Ūdeņraža apkures katls: ierīce + darbības princips + izvēles kritēriji

Alternatīvās enerģijas principi arvien vairāk pievērš patērētāju uzmanību.Tas lielā mērā ir saistīts ar tradicionālo energoresursu tarifu pieaugumu, kā arī periodiskiem traucējumiem pakalpojumu tirgū.

Šādos apstākļos ūdeņraža apkures katls tiek uzskatīts par vienu no daudzsološākajiem ierīču veidiem, kas darbojas ar atjaunojamo kurināmo, kas ir H gāze.₂.

Pirms izlemjat iegādāties šādu iekārtu, jums jāiepazīstas ar tās darbības principu un jānovērtē ūdeņraža kā degvielas izmantošanas priekšrocības un trūkumi. Mēs esam pētījuši šos jautājumus un sīki aprakstījuši rakstā.

Papildus noskaidrojām parametrus, kas jāņem vērā, izvēloties katlu, sniedzām ekspluatācijas padomus un sagatavojām apskatu par labākajiem rūpnīcā ražotajiem ūdeņraža ģeneratoriem. Pašdarināto izstrādājumu cienītājiem noderēs instrukcijas ierīces montāžai ar savām rokām.

Ūdeņraža kā degvielas īpašības

Kā minēts iepriekš, šādu vienību degviela ir ūdeņradis, vieglākā gāze dabā, bezkrāsains un bez smaržas. Starp tās priekšrocībām ir lielais siltuma daudzums, kas izdalās H sadegšanas laikā₂ (121 MJ/kg, savukārt propāna sadegšana izdala tikai 40 MJ/kg).

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

Ūdeņradis nav toksisks, tāpēc to var droši lietot ikdienas dzīvē. Dedzinot šo vielu, rodas ūdens tvaiki, kas uzlabo iekštelpu mikroklimatu un neprasa skursteņus.

Lietojot ūdeņradi, stingri jāievēro drošības noteikumi: ja gāze tiek lietota nepareizi vai nonāk saskarē ar atklātu liesmu, var notikt destruktīvs sprādziens.

Starp trūkumiem var minēt paaugstinātu ūdeņraža sprādzienbīstamību, īpaši, ja tas ir sajaukts ar gaisu vai skābekli, kā rezultātā veidojas detonējoša gāze.

Ūdeņraža katlu priekšrocības un trūkumi

Šādu ierīču stiprās puses ir:

1. Pilnīgi videi draudzīgs. Ūdens sadalīšanās produkti nekaitē atmosfērai, tie ir pilnīgi droši cilvēku un mājdzīvnieku veselībai.
2. Augsts efektivitātes līmenis, kas var sasniegt 96%. Tas ir ievērojami augstāks par dīzeļdegvielas, dabasgāzes vai ogļu efektivitāti.
3. Dabas resursu taupīšana caur lietošanu alternatīvie enerģijas avoti.
4. Zemu cenu saņemtās kalorijas. Šādām ierīcēm pietiek ar ūdeni un nedaudz elektrības.

Tajā pašā laikā šādām ierīcēm ir arī trūkumi.

Trūkumi ietver šādas nianses:

1. Apkopes prasības. Augstākajai iespējamajai H ražošanai₂, metāla plāksnes ir jānomaina katru gadu. Papildus elektrodu nomaiņai regulāri jāpievieno katalizators, lai ražotu plānoto enerģijas daudzumu. Šīs procedūras biežums ir atkarīgs no jaudas, kā arī no konkrēta modeļa īpašībām.
2. Augstas izmaksas - rūpnīcas uzstādīšana maksās ne mazāk kā 35-40 tūkstošus rubļu.
3. Sprādzienbīstamība kad palielinās normalizētais spiediens katlā.
4. Ūdeņraža balonu trūkums - Tie ir diezgan reti sastopami pārdošanā.
5. Ierobežota izvēle. Tā kā Krievijas tirgū šādas apkures ierīces nav ļoti izplatītas, ne vienmēr ir iespējams ātri atrast piemērotu modeli, kā arī atrast kompetentus speciālistus iekārtu uzstādīšanai un remontam.
6. Nepieciešamība pēc komunikācijām. Lai darbinātu ierīci, nepieciešams pastāvīgs savienojums ar strāvas padevi, lai veiktu elektrolīzes reakciju, kā arī ar ūdens avotu, kura plūsma ir atkarīga no ierīces jaudas.

Jāpiemin, ka ražotāji lielu uzmanību pievērš jaunajām tehnoloģijām un cenšas pilnveidot ūdeņraža katlus, novēršot vai minimizējot trūkumus.

Siltummezgla darbības princips

Savas aktivitātes dēļ H₂ Tīrā veidā dabā tas nav sastopams, taču to ir diezgan viegli izolēt no parasta ūdens ar elektrolīzi, kas arī izdala skābekļa gāzi.

Parādītajā attēlā var redzēt shematisku apkures iekārtu dizainu, kas darbojas ar ūdeņradi, norādot visus konstrukcijas elementus (+)

Lai sildīšanas ierīce darbotos, vispirms ir jāiegūst H₂. Tas notiek īpašā nodalījumā, kas paredzēts šādai reakcijai. Tvertnē ielej šķidrumu, kurā iegremdē metāla plāksnes.

Tos apgādā ar īpaši izvēlētas tīrības elektrisko strāvu, kuras ietekmē izdalās H₂ un apmēram₂, kā arī ūdens tvaiki kā blakusprodukts.

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

Tas novērš kustību H₂ otrā virzienā, kas novērš sprādzienu. Šajā gadījumā skābeklis un ūdens tvaiki tiek izlaisti īpašā traukā caur citu sistēmu.

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

Kamerā izdalītie ūdens tvaiki pa speciāli tam paredzētu kanālu tiek atgriezti rezervuārā kopā ar elektrolītu, tādējādi izmantojot pārstrādes procesu.

Jaudas regulēšana tiek veikta, izmantojot speciāli aprīkotus kanālus, kuru skaits var sasniegt sešus. Katrā no šīm ierīcēm iekšpusē ir katalizators, kura dēļ, ieslēdzot, sākas siltuma ģenerēšanas process.

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

Pateicoties atsevišķiem dizainiem, kanāli var darboties neatkarīgi viens no otra, kas ļauj ieslēgt tikai daļu no tiem.

Ūdeņraža ražošanas process mūsdienu elektrolīzes ierīcēs ir pilnībā automatizēts. Vienīgais manuālais process ir ūdens ieliešana sistēmā

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

Ūdeņraža iekārtas sastāvdaļas

Apkures sistēmas, kas darbojas ar ūdeņradi, dizains ir diezgan vienkāršs.

Katls, kas pilda siltummaiņa lomu, ir galvenais elements, kurā notiek ūdeņraža ražošana.

Katlu, kas darbojas ar ūdeņradi, var salikt no pieejamajiem elementiem, un tā darbībai nepieciešams tikai parasts vai destilēts ūdens (+)

elektrolizators - katla galvenā aktīvā daļa, kurā notiek elektrolītiskā reakcija, kas noved pie ūdens sadalīšanās H₂ un apmēram₂. Elements ir rezervuārs, kas piepildīts ar ūdeni, kurā ievietoti metāla elektrodi, kuriem ir maksimālā strāvas vadītspēja.

Plāksnes ir savienotas ar vadiem, caur kuriem tiek piegādāta elektrība.

Deglis - ierīce, kas palīdz sildīt dzesēšanas šķidrumu apkures sistēmā. Atrodas sadegšanas kamerā, tiek piegādāta dzirkstele, lai to aizdedzinātu.

Degļa vārsts - īpaša daļa, kas atrodas ierīces augšpusē. Pateicoties šai detaļai, H₂, paceļoties uz augšu, viegli pārvar citām izdalītajām vielām nepieejamo barjeru un nonāk tieši deglī.

Rūpnīcas ūdeņraža katli ir aprīkoti ar vadības bloku. Panelis parāda sprieguma un strāvas indikatorus, jaudas regulatoru un sviras citu darbības parametru iestatīšanai

Cauruļvads - komunikācijas, kas stiepjas no iekārtas un tiek izmantotas siltuma padevei visās mājas telpās. Izmanto siksnām apkures caurules diametrs 25-32 mm. Ieklājot, tiek ievērots pamatnoteikums: katra nākamā zara diametram jābūt mazākam nekā iepriekšējā.

Ģeneratora izvēles kritēriji

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

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

Vidējais ūdens patēriņš mūsdienu ģeneratoru modeļos nav pārāk augsts. 24 stundu laikā, lai ierīce darbotos, būs nepieciešami aptuveni 5,5 litri, kas ģenerē 1,2-2 litrus degvielas

Ķēžu skaits. Ierīcēs, kas darbojas ar ūdeņradi, parasti tiek uzstādīts apkures loks. Daži modeļi nodrošina arī otrā (apkures) ķēdes papildu uzstādīšanu.

Elektroenerģijas patēriņa līmenis. Mūsdienu tehnoloģijas ļauj sasniegt izcilus siltuma rādītājus, izmantojot minimālu elektroenerģijas patēriņu. Dažādu veidu ģeneratoru enerģijas patēriņš svārstās no 1,2 līdz 3 kW uz 1 stundu.

Zems enerģijas patēriņš tiek panākts, pateicoties tam, ka ūdeņraža katls nedarbojas nepārtraukti, bet tikai, lai uzturētu telpā noteiktu temperatūru.

Enerģijas padeve. Visu veidu ūdeņraža ģeneratorus var iedalīt divās lielās kategorijās: viens darbojas ar gāzi, otrs - ar elektrību.

Ražotājs. Labāk ir dot priekšroku pārbaudītiem ražotājiem (Itālija, ASV). Jāuzmanās no zemas kvalitātes produktiem, ko piedāvā apšaubāmi uzņēmumi par ārkārtīgi zemām cenām.

Padomi katla lietošanai

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

Uz degļa uzstādīts liesmas sensors palielina sistēmas drošību.Kad uguns nodziest, ierīce automātiski izslēdz uzliesmojošas gāzes plūsmu degli, tādējādi novēršot tās iekļūšanu telpā.

Siltummaiņa iekšpusē varat uzstādīt īpašus sensorus, lai uzraudzītu ūdens sildīšanas ātrumu pieaugumu, kā arī papildinātu degļa konstrukciju ar slēgvārstiem.

Vienkārši pievienojiet to tieši temperatūras sensorslai apkures katls automātiski izslēgtos, tiklīdz apkure sasniedz iestatīto punktu.

Ir arī lietderīgi uzstādīt ierīci normalizētai katla dzesēšanai.

Ūdeņraža iekārtas var izmantot ne tikai kā vienīgo apkures iekārtu mājā, bet arī kombinācijā ar citām apkures sistēmām. Šajā gadījumā galvenie siltummezgli var darboties zemas temperatūras režīmā.

Ja tiek ievēroti darbības standarti, ar ūdeņradi darbināma iekārta kalpos gadu desmitiem. Lai gan garantijas laiks šādām ierīcēm ir 15 gadi, praksē tās var efektīvi darboties 20-30 gadus.

Šādu ierīču remonts pieredzējušam tehniķim nebūs grūts, jo ūdeņraža katla pamatkonstrukcija pārāk neatšķiras no analogiem, kas darbojas ar cita veida degvielu.

5 labākie rūpnīcas ūdeņraža ģeneratori

Pirmais uzņēmums, kas ražoja un patentēja ūdeņraža kurināmā katla ražošanas tehnoloģiju, bija Itālijas uzņēmums Džakomini. Tas specializējas ierīcēs, kuru pamatā ir videi draudzīgas enerģijas ražošanas metodes: ģeotermālie sūkņi, saules paneļi un citi.

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

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

Labākie ūdeņraža sistēmu rūpnīcas modeļi

Starp populārākajiem modeļiem mēs atzīmējam:

1. MegaTank100 – ģenerators, kas darbojas ar elektroenerģiju no tīkla. Tam ir uzticama daudzlīmeņu aizsardzības sistēma pret pārkaršanu un īssavienojumu, kas garantē drošu un produktīvu darbību. Modeļa izmaksas ir atkarīgas no tā konfigurācijas.
2. ZVAIGZNE-2000 – dārgai vienībai (>200 000 rubļu) ir izcilas tehniskās īpašības. Neskatoties uz to, ka šis ģenerators patērē minimālu enerģiju, tas spēj apsildīt telpu 251-300 kvadrātmetru platībā.
3. Kingkars – ar elektrotīklu darbināma ierīce ar izcilām veiktspējas īpašībām. Modeļa izmaksas ir diezgan augstas - aptuveni 100 tūkstoši rubļu, bet to kompensē ekonomisks enerģijas patēriņš.
4. H2-2 – Itāļu “ekstra” klases aprīkojums par augstu cenu (aptuveni 250 000 rubļu). ļauj sildīt gaisu lielās telpās (no 300 m³ un augstāk) ar minimālu elektroenerģijas patēriņu.
5. Bezmaksas Enerģija – augstas kvalitātes ierīces par pieņemamu cenu diapazonā no 15-35 tūkstošiem rubļu (cena ir atkarīga no jaudas un citiem parametriem). Aprīkots ar vadības bloku, kas automatizē daudzus procesus, daudzlīmeņu sprieguma un spiediena regulēšanas sensoru.

Ir arī citi modeļi dažādās cenu kategorijās.

Kā pats izgatavot katlu

Apkures ģeneratoriem ir diezgan viegls dizains. Ar noteiktu prasmju līmeni jūs varat salieciet ierīci pats. Tajā pašā laikā ūdeņraža maisījuma sprādzienbīstamības dēļ šāds darbs prasa īpašu atbildību, zināšanas par drošības pasākumiem un pieredzi šādu ierīču uzstādīšanā.

Ja jūs ražojat ierīci pats, jūs nevarēsit atbrīvoties no ievērojamām finansiālām izmaksām, jo ​​labāk ir iegādāties dažus komponentus jau gatavus. Augsts risks liek aizdomāties par rūpnīcas instalācijām, kurām ražotāji sniedz ilgtermiņa garantijas

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

1. darbība — rasējuma izpilde un materiālu sagatavošana. Pirmkārt, vajadzētu atrast līdzīgus projektus internetā, lai ar tiem domātu par ierīci, kas atbilstu visiem nosacījumiem un iespējām.

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

Lai gan apkures ūdeņraža ģeneratoriem var būt dažādas konstrukcijas, šādas detaļas paliek nemainīgas:

• 12 voltu barošanas avots;
• tvertne, kurā tiks izvietota konstrukcija;
• PWM kontrolieris ar jaudu vismaz 30 A;
• vairākas dažāda diametra caurules no nerūsējošā tērauda;
• tērauda loksne;
• metāla zāģis;
• gāzes deglis - labāk sagatavots, iegādāts veikalā.

2. darbība — elektrolītu radīšana. Lai izgatavotu plāksnes, ar kurām tiks aprīkots elektrolizators, jums jāņem vidēja biezuma tērauda loksne.Izmantojot metāla šķēres, metāla zāģi vai citu instrumentu, to sagriež vienādās sloksnēs pa 18 vai vairāk gabaliņiem (skaitļam jābūt vienmērīgam).

No otras puses, katrā no tiem ir nepieciešams izurbt caurumus skrūvēm, kas būs nepieciešamas, lai šos elementus noturētu pilnīgi nekustīgi elektrolītā.

Mēs sadalām visas plāksnes anodos un katodos, atkarībā no šī sadalījuma ar tiem tiek pievienoti vadi, kas attiecīgi pārraida pozitīvos un negatīvos lādiņus.

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

3. darbība — elektrolīzera montāža. Labākais materiāls šī elementa ražošanai ir nerūsējošais tērauds. No metāla tiek metināta uzticama taisnstūra vai kvadrātveida konstrukcija, pēc kuras tajā ielej ūdeni vai H maisījumu.₂O ar katalizatoru, un tiek novietotas arī sagatavotas plāksnes ar pievienotu elektroinstalāciju.

4. darbība — degļa savienojums. Ierīces augšpusē ir uzstādīts deglis - labāk ir izmantot iegādāto modeli, ko var iegādāties specializētā veikalā.

5. darbība — separatora uzstādīšana un pievienošana, kas nepieciešams ūdeņraža gāzu atdalīšanai no maisījuma.

Visbeidzot tiek ielikta caurule, caur kuru H₂ pacelsies līdz deglim, un ir pievienoti arī elementi, kas noņem siltumu un izplata to pa visu māju.

Kurš ūdens ir labāks - parastais vai destilēts?

Viens no jautājumiem, ko bieži uzdod ūdeņraža katlu īpašnieki, attiecas uz ūdeni, ko izmanto ierīču darbināšanai.

Destilēto ūdeni ūdeņraža katla darbībai var iegādāties veikalos vai arī pats var iestatīt tā ražošanu, izmantojot vienkāršu uzstādīšanu

Pēc ekspertu domām, rūpnīcā vai mājās ražotas ierīces demonstrē vislabāko veiktspēju, strādājot ar destilētu ūdeni, kam pievienots ļoti maz nātrija hidroksīda (viena ēdamkarote uz 10 litriem H2O).

Taču ūdeņraža katls var veiksmīgi darboties arī uz krāna ūdens, galvenais, lai tajā nav smago metālu sāļu.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Zemāk esošajā videoklipā redzēsit slavenā korejiešu uzņēmuma DAEWOO ražotā gāzes katla modeļa pārskatu, kas darbojas ar ūdeņraža degvielu.

Ūdeņradi ne velti sauc par nākotnes degvielu: šī gāze var kļūt par gandrīz neierobežotu lētas, videi draudzīgas degvielas resursu, ko var izmantot dažādās iekārtās.

Ūdeņraža degvielas katls, kas ražots rūpnīcā vai neatkarīgi, ļaus izveidot autonomu apkures sistēmu. Tas palīdzēs ievērojami samazināt maksājumus par mājokļiem un komunālajiem pakalpojumiem, kā arī atrisinās jautājumu par komfortablas temperatūras uzturēšanu dzīvojamās telpās un saimniecības telpās.

Vai ir kāda pieredze, izmantojot ūdeņradi kā degvielu? Vai vēlaties uzdot jautājumus par tēmu vai runāt par savu izgudrojumu? Lūdzu, komentējiet ierakstu, piedalieties diskusijās un atstājiet savu paštaisīto produktu fotoattēlus. Atsauksmes bloks atrodas zemāk.