Vandenilio šildymo katilas: įrenginys + veikimo principas + pasirinkimo kriterijai

Alternatyvios energijos principai vis dažniau sulaukia vartotojų dėmesio.Tai daugiausia lemia tradicinių energijos išteklių tarifų didėjimas, taip pat periodiniai paslaugų rinkos sutrikimai.

Šiomis aplinkybėmis vandenilio šildymo katilas laikomas vienu iš perspektyviausių įrenginių, veikiančių naudojant atsinaujinantį kurą, tai yra H dujos.₂.

Prieš nuspręsdami įsigyti tokį įrenginį, turite susipažinti su jo veikimo principu ir įvertinti vandenilio kaip kuro naudojimo privalumus ir trūkumus. Šiuos klausimus mes ištyrėme ir išsamiai aprašėme straipsnyje.

Be to, nustatėme parametrus, į kuriuos reikėtų atsižvelgti renkantis katilą, pateikėme eksploatavimo patarimus ir parengėme geriausių gamykloje pagamintų vandenilio generatorių apžvalgą. Namų gaminių gerbėjams bus naudingos instrukcijos, kaip surinkti įrenginį savo rankomis.

Vandenilio, kaip kuro, savybės

Kaip minėta aukščiau, tokių įrenginių kuras yra vandenilis, lengviausios gamtoje dujos, bespalvės ir bekvapės. Tarp jo pranašumų yra didelis šilumos kiekis, išsiskiriantis deginant H₂ (121 MJ/kg, o propano degimo metu išsiskiria tik 40 MJ/kg).

Įprastomis sąlygomis vandenilis dega +2000°C temperatūroje, tačiau katalizatoriaus pagalba jį galima sumažinti iki +300°C.Tai leidžia katilus gaminti iš nebrangaus plieno, o ne iš brangių retųjų žemių metalų.

Vandenilis yra netoksiškas, todėl jį saugu naudoti kasdieniame gyvenime. Deginant šią medžiagą, susidaro vandens garai, kurie pagerina patalpų mikroklimatą ir nereikalauja kaminų.

Naudojant vandenilį, reikia griežtai laikytis saugos taisyklių: jei dujos naudojamos netinkamai arba liečiasi su atvira liepsna, gali įvykti destruktyvus sprogimas.

Trūkumai apima padidėjusį vandenilio sprogstamumą, ypač kai jis sumaišomas su oru arba deguonimi, dėl ko susidaro detonuojančios dujos.

Vandenilio katilų privalumai ir trūkumai

Tokių prietaisų pranašumai yra šie:

1. Visiškai draugiškas aplinkai. Vandens skilimo produktai nekenkia atmosferai, yra visiškai saugūs žmonių ir naminių gyvūnėlių sveikatai.
2. Aukštas efektyvumo lygis, kuris gali siekti 96 proc. Tai žymiai didesnis nei dyzelino, gamtinių dujų ar anglies efektyvumas.
3. Tausoti gamtos išteklius per naudojimą alternatyvių energijos šaltinių.
4. Žema kaina gautų kalorijų. Tokiems prietaisams pakanka vandens ir šiek tiek elektros.

Tuo pačiu metu tokie įrenginiai turi ir trūkumų.

Trūkumai apima šiuos niuansus:

1. Techninės priežiūros reikalavimai. Siekiant kuo didesnės H gamybos₂, metalinės plokštės turi būti keičiamos kasmet. Be elektrodų keitimo, reikia reguliariai pridėti katalizatoriaus, kad būtų sukurtas planuojamas energijos kiekis. Šios procedūros dažnis priklauso nuo galios, taip pat nuo konkretaus modelio savybių.
2. Aukšta kaina - gamyklos įrengimas kainuos ne mažiau kaip 35-40 tūkstančių rublių.
3. Sprogimo pavojus kai normalizuotas slėgis katile padidėja.
4. Vandenilio balionų trūkumas – Prekyboje jie sutinkami gana retai.
5. Ribotas pasirinkimas. Kadangi Rusijos rinkoje tokie šildymo įrenginiai nėra labai paplitę, ne visada pavyksta greitai rasti tinkamą modelį, taip pat rasti kompetentingus įrangos montavimo ir remonto specialistus.
6. Ryšių poreikis. Kad prietaisas veiktų, reikalingas nuolatinis jungimas prie maitinimo šaltinio, kad vyktų elektrolizės reakcija, taip pat prie vandens šaltinio, kurio srautas priklauso nuo įrenginio galios.

Būtina paminėti, kad gamintojai didelį dėmesį skiria naujoms technologijoms ir siekia tobulinti vandenilio katilus, pašalindami arba sumažindami trūkumus.

Šildymo mazgo veikimo principas

Dėl savo veiklos H₂ Gryno pavidalo gamtoje jo nėra, tačiau jį gana lengva izoliuoti nuo įprasto vandens elektrolizės būdu, kuris taip pat išskiria deguonies dujas.

Pateiktame paveikslėlyje matote scheminį šildymo įrangos, veikiančios vandeniliu, projektą, nurodant visus konstrukcinius elementus (+)

Kad šildymo prietaisas veiktų, pirmiausia reikia gauti H₂. Tai atsitinka specialiame skyriuje, skirtame tokiai reakcijai. Skystis pilamas į indą, į kurį panardinamos metalinės plokštės.

Jiems tiekiama specialiai parinkto grynumo elektros srovė, kurios įtakoje išsiskiria H₂ ir apie₂, taip pat vandens garai kaip šalutinis produktas.

Gautas mišinys praleidžiamas per specialų įrenginį – cheminį separatorių, kurio pagalba galima išskirti vandenilį, atskiriant jį nuo kitų priemaišų. Išvalytos dujos tiekiamos į degiklį, ant kurio sumontuotas vožtuvas.

Tai neleidžia judėti H₂ kita kryptimi, kuri apsaugo nuo sprogimo. Tokiu atveju deguonis ir vandens garai per kitą sistemą išleidžiami į specialų indą.

Tada vandenilio dujos praeina per apsauginį bloką ir patenka į degimo kamerą. Čia jis, esant katalizatoriui, reaguoja su dujomis, todėl susidaro šiluma, kuri per šilumokaitį patenka į namo šildymo sistemą.

Kameroje išsiskiriantys vandens garai specialiai tam skirtu kanalu grąžinami į rezervuarą su elektrolitu, taip panaudojant perdirbimo procesą.

Galios reguliavimas atliekamas naudojant specialiai įrengtus kanalus, kurių skaičius gali siekti šešis. Kiekvieno iš šių įrenginių viduje yra katalizatorius, dėl kurio įjungus prasideda šilumos gamybos procesas.

Dujų srautas, įkaitintas iki 40°C temperatūros, pradeda judėti link šilumokaičio, esančio degimo kameroje.

Dėl atskirų konstrukcijų kanalai gali veikti nepriklausomai vienas nuo kito, o tai leidžia įjungti tik dalį jų.

Šiuolaikiniuose elektrolizės įrenginiuose vandenilio gamybos procesas yra visiškai automatizuotas. Vienintelis rankinis procesas yra vandens įpylimas į sistemą

Šiuolaikiniai modeliai taip pat aprūpinti įvairiais įrenginiais, pavyzdžiui, vandens lygio indikatoriais ir slėgio jutikliais, kurie leidžia jiems veikti automatiškai ir skubiai reaguoti nenumatytose situacijose.

Vandenilio gamyklos komponentai

Vandeniliu veikiančios šildymo sistemos konstrukcija yra gana paprasta.

Boileris, kuris atlieka šilumokaičio vaidmenį, yra pagrindinis elementas, kuriame vyksta vandenilio gamyba.

Vandeniliu veikiantį katilą galima surinkti iš turimų elementų, o jo veikimui reikalingas tik paprastas arba distiliuotas vanduo (+)

elektrolizatorius - pagrindinė aktyvioji katilo dalis, kurioje vyksta elektrolitinė reakcija, dėl kurios vanduo suskaidomas į H₂ ir apie₂. Elementas yra vandens pripildytas rezervuaras, į kurį dedami metaliniai elektrodai, turintys didžiausią srovės laidumą.

Plokštės prijungiamos prie laidų, per kuriuos tiekiama elektra.

Degiklis - prietaisas, padedantis šildyti aušinimo skystį šildymo sistemoje. Degimo kameroje esanti kibirkštis tiekiama jai uždegti.

Degiklio vožtuvas - speciali dalis, esanti įrenginio viršuje. Šios detalės dėka H₂, kylantis į viršų, lengvai įveikia kitoms išskiriamoms medžiagoms neprieinamą barjerą ir patenka tiesiai į degiklį.

Gamykliniai vandenilio katilai yra su valdymo bloku. Skydelyje rodomi įtampos ir srovės indikatoriai, galios reguliatorius ir kitų veikimo parametrų nustatymo svirtys

Dujotiekis - komunikacijos, kurios tęsiasi nuo mazgo ir kuriomis šiluma tiekiama į visas namo patalpas. Naudojamas surišimui šildymo vamzdžiai skersmuo 25-32 mm. Klojant laikomasi pagrindinės taisyklės: kiekvienos paskesnės šakos skersmuo turi būti mažesnis nei ankstesnės.

Generatoriaus pasirinkimo kriterijai

Nusprendus įsigyti tokią įrangą, svarbu atkreipti dėmesį į šiuos kriterijus.

Galia. Naudojant šiuolaikinius įrenginius, šio rodiklio reikšmė gali labai skirtis, o tai leidžia pasirinkti geriausią variantą tiek mažam namui, tiek dviejų ar trijų aukštų pastatui.

Šiuolaikiniuose generatorių modeliuose vidutinis vandens suvartojimas nėra per didelis. Per 24 valandas prietaisui veikti prireiks maždaug 5,5 litro, o tai sugeneruos 1,2-2 litrus degalų

Grandinių skaičius. Įrenginiuose, veikiančiuose su vandeniliu, paprastai įrengiamas šildymo kontūras. Kai kuriuose modeliuose taip pat numatytas papildomas antrojo (šildymo) kontūro įrengimas.

Elektros suvartojimo lygis. Šiuolaikinės technologijos leidžia pasiekti puikių šiluminių savybių naudojant minimalų elektros energijos kiekį. Įvairių tipų generatorių energijos sąnaudos svyruoja nuo 1,2 iki 3 kW per 1 valandą.

Mažos energijos sąnaudos pasiekiamos dėl to, kad vandenilio katilas neveikia nuolat, o tik tam, kad palaikytų tam tikrą temperatūrą patalpoje.

Maitinimas. Visų tipų vandenilio generatorius galima suskirstyti į dvi dideles kategorijas: vieni veikia dujomis, kiti – elektra.

Gamintojas. Geriau teikti pirmenybę patikrintiems gamintojams (Italija, JAV). Reikėtų saugotis žemos kokybės produktų, kuriuos siūlo abejotinos įmonės itin žemomis kainomis.

Patarimai, kaip naudoti katilą

Norint pagerinti įrenginio funkcionalumą, svarbu vadovautis pridedamomis instrukcijomis. Galite pagerinti įrenginio veikimą pridėdami papildomų dalių (turite griežtai laikytis saugos taisyklių).

Ant degiklio sumontuotas liepsnos jutiklis padidina sistemos saugumą.Kai ugnis užgęsta, prietaisas automatiškai išjungia degiųjų dujų srautą į degiklį ir taip neleidžia joms patekti į patalpą.

Į šilumokaičio vidų galite sumontuoti specialius jutiklius, kad galėtumėte stebėti vandens šildymo greičio padidėjimą, taip pat papildyti degiklio konstrukciją uždarymo vožtuvais.

Tiesiog prijunkite jį tiesiai prie temperatūros jutikliskad katilas automatiškai išsijungtų, kai tik šildymas pasiekia nustatytą tašką.

Taip pat naudinga įrengti normalizuoto katilo aušinimo įrenginį.

Vandenilio įrenginiai gali būti naudojami ne tik kaip vienintelė šildymo įranga namuose, bet ir derinami su kitomis šildymo sistemomis. Tokiu atveju pagrindiniai šildymo įrenginiai gali veikti žemos temperatūros režimu.

Jei bus laikomasi eksploatavimo standartų, vandeniliu varomas įrenginys tarnaus dešimtmečius. Nors tokių įrenginių garantinis laikotarpis yra 15 metų, praktiškai jie gali efektyviai veikti 20-30 metų.

Remontuoti tokius įrenginius patyrusiam specialistui nebus sunku, nes pagrindinė vandenilio katilo konstrukcija per daug nesiskiria nuo analogų, veikiančių su kitomis kuro rūšimis.

5 geriausi gamykliniai vandenilio generatoriai

Pirmoji įmonė, pagaminusi ir patentavusi vandenilio kuro katilo gamybos technologiją, buvo Italijos įmonė Giacomini. Ji specializuojasi įrenginiuose, paremtuose aplinkai nekenksmingais energijos gamybos būdais: geoterminiais siurbliais, saulės kolektoriais ir kt.

H2ydroGEM yra katalizinė degimo kamera, kurios kiekviename rage yra vandenilio degimo reakciją pagreitinanti medžiaga.Dėl šios priežasties procesas vyksta palyginti žemoje temperatūroje

Šiuo metu panašius modelius gamina Amerikos, Kinijos, Europos įmonės, tačiau jų asortimentas nėra labai platus, lyginant su katilais, veikiančiais kitų rūšių kuru.

Geriausi gamykliniai vandenilio sistemų modeliai

Tarp populiariausių modelių pažymime:

1. MegaTank 100 – generatorius, veikiantis elektra iš tinklo. Turi patikimą kelių lygių apsaugos nuo perkaitimo ir trumpojo jungimo sistemą, kuri garantuoja saugų ir produktyvų darbą. Modelio kaina priklauso nuo jo konfigūracijos.
2. ŽVAIGŽDĖ-2000 – brangus vienetas (>200 000 rublių) turi puikias technines charakteristikas. Nepaisant to, kad šis generatorius sunaudoja minimaliai energiją, jis gali šildyti 251-300 kvadratinių metrų patalpą.
3. Kingkaras – iš tinklo maitinamas įrenginys, pasižymintis puikiomis eksploatacinėmis savybėmis. Modelio kaina yra gana didelė - apie 100 tūkstančių rublių, tačiau ją kompensuoja ekonomiškas energijos suvartojimas.
4. H2-2 – Itališka „ekstra“ klasės įranga už didelę kainą (apie 250 000 rublių). leidžiantis šildyti orą didelėse erdvėse (nuo 300 m³ ir daugiau) su minimaliomis elektros sąnaudomis.
5. Nemokama energija – aukštos kokybės prietaisai už prieinamą kainą nuo 15 iki 35 tūkstančių rublių (kaina priklauso nuo galios ir kitų charakteristikų). Įrengtas daug procesų automatizuojantis valdymo blokas, kelių lygių įtampos ir slėgio reguliavimo jutiklis.

Taip pat yra ir kitų skirtingų kainų kategorijų modelių.

Kaip patiems pasidaryti katilą

Šildymo generatoriai yra gana lengvo dizaino. Turėdami tam tikrą įgūdžių lygį, galite prietaisą surinkite patys. Tuo pačiu metu dėl vandenilio mišinio sprogumo tokiems darbams atlikti reikia ypatingos atsakomybės, saugos priemonių išmanymo ir patirties montuojant tokius įrenginius.

Jei gaminsite įrenginį patys, negalėsite atsikratyti didelių finansinių išlaidų, nes kai kuriuos komponentus geriau įsigyti jau paruoštus. Didelė rizika verčia susimąstyti apie gamyklinius įrengimus, kuriems gamintojai suteikia ilgalaikes garantijas

Vandenilio katilo gaminimo savo rankomis procesą galima suskirstyti į kelis etapus.

1 žingsnis — brėžinio vykdymas ir medžiagų paruošimas. Pirmiausia panašių projektų reikėtų susirasti internete, kad pagal juos būtų galima pagalvoti apie įrenginį, kuris atitiktų visas sąlygas ir galimybes.

Būtina tiksliai apskaičiuoti visus rodiklius ir, svarbiausia, reikiamą galią, taip pat nuspręsti dėl medžiagų, kurios bus naudojamos katilui gaminti. Feromagnetiniai lydiniai laikomi geriausiu pasirinkimu, tačiau nerūdijančio plieno talpykla yra gana tinkama.

Nors šildymo vandenilio generatoriai gali būti skirtingų konstrukcijų, šios detalės išlieka nepakitusios:

• 12 voltų maitinimo šaltinis;
• bakas, kuriame bus konstrukcija;
• PWM valdiklis, kurio galia ne mažesnė kaip 30 A;
• keli skirtingo skersmens vamzdžiai iš nerūdijančio plieno;
• plieno lakštas;
• metalo pjūklas;
• dujinis degiklis - geriau paruoštas, pirktas parduotuvėje.

2 žingsnis — elektrolitų susidarymas. Norėdami pagaminti plokštes, su kuriomis bus įrengtas elektrolizatorius, turite paimti vidutinio storio plieno lakštą.Metalinėmis žirklėmis, metaliniu pjūklu ar kitu įrankiu supjaustoma lygiomis juostelėmis iš 18 ir daugiau dalių (skaičius turi būti lygus).

Kita vertus, kiekviename iš jų būtina išgręžti skylutes varžtams, kurių prireiks, kad šie elementai būtų visiškai nejudinami elektrolite.

Visas plokštes suskirstome į anodus ir katodus, priklausomai nuo šio padalijimo, prie jų prijungiami laidai, atitinkamai perduodantys teigiamus ir neigiamus krūvius.

Nuolatinės srovės naudojimas yra efektyvesnis nei kintamoji srovė. Geriausia naudoti PWM tipo generatorių kaip jo šaltinį.

3 veiksmas — elektrolizatoriaus surinkimas. Geriausia medžiaga šio elemento gamybai yra nerūdijantis plienas. Patikima stačiakampio ar kvadrato formos konstrukcija suvirinama iš metalo, po to į ją pilamas vanduo arba H mišinys₂O su katalizatoriumi, taip pat dedamos paruoštos plokštės su prijungtais laidais.

4 veiksmas — degiklio jungtis. Prietaiso viršuje sumontuotas degiklis – geriau naudoti įsigytą modelį, kurį galima įsigyti specializuotoje parduotuvėje.

5 veiksmas — separatoriaus montavimas ir prijungimas, kuris reikalingas vandenilio dujoms atskirti iš mišinio.

Galiausiai nutiesiamas vamzdis, per kurį H₂ kils iki degiklio, taip pat prijungiami elementai, kurie pašalina šilumą ir paskirsto ją visame name.

Kuris vanduo geresnis – įprastas ar distiliuotas?

Vienas iš klausimų, kurį dažnai užduoda vandenilio katilų savininkai, yra susijęs su vandeniu, naudojamu prietaisams valdyti.

Distiliuoto vandens vandenilio katilo darbui galite įsigyti parduotuvėse arba galite patys susikurti jo gamybą naudodami paprastą montavimą

Specialistų teigimu, gamykliniai ar namų gamybos prietaisai geriausiai demonstruoja darbą su distiliuotu vandeniu, į kurį įdėta labai mažai natrio hidroksido (1 valgomasis šaukštas 10 litrų H2O).

Tačiau vandenilio katilas gali sėkmingai veikti ir vandentiekio vandeniu, svarbiausia, kad jame nebūtų sunkiųjų metalų druskų.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Žemiau esančiame vaizdo įraše pamatysite garsiosios Korėjos kompanijos DAEWOO pagaminto vandenilio kuro dujinio katilo modelio apžvalgą.

Vandenilis ne be reikalo vadinamas ateities kuru: šios dujos gali tapti beveik neribotu pigaus, aplinką tausojančio kuro ištekliu, kurį galima naudoti įvairiose instaliacijose.

Vandenilio kuro katilas, pagamintas gamykloje arba savarankiškai, leis sukurti autonominę šildymo sistemą. Tai padės žymiai sumažinti mokėjimus už būstą ir komunalines paslaugas bei išspręs patogios temperatūros palaikymo gyvenamosiose ir buitinėse patalpose klausimą.

Ar turite patirties naudojant vandenilį kaip kurą? Ar norite užduoti klausimus šia tema ar pakalbėti apie savo išradimą? Prašome komentuoti įrašą, dalyvauti diskusijose ir palikti savo naminių gaminių nuotraukas. Atsiliepimų blokas yra žemiau.