Газовый котел на метане: Преимущества и недостатки отопления метаном

Содержание

Преимущества и недостатки отопления метаном

Преимущества отопления метаном

Системы отопления с использованием метана эффективны. Современные печи, Оснащенные теплообменниками утилизации теплоты отходящих газов, могут преобразовывать почти всю потенциальную энергию метана в полезное тепло.
Высокоэффективные газовые печи могут иметь вентиляционный выход наружу непосредственно в стене дома. Это исключает необходимость в дымовой трубе на крыше. Когда высокоэффективная газовая печь установлена на месте, где находилась система отопления соляркой или газовая печь старой модели, ставшая ненужной дымовая труба может быть использована для дополнительного источника отопления, такого как печь на дровах, угле или кукурузном зерне (конечно, если эта труба не применяется для какой-либо другой отопительной системы или оборудования).
Природный газ легкодоступен в большинстве городов. Его непрерывная подача осуществляется через сеть подземных коммуникаций. Нет необходимости заботиться о состоянии домашнего топливного бака.

Газовые печи (также как газовые плиты, газовые камины и газовые водонагреватели) горят чисто. Они загрязняют воздух в относительно небольшой степени и, по существу, не дымят.
Газовые печи с принудительной подачей воздуха имеют различные конструкции: с восходящим, нисходящим и горизонтальным (боковым) потоком. Это позволяет устанавливать их на фундаментах стационарных домов, в модульных и мобильных домах, на чердаках и в туннелях соответственно.

Недостатки отопления метаном

Утечка метана может вызвать пожар или взрыв. (Это справедливо для любого топлива, горящего в газообразном состоянии, в том числе для водорода.) Обычно метану искусственно придают специфический запах, который легко распознать. Это обеспечивает бдительность людей к возможной утечке газа. Если вы почувствовали запах газа в своем доме, немедленно покиньте его и позвоните пожарным.
В последние годы нестабильность цен на природный газ и проблемы, возникавшие с его поставкой, повредили его репутации наиболее надежного топлива для обогрева домов.
В сельских местностях и в слаборазвитых странах газовые сети отсутствуют.
Вы можете хранить метан в своем доме при определенных условиях: если вы являетесь владельцем большой фермы и местные законы и правила не запрещают хранить газовые баллоны в частном владении.
Мировые запасы природного метана конечны, и они невозобновляемы. (Однако метан может быть получен при некоторых биологических процессах, и этот источник возобновляем.)
Некоторые компоненты современной системы отопления на метане нуждаются в электричестве. Они не будут работать, если напряжение в сети пропадет и если у вас нет резервного генератора на этот случай (см. выше — последний недостаток системы отопления соляркой).

Задача

Могут ли вместо метана использоваться другие газы в системах отопления, предназначенных для сжигания метана, в частности водород?

Решение

Водород имеет определенные перспективы для возможного использования вместо метана в городских трубопроводных сетях. Но водород, будучи самым легким химическим элементом, обладает большей склонностью к утечкам, чем метан. Кроме того, он горит с большим выделением теплоты. Это требует изменений в трубопроводах и в конструкции печей. Как еще будет сказано ниже, хотя водород и является самым распространенным элементом во Вселенной, он не встречается в свободном состоянии на Земле в тех количествах, которые позволяют легко использовать его в качестве топлива. Существуют многочисленные методы для того, чтобы получать водород, выделяя его из химических соединений, в которых он содержится, но в период написания этой книги все подобные технологии пока еще дороги и неэффективны.

газовые котлы — Смесь пропан-бутан для газовых котлов (сжиженный газ)

Состав газа, который используется при отоплении в автономном режиме и при центральном газоснабжении имеет некоторые отличия по химическому составу и физическим свойствам. Эти отличия влекут за собой некоторые конструктивные особенности горелок для газовых котлов. В центральном газопроводе подается природный газ, в состав которого в основном входит метан, он значительно легче воздуха. Для автономного газоснабжения используется сжиженный газ, который представляет собой пропан-бутановую смесь, она несколько тяжелее воздуха (котлы на сжиженном газе). Другим отличием этих двух видов топлива является калорийность смеси – пропан-бутан при сжигании 1 м3 дает 28,4 кВт, в то время как метан — 9,4 кВт. В зависимости от процентного содержания пропана и бутана в смеси варьируется ее расход и давление при хранении. Природный газ (метан) значительно превышает показатели по температуре сжижения и давлению, поэтому он имеет более сложную процедуру хранения и эксплуатации.

Как правило, для автономного отопления жилого загородного дома строятся специальные подземные резервуары – газгольдеры, которые периодически можно дозаправляться у специальных компаний. В случае использования баллонов необходимо помнить про меры безопасности и условия эксплуатации:

1. В зимний период при заполнении баллона на морозе полнота баллона не должна превышать 95%; иначе при нагреве даже до комнатной температуры произойдет естественное расширение смеси и возможен разрыв баллона;
2. В идеале баллон должен иметь в своей конструкции отсечную арматуру, уровнемер и клапан сброса.

Очень часто в процессе эксплуатации баллона зимой внутри остается конденсат, который может препятствовать дальнейшему выходу газа. Это происходит из-за того, что температура испарения бутана выше. Сама по себе пропан-бутановая смесь может содержать и более тяжелые фракции углеводородов, но их процент не велик. Содержание других примесей в топливе регламентируется ГОСТом Р 52087-2003 (Газы углеводородные сжиженные топливные), который определяет марки сжиженного топлива и их физико-химические и эксплуатационные показатели. Соответственно каждая примесь имеет свою температуру сжижения, поэтому при морозе на улице эти компоненты могут переходить так же в конденсат. Если баллон естественным образом подогреть – поставить в теплое место, то бутан будет испаряться дольше. Что бы конденсат возникал в минимальных количествах, необходимо утеплить помещение с баллонами и продумать схему безопасного подогрева баллона.

Следует различать конденсат в виде нелетучих маслянистых примесей, которые осадком выпадают вниз баллона и не испарившуюся газовую смесь. Для избавления от примесей после определенного количества заправок, отработанный баллон нужно отключить, отвезти на безлюдный пустырь, убедиться, что рядом нет открытых источников огня или искр и слить конденсат просто перевернув баллон.

На самом баллоне есть маркировка его пустого веса, поэтому один из способов – взвесить баллон. Если под рукой нет промышленных весов, то при перекатывании баллона конденсат будет плескаться. Отличить примерный объем оставшегося сжиженного газа можно и на ощупь по разной температуре стенок баллона. На границе, где уже образуется летучий газ, баллон будет значительно теплее. Существуют так же датчики, которые могут приблизительно измерить объем газа в баллоне, которые работают по принципу анализа распространения ультразвуковых волн в различных средах.

При заправке газа всегда стоит интересоваться % содержания бутана в смеси, если он больше 50%, то качество топлива будет низкое и его физические и тепловые свойства значительно ухудшатся, но при этом снизится и цена. Бутан имеет температуру сжижения -0.5С, поэтому он быстро конденсируется и происходит частичная потеря газового топлива. Современные конструкции газгольдеров имеет специальный сборник для повторного испарения бутана. Кроме того существуют специальные маркировки пропана-бутановой смеси: летняя, зимняя и арктическая (отличаются содержанием бутана и температурой сжижения). Поэтому в зимнее время лучше всего использовать более качественную смесь. Все баллоны по технике безопасности должны храниться в специальном газовом шкафу, который имеет хорошую вентиляцию, поэтому утеплять его, что бы использовать летнюю смесь зимой нет никакого смысла.

Что бы измерить объем газового топлива и определить его расход, необходимо перевести литры, которые обычно используются для сжиженного газа, в кубометры (для обычного магистрального). Процедура перевода очень простая, известная многим из школьного курса: ориентировочно перевести вес сжиженного газа в баллоне (50 л) в объем (для сравнения с природным)

1 литр = 1дм³ = 0,001 м³

Далее следует учесть объем наполнения баллона (80-95%) и тот факт, что при испарении 1л жидкого газа образуется 200 л газообразного (справедливо для пропана).

Для стандартного баллона в 50 л (21 кг) перевод получается 50*200/1000 = 10м3. Эти данные носят приблизительный характер, поскольку в баллоне помимо пропана содержаться еще бутан и другие примеси каждая из которых имеет свою молекулярную массу.

Для того, что бы адаптировать (перевести) газовый котел под работу на пропан-бутановой смеси в зависимости от марки производителей котлов изменения будут минимальны. В первую очередь необходимо произвести замену сопла (жиклеров) горелки для работы с более высоким давлением сжиженного газа. Жиклеры должны быть меньшего диаметра примерно раза в 2 от установленных в котле первоначально. Это необходимо сделать для того, что бы изменить пропорции подаваемого воздуха и газовой смеси для ее оптимального горения. На некоторых котлах имеет возможность регулировки подачи воздуха – его должно быть больше, чем для метана.

Зачастую при низком качестве газа образуется копоть и сажа на жиклере, поэтому его пропускная способность уменьшается. Самый щадящий вариант чистки в домашних условиях – замочить на ночь в растворителе и выдуть грязь компрессором. Самостоятельно чистить жиклеры не рекомендуется, поскольку можно нарушить его калибровку. Для этого лучше обратиться к специалистам.

Температура обычного пламени у пропан-бутановой смеси выше, чем у природного газа (метана), а цвет пламени более насыщенный и яркий. Поэтому уже по внешнему виду пламени можно определить, как происходит процесс горения.

Как работает метановое отопление?

Опубликовано приглашенным редактором в воскресенье, 15 июля 2012 г. Рубрика: Обязательно прочитать

Природный газ получают из животных и растительных веществ, которые нагреваются и находятся под давлением в слоях земли (поэтому его называют «ископаемым топливом»). Обычно он состоит из метана, этана, гексана, пропана, гептанов, бутана и пентана; однако газовые компании очищают его до тех пор, пока не останется только метан. Таким образом, газ, используемый для отопления, сгорает чисто. Метан считается чистым топливом, потому что по сравнению с углем и нефтью он менее сложен в химическом отношении и при сгорании выделяет только углекислый газ и водяной пар. Пути, в которых газообразный метан используется в вашем доме, через печи, водонагреватели, печи и камины.

Преимущества метанового отопления:

• Поскольку это природный газ, он легко доступен в большинстве городов и поселков. Также не стоит беспокоиться о резервуаре для подачи на месте, потому что он снабжается по подземным трубопроводам.

• Относительно мало загрязняет воздух и практически не выделяет дыма.
Ограничения или недостатки метанового отопления:
• Утечки могут вызвать внезапные пожары или взрывы. К счастью, газ метан имеет легко обнаруживаемый искусственный запах, который может предупредить людей о возможной утечке газа. Если вы считаете, что в вашем доме произошла утечка газа, покиньте помещение и немедленно позвоните в пожарную службу.
• Его нелегко передать на аутсорсинг в сельские районы или менее развитые страны, потому что нет возможности проложить газопроводы.
• Природные запасы метана в мире ограничены и не возобновляемы. (Однако метан может быть получен в результате определенных биологических процессов, и этот источник является возобновляемым).

Общее отопление метаном считается одним из самых чистых методов отопления. Однако по мере того, как ученые проводят дополнительные исследования, они обнаруживают, что нефильтрованный газообразный метан, просачивающийся из-под земли в процессе выпуска, может быть весьма вредным для окружающей среды.

Вот тут и начинается спор.
Продолжаем ли мы использовать метановое отопление, потому что оно сгорает чисто и более экономично, чем альтернативы? Или мы ищем альтернативные способы отопления наших домов, даже если это может быть дорогостоящим из-за рисков утечки газа метана? Оставьте комментарий ниже, рассказав нам, что вы думаете!

В: Обязательно к прочтению

Следующее сообщение: Green Energy…

Предыдущее сообщение: Жители Нью-Йорка…

Теги: «метановое отопление» метан возобновляемые источники энергии обогрев «природный газ» загрязнение

« Назад к сообщениям

Включите JavaScript для просмотра комментариев на основе Disqus.blog комментарии на основе Disqus

Click Here to Download our FREE

STEM Education App

ПРОВОДНОЙ

Городской садовый центр

Городская зелень

Блогролл

Часы помощи

Ментальная нить

Школа любопытства

Дилберт

Сет Годин

Дэни Родрик

Эстер Дюфло

Андрей Ревкин

Дэниел Йеоу

h3 Бразилия

Умберто Лаударес

Оливье Бланшар

Проект Граундсвелл

Ассоциация внешней политики

Институт окружающей среды Вудса

Где моя новая машина

Утечки метана из водонагревателей высоки, но поправимы, обнаружили исследователи из Стэнфорда

Автор Марк Голден

Природный газ выходит из систем водяного отопления из-за утечек и из-за того, что часть газа не сжигается горелкой. Эти крошечные недостатки могут суммироваться: в результате выбросы метана — мощного парникового газа — для водонагревателей в Соединенных Штатах потенциально более чем в три раза превышают ожидаемые, согласно новому исследованию, проведенному исследователями Стэнфордского университета. Хорошая новость, однако, заключается в том, что доступны простые исправления, которые можно применять в большинстве стран мира.

Штатный исследователь из Стэнфорда Колин Финнеган записывает заметки о том, как
воздуховод улавливает метан, выбрасываемый из безбакового водонагревателя на стене дома в
исследовании. (Источник: Роб Джексон)

«Эти устройства пропускают менее 1 процента своего газа, но то же самое происходит и с добычей природного газа на противоположном конце системы, а между тем у нас есть все протекающие трубопроводы и счетчики между ними, — сказал Роб Джексон, старший автор исследования и профессор наук о системе Земля в Стэнфордской школе наук о Земле, энергетике и окружающей среде (Stanford EARTH).

«Устранение утечек газа — это повторяющаяся задача. Что касается водонагревателей, мы знаем, что должны делать».

Системы природного газа, от скважинных площадок до плит, негерметичны. Газ, выбрасываемый в атмосферу, будь то из сломанного клапана на трубопроводе или из-за секунд, когда горелка еще не зажгла запальник, на 90 процентов состоит из метана. Метан во много раз эффективнее удерживает тепло, чем углекислый газ, и на его долю приходится почти четверть потепления атмосферы Земли от всех парниковых газов. За последние 5-10 лет большая часть работы была сосредоточена на поиске и устранении этих утечек.

«Потеря природного газа из приборов в домах и коммерческих зданиях, вероятно, является наименее изученной причиной изменения климата в результате использования природного газа», — сказал ведущий автор нового исследования Эрик Лебель, аспирант Стэнфордского факультета наук о системе Земли.

Исследователи сосредоточились на водонагревателях, потому что на подогрев воды приходится четвертая часть потребления природного газа в среднем американском доме, где газ используется для нагрева воды, приготовления пищи и отопления. 58 миллионов водонагревателей в США, использующих природный газ, протекают около 9 часов.1000 тонн метана в год в виде несгоревшего газа. За 20 лет, учитывая, что метан является гораздо более сильным парниковым газом, чем углекислый газ, эти 91 000 тонн согревают Землю на столько же, сколько 7,8 миллиона тонн CO2.

«Это очень небольшая часть общих выбросов в США, но она эквивалентна 1,7 миллионам автомобилей, которые в течение года ездят на бензине», — пояснил Джексон, который также является старшим научным сотрудником Стэнфордского института энергетики Precourt.

В ходе исследования контролировались водонагреватели в 64 домах в округах Санта-Клара и Сан-Матео в Калифорнии с июня 2018 года по ноябрь 2019 года.. Хотя было проведено несколько исследований утечки метана из бытовых приборов, в одном исследовании рассматривались водонагреватели, работающие на природном газе, в Калифорнии, и было подсчитано, что выбросы по всему штату составили около 5,4 миллиарда граммов. Новое Стэнфордское исследование, которое включает в себя дополнительные измерения импульсов включения и выключения в водонагревателях нового типа без резервуаров и дополнительные измерения излучения контрольного света от обычных накопительных водонагревателей, оценивает эту цифру для Калифорнии в 17,7 миллиарда граммов, что более чем в три раза. столько.

«Поскольку ожидается продолжение этой тенденции роста, мы сочли важным сравнить две модели, — сказал Лебель. «В среднем мы обнаружили примерно в два раза больше выбросов метана от безрезервуарных водонагревателей, чем от накопительных водонагревателей».

Воздуховод улавливает метан, выделяемый обычным накопительным водонагревателем
. (Фото: Simone Speizer)

Исследование выявило очень значительную разницу в уровне выбросов между этими двумя основными типами водонагревателей, работающих на природном газе. Обычный газовый водонагреватель хранит нагретую воду в баке. Другой, более новый тип нагревателя не имеет бака. Когда открывается кран с горячей водой, безбаковый водонагреватель немедленно запускает газ, чтобы нагреть текущую воду. Очень небольшое, но растущее число водонагревателей в США не имеет бака. В Европе и Азии примерно каждая пятая система не хранит горячую воду. Во всем мире безрезервуарные системы растут со скоростью более 7 процентов в год.

Однако обогреватели без бака более эффективны. Они сжигают меньше природного газа на галлон горячей воды, чем обычные системы, и поэтому производят меньше углекислого газа. В целом безбаковые водонагреватели выделяют на 18 процентов меньше парниковых газов, чем накопительные водонагреватели.

К счастью, поскольку безрезервуарные водонагреватели только-только становятся все более популярными, особенно в Северной Америке, новые модели могут быть переработаны для уменьшения утечек и несгоревшего природного газа. Любой, кто был рядом с водонагревателем или обогревателем помещения, когда он загорелся, слышал всплеск горения в начале цикла; это когда выброс природного газа выходит несгоревшим. Метан также выделяется при остановке агрегата. Это справедливо для обоих типов водонагревателей.

Но для безрезервуарных нагревателей импульсы включения/выключения составляют почти 60 процентов выделяемого метана. Безбаковые модели включаются и выключаются каждый раз, когда открывается и закрывается кран с горячей водой. Хранящаяся вода периодически нагревается или повторно нагревается. Исследователи предполагают, что количество импульсов включения/выключения безрезервуарных водонагревателей можно значительно снизить, чтобы уменьшить утечку метана без снижения их производительности.

«Мы также находим и другие довольно простые исправления дизайна», — сказал Джексон. «Для нагревателей с резервуарами большая часть несгоревшего газа выделяется из запальника, когда нагреватель не работает. Стандартные запальники должны быть заменены электронными воспламенителями».

Исследование также показало, что следует пересмотреть растущую популярность однорычажных смесителей, независимо от типа нагревателя.

«В смесителях с одной ручкой люди неосознанно запускают горячую воду, перемещая ручку прямо вверх, а затем в холодную сторону. Или они идут за горячей водой, но потом решают, что действительно не хотят ее ждать», — сказал Джексон. «Это простой, но бессмысленный источник выбросов как метана, так и CO2, который увеличивается с каждым днем».