Ak-montazh.ru

Интернет-энциклопедия по ремонту
3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Водородный котел отопления: устройство + принцип работы + критерии выбора

Отопление дома при помощи водородного котла: характеристики, преимущества и недостатки

Сегодня существует множество способов отопления частного дома: от обычной русской печи до инновационных солнечных батарей. Есть и такой способ, который предполагает использование котла, работающего на водороде. Водород – самый распространённый во Вселенной газ, что делает его доступным и дешёвым. Правда, пока ещё водородные котлы в России не так популярны, как газовые, но это лишь вопрос времени.

Водородное отопление дома

Схема работы водородного котла и преимущества такого способа отопления

Водород

Водород – самый распространённый газ во всей Вселенной

Способ отопления жилища при помощи водородного котла был придуман относительно недавно в Италии (а автомобильный двигатель на водороде, кстати, ещё в 1960-х годах). Раньше учёные тоже задумывались над использованием водорода в качестве “домашнего” топлива, однако, была одна проблема: сделать котёл из привычных материалов не получалось из-за очень высокой температуры горения этого газа.

Теперь же ситуация изменилась: водородные котлы делают из таких же материалов, как и все остальные. Отзывы о них преимущественно положительные, их можно найти, зайдя на любой тематический форум.

Если кто-то услышит выражение “газ Брауна”, то здесь волноваться не стоит: речь идёт не об иприте или смеси для активации ядерного заряда. Это смесь водорода и кислорода, которая должна активизироваться при помощи кислородно-водородного электролиза (в устройстве вставлен электролизёр). Большинство установок работает именно на этом газу.

Процесс получения водорода с помощью электролиза

Процесс отопления предельно прост: в специальной установке (котле) есть резервуар с водородом. При температуре в 300C° газ начинает взаимодействовать с кислородом, образуя воду и пар, которые и распределяется по системе трубопроводов внутри жилых домов.

Из преимуществ такого вида отопления можно выделить следующие:

  • водород попросту не имеет продуктов горения за исключением воды (конденсируемая вода попадает в отопительный трубопровод – никаких дымоходов держать не придётся);
  • абсолютная экологическая безопасность;
  • водород не воспламеняется, а отдаёт большое количество тепловой энергии при взаимодействии с кислородом (в результате этой каталитической реакции и образуется вода);
  • фактическая температура теплоносителя – 40C° (может показаться, что немного, однако теплопотерь у такого способа отопления быть не может априори).

Покупать водородные генераторы производства Поднебесной небезопасно! В основном, они изготавливаются из самых дешёвых материалов, с использованием некачественной гарнитуры. Теоретически это может привести к взрыву котла.

Схема водородного котла

Схематическое изображение устройства водородного генератора

Преимущества и недостатки водорода как топлива

Собственно, преимуществ у водорода много. Как уже отмечалось выше, это один из самых распространённых газов на планете (во Вселенной – самый распространённый), доступный и экологический чистый вид топлива.

В общем, среди достоинств можно выделить следующие:

  • повсеместно распространён (обычно его помещают в баллоны – как и сжиженный газ);
  • система отопления на водороде, по сути, образует собой замкнутый цикл, в который не требуется вмешательство человека;
  • относительная дешевизна топлива;
  • при использовании водорода среднестатистический прибор выделяет 121 МДж/кг энергии, а аналогичный показатель у того же популярного пропана – 40 МДж/кг.

Есть у водородного топлива и свои недостатки:

  • вероятность взрыва котла при превышении нормированного давления в котле;
  • если брать российские условия, то не всегда можно найти водородные баллоны в шаговой доступности (это не природный газ пропан всё-таки);
  • иногда температура, выделяемая при каталитической реакции, может быть настолько велика, что для выхода пара и воды нужно делать отдельный дымоход (правда, это если речь идёт о старых установках – в современных пар и вода сразу попадают в трубопровод, являясь теплоносителем);
  • высокий уровень шума;
  • большое потребление воды.

Виды водородных котлов

Сразу надо сказать, что принципиально между собой водородные генераторы для отопления не различаются вовсе. Единственное различие будет наблюдаться в плане мощности, материала корпуса и других критериев. Для примера можно рассмотреть характеристики двух аналогичных американских водородных котлов “HHO” и “Star 1000” (номер модели – 1.1):

  • энергопотребление генератора – 1,2-3 КВт за 1 час;
  • расход воды – 5,5 литров за 24 часа;
  • генерирует от 1,2 до 2 литров топлива в течение суток;
  • может отапливать помещение, площадью до 250 м²;
  • минимальный эксплуатационный срок службы – 15 лет.
  • число контуров – 2 (один из них отопительный, второй – нагревательный, который может быть установлен дополнительно);
  • приблизительная стоимость на отечественном рынке – 3000-3500 USD.

Как и любой другой генератор, водородный работает не беспрерывно, а по мере нагрева помещения. Электроэнергии по этой причине генератор расходует мало – из-за этого точно переживать не стоит.

Критерии выбора котла

Генератор надо выбирать, обращая внимание на следующие критерии:

  1. Мощность;
  2. Число контуров;
  3. Уровень потребления электрической энергии;
  4. Производитель.

По мощности котлы могут быть самыми разными: от 27 Вт до, по сути, бесконечности. Можно купить один котёл очень большой мощности сразу для отопления всего дома, а можно и несколько маленьких.

Сегодня в сети можно найти множество видео, где народные умельцы показывают, как своими руками сконструировать генератор. Так делать категорически нельзя! Водород – крайне взрывоопасен, малейшее несоблюдение технологии постройки может привести к самым страшным последствиям!

Работа водородного котла

Принцип работы водородного генератора

Несколько советов по эксплуатации котла

  1. Проводить самостоятельную модернизацию подобного оборудования, даже имея профессиональный и подробный инженерный чертёж – категорически запрещено. Это попросту увеличит вероятность утечки водородной смеси из генератора в открытое пространство, что само по себе небезопасно;
  2. Желательно установить специальные датчики температурного режима внутри теплового обменника, что позволит следить за возможным превышением уровня температуры нагрева воды;
  3. В само устройство горелки можно добавить арматуру (запорную), которая будет подключена непосредственно к самому температурному датчику. Обеспечить нормированное охлаждение котла тоже необходимо.

При правильной эксплуатации водородный агрегат прослужит не положенные ему 15 лет, а все 20 или даже 30. Да и починить такое оборудование не составит труда – принципиально схема котла не очень отличается от работающих на любом другом виде топлива.

Видео

Можете посмотреть видео о том, как отапливать дом при помощи водорода. Также там дана информация о преимуществах такого способа отопления частного жилья.

Водородный котел отопления: изготовление своими руками

Водородный отопительный котел

Сегодня существует множество вариантов отопления дома, некоторые из них традиционные и давно привычные, другие — новые, вошедшие в употребление совсем недавно. Таким инновационным вариантом является водородный котел, который по праву называют экологичным и экономичным видом отопления.

Топливом водородных котлов отопления, как можно догадаться из названия, выступает водород, который вырабатывается в специальном устройстве из дистиллированной воды. Водород — самый легкий газ, он не имеет ни цвета, ни запаха, не токсичен и не выделяет вредных веществ (единственное, что выделяется в воздух — безвредный водяной пар). Его использование в качестве топлива имеет несколько достоинств:

  • высокая теплоотдача (более 120 МДж/кг);
  • безопасность;
  • легкодоступное сырье (вода).

Процесс получения водорода достаточно прост. Для этого необходимы вода и электрическая энергия. Электрический ток способствует расщеплению воды на составляющие ее элементы — водород и кислород.

Водородные котлы безопасны, экологичны, обладают высоким КПД и работают совершенно бесшумно. Однако устройства имеют и свои недостатки:

  • необходимость использования катализатора;
  • недостаток специалистов по установке и обслуживанию;
  • небольшой рынок устройств и их деталей (в России).

Водородное отопление дома было разработано итальянской компанией. Ученые смогли добиться снижения температуры сжигания благодаря использованию катализаторов с +6000 до +300°С, что позволило использовать традиционные материалы для производства отопительных котлов.

Устройство котла включает в себя:

  • камеру сгорания топлива;
  • теплообменник;
  • электролизер;
  • резервуар для выработки водорода с помещенным внутри электролитом;
  • двухступенчатый защитный блок.

Водородная система отопления

Водородные отопительные котлы могут быть разной мощности. Чем больше площадь помещения, тем больше должна быть мощность. Некоторые котлы имеют модульную систему, максимальное число каналов для выработки водородной энергии — 6, каждый канал должен содержать катализатор, чтобы каналы могли работать независимо друг от друга.

Водородные котлы работают следующим образом:

Принцип работы водородного котла

  • электролитический раствор попадает в электролизер и под воздействием электротока вырабатывается водород, кислород и водяной пар;
  • газы поступают в химический сепаратор, где водород отделяется от общего объема;
  • очищенный водород через двухступенчатый защитный блок поступает в камеру сгорания, где происходит химическая реакция с участием водорода, кислорода и катализаторов;
  • в ходе реакции образуется вода и выделяется тепло, тепло нагревает теплообменник, за счет чего и происходит обогрев, а вода снова поступает в электролизер.

Выбирая водородный котел для дома, стоит убедиться, что все его детали выполнены из качественных материалов. Также очень важно, чтобы блок защиты котла был проверенным (сертифицированным) и соответствовал всем требованиям безопасности. Кроме того, нужно подобрать модель, подходящую для отопления конкретного помещения:

Устройство водородного котла

  • мощность должна соответствовать не только площади помещения, но и требованиям используемой системы отопления;
  • размеры камеры должны соответствовать количеству теплообменников, необходимых для отопления;
  • мощность электропотребления устройства должна соответствовать имеющейся в здании электросети.

Установив подобное устройство, не стоит забывать о технике безопасности, поскольку топливо является взрывоопасным. Основные правила эксплуатации направлены именно на то, чтобы избежать контакта кислорода с воздухом (что и может привести к взрыву).

Основные эксплуатационные правила:

Как работает водородное отопление

  1. 1. Регулярно проверять температурные показатели на датчиках теплообменников. Температура не должна подниматься выше допустимой нормы.
  2. 2. Следить за показателями давления газа. При их повышении принимать меры по стабилизации нормативного давления.
  3. 3. Не эксплуатировать устройство в непредусмотренных производителем режимах.
  4. 4. Следить за подачей воды.
  5. 5. Периодически заменять электролизер.
  6. 6. Позаботится о стабилизированной подаче электроэнергии.

Запуск водородного котла

В России водородное отопление пока является альтернативным, и приобрести подобные устройства довольно непросто, поэтому встает вопрос о том, чтобы изготовить водородный котел отопления своими руками. Сделать это возможно, однако чтобы такое самодельное устройство выполняло функцию основного отопительного прибора, придется провести несколько испытаний, поскольку необходимо убедиться в его эффективности и безопасности.

Главным элементом системы является котел. Сделать его можно на основе ННО генератора, то есть обычного электролизера. Для изготовления водной горелки (генератора) потребуется кусок листа нержавеющей стали шириной 50 см, длиною 50 см и толщиной 2 мм. Кроме стали, понадобится герметичный пластиковый контейнер (можно для пищи) емкостью 1,5 литра, прозрачная трубка (подойдет водяной уровень) длиной 10 м, болты 6*50, гайки, шайбы, штуцеры для шланга диаметром 8 мм.

Порядок изготовления будет следующим:

Особенности использования водородного котла отоплениия

  1. 1. Из стали необходимо вырезать болгаркой 16 одинаковых прямоугольных пластин. Для устройства необходимы катод и анод, в их роли и выступят приготовленные пластины — 8 будут катодами, 8 — анодами.
  2. 2. На каждой пластине с обратной стороны нужно просверлить отверстие для болта.
  3. 3. Далее, необходимо поместить пластины в контейнер, чередуя плюс и минус, для изоляции используется прозрачная трубка, нарезанная на полоски.
  4. 4. Пластины нужно прикрепить друг другу, используя шайбы: на болт надевается шайба, затем пластина, потом 3 шайбы, потом пластина, а за ней снова 3 шайбы и т. д. , чтобы закрепить 8 пластин на катод, 8 на анод. После этого гайки следует затянуть.
  5. 5. Далее, следует закрепить полученные болты с пластинами на контейнере. Для этого в контейнере проделываются отверстия, куда и вставляются болты. Затем на болты надеваются шайбы.
  6. 6. В крышке контейнера необходимо проделать отверстие и вставить в него штуцер. Место соединение лучше промазать герметиком.

Как изготовить водородный котел

Следующим этапом станет тестирование получившегося генератора. Для этого необходимо заполнить контейнер водой и закрыть крышку. Подключить генератор к источнику питания. На штуцер надевается шланг. Для наглядности шланг нужно опустить в емкость с водой. Если в этой емкости при подключении устройства не появятся пузырьки воздуха, то источник имеет недостаточную мощность. При этом в контейнере пузырьки должны образоваться в любом случае.

В качестве защитных элементов водородного котла своими руками можно использовать клапан и фильтр для стиральной машины. Клапан необходим, чтобы выработанный водород не возвращался назад в систему. Фильтр будет использоваться в качестве водяного затвора.

Детали отопительного котла

Описанное устройство представляет собой конструкцию с параллельным включением, которая не является самой эффективной. Однако именно такую конструкцию проще всего изготовить самостоятельно. Для повышения эффективности в воду следует добавить небольшое количество щелочи.

Для монтажа водородного котла потребуются:

  • блок питания мощностью 12 вольт;
  • ШИМ-регулятор (на 30 ампер);
  • трубки из нержавеющей стали.

ШИМ-регулятор — элемент необязательный. Однако его использование приводит к преобразованию постоянного тока в переменный или импульсный, что значительно повышает эффективность системы.

Водородные котлы для отопления и изготовление своими руками

Если вы хотите максимально эффективно отапливать дом, при этом не тратить много средств на энергоноситель, то вам стоит рассмотреть альтернативный вариант отопительного оборудования. Котел водородный не требует сложного обслуживания. Он отличается надежностью и долговечностью, но имеет довольно сложную конструкцию. Все комплектующие агрегата должны быть высокого качества. Несмотря на это, водородное нагревательное оборудование можно сделать своими руками.

Плюсы и минусы водородных отопительных котлов

котел водородный

Поскольку в нагревательных приборах в качестве топлива используется водород, рассмотрим преимущества энергоносителя:

  1. Водород в баллонах можно приобрести в любом регионе страны.
  2. Отопительные системы с использованием водорода не требуют для работы участия человека, потому что представляют собой замкнутый цикл.
  3. Приемлемая цена топлива – главное достоинство.
  4. Количество выделяемой тепловой энергии составляет 121 МДж/кг, что намного выше такого же показателя у пропана, который равен 40 МДж/кг.

Стоит не забывать о недостатках водородного топлива:

  • уровень шума при работе котла старого образца высокий;
  • если превысить нормативное давление, то создается взрывоопасная ситуация;
  • агрегат потребляет много воды;
  • в некоторых населенных пунктах сложно купить баллоны с водородом;
  • в старых установках нужно делать отдельный дымоход для разогретого пара, выделяющегося при каталитической реакции.

Преимущества водородных котлов заключаются в следующем:

  1. Агрегат не выбрасывает вредные соединения в атмосферу.
  2. Водород не горит, а отдает тепло при взаимодействии с кислородом. Вода образуется в результате каталитической реакции.
  3. При температуре теплоносителя всего 40 градусов теплопотери исключены.
  4. В процессе работы котла происходит химическая реакция, которая протекает без использования открытого пламени.
  5. Современные водородные котлы отличаются бесшумной работой, не требуют устройства отдельного дымохода, потому что разогретый пар и вода сразу подаются в систему отопления. Благодаря этому агрегат можно устанавливать в любом месте.

Минусы водородных агрегатов связаны с повышенными требованиями к качеству всех составляющих элементов и узлов. Чтобы обслуживать и ремонтировать прибор, придется привлекать специалистов. Довольно сложно найти запасные детали для нагревательного оборудования.

Принцип работы водородного котла и его схема

Отапливать жилье с помощью водородных котлов придумали в Италии не так давно. Ранее ученые пытались создать бытовой котел на водороде, но сделать агрегат из привычных материалов было невозможно, потому что температура горения водорода очень высокая.

принцип работы водородного котла

Процесс отопления простой и понятный – в отопительном котле есть специальный резервуар, заполненный водородом, когда он нагревается до 300 градусов, то газ вступает во взаимодействие с кислородом. В результате реакции образуется пар и вода, подающиеся в систему отопления жилого дома.

Принцип работы водородного нагревательного оборудования следующий:

  • В специальный электролизер подается электролитический раствор, который при прохождении через электроды способствует выработке водяного пара, кислорода и водорода.
  • Смесь газов поступает в сепаратор, где из общей массы выделяется водород. Очищенный газ подается в другой узел через специальный клапан. Причем обратного хода у газа нет, что сводит вероятность создания взрывоопасной ситуации на нет.
  • Далее водород подается в камеру сгорания с теплообменником. Здесь водород вступает в реакцию с кислородом при участии катализатора. В итоге теплообменник с находящимся внутри теплоносителем нагревается.
  • Отработанный газ подается обратно в камеру с электролитом.

Для регулировки мощности в нагревательном оборудовании установлены каналы со специальным катализатором. При этом катализатор можно задействовать в химической реакции или исключить из нее.

Виды водородных котлов

Любой водородный котел отопления работает по общему для всех агрегатов принципу. Разница между ними есть только в мощности, материале, из которого изготовлен корпус, и других незначительных характеристиках.

Для примера рассмотрим технические характеристики двух котлов американского производства (модели Star 1000 и ННО):

  1. Энергопотребление обоих генераторов составляет 1,2-3 кВт/ч.
  2. За сутки оба прибора расходуют 5,5 л воды.
  3. В течение дня каждый прибор способен генерировать 1,2-2 л топлива.
  4. Обе разновидности отопительного оборудования подходят для обогрева помещения площадью не более 250 м².
  5. Срок службы составляет минимум 15 лет.
  6. В приборах установлено два контура. Один контур нагревательный, а второй – отопительный.
  7. Цена агрегатов колеблется в пределах 3-3,5 тысяч долларов.

Важно! Водородный генератор не работает постоянно. Он включается, когда температура в помещении опускается ниже установленного порога, поэтому расходует мало электроэнергии.

Правила выбора отопительного котла на водороде

выбор отопительного котла на водороде

Выбирая котел на водороде, обращайте внимание на следующие критерии:

  • количество контуров;
  • мощность прибора;
  • производитель;
  • количество потребляемой электроэнергии.

Мощность водородного нагревательного оборудования стартует от 27 Вт. Верхний предел мощности не ограничивается. Для отопления дома можно использовать несколько маленьких котлов или установить один мощный агрегат.

Специалисты рекомендуют придерживаться следующих правил выбора водородного нагревателя:

  1. Мощность котла должна соответствовать используемой отопительной сети и характеристикам теплоносителя. Также учитывается размер отапливаемой площади.
  2. Если планируется организовать несколько отопительных контуров, то габариты камеры сгорания должны позволять установить дополнительные теплообменники.
  3. В доме должна быть исправная электросеть, которая способна выдержать мощность нагревательного оборудования.
  4. Все узлы и детали котла должны быть качественные и долговечные.
  5. Прибор должен быть сертифицированным и иметь необходимую систему безопасности.

Техника безопасности и особенности эксплуатации

Отопительный котел на водороде нужно правильно эксплуатировать.

В ходе его использования придерживайтесь следующих правил:

  • Нельзя самостоятельно модернизировать и переделывать водородное нагревательное оборудование. Это повышает вероятность утечки водорода. При его взаимодействии с воздухом создается взрывоопасная ситуация.
  • Установите внутри теплообменника датчики температуры. Это позволит контролировать степень нагрева воды. Периодически проверяйте температуру, не допускайте перегревания теплоносителя.
  • Не эксплуатируйте отопительное оборудование в режимах и условиях, которые не предусмотрены производителем. Это может привести к нежелательной цепной реакции.
  • На горелочное устройство установите запорную арматуру и подключите ее к температурному датчику. Это позволит при необходимости обеспечивать охлаждение котла.
  • Если давление газа в камере сгорания критически повышается, то нужно выяснить причину такого повышения, принять меры для стабилизации работы.
  • Следите за подачей воды, периодически меняйте электролитный раствор.

Важно! При правильной и бережной эксплуатации водородное нагревательное оборудование прослужит до 30 лет, вдвое превысив гарантийный срок.

Самодельный водородный котел

самодельный водородный котел

Для сборки котла вам понадобятся листы из высоколегированной нержавеющей стали толщиной 2-4 мм, фильтр для очистки воды, газовые шланги диаметром 8 мм из прозрачного материала, рассчитанные на высокое давление. Также подготовьте по паре болтов с шайбами и гайками размером 150х6 мм, штуцер для шланга диаметром 0,8 см, герметичную емкость из пластика вместительностью 1,5-2 литра и профильную трубу сечением 4х4 см и 2х2 см.

Из инструментов понадобится следующее:

  • сварочный аппарат;
  • болгарка с насадкой для резки металла;
  • строительный нож;
  • дрель со сверлами;
  • рожковый ключ;
  • отвертка;
  • прибор для нарезки резьбы диаметром 6 мм.

Сначала делаем водородный генератор в такой последовательности:

  1. Из стального листа вырезаем 16 пластин размером 5х5 см. Один угол каждой пластины срезаем под 45 градусов, в другом углу, расположенном напротив, высверливаем 6-миллиметровое отверстие.
  2. Пластины насаживаем на болт, чередуя с шайбами. Все фиксируем гайкой. Делаем два таких болта. В итоге получается два радиатора, которые можно вставлять друг в друга.
  3. В крышке пластикового контейнера прорезаем два отверстия под болты. При этом пластины радиаторов должны располагаться друг над другом, но не соприкасаться.
  4. Пластины крепим на крышку и устанавливаем крышку так, чтобы сторона с радиаторами была внутри контейнера. Под крышку для лучшей герметичности укладываем резиновую прокладку.
  5. В крышке делаем еще два отверстия под гибкие трубки для подачи воды и водорода. Диаметр отверстий 8 мм.
  6. В отверстия вставляем стальные патрубки с резьбой. С двух сторон укладываем прокладки и закрепляем гайками.
  7. Теперь нужно проверить герметичность контейнера. Для этого к одному патрубку подключаем манометр, а к другому – компрессор. Нагнетаем давление в 2 атм. в течение получаса. Если давление не меняется, то корпус герметичный.
  8. Проверяем, как работает генератор. На один патрубок устанавливаем обратный клапан и подключаем баллон с газом. Во второй патрубок подаем воду, а к электродам подключаем ток.

изготовление котла

Теперь приступаем к изготовлению котла:

  • Профильную трубу сечением 2х2 см режем на 8 частей длиной 30 см.
  • Трубу сечением 4х4 см нарезаем на 3 части. Одна из них длиной 20 см, а две другие – по 8 см.
  • В трубе длиной 20 см с двух торцов прорезаем отверстия под такие же трубы. Вставляем в них отрезки длиной 8 см и привариваем.
  • На три торца крестовины устанавливаем заглушки, а на четвертую ставим заглушку с патрубком.
  • От центра крестовины отступаем 7-8 см и на каждой части высверливаем отверстие диаметром 1-1,4 см.
  • В четыре подготовленные отверстия ввариваем газовые форсунки.
  • К каждому торцу крестовины привариваем по паре профильных труб сечением 2х2 см. Они должны формировать прямой угол с крестовиной.
  • Из стального листа вырезаем три заготовки размером 30х30 см. В двух заготовках вырезаем по 4 дырки диаметром 0,2-0,3 см. Они должны совпадать с местом расположения форсунок. В третьей заготовке делаем дырки диаметром 1 см.
  • Трубу сечением 2-3 см нарезаем на куски длиной по 50 см и привариваем к стальному листу, который ранее вырезали (размером 30х30 см).
  • В трубе сечением 2 см и длиной на 3-4 см меньше, чем протяженность ранее сваренных труб, высверливаем по отверстию в нижней и верхней части.
  • Трубу привариваем к стальному листу 30х30 см с отверстиями меньшего диаметра.
  • Конструкцию переворачиваем и крепим к ней второй стальной лист. Причем патрубки должны совпасть с отверстиями.
  • Привариваем к конструкции из стали горелку.
  • Патрубки для тока теплоносителя привариваем к нужным отверстиям в корпусе.
  • На патрубок подачи устанавливаем датчик температуры. К горелке прикрепляем детектор пламени. Оба датчика соединяем контроллерами или системами визуально-звукового оповещения.
  • Обязательно проверяем герметичность корпуса.

После этого нужно сделать защитный наружный кожух подходящих размеров. Его также свариваем из стальных листов и устанавливаем в корпус все элементы конструкции, правильно соединив их между собой. Тщательно проверьте герметичность всех соединений. Подайте ток на электроды и запустите котел в тестовом режиме. В качестве катализатора используем растворенную в воде щелочь или соль. Катализатор нужен для увеличения выхода газа и улучшения проводимости воды.

Котел отопления на водороде: обзор лучших

Сегодня человечество рассматривает водородный котел для теплоснабжения приусадебных и многоквартирных домов как революционный вид теплоагрегата.

Достигнутый уровень технологий позволяет поставить водород на служение человеку. Совсем скоро этот экологически чистый, бюджетный и доступный энергоноситель вытеснит все природные виды топлива.

Водородный котел — это новое понятие в теплоэнергетике и альтернатива традиционному отоплению, без выбросов вредных дымовых газов в атмосферу. По мнению специалистов, водород сегодня самый перспективный топливный элемент, способный встать на смену углеводородному топливу, но все же, не так все просто.

Процесс выделения H2 отличается определенными сложностями. В общем, реакция описывается: H2 + 0,5 O2 → H2O. На самом же деле процесс протекает из двух десятков элементарных реакций, и из-за газа Брауна относятся к цепной реакции, сопровождающейся взрывом.

Это одномоментная реакция с выделением огромного количества тепла, которое трудно отбирать из-за скоротечности. Для того чтобы начался процесс необходимо открытое пламя или наличие искры, без этого водородная смесь может сохраняться продолжительное время.

Соотношение процесса детонации водородного котла: 1 моль O2 к 2 молям H2. Поэтому для отопления применяют каталитическую, беспламенную, реакцию горения, ход ее регулируют так, чтобы выделялось тепло в количестве достаточном для нагрева воды Т< 50 С.

Перспективы водородных котлов

При всех сложностях технологического процесса сжигания водорода, перспективы использования этого процесса на нужды отопления весьма радужные. Общемировая тенденция всемирного применения «зеленой» энергетики вызывают интерес к этой технологии и у исследователей, и у представителей промышленного производства.

Буквально год назад водородный котел отопления позиционировался учеными, как бесперспективный. Тем не менее, в три раза большая теплотворность водорода по отношению к газу не дает покоя изобретателям.

Пока непривлекательность H2 – очевидна, чтобы разложить воду, требуется электрическая энергия, для получения которой сжигают природное топливо, отягчает перспективы такого вида отопление – качество воды, которая должна быть дистиллированной, что тоже довольно дорого.

Наступающая «зеленая» революция выдвигает свои требования к источникам нагрева и тем самым формирует иной мир. Британский парламент в конце 2018-го, открыл водородному отоплению новые возможности. Депутаты приняли курс на декарбонизацию страны, а энергоносителями в стране станут водород и электричество.

За такой инициативой политиков , последуют и другие страны , у них просто нет выбора, А многие страны уже многое сделали в этом направлении, среди лидеров: Россия, Италия и Китай.

Принцип работы и устройство котла

Устройство водородных котлов выполнено в виде модуля. В нем устанавливают четное количество каталитических пластин со специальными каналами для поступления газа в дозированных количествах, чтобы предотвратить скопление большого объема водородно-кислородной смеси, приводящей к детонации. Далее полученное тепло, традиционно, перемещается в бойлер, для нагрева внешнего контура теплоснабжения.

Принцип работы отопительной котельной:

  1. Получение H2. В специальный контейнер наливают дистиллированную воду и погружают в нее пластины из металла, на которые подается ток с особыми параметрами, в результате чего выделяется H2 и O2, а также в виде побочного продукта – водяные пары.
  2. Водородно-кислородная смесь поступает в химический сепаратор, где водород очищается от всех примесей.
  3. Далее он следует в горелку H2 с клапаном, проводящем его только в одном направлении и мешающим свободному движению, для предотвращения от взрыва, при этом O2 и пароводяная смесь через систему отвода собираются в кислородном резервуаре.
  4. H2 через защитный блок поступает в камеру сгорания.
  5. Процесс выделения тепла происходит с использованием катализатора, и направляется через теплообменник во внутридомовую систему теплоснабжения.
  6. Образовавшиеся в камере пары воды возвращаются в хранилище электролита для рециркуляции.

Мощность регулируется благодаря специально оборудованным каналам с катализатором. Каналы в водородных котлах отопления независимого действия и могут включаться поочередно. Процесс абсолютно автоматизирован, единственно.

Что выполняют вручную – заливают воду в систему. Устройство снабжено приборами безопасности: уровнемерами и датчиками. Средний суточный расход воды 5,5 л, для генерации до 2-х литров топлива, а энергопотребление колеблется от 1,0 до 3.0 кВт за 1 час.

КПД водородного котла

Тема котла отопления на водороде – революционная, но пока чисто теоретически, на практике – он имеет самый низкий КПД из всех возможных.

Сравнение эффективности котлов, КПД в %:

  • тепловые насосы, 120%;
  • пиролизные котлы, 95%;
  • газовый котел,90%;
  • электрокотел, 85%;
  • угольный отопительный котел, 80%;
  • водородный котел, 10% меньше чем у русской печи.

Конечно, день когда водородные котлы будут давать КПД до 50 % еще не наступил, тогда многие спросят, зачем они нужны, ответ прост – экологическая безопасность и дефицит ископаемого топлива, именно эти факторы являются огромным стимулом, для того чтобы проводились исследования в этом направлении.

Плюсы и минусы водородного котла

И хотя пока водородное отопление уступает по эффективности традиционному оно имеет свои преимущества:

  1. Экологическая безопасность, поскольку на выходе из водородного котла получаются неагрессивные продукты разложения воды.
  2. Экономия невозобновляемых энергоресурсов.
  3. Невысокая стоимость выработки тепла, поскольку для нее достаточно дистиллированной воды и электроэнергии.
  4. Удельная теплота сгорания H2 практически в три раза превышает показатель природного газа.
  5. Химический элемент H2 является самым распространенным на Земле, хоть и в связанном состоянии.

У котла на водороде также имеются слабые стороны:

  1. Высокая требовательность к обслуживанию. Для эффективного производства H2, требуется ежегодная замена металлопластин и добавление катализатора.
  2. Опасность создания взрыва при детонации.
  3. Высокая цена, заводская модель обходится свыше 40 тыс. руб.
  4. Ограниченность выбора на рынке.

Монтаж водородного котла

Монтаж водородного генератора выполняют поэтапно, подключая все основные элементы конструкции:

  1. Котел, в виде теплообменника, где протекает процесс генерации водорода. Его можно изготовить самостоятельно, а для процесса теплопередачи требуются только электроэнергия и вода.
  2. Электролизер – основная часть в котле, где осуществляется процесс распада воды H2О. Конструктивно он представляет собой емкость с водой, в нее опускают электроды с высокой электропроводностью.
  3. Искровая горелка для разогрева воды.
  4. Горелочный клапан, расположен вверху котла для сбора исключительно H2 и непосредственной передачи его в горелку.
  5. Управляющий блок выполняет функции регулирования рабочими процессами с демонстрацией напряжения и тока. На нем установлены регуляторы мощности и других рабочих параметров.
  6. После монтажа основного оборудования проводят обвязку системы трубопроводами диаметром 24 -32 мм. При монтаже труб учитывают уклон и выполняют требования: диаметр последующего разветвления обязан быть меньшим предыдущего.
  7. Подключают источник питания.
  8. Устанавливают датчик пламени на горелке, по требованиям безопасности системы.
  9. Устанавливают в водяном контуре датчики температур и запорно-регулирующую арматуру.

Гарантийный срок заводских водородных устройств составляет 15 лет, но практически при правильной эксплуатации они могут надежно работать 20 и более лет.

Водородный котел отопления своими руками

Принципиальная схема работы устройства настолько проста, что ее можно собрать самому.

Процесс монтажа котла своими руками:

  • выполняют чертеж или скачивают его для требуемой мощности котла из проверенного источника в интернете, лучше если к чертежам и схемам будет видео-пояснение с демонстрацией агрегата;
  • собирают все необходимые материалы по перечню и спецификациям;
  • лучшая комплектация для металла корпуса — ферромагнитные сплавы, но также неплохо будет использовать нержавеющую емкость;
  • основные элементы: источник тока 12 В, ШИМ-регулятор постоянного тока не менее 30 А, газовая горелка заводского изготовления;
  • создание электролизера из пластин 18 штук или более, главное число должно быть четным. Вырезают пластины из металлического листа ножницами для металла и выполняют в них отверстия для крепления. Делят их в равном соотношении на анод и катод, и далее собирают схему подключения проводов;
  • сваривают емкость прямоугольной формы, заливают в нее воду или смесь с катализатором, после чего размещают подключенные пластины;
  • в верхней части котла устанавливают клапан и присоединяют трубку, для транспортировки H2 до горелочного устройства.

4 лучших водородных установки

Российский рынок не отстает от всего мира и предлагает покупателям водородные котлы, хотя они пока не особо пользуются спросом, но это больше из-за плохой информированности населения.

Принципиальных конструктивных различий среди моделей водородных котлов практически нет. Они отличаются только рабочей выходной мощностью и применяемыми материалами.

Популярные модели устройств:

  1. МегаТанк100 – водородный котел, китайского производства функционирующий от бытовой электросети, с многоуровневой защитной системой. Производительность – 22.0 л/сут, расход воды – 2.1 л /ч, 7 кВт. Цена от 53000руб.
  2. STAR-2000 – российский агрегат способен подать надежное отопление до 300м2, расход воды – 1.1 л/ч, генерация топлива – 2.0 м3/час, набирает нагрузку за счет мощности — 3.0 кВт.
  3. Kingkar – еще один китайский котел, работающий от сети. Расход воды – 1.6.л/ч, генерация топлива — 3.0 м3/ч, 9 кВт, отапливаемая площадь до 150 м2, стоимость 114000 руб.
  4. H2-2 – котел итальянского производителя «экстра» класса, расход воды – 0.9 л/час, генерация топлива – 1.2 м3/час, 1,5 кВт, площадь до 300 м2, цена 295000 руб.

Приобретая такое оборудование надо помнить, водородные устройства относятся к объектам повышенной опасности из-за образующейся взрывоопасной газо-воздушная смеси.

Для того чтобы избежать аварии, потребуется выполнение правил пожарной безопасности и правильного выполнения монтажно-наладочных работ.

голоса
Рейтинг статьи
Читайте так же:
Установка водосточной системы: основные этапы самостоятельного монтажа водостоков
Ссылка на основную публикацию