas, tiklīdz apkure sasniedz iestatīto vērtību.

Ir arī noderīgi uzstādīt standartizētu katla dzesēšanas ierīci.

Ūdeņraža ierīces var izmantot ne tikai kā vienīgo apkures iekārtu mājā, bet arī kombinēt ar citām apkures sistēmām. Galvenie siltuma augi šajā gadījumā var darboties zemas temperatūras režīmā.

Darbības standartu ievērošanas gadījumā ar ūdeņradi darbināma ierīce kalpos vairāk nekā duci gadu. Lai gan garantijas laiks šādām ierīcēm ir 15 gadi, praksē tās var efektīvi darboties 20-30 gadus.

Šādu ierīču remonts nebūs grūti pieredzējušam amatniekam, jo ​​ūdeņraža katla shēmas shēma nav pārāk atšķirīga no analogiem, kas darbojas ar cita veida degvielu.

Top 5 rūpnīcas ūdeņraža ģeneratori

Pirmais uzņēmums, kas ražoja un patentēja ūdeņraža kurināmā katlu tehnoloģiju, bija Itālijas uzņēmums Giacomini. Viņa specializējas ierīcēs, kuru pamatā ir enerģijas iegūšanas vides metodes: ģeotermiskie sūkņi, saules paneļi un citas.

H2ydroGEM ir katalītiskā sadegšanas kamera, kuras katrā ragā ir viela, kas paātrina ūdeņraža sadegšanas reakciju. Sakarā ar to process notiek relatīvi zemā temperatūrā.

Pašlaik šādus modeļus ražo Amerikas, Ķīnas, Eiropas uzņēmumi, taču to klāsts nav pārāk plašs, salīdzinot ar katliem, kas darbojas ar cita veida degvielu.

Labākie ūdeņraža sistēmu rūpnīcas modeļi

Starp populārākajiem modeļiem mēs atzīmējam:

1. MegaTank100 - ģenerators, ko darbina tīkla elektrība. Tam ir uzticama daudzlīmeņu aizsardzības sistēma pret pārkaršanu un īssavienojumu, kas garantē drošu un produktīvu darbu. Modeļa izmaksas ir atkarīgas no tā konfigurācijas.
2. STAR-2000 - dārgai vienībai (> 200 000 rubļu) ir izcilas tehniskās īpašības. Neskatoties uz to, ka šis ģenerators patērē minimālu enerģijas daudzumu, tas spēj sildīt telpu ar platību 251-300 kvadrātmetri.
3. Kingkar - ar tīklu darbināma ierīce ar izcilām darba īpašībām. Modeļa izmaksas ir diezgan augstas - apmēram 100 tūkstoši rubļu, bet to kompensē ekonomisks enerģijas patēriņš.
4. H2-2 - "Extra" klases itāļu aprīkojums par augstu cenu (apmēram 250 000 rubļu). ļauj sildīt gaisu plašās telpās (no 300 m³ un augstāk) ar minimālu elektrības patēriņu.
5. Bezmaksas enerģija - augstas kvalitātes ierīces par pieņemamām cenām diapazonā no 15-35 tūkstošiem rubļu (cena ir atkarīga no jaudas un citām īpašībām). Aprīkots ar vadības bloku, kas automatizē daudzus procesus, daudzlīmeņu sensoru sprieguma un spiediena regulēšanai.

Dažādās cenu kategorijās ir arī citi modeļi.

Kā pats izgatavot katlu

Apkures ģeneratoriem ir diezgan viegla konstrukcija. Ar noteiktu prasmju līmeni jūs varat pats salieciet ierīci. Tajā pašā laikā, ņemot vērā ūdeņraža maisījuma eksplozivitāti, šāds darbs prasa ārkārtīgu atbildību, zināšanas par drošības procedūrām un pieredzi šādu ierīču uzstādīšanā.

Ar ierīces neatkarīgu ražošanu nebūs iespējams atbrīvoties no ievērojamām finansiālām izmaksām, jo ​​labāk ir iegādāties gatavas detaļu daļas. Augsts risks liek domāt par rūpnīcas iestatījumiem, kuriem ražotāji sniedz ilgtermiņa garantijas.

Ūdeņraža katla izgatavošanas procesu ar savām rokām var iedalīt vairākos posmos.

1. darbība – zīmējuma noformēšana un materiālu sagatavošana. Pirmkārt, līdzīgi projekti jāatrod internetā, lai izdomātu uz tiem balstītu aprīkojumu, kas atbilstu visiem nosacījumiem un iespējām.

Ir nepieciešams precīzi aprēķināt visus rādītājus, un, pirmkārt, nepieciešamo jaudu, kā arī izlemt par materiāliem, kas tiks izmantoti katla ražošanā. Feromagnētiskie sakausējumi tiek uzskatīti par labāko variantu, taču konteiners, kas izgatavots no nerūsējošā tērauda, ​​ir diezgan piemērots.

Kaut arī ūdeņraža ģeneratora sildīšanai var būt atšķirīgs dizains, šāda informācija paliek nemainīga:

• 12 voltu barošanas avots;
• rezervuārs, kur atradīsies konstrukcija;
• PWM kontrolieris ar jaudu vismaz 30 A;
• no nerūsējošā tērauda izgatavotas vairākas dažāda diametra caurules;
• tērauda loksne;
• zāģis metālam;
• gāzes deglis - Labāk pabeigts, nopirkts veikalā.

2. solis – veidojot elektrolītus. Plākšņu ražošanai, kuras tiks aprīkotas ar elektrolizatoru, jums jāņem vidēja biezuma tērauda loksne. Izmantojot šķēres metālam, zāģa zāģim vai citam darbarīkam, to sagriež vienādās sloksnēs 18 un vairāk gabalu apjomā (skaitlim jābūt vienmērīgam).

Sākot no atgriešanās valsts, katrā no tām ir jāizurbj caurumi skrūvēm, kas vajadzīgas, lai šos elementus elektrolītā turētu pilnīgi nekustīgus.

Mēs sadalām visas plāksnes anodos un katodos, atkarībā no šī dalīšanas vadi ir savienoti ar tiem, attiecīgi, pārraidot pozitīvos un negatīvos lādiņus.

Līdzstrāvas izmantošana ir efektīvāka nekā maiņstrāvas izmantošana. Vislabāk ir izmantot PWM tipa ģeneratoru kā tā avotu.

3. solis – šūnu montāža. Labākais materiāls šī elementa izgatavošanai ir nerūsējošais tērauds. Izturīga taisnstūra vai kvadrāta konstrukcija tiek metināta no metāla, pēc tam tajā ielej ūdeni vai H maisījumu₂O ar katalizatoru, kā arī sagatavotas plāksnes ar savienotu vadu.

4. solis – degļa savienojums. Ierīces augšējā daļā ir uzstādīts deglis - labāk ir izmantot nopirkto modeli, kuru varat iegādāties specializētā veikalā.

5. solis – atdalītāja uzstādīšana un pieslēgšana, kas nepieciešama ūdeņraža sadalīšanai no maisījuma.

Noslēgumā ir uzlikta caurule, pa kuru H₂ celsies pie degļa, un ir savienoti arī elementi, kas noņem siltumu un izplata to visā mājā.

Kurš ūdens ir labāks - parasts vai destilēts

Viens no jautājumiem, ko ūdeņraža katlu īpašnieki bieži uzdod, ir par ūdeni, ko izmanto ierīču darbināšanai.

Destilētu ūdeni ūdeņraža katla darbībai var iegādāties veikalos vai pats iestatīt tā ražošanu, izmantojot vienkāršāko uzstādīšanu

Pēc ekspertu domām, rūpnīcā vai mājās gatavotas ierīces parāda vislabāko sniegumu, strādājot ar destilētu ūdeni, kuram pievieno ļoti maz nātrija hidroksīda (10 litriem H2O - viena ēdamkarote).

Tomēr ūdeņraža katls var veiksmīgi darboties arī ar krāna ūdeni, galvenais, lai tas nesatur smago metālu sāļus.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Zemāk esošajā video redzēsit pārskatu par gāzes katla modeli, kuru darbina ar ūdeņraža degvielu un kuru ražo slavenā Korejas firma DAEWOO.

Ūdeņradis bez iemesla netiek dēvēts par nākotnes degvielu: šī gāze var kļūt par gandrīz neierobežotu lētas, videi draudzīgas degvielas avotu, ko var izmantot dažādās rūpnīcās.

Ūdeņraža katls, kas ražots rūpnīcā vai pats, radīs autonomu apkures sistēmu. Tas palīdzēs ievērojami samazināt maksājumus par mājokli un komunālajiem pakalpojumiem un atrisinās jautājumu par komfortablas temperatūras uzturēšanu dzīvojamās istabās un saimniecības telpās.

Vai jums ir pieredze, izmantojot ūdeņradi kā degvielu? Vai vēlaties uzdot jautājumus par kādu tēmu vai pastāstīt par savu izgudrojumu? Lūdzu, komentējiet publikāciju, piedalieties diskusijās un atstājiet savu pašdarinātu produktu fotoattēlus. Atgriezeniskās saites bloks atrodas zemāk.