Водородный котел отопления — конструкция и принцип работы

Водородный котел отопления и генератор: принцип и как сделать

Давайте посмотрим на принцип работы водородного котла отопления, его преимущества и недостатки, а так же как сделать генератор для котла своими руками.

p, blockquote 1,0,0,0,0 –>

  • Принцип работы
  • Преимущества и недостатки
  • Обзор производителей
  • Водородный котел отопления своими руками
  • Изготовление генератора
  • Изготовление котла

Научно-технический прогресс не стоит на месте, постоянно появляются новые изобретения, в том числе касающиеся и систем отопления.

p, blockquote 2,0,0,0,0 –>

Водородные котлы — альтернатива газовым или твердотопливным котлам.

p, blockquote 3,0,0,0,0 –>

На российском рынке они появились относительно недавно и пока данное устройство не пользуется большим спросом по причине недостаточной информированности населения. Но высокой вероятностью можно утверждать, что в ближайшем будущем водородный котел займет лидирующие позиции на рынке отопительных устройств, так как водород — это газ, который характеризуется доступностью, экологичностью и дешевизной.

p, blockquote 4,0,0,0,0 –>

Водородный газогенератор H2-2

Принцип работы

Под воздействием электрического заряда вода распадается на водород и кислород. Затем, при взаимодействии молекул водорода и кислорода, происходит реакция, в результате которой образуется так называемый газ Брауна и происходит процесс выделения тепла. Тепло, в свою очередь, будет осуществлять нагрев воды и позволит обеспечить нормальную температуру в помещении.

p, blockquote 5,0,1,0,0 –>

Элементы системы отопления с использованием водорода

Строение водородных котлов:

p, blockquote 6,0,0,0,0 –>

  1. Электролизер — это специальный генератор водорода для отопления дома, который обеспечивает реакцию между кислородом и водородом.
  2. Горелка для отопления, при помощи которой создается пламя.
  3. Котел, который выступает в качестве теплообменника.

Процесс электролиза для получения водорода

Для успешной работы водородной установки важно соблюдать следующее:

p, blockquote 7,0,0,0,0 –>

  1. Возможность поступления воды, чаще всего это вода из водопровода.
  2. Параметры потребления жидкости напрямую зависят от мощности прибора.
  3. Обеспечивать доступ к электроэнергии, которая нужна для осуществления электролизной реакции.
  4. Заменять катализатор в соответствии с определенной частотой, которая зависит от модификации и мощности котла.

Важно отметить, что водородный котел, созданный промышленным способом, характеризуется высоким уровнем безопасности. В работе этот агрегат безопаснее, чем газовые и твердотопливные котлы.

Преимущества и недостатки

Плюсов у котлов, работающих на водородном газе немало, поскольку как отмечалось выше, это доступный, экологически чистый вид топлива.

p, blockquote 9,0,0,0,0 –>

Приведем основные достоинства водородной установки:

p, blockquote 10,1,0,0,0 –>

  • неиссякаемые запасы топлива, т. к. в качестве его используется обычная вода;
  • низкое потребление электричества (например, для аппарата мощностью 30 кВт достаточно 0,33 кВт/час);
  • водородные котлы безвредны, поскольку не выделяют токсических веществ;
  • высокий КПД (90 % и выше);
  • бесшумная работа устройства;
  • нет необходимости использовать дымоход.

При покупке водородного генератора отопления желательно предварительно ознакомиться с моделями котлов и теплообменников, подходящих по возможности работы в условиях высоких температур.

p, blockquote 11,0,0,0,0 –>

Несмотря на большое количество преимуществ, которыми обладают водородные агрегаты, можно отметить и их недостатки:

p, blockquote 12,0,0,0,0 –>

  • труднодоступность: купить можно далеко не в каждом магазине;
  • взрывоопасность: при несоблюдении точной инструкции и строгих правил;
  • неудобство в транспортировке;
  • высокая стоимость.

Обзор производителей

Принципиального различия среди водородных генераторов для отопления нет. Единственный критерий, на основе которого можно их дифференцировать — это показатель мощности устройств, сделанных из разных материалов.

p, blockquote 13,0,0,0,0 –>

Водородный котёл STAR-3.0

В качестве примера рассмотрим характеристики двух подобных котлов американского производства «HHO» и «Star 1000»:

p, blockquote 14,0,0,0,0 –>

  1. За один час такой генератор употребляет 1,5-3 КВт.
  2. Расход воды — 5,5 литров за 24 часа.
  3. Генерирует от 1,2 до 2 литров топлива в течение суток.
  4. Может применяться для обогрева воздуха в зданиях, площадь которых составляет до 250 «квадратов».
  5. Минимальный эксплуатационный срок службы — 15 лет.
  6. Приблизительная стоимость на отечественном рынке — 3000-3500 USD.

Водородный котел отопления своими руками

На сегодняшний день массовое производство водородных отопительных котлов отсутствует и приобрести данный прибор непросто. Если вы желаете приобрести такое устройство, то, скорее всего, придется оформить индивидуальный заказ или договариваться о поставке оборудования из Италии, где был разработан такой котел. Однако такой способ многим пользователям не подходит ввиду своей высокой стоимости. Чтобы решить этот вопрос, можно рассмотреть способ сооружения котла своими руками.

p, blockquote 16,0,0,0,0 –>

Изготовление генератора

Для того, чтобы создать котел на водороде, для начала необходимо соорудить генератор водорода:

p, blockquote 17,0,0,0,0 –>

  1. На первом этапе необходимо вырезать 16 прямоугольников размером 50х50 см из листа из нержавейки.
  2. Один из углов вырезанных частей нужно срезать.
  3. При помощи дрели в противоположном по диагонали углу делается отверстие.
  4. Сборка конструкции осуществляется из пластин и двух болтов. На один болт надо затянуть две шайбы и разместить их с обеих сторон пластины. Вторую пластину развернуть таким образом, чтобы обрезанный конец был у болта, затем зафиксировать ее на втором болте так, чтобы она оказалась над первой пластинкой. Далее, между двух пластин нужно оставить полоску прозрачного пластика длиной в 1 мм. Остальные прямоугольники фиксируются аналогичным способом.
  5. В пластиковом контейнере нужно сделать прорези для болтов.
  6. Собранную из пластин конструкцию необходимо вставить в контейнер.
  7. В крышке делается два отверстия: в одном закрепляется трубка для подачи водорода, а другое создано для того, чтобы заливать воду с растворенными солями.
  8. Проверить работу устройства.

В качестве энергоносителя водород считается самым чистым и безопасным элементом, а отопление, базирующееся на нём, является результативным и полноценным.

p, blockquote 18,0,0,0,0 –>

Изготовление котла

Создание водородного котла осуществляется следующим образом:

p, blockquote 19,0,0,0,0 –>

  • надо взять профильную трубу 20х20 мм и отрезать от нее 8 равных частей длиной 30 см;
  • далее взять профильную трубу 40х40 мм и отрезать 3 куска, длина одного должна составлять 20 см, а двух других — 8 см;
  • в длинной трубе надо сделать две прорези на середине противоположных сторон, размером 40х40 м. К этим отверстиям приварить 2 отрезка по 8 см;
  • в результате образуется крестовина, на три конца которой привариваются заглушки , а на четвертом конце фиксируется заглушка с патрубком для присоединения трубы подачи водородной смеси;
  • на каждом конце конструкции надо сделать по одному отверстию, диаметром 1-1,5 см, предварительно сделав отступ от центра крестовины 7-8 см, отверстий всего должно получиться 4;
  • к ним привариваются патрубки и фиксируются форсунки , которыми часто обладают котлы на пропане;
  • следующим процессом будет — приваривание к крестовине 8 кусков профильной трубы с размерами 20х20 см;

Котёл на водороде своими руками

Таким образом, выполнив все вышеизложенные указания, вы станете обладателем водородного котла.

p, blockquote 20,0,0,0,0 –> p, blockquote 21,0,0,0,1 –>

В настоящее время котлы на водородном топливе не имеют широкого распространения, несмотря на большое количество преимуществ и удобства в использовании. Однако они стремительно проникают на рынок отопительного оборудования и перспективы их использования безграничны.

Почему не стоит рассматривать бытовой водородный котел в качестве основного

В контексте производства климатической техники, получение энергии из водорода, по сути, является очередной, можно сказать, вынужденной попыткой найти способ отопления без образования гари и углекислого газа. Проект всё ещё находится на экспериментальной стадии и пока не нашёл массового применения.

Но, учитывая, что уже сегодня есть дельцы, предлагающие новинку, которая обеспечивает теплом «почти даром», самое время начать разбираться в этом вопросе.

Читайте в статье

Что собой представляют водородные котлы отопления

Водородный котёл отопления – предназначенный для обогрева агрегат, который в качестве горючего использует водород в форме двухатомного газа (H2).

По мнению ученых, водород является перспективным видом топлива:

  • его теплотворная способность (121 МДж) гораздо выше, чем у природного газа (32 МДж), что потенциально даёт в несколько раз больше полезной энергии;
  • в процессе сгорания из него выделяется обычная вода, а точнее горячий насыщенный пар, который не влияет ни на атмосферу, ни на окружающих людей;
  • как химический элемент он встречается в каждом уголке планеты, на долю всех атомов приходится более 88 %, а значит ресурс, условно говоря, неисчерпаем.

Проблема в том, что водород формирует связи с любыми неметаллами, т. е. существует только в молекулярных соединениях, из которых его нужно выделять.

Большинство известных промышленных способов это сделать (пламенный пиролиз, газификация, конверсия, терморазложение, плазмохимия) требуют нагрева исходного вещества просто до невероятных температур (1000–6000 °C). Поэтому для домашнего использования остаётся единственное решение – электролиз воды.

Устройство и принцип работы

Водородный генератор (электролизёр) – специальный прибор, который при помощи высокого напряжения расщепляет воду на составляющие её компоненты.

Процесс электролиза протекает внутри отдельного гальванического блока, разведённого электродами на стороны: положительную (анод) и отрицательную (катод). Ток перемещается между ними через проводящий катализатор, буквально «разрывая» молекулу воды (Н2О) на 1 атом кислорода (О) и 2 атома водорода (HH).

Получившийся в результате нетоксичный газ обозначается гипотетической формулой HHO и носит название газ Брауна (Browns), в честь физика Ю. Брауна.

Благодаря его открытию удалось добиться снижения температуры горения водорода, что позволило изготавливать такие котлы из легкодоступных материалов.

Конструктивное устройство (узлы) примитивного водородного котла:

  • электролизёр, сепаратор, очиститель (опционально – блок водоподготовки);
  • трубопровод диаметром Ø 25–32 мм (разветвление – Ø 20, конечные – Ø 16);
  • панель управления и двухступенчатая система защиты на случай утечки газа;
  • теплообменник и камера сгорания, «наследуемые» от стандартного котлоагрегата.

Некоторые котлы имеют модульное строение. Максимальное число таких модулей – 6 шт., при этом каждый должен функционировать независимо от других.

1 – датчик уровня воды; 2 – заливной штуцер; 3 – датчик давления; 4 – патрубки залива электролизера (каналы подачи электролита в электролизер); 5 – патрубок выхода газа/воды из электролизера (канал отвода смеси газа и воды); 6 – патрубок выхода газа из емкости (канал сбора газообразной смеси водорода и кислорода); 7 – вентиль; 8 – водный затвор; 9 – клапан-пламегаситель; 10 – температурный датчик; 11 – электролизер; 12 – вода с добавлением гидроксида натрия (NaOH) (раствор электролита); 13 – блок широко импульсной модуляции для регулирования подаваемого напряжения по току и частоте; 14 – емкость для электролита.

Поэтапный принцип работы (образование тепла) водородного котла:

  1. Вода (электролитический водный раствор) попадает в электролизёр, где под воздействием электрического тока её расщепляет на атомы водорода и кислорода.
  2. Далее эти газы по разным каналам переходят в химический сепаратор, где из общей массы выделяется одноатомное водородное соединение – гремучий газ HHO.
  3. После очищения он направляется в камеру сгорания и там снова вступает в каталитическую реакцию окисления с кислородом (опционально – катализатором).
  4. Этот процесс сопровождается высвобождением тепла (побочный продукт – вода), которое нагревает теплообменник и теплоноситель в нем, за счёт чего и происходит обогрев дома.

Поскольку камера сгорания всё равно не используется в соответствии с её первичным назначением, специалисты рекомендуют наполнять её катализатором.

В роли катализатора чаще всего выступает обычная гранитная галька. Она способствует равномерному распределению энергии и после окончания горения газа Брауна, аккумулированное ей тепло будет передаваться теплоносителю. Кроме того гранит отгораживает теплообменник от огня, что продлит срок его службы.

Как выбрать комнатный термостат и экономить до 30% в месяц на отоплении

Требования установок к воде

Из-за низкой электропроводности воды её прямой электролиз недостаточно эффективен, поэтому часто котлы идут сразу в комплекте с блоком водоподготовки.

Наполнителем для таких контейнеров может быть почти любая щёлочь. На практике применяется раствор гидроксида калия (KOH) с электропроводностью, которая при концентрации 20–40 % достигает 0,3–0,5 Ом × см ‒1 , что в 10 7 раз больше, чем у деминерализованной воды. Иногда в основной электролит также подмешивают пентоксид ванадия (V₂O₅). Он снижает поляризацию электродов, чем упрощает работу электролизёра, но единого мнения о его безопасности пока нет.

Различные растворы добавляются в воду исключительно для минимизации электрического сопротивления, т. е. сами они не расходуются в процессе работы.

Также выпускают твёрдые электролиты на основе ионообменных мембран, в которых электропроводность обеспечивается ионами водорода или кислорода.

Для чего нужны и как применяются

Обычно энергетические затраты на выделение чистого водорода превышают долю полезного тепла, что делает его повсеместное использование бессмысленным.

Тем не менее, в некоторых случаях, водородный котёл может стать довольно неплохой альтернативой для отопления частного дома, особенно когда у владельцев есть доступ к бесплатным ресурсам – воде (колодец, скважина, водоснабжение из открытых источников) и энергии (водная и ветровая станция, солнечные панели).

Экономичность и эффективность в сравнение с электрическими или газовыми аналогами

Если использовать водородные котлы отопления в условиях коммунального обеспечения или покупки ресурсов, то говорить о какой-либо выгоде не приходится.

При трезвой оценке их экономичность не дотягивает даже до электрокотла – чемпиона по расточительству, а газовый агрегат и подавно выигрывает на его фоне.

Сравнение котла на водородном топливе с традиционными котлами:

Вид топлива Энергоэффективность
водород 10–11 %
электричество 35–45 %
метан, пропан 82–96 %

Зная, что при сгорании 1 кг водорода высвобождается 121 МДж энергии, а у природного газа – 32 МДж, можно примерно посчитать расход этих видов топлива.

Плотность водорода равна 0,09 кг/м 3 , что соответствует объёму 11100 л, а природного газа – 0,765 кг/м 3 на 1300 л. Учитывая потребность электролизёра в питании 1,8 кВт в час, необходимого для выработки 2040 л или 0,185 кг водорода, делаем вывод, что такой объём можно получить при сгорании 22 МДж энергии.

На 1 кВт мощности котла (чего достаточно для отопления 10 м 2 площади) потребуется 1 м 3 или 0,765 кг природного газа в час, т. е. 25 МДж энергии, что больше, чем даёт за такое же время электролизёр. Суммы тоже будут разные: 1 кВт водородной энергии обойдётся в 18,71 рубля, а газовой – всего в 0,65 рубля.

Баллоны с водородом можно покупать и не тратить воду с электричеством, но 40 кг хватит дому 60 м 2 всего на 1,5 дня, а стоимость каждого 2500–5000 рублей.

С электрокотлом он тоже не может полноценно конкурировать, ведь за 1 кВт в среднем придётся заплатить 4,76 рубля, что почти в 4 раза меньше 18,71 рубля. Поэтому энергию, которая будет потрачена на генерирование водорода, лучше сразу использовать для работы электроприборов – толку будет куда больше.

Дизельные котлы для отопления частного дома
Надежнейшие котлоагрегаты, отличающиеся от газовых лишь горелкой

Отзывы о бытовых водородных установках: преимущества и недостатки

Информации о реальном применении водородных котлов настолько мало, что её приходится собирать «по крупицам», но основные моменты выделить можно (в том числе опираясь на отзывы реальных пользователей водородных котлов для отопления).

Плюсы Минусы
«тихое горение» – нагрев теплоносителя осуществляется за счёт каталитических реакций, а значит, нет открытого пламени опасная эксплуатация – при повышении нормированного давления высок риск разгерметизации швов и взрыва котла
высокая экологичность – при работе не вырабатываются ни угарный газ, ни гарь, ни другие вредные для здоровья вещества низкая энергоэффективность – как уже говорилось, энергетические затраты на выработку HHO выше его теплоотдачи
отсутствие дымохода – из предыдущего пункта также следует, что такие агрегаты не нуждаются в удалении отводных газов недостаток специалистов – в регионах нет сертифицированных организаций, занимающихся ремонтом таких котлов
доступность ресурсов – формально, для заправки им нужно только электричество и вода (+ замена катализатора раз в год) поиск баллонов – если покупать чистый водород, то нужно учитывать, что их тоже вряд ли удастся найти поблизости

Стоит отметить, что вышеперечисленные качества относятся к заводским моделям, т. к. переделка агрегатов часто вообще не имеет экономического смысла.

Водородные котлы, которые «умельцы» создают своими руками на базе твердотопливных или газовых предшественников, конечно, дешевле фирменного оборудования, но без знаний физики, химии и расчётов практически невозможно собрать правильно работающий котёл. К тому же никто не отвечает за безопасность.

Лучшие модели бытовых водородных котлов отопления

KingKar 3000

Популярный в азиатских странах агрегат способен вырабатывать до 3,0 м 3 водорода в час при потреблении воды 1,6 л и электроэнергии 9,0 кВт. Отличается возможностью гибкого регулирования температуры горения в пределах от 800 до 3200 °C, путём изменения процентного соотношения компонентов топливной смеси.

Стоимость: 380 000 – 460 000 рублей.

Производитель: KingKar Eco-Technologies (КингКар Эко-Технолоджи), Китай.

STAR-1.1 + генератор STAR 2000

Водородный котёл российского производства работает в паре с совместимым генератором. Он имеет низкий уровень расхода электроэнергии 300 Вт + 3 кВт в час, а также воды – 1,1 л, при этом способен вырабатывать до 2 м 3 топлива за тот же отрезок времени. По желанию комплектуется вторым водонагревательным контуром.

Стоимость: 60 000 – 73 000 + 185 000 – 200 000 рублей.

Производитель: STAR Industries (СТАР Индастриес), Россия.

Home Energy Station

Не просто котёл, а целая энергетическая станция третьей модификации HES III. Она способна вырабатывать до 2,0 м 3 водорода в час, как из природного газа, так и через электролиз, потребляя 5,0 кВт электроэнергии и 1,8 л воды. В состав входит риформер, блок очистки, компрессор, хранилище газа и солнечные панели.

Стоимость: 310 000 – 450 000 рублей.

Производитель: Honda и Plug Power (Хонда и Плаг Пауэр), Япония и США.

Цены бытовых водородных котлов отопления: итоговая таблица

Рейтинг наиболее востребованных водородных котлов для отопления:

Модель водородного агрегата Расход воды, л/час Энергопотребление, кВт/ч Выработка, м 3 /час Цена, руб.
KingKar 3000 1,6 9,0 3,0 415 000
STAR-1.1 + STAR 2000 1,1 3,3 2,0 260 000
Home Energy Station 1,8 5,0 2,0 380 000

В заключение хотелось бы подвести небольшой итог: что касается успеха использования водородной энергии, то он, безусловно, есть, но нужно понимать – долгосрочные перспективы связаны с будущими технологиями, которые ещё не открыли, поэтому все эти котлы будут убыточны ещё минимум ближайшие 10 лет.

На текущий момент их ограниченное внедрение возможно лишь благодаря государственным дотациям и в рамках экспериментальных экологических программ.

Но если есть желание поэкспериментировать самому, то почему бы и нет, главное помнить, что водородное отопление требует знаний и умелых рук при его обустройстве. Доверять такую работу можно исключительно лицензированным специалистам, а не сомнительным дельцам, которые не ответят за качество.

Водородный котел отопления: устройство + принцип работы + критерии выбора

Принципы альтернативной энергетики все более и более завоевывают внимание потребителей. Во многом этому способствует рост тарифов на традиционные энергоносители, а также периодические сбои на рынке услуг.

В этих обстоятельствах водородный котел отопления рассматривается как один из самых перспективных видов устройств, работающих на возобновляемом топливе, которым и является газ H 2 .

Кроме того, мы обозначили параметры, которые стоит учесть при выборе котла, привели советы по эксплуатации и подготовили обзор лучших фабричных водородных генераторов. Любителям самоделок пригодится инструкция по сборке агрегата своими руками.

Свойства водорода как топлива

Как было сказано выше, топливом для подобных агрегатов служит водород, самый легкий в природе газ, не обладающий цветом и запахом. Среди его преимуществ можно назвать большое количество тепла, которое высвобождается при сгорании H 2 (121 МДж/кг, в то время как при горении пропана выделяется всего 40 МДж/кг).

В обычных условиях водород горит при температуре +2000°С, однако с помощью катализатора ее можно снизить до +300°С. Это позволяет изготовлять котлы из бюджетной стали, а не из дорогих редкоземельных металлов.

Водород нетоксичен, что обеспечивает безопасность его использованию в быту. При сжигании этого вещества получаются водяные пары, которые улучшают микроклимат в помещениях и не нуждаются в дымоходах.

При применении водорода следует строго соблюдать правила безопасности: при некорректном применении газа или контакте с открытым огнем может произойти разрушительный взрыв

К числу недостатков можно отнести повышенную взрывоопасность водорода, особенно, когда он смешивается с воздухом либо кислородом, что ведет к образованию гремучего газа.

Преимущества и недостатки водородных котлов

Сильными сторонами подобных устройств являются:

  • Полная экологичность . Продукты разложения воды не наносят вреда атмосфере, они совершенно безопасны для здоровья людей и домашних животных.
  • Высокий уровень КПД , который может достигать 96%. Это значительно выше коэффициента полезного действия дизеля, природного газа или угля.
  • Экономия природных ресурсов за счет применения альтернативных источников энергии .
  • Невысокая цена получаемых калорий. Для подобных устройств достаточно воды и немного электричества.

    В то же время у подобных устройств есть и слабые стороны.

    К числу минусов нужно отнести следующие нюансы:

  • Требовательность в обслуживании . Для максимально высокой степени выработки H 2 , необходимо каждый год заменять металлические пластины. Помимо замены электродов, для производства запланированного количества энергии необходимо регулярно добавлять катализатор. Частота этой процедуры зависит от мощности, а также от особенностей определенной модели.
  • Высокую стоимость — заводская установка обойдется не менее, чем в 35-40 тысяч рублей.
  • Опасность взрыва при повышении нормированного давления в котле.
  • Дефицит водородных баллонов — их достаточно редко можно встретить в продаже.
  • Ограниченность выбора . Поскольку подобные отопительные приборы не слишком распространены на российском рынке, не всегда можно быстро найти подходящую модель, а также отыскать компетентных специалистов для монтажа и ремонта оборудования.
  • Необходимость подвода коммуникаций . Для работы устройства необходимо постоянное подключение к электропитанию для осуществления реакции электролиза, а также к источнику воды, расход которой зависит от мощности прибора.

    Необходимо упомянуть о том, что производители уделяют большое внимание новым технологиям, стремятся усовершенствовать водородные котлы, устраняя или минимизируя недостатки.

    Принцип работы отопительного агрегата

    Благодаря своей активности H 2 в чистом виде не встречается в природе, однако его достаточно просто вычленить из обычной воды методом электролиза, при этом выделяется также газообразный кислород.

    На представленном изображении можно увидеть схематичное устройство нагревательного оборудования, работающего на водороде, с указанием всех элементов конструкции (+)

    Для функционирования отопительного прибора сначала требуется получить H 2 . Это происходит в особом отсеке, отведенном для протекания подобной реакции. В контейнер наливается жидкость, куда погружаются металлические пластины.

    На них подается электроток специально подобранной чистоты, под воздействием которого выделяется H 2 и О 2 , а также в качестве побочного продукта – пары воды.

    Полученная смесь пропускается через особое устройство – химический сепаратор, с помощью которого удается вычленить водород, отделив его от прочих примесей. Очищенный газ подается в горелку, на которую установлен клапан.

    Он препятствует передвижению H 2 в другую сторону, что предотвращает взрыв. При этом кислород и водяной пар через другую систему отвадятся в специальную емкость.

    Далее газообразный водород проходит через блок защиты и попадает в камеру сгорания. Здесь он реагирует с газом в присутствии катализатора, вследствие чего образуется тепло, которое через теплообменник поступает в домовую систему отопления.

    Выделившиеся в камере водяные пары по специально выделенному каналу возвращаются в резервуар с электролитом, используя, таким образом, процесс рециркуляции.

    Регулировка мощности осуществляется при помощи специально оборудованных каналов, число которых может достигать шести. Внутри каждого из этих приспособлений содержится катализатор, благодаря чему при включении стартует процесс выработки тепла.

    Газовый поток, нагревшийся до температуры 40°С, начинает движение к теплообменнику, расположенному в камере сгорания.

    Благодаря обособленным конструкциям, каналы могут действовать независимо друг от друга, что позволяет включать только часть из них.

    Процесс получения водорода в современных электролизных аппаратах полностью автоматизирован. Единственный процесс, выполняемый вручную, – заливание воды в систему

    Современные модели снабжаются также различными приборами, например, показателями уровня воды и датчиками давления, что позволяет им работать в автоматическом режиме и экстренно реагировать в непредвиденных ситуациях.

    Составные части водородной установки

    Устройство системы для отопления, функционирующей на водороде, достаточно проста.

    Котел , играющий роль теплообменника, — это основной элемент, где происходит выработка водорода.

    Котел, функционирующий на водороде, можно собрать из доступных элементов, а для его работы необходима лишь обычная или дистиллированная вода (+)

    Элетролизер — главная действующая часть котла, где происходит электролитическая реакция, приводящая к распаду воды на H 2 и О 2 . Элемент представляет собой резервуар, наполненный водой, в который помещаются металлические электроды, обладающие максимальной проводимостью тока.

    К пластинкам подсоединены провода, по которым осуществляется подача электричества.

    Горелка — приспособление, способствующее разогреву теплоносителя в отопительной системе. Находится в топочной камере, для ее разжигания подается искра.

    Клапан горелки — специальная деталь, находящаяся в верхней части устройства. Благодаря этой детали H 2 , поднявшийся наверх, легко преодолевает барьер, недоступный другим выделившимся веществам, и поступает непосредственно в горелку.

    В заводских водородных котлах предусмотрен блок управления. На панели отображаются показатели напряжения и тока, регулятор мощности и рычаги настройки других параметров работы

    Трубопровод — коммуникации, которые отходят от агрегата и используются для подачи тепла во все помещения дома. Для обвязки используют трубы отопления диаметром диаметром 25-32 мм. При прокладке соблюдают основополагающее правило: диаметр каждого следующего разветвления должен быть меньше, чем у предыдущего.

    Критерии выбора генераторов

    При решении приобрести подобную технику, важно обращать внимание на следующие критерии.

    Мощность . У современных приборов величина этого показателя может значительно варьироваться, что позволяет выбрать оптимальный вариант как для небольшого дома, так и для двух-, трехэтажного строения.

    Средний расход воды в современных моделях генератора не слишком велик. В течение 24 часов для функционирования прибора понадобится примерно 5,5 литров, за счет которых генерируется 1,2-2 литров топлива

    Число контуров . На приборах, функционирующих на водороде, обычно устанавливается отопительный контур. В некоторых моделях предусмотрен также дополнительный монтаж второго (нагревательного) контура.

    Уровень потребления электроэнергии . Технологии сегодняшнего дня позволяют добиться отличной производительности тепла при использовании минимума электричества. Энергопотребление различных видов генераторов варьируется от 1,2 до 3 кВт за 1 час.

    Низкий расход электроэнергии достигается благодаря тому, что водородный котел работает не беспрерывно, а лишь для поддержания определенной температуры в помещении.

    Источник питания . Все разновидности водородных генераторов можно разделить на две большие категории: одна работает от газа, другая – от электричества.

    Производитель . Лучше предпочесть проверенных производителей (Италия, США). Стоит опасаться некачественной продукции, предлагаемой сомнительными предприятиями по крайне низким ценам.

    Советы по эксплуатации котла

    Для улучшения функционала агрегата важно придерживаться прилагаемой инструкции. Усовершенствовать работу прибора можно, добавив дополнительные детали (при этом следует строго соблюдать правила безопасности).

    Установленный на горелке датчик пламени повышает безопасность системы. При затухании огня устройство в автоматическом режиме перекрывает поступление горючего газа в горелку, тем самым препятствуя его попаданию в помещение

    Можно вмонтировать во внутреннюю часть теплообменника специальные датчики, позволяющие отслеживать повышение показателей нагрева воды, а также дополнить конструкцию горелки запорной арматурой.

    Достаточно подключить ее непосредственно к датчику температуры , чтобы котел автоматически выключался, как только нагрев достигнет заданного показателя.

    Полезно также установить устройство нормированного охлаждения котла.

    Устройства на водороде могут применяться не только как единственное отопительное оборудование в доме, но и совмещаться с другими системами нагрева. Основные теплоустановки в этом случае могут работать в низкотемпературном режиме.

    В случае соблюдения норм эксплуатации агрегат, работающий на водороде, послужит не один десяток лет. Хотя гарантийный срок подобных устройств составляет 15 лет, на практике они могут качественно работать на протяжении 20-30 лет.

    Починка подобных аппаратов не составит труда опытному мастеру, поскольку принципиальная схема котла на водороде не слишком отличается от аналогов, работающих на иных видах топлива.

    Топ-5 фабричных водородных генераторов

    Первой фирмой, изготовившей и запатентовавшей технологию изготовления котла на водородном топливе, была итальянская компания Giacomini . Она специализируется на аппаратах, в основу которых положены экологические способы получения энергии: геотермальных насосах, солнечных панелях и других.

    H2ydroGEM — каталитическая камера сгорания, в каждом рожке которой находится вещество, ускоряющее реакцию сгорания водорода. Благодаря этому процесс происходит при сравнительно низкой температуре

    В настоящее время подобные модели изготовляются американскими, китайскими, европейскими компаниями, однако их ассортимент не слишком широк по сравнению с котлами, функционирующих на других видов топлива.

    Лучшие фабричные модели водородных систем

    Среди наиболее популярных моделей отметим:

  • МегаТанк100 – генератор, работающий на электричестве от сети. Имеет надежную многоуровневую систему защиты от перегрева и замыкания, что гарантирует безопасную и продуктивную работу. Стоимость модели зависит от ее комплектации.
  • STAR-2000 – дорогостоящий агрегат (>200000 рублей) обладает отличными техническими характеристиками. Несмотря на то, что этот генератор потребляет минимум энергии, он способен отапливать помещение площадью 251-300 квадратных метров.
  • Kingkar – работающий от сети прибор, имеющий отличные рабочие свойства. Стоимость модели достаточно высока – около 100 тысяч рублей, однако она возмещается экономичным потреблением энергии.
  • H2-2 – итальянская техника класса «экстра» по высокой цене (примерно 250 000 рублей). позволяющая нагревать воздух в обширных пространствах (от 300 м 3 и выше) с минимальным расходом электричества.
  • Free Energy – качественные устройства по демократичной стоимости в пределах 15-35 тысяч рублей (цена зависит от мощности и других характеристик). Снабжены блоком управления, автоматизирующим многие процессы, многоуровневым датчиком регулирования напряжения и давления.

    Существуют также и другие модели в разных ценовых категориях.

    Как сделать котел самостоятельно

    Генераторы отопления имеют достаточно легкую конструкцию. При известном уровне мастерства можно собрать прибор самостоятельно . В то же время из-за взрывоопасности водородной смеси такая работа требует чрезвычайной ответственности, знаний техники безопасности и опыта монтажа подобных устройств.

    При самостоятельном изготовлении прибора не удастся избавиться от солидных финансовых затрат, поскольку часть компонентов лучше приобрести готовыми. Высокий риск заставляет задуматься о заводских установках, на которые производители дают долгосрочные гарантии

    Процесс изготовления своими руками водородного котла можно разделить на несколько этапов.

    Шаг №1выполнение чертежа и подготовка материалов . Прежде всего следует найти в Интернете аналогичные проекты, чтобы на их основе продумать приспособление, которое соответствовало бы всем условиям и возможностям.

    Необходимо точно рассчитать все показатели, и прежде всего, необходимую мощность, а также решить вопрос о материалах, которые будут использоваться для изготовления котла. Оптимальным вариантом считаются ферромагнитные сплавы, однако вполне подойдет емкость, выполненная из нержавеющей стали.

    Хотя отопительные водородный генератор может иметь разные конструкции, неизменными остаются следующие детали:

    • 12-вольтный источник энергии;
    • резервуар, где будет располагаться конструкция;
    • ШИМ-регулятор мощностью не менее 30 А;
    • несколько трубок разного диаметра, изготовленных из стали-нержавейки;
    • стальной лист;
    • ножовка по металлу;
    • газовая горелка — лучше готовая, приобретенная в магазине.

    Шаг 2создание электролитов . Для изготовления пластин, которыми будет оснащен электролизер, нужно взять лист стали средней толщины. При помощи ножниц для металла, ножовки или иного инструмента он разрезается на равные полоски в количестве 18 и более штук (число должно быть обязательно четным).

    С обратной страны в каждой из них необходимо просверлить отверстия для болтов, которые понадобятся, чтобы удерживать эти элементы в электролите совершенно неподвижно.

    Все пластины делим на аноды и катоды, в зависимости от этого деления к ним подсоединяются провода, соответственно передающие положительный и отрицательный заряды.

    Использование постоянного тока более результативно, нежели применение переменного. В качестве его источника лучше всего воспользоваться генератором типа ШИМ.

    Шаг №3сборка электролизера . Наилучшим материалом для изготовления этого элемента является нержавеющая сталь. Из металла сваривается надежная конструкция прямоугольной либо квадратной формы, после чего в нее заливается вода либо смесь H 2 O с катализатором, а также размещаются подготовленные пластины с подсоединенными проводками.

    Шаг №4подсоединение горелки . В верхней части устройства монтируется горелка — лучше воспользоваться покупной моделью, приобрести которую можно в специализированном магазине.

    Шаг №5монтаж и подсоединение сепаратора , который необходим для выделения из смеси газов водорода.

    В заключение прокладывается трубка, по которой H 2 будет подниматься до горелки, а также подсоединяются элементы, отводящие тепло и распределяющие его по всему дому.

    Какая вода лучше — обычная или дистиллированная

    Один из вопросов, который часто задают владельцы водородных котлов, касается воды, использующейся для работы устройств.

    Дистиллированную воду для работы водородного котла можно приобрести в магазинах или наладить ее производство самостоятельно, используя простейшую установку

    По мнению специалистов, наилучшие показатели заводские или самодельные устройства демонстрируют при работе на дистиллированной воде, в которую добавлено совсем немного гидроксида натрия (на 10 литров H2О – одну столовую ложку).

    Однако водородный котел может с успехом функционировать и на водопроводной воде, главное, чтобы в ней не содержались соли тяжелых металлов.

    Котел на водородном топливе, изготовленный в заводских условиях или самостоятельно, позволит создать автономную отопительную систему. Это поможет значительно сократить платежи в ЖКХ, решит вопрос о поддержании комфортной температуры в жилых комнатах и подсобных помещениях.

    Есть опыт использования водорода в качестве топлива? Хотите задать вопросы по теме или рассказать о своем изобретении? Пожалуйста, комментируйте публикацию, участвуйте в обсуждениях и оставляйте фотографии своих самоделок. Блок обратной связи расположен ниже.

    Пошаговая инструкция по созданию котла отопления на водородном топливе

    Водородный котёл представляет собой инновационное научное решение, благодаря которому можно отапливать объекты с минимальными финансовыми затратами и высокой эффективностью. Он не нуждается в обслуживании и надёжен в эксплуатации, но имеет сложную конструкцию и предъявляет высокие требования к качеству применяемых комплектующих. Возможно ли сделать своими руками котёл отопления на водородном топливе?

    Свойства водорода как топлива

    Водород является самым лёгким газом без цвета и запаха, который находится на десятом месте по распространённости химическим элементом на планете. Он не токсичен и даже при протекании реакции горения не выделяет вредных веществ.

    В качестве топлива водород использовать выгодно по следующим причинам:

    • высокая отдача тепла (более 121 МДж/кг) за счёт достижения при горении температуры +60000С,
    • возможность снижения температуры горения до +3000С, при условии использования катализаторов,
    • безопасность при утечках за счёт быстрого улетучивания в атмосферу, так как его вес легче воздуха в 14 раз,
    • возможность добычи топлива в любой точке планеты,
    • неприхотливость к типу используемого котла.

    Устройство водородного котла

    Водородный котёл отопления состоит из следующих конструктивных элементов:

    • теплообменника,
    • камеры сгорания топлива,
    • электролизера,
    • ёмкости для выработки водорода, в которую помещён электролит,
    • двухступенчатого блока защиты, предотвращающего протекание цепной реакции.

    Устройство водородного котла

    Принцип работы

    Работа котла на водородном топливе реализуется следующим образом:

    1. В электролизере, после поступления электролитического раствора и пропускания через два погружённых электрода электрического тока, начинается выработка газа H2 и O2, а также водяного пара.
    2. Газовая смесь поступает в химический сепаратор, в котором происходит отделение водорода из общего объёма. При этом очищенный газ через специальный клапан отводится в следующий узел установки без возможности обратного хода. Такое конструктивное решение позволяет исключить взрыв при контакте водорода с воздушной смесью.
    3. Через защитный блок очищенный газ поступает в камеру сгорания, в которой расположен теплообменник. В ходе химической реакции водорода с кислородом в присутствии катализатора происходит нагрев теплообменника, в котором находится теплоноситель, используемый в отопительной системе объекта.
    4. Отработанный после химической реакции газ снова поступает в камеру с электролитическим раствором.

    Регулировка мощности нагрева осуществляется за счёт наличия в системе нескольких специальных каналов с катализатором, которые в процессе работы котла могут участвовать в химической реакции или быть исключены из неё.

    Критерии выбора модели

    Водородный котёл для дома необходимо подбирать с учётом следующих критериев:

    • мощность нагрева должна соответствовать требованиям используемой отопительной системе и теплоносителя, а также учитывать площадь отапливаемых помещений,
    • размеры камеры сгорания должны быть оснащены необходимым количеством теплообменников, позволяющими организовать несколько отопительных контуров,
    • электросеть в здании должна выдерживать мощность потребления электроэнергии котлом,
    • все конструктивные элементы котла должны быть изготовлены из качественных материалов и иметь достаточный запас прочности и износостойкости,
    • блок защиты должен быть сертифицированным и соответствовать стандартам безопасности.

    Пример водородного котла отопления

    Особенности эксплуатации

    Важной особенностью использования водородного топлива является опасность его взрыва при контактировании с воздухом. Поэтому важно придерживаться следующих правил эксплуатации:

    • необходимо периодически следить за температурой датчиков, установленных на теплообменниках, и не допускать перегрева теплоносителя выше допустимых норм,
    • запрещено эксплуатировать котёл в режимах, которые не предусмотрены производителем или могут вызвать протекание цепной реакции,
    • при повышении давления газа в камере сгорания необходимо принять меры по его стабилизации и выяснить причины таких изменений,
    • для непрерывной работы котла нужно позаботиться о стабилизированном электропитании,
    • важно периодически менять электролизер и следить за подачей воды.

    Преимущества и недостатки

    Выбор в пользу котлов, работающих на водородном топливе, обоснован следующими их преимуществами:

    • отсутствие выхлопов вредных веществ в атмосферу,
    • тепло выделяется в ходе химической реакции, для которой наличие пламени не требуется,
    • высокий КПД тепловой установки,
    • отсутствие шума в работе котла,
    • не требуется установка дымохода, благодаря чему допускается устанавливать котёл в любом месте помещения.

    При всех достоинствах водородных котлов, также стоит учитывать и их недостатки:

    • небольшое количество предприятий, занимающихся получением и сжижением водорода,
    • необходимость контроля давления в баллоне с водородом, чтобы не допустить взрыва,
    • высокие требования к качеству сборки всех узлов, а также применяемым при изготовлении материалам,
    • для ремонта и обслуживания требуется привлечение специалистов,
    • сложности с поиском деталей,
    • большой расход воды.

    При всех достоинствах водородных котлов, также стоит учитывать сложности с поиском деталей

    Как сделать водородный котёл своими руками?

    Прежде чем сделать водородный котёл своими руками, необходимо подготовить следующие материалы:

    • стальные высоколегированные нержавеющие листы толщиной 2-4 мм,
    • очистной водяной фильтр,
    • прозрачные газовые шланги высокого давления с диаметром 8 мм,
    • герметичная пластиковая ёмкость объёмом 1,5-2 л,
    • штуцер на шланг 8 мм,
    • два болта 150х6 мм, гайки и шайбы под них,
    • профильная труба 20х20 мм и 40х40 мм.

    Для изготовления потребуются следующие инструменты:

    • болгарка с диском по металлу,
    • отвертка и рожковый ключ под болты,
    • инструменты для нарезания резьбы 6 мм,
    • строительный нож для резания шлангов,
    • дрель с набором свёрл,
    • сварочный аппарат.

    Для изготовления водородного котла потребуется болгарка с диском по металлу

    Процесс изготовления котла качественно можно разделить на следующие этапы:

    1. Создание генератора водорода.
    2. Изготовление и сборка котла.

    Этап создания генератора водорода

    Пошагово генератор водорода изготавливается следующим образом:

    1. Стальной лист нарезаем на пластинки размером 50х50 мм в количестве 16 штук. Один из углов срезаем под углом 450, а в противоположном – просверливаем отверстия диаметром 6 мм.
    2. На один болт насаживаем пластинки, прокладывая их с двух сторон шайбами с толщиной 1-2 мм. Фиксируем их гайкой. На второй болт насаживаем оставшиеся пластинки аналогичным образом. В итоге получаем конструкцию, напоминающую два радиатора, которые могут быть вставлены друг в друга так, чтобы пластины не касались своими поверхностями.
    3. Берём пластиковый контейнер и делаем в его крышке два отверстия под болты так, чтобы пластинки радиаторов можно было расположить друг над другом и они не касались.
    4. Закрепляем два радиатора к пластинке.
    5. Вставляем конструкцию внутрь контейнера и закрепляем на болты. При этом между крышкой и корпусом прокладываем мягкие резиновые прокладки для повышения герметичности ёмкости.
    6. Проделываем в крышке два отверстия 8 мм под резиновые трубки: одно для подачи водорода, а второе – для воды.
    7. В отверстия вставляем два патрубка, изготовленных из стальной трубы и нарезанной резьбой. Прокладываем с двух сторон прокладки и фиксируем на гайки.
    8. Проверяем герметичность сборки, подключив к одному патрубку компрессор, а ко второму манометр. Накачиваем давление 2 атмосферы и следим за показаниями манометра в течение 30 минут. Если оно не изменилось, то сборка завершена, в противном случае устраняем допущенные при герметизации ошибки.
    9. Проверяем работоспособность генератора в рабочих условиях: устанавливаем обратный клапан к патрубку, подключаем к нему баллон с водородом, ко второму – воду, а к двум электродам (два болта радиаторов) – электрический ток.

    Этап создания и сборки котла

    Водородные котлы для частного дома, предназначенные для отопления, пошагово необходимо создавать следующим образом:

    1. Разрезаем профильную трубу 20х20 мм болгаркой на 8 частей по 300 мм.
    2. Трубу 40х40 мм разрезаем на 3 части: две по 80 мм и одна – 200 мм.
    3. В трубе 200 мм с сечением 40х40 мм по середине длины с двух противоположных боковых сторон прорезаем отверстия под трубу 40х40 мм. Затем в отверстия вставляем трубки 40х40 мм длиной 80 мм под прямым углом и привариваем их.
    4. К трём торцевым частям крестовины привариваем заглушки, а к четвёртой – заглушку с патрубком для подсоединения трубы с водородом.
    5. На расстоянии 70-80 мм от центра крестовины на каждой её части просверливаем по одному отверстию диаметром 10-14 мм. Получится четыре отверстия.
    6. Привариваем форсунки (аналогичные обычным газовым) в 4 подготовленные отверстия.
    7. Привариваем к каждой торцевой части по две профильные трубы 20х20 мм так, чтобы они образовывали прямой угол с плоскостью крестовины.
    8. Из листовой стали вырезаем три стенки корпуса котла 300х300 мм. В 2-х из них делаем 4 отверстия диаметром 20-30 мм по месту расположения форсунок, а в третьем – с диаметром 10 мм.
    9. Разрезаем трубу диаметром 20-30 мм на куски длиной 50-60 см и привариваем их к вырезанному на восьмом шаге стальному листу меньших размеров.
    10. Берём трубу диаметром 20 мм с длиной меньшей на 30-40 мм длины сваренных труб и просверливаем в ней два отверстия вверху и внизу так, чтобы была возможность приварить её.
    11. Трубу прикладываем к стальному листу с меньшими отверстиями и привариваем.
    12. Готовую конструкцию переворачиваем и устанавливаем второй стальной лист, при этом трубки должны войти в проделанные ранее отверстия. Затем привариваем трубки к листу.
    13. Привариваем к стальному листу конструкцию с горелкой.
    14. Привариваем патрубки для циркуляции теплоносителя к соответствующим отверстиям корпуса.
    15. На вводный патрубок устанавливаем температурный датчик, а на горелку – детектор пламени. Соединяем оба датчика с автоматическими контроллерами или визуально-звуковыми системами оповещения.
    16. Проверяем корпус на герметичность.
    17. Затем создаём внешний защитный корпус подходящих размеров из стальных листов, в который помещаем все узлы конструкции и соединяем их. Особое внимание необходимо уделить герметичности всех соединений и тщательно её перепроверить. Подключаем электричество к электродам. Выполняем тестовый запуск установки.

    Для того, чтобы в электролизере ускорить химическую реакцию, необходимо в воде растворить щёлочь или соль. Это улучшит проводимость воды и повысит выход водорода.

    Котлы на водородном топливе изготовить своими руками вполне возможно, так как практически все детали можно приобрести без проблем в строительных магазинах. Однако сложности возникают при изменении конструкции с целью повышения характеристик, что требует привлечения специалистов для выполнения сложных расчётов. Создание котлов без продумывания основных параметров сделает их неэффективными и опасными для эксплуатации.

    Устройство и принцип работы водородного котла отопления — раскрываем все нюансы

    Опубликовано Артём в 01.03.2019 01.03.2019

    С ростом цен на энергоносители, вопрос снижения затрат на отопление частного дома становится все более значимым. Одной из альтернатив традиционному оборудованию для получения энергии является водородный котел.

    Уникальные особенности котлов на водороде

    Котлы такого типа мало востребованы в России по причине недостаточной информированности о них широких масс потребителей. В западных странах этот альтернативный вид отопления уже довольно распространен благодаря доказанной экологической чистоте, а также получению заметной экономии при оплате за коммунальные услуги.

    «Порождающий воду» – именно так звучит перевод термина «водород» с латыни. Этот элемент считается самым распространенным веществом в мире, из него наполовину состоит солнце, он широко применяется в промышленности, а также обладает массой уникальных свойств, которые и были использованы при разработке водородного отопительного котла. Главное уникальное свойство элемента – его неисчерпаемость в недрах и окружающем мире.

    Процесс получения водорода прост и понятен. Для него требуется обязательное наличие электрической энергии и воды. Электроток способствует расщеплению молекул воды на кислород и водород, который впоследствии можно использовать с целью обогрева помещений.

    Водород как энергоноситель считается самым безопасным и чистым элементом, а отопление на его основе получается полноценным и эффективным.

    Котлы такого типа можно гармонично встроить своими руками в уже существующую отопительную систему без ущерба для нее.

    Основные нюансы водородных котлов

    Мощность котлов, работающих на основе водорода, выбирают в зависимости от площади сооружения, которое необходимо обогреть.

    С помощью техники подобного рода можно решать множество задач, связанных с обогревом. Это происходит благодаря одновременному функционированию нескольких каналов, предназначенных для выработки водородной энергии (максимум их может быть 6).

    Модульная система, присущая водородным котлам, обеспечивает независимую работу каналов, никак не воздействуя при этом на снижение эффективности установки. Каждый отдельный канал содержит свой катализатор.

    Плюсы обогрева водородом

    Котел, работающий на водороде, востребован по многим причинам:

    1. Неисчерпаемость водорода, а также возможность получать его в любом количестве.
    2. Получение водорода считается более выгодным экономически, чем постоянная добыча полезных ископаемых, обладающих горючими свойствами (газа, угля, нефти и т. д.).
    3. Система отопления работает без вредных для людей и атмосферы выхлопов, выделяя обычный водяной пар.
    4. Нет необходимости в пламени (водородное отопление работает на базе химических реакций).
    5. Котел обладает максимально высоким КПД.
    6. Устройство работает совершенно бесшумно.
    7. Отсутствует необходимость в строительстве и эксплуатации дымохода.
    8. Требования безопасности к водородному отоплению ниже, чем к установкам, работающим на основе газа.

    Недостатки водородных котлов

    Несмотря на массу преимуществ, важно знать о недостатках таких агрегатов:

    • необходимость постоянного пополнения катализатора;
    • взрывоопасность элемента при несоблюдении строгих требований;
    • неудобная транспортировка водорода;
    • недостаток специалистов по установке, а также сервисному обслуживанию подобного оборудования в России;
    • недостаточное количество необходимых запчастей по причине неразвитого рынка водородного отопления.

    Принцип функционирования

    В основе работы водородной отопительной системы лежит реакция, возникающая при контактах молекул водорода и кислорода. В результате взаимодействия молекул образуется так называемый газ Брауна и выделяется значительный объем тепла.

    Для использования на практике изначально производились водородные котлы промышленного назначения. Такое оборудование отличается крупными габаритами, занимает значительные площади и имеет довольно маленький коэффициент полезного действия, не превышающий 80%. Однако технология постепенно развивалась, и, освоив котлы промышленного назначения, производители постепенно пришли к возможности изготовления оборудования для отопления жилых домов.

    Для нормального функционирования водородной установки необходимо соблюдение ряда параметров:

    • Возможность поступления воды. Обычно это водопроводная вода, но может быть и дистиллированная. Показатели потребления жидкости зависят от мощности оборудования.
    • Доступ к электроэнергии. Электролизная реакция требует наличия электричества.
    • Регулярная замена катализатора. Периодичность зависит от модификации и мощности котла.

    Водородное оборудование, произведенное промышленным способом, отличается высокими стандартами безопасности, оно даже менее опасно в эксплуатации, чем котлы на твердом топливе и газе. Все процессы в водородном аппарате происходят внутри оборудования, а потребителю только остается контролировать рабочие параметры системы.

    Обратите внимание! В отличие от заводских моделей, в устройствах, сделанных своими руками, имеется опасность утечек взрывоопасного газа Брауна. Поэтому самодельные котлы требуют особого подхода к обеспечению техники безопасности.

    Устройство и принцип действия

    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.

    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:

    • 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.

    Отопление дома водородом с помощью ННО генератора

    Видео

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

    Преимущества и недостатки водородного котла отопления

    Помимо своей небольшой стоимости водородное отопления характеризуется еще одним немаловажным качеством – оно абсолютно экологически чистое, поскольку водород является составной частью окружающей среды. Процесс горения данного вида топлива совсем не выделяет вредных веществ. Кроме этого, водород из всех других химических элементов является наиболее встречаемым на планете. Он находится в избытке.

    Если возникает вопрос – купить или нет водородный котёл цена которого довольно-таки внушительна, следует описать основные плюсы такого оборудования.

    Плюсы водородного котла:

    1. Такой водородный генератор для отопления характеризуется высоким КПД – свыше 90%.
    2. Водородная горелка обладает экологической безопасностью. При функционировании агрегата образуется только пар, который абсолютно безвреден, как для организма проживающих в жилом помещении людей, так и для окружающей среды.
    3. Водородное отопление не предполагает наличие огня. Тепло образуется посредством химической реакции с задействованием катализатора. Водород объединяется с кислородом, что приводит к генерации тепловой энергии, которая попадает в теплообменник.
    4. В перспективе, если тема применения водородных котлов продолжит развиваться, то экономику всего мира ждет подъем и небывалый расцвет.
    5. Водородные горелки функционируют бесшумно, что также является несомненным плюсом.
    6. Генераторы водорода для отопления при самостоятельном монтаже не требуют сооружения и использования дымоходов, что очень удобно.

    Указав на достоинства водородного котла отопления, будет несправедливым не указать на его недостатки, которые также имеют место быть:

    • При стандартной комнатной температуре водород имеет газообразную консистенцию. Помимо этого, вещество считается довольно взрывоопасным, что создает определенные трудности при его транспортировке.
    • Хоть в западных государствах водородные котлы набирают все большую популярность, в России им уделяется недостаточное внимание, что может создать некоторые сложности с его приобретением и установкой.
    • Для подготовки специалистов, способных проверять и сертифицировать водородные баллоны, необходимо время.

    Советы по эксплуатации и техника безопасности

    Большой риск взрыва газа накладывает свои условия и требования применения оборудования. Правила нацелены на снижение возможности контакта кислорода с воздухом, что может вызвать разрушительную химическую реакцию.

    Рекомендации от специалистов:

    • Контролировать показатели температуры датчиков на теплообменниках. Температура не должна повышаться выше предельно допустимого уровня.
    • Проверять показатели давления газа. Если уровень повышается, нужно немедленно принимать меры для снижения.
    • Внимательно читать инструкцию от производителя и не эксплуатировать котел в режимах, не предусмотренных изготовителем.
    • Контролировать подачу воды.
    • Регулярно менять электролизер.
    • Позаботиться о бесперебойной подаче электроэнергии.
    • Не проводить модернизацию оборудования самостоятельно. Процедура может привести к утечке водородного состава и спровоцировать взрыв.

    Совет! Систему нужно дополнить датчиками температуры внутри теплообменника – это позволит вовремя увидеть повышение уровня и принять меры по стабилизации показателей. Также не помешает запорная арматура в устройстве горелки и система охлаждения котла.

    Если эксплуатация водородного котла соответствует нормам, то прослужит оборудование очень долго. Схема котла не отличается сложностью, поэтому проблемы с ремонтом не возникнет – в этих агрегатах попросту нечему ломаться, но только при условии, что все детали сделаны из качественных материалов.

    Изготовление и монтаж

    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:

    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.

    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.

    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.

    Оправдана ли самостоятельная сборка водородного котла?

    Целесообразность сборки водородного агрегата своими руками вызывает массу вопросов, которые еще недостаточно исследованы, поэтому перед принятием такого решения следует тщательно взвесить все «за» и «против», а также учесть важные моменты.

    Соорудив агрегат из вышеперечисленных элементов и дополнив его стандартными автоматическими и механическими комплектующими, можно получить опытный экземпляр водородного агрегата. Чтобы он полноценно заработал, следует провести немало испытаний и проб.

    Кол-во блоков: 13 | Общее кол-во символов: 21945
    Количество использованных доноров: 6
    Информация по каждому донору:

    Устройство и принцип работы водородного котла отопления

    Принципы альтернативной энергетики все более и более завоевывают внимание потребителей. Во многом этому способствует рост тарифов на традиционные энергоносители, а также периодические сбои на рынке услуг.

    В этих обстоятельствах водородный котел отопления рассматривается как один из самых перспективных видов устройств, работающих на возобновляемом топливе, которым и является газ H2.

    • Свойства водорода как топлива
    • Принцип работы водородного котла
    • Составные части водородной установки
    • Критерии выбора генераторов
    • Советы по эксплуатации котла
    • Фабричные модели водородных систем
      • Топ-5 фабричных водородных генераторов
    • Как сделать котел самостоятельно
    • Какая вода лучше — обычная или дистиллированная
    • Выводы и полезное видео по теме

    Свойства водорода как топлива

    Как было сказано выше, топливом для подобных агрегатов служит водород, самый легкий в природе газ, не обладающий цветом и запахом. Среди его преимуществ можно назвать большое количество тепла, которое высвобождается при сгорании H2 (121 МДж/кг, в то время как при горении пропана выделяется всего 40 МДж/кг).

    В обычных условиях водород горит при температуре +2000° С, однако с помощью катализатора ее можно снизить до +300° С. Это позволяет изготовлять котлы из бюджетной стали, а не из дорогих редкоземельных металлов.

    Водород нетоксичен, что обеспечивает безопасность его использованию в быту. При сжигании этого вещества получаются водяные пары, которые улучшают микроклимат в помещениях и не нуждаются в дымоходах.

    К числу недостатков можно отнести повышенную взрывоопасность водорода, особенно, когда он смешивается с воздухом либо кислородом, что ведет к образованию гремучего газа.

    Преимущества и недостатки водородных котлов

    Сильными сторонами подобных устройств являются:

    • Полная экологичность. Продукты разложения воды не наносят вреда атмосфере, они совершенно безопасны для здоровья людей и домашних животных.
    • Высокий уровень КПД, который может достигать 96%. Это значительно выше коэффициента полезного действия дизеля, природного газа или угля.
    • Применение альтернативных источников энергии, дает возможность экономить залежи природных ресурсов, снижая их добычу.
    • Невысокая цена получаемых калорий. Для подобных устройств достаточно воды и немного электричества.

    В то же время у подобных устройств есть и слабые стороны. К числу минусов нужно отнести следующие нюансы:

    • Для максимально высокой степени выработки H2, необходимо каждый год заменять металлические пластины.
    • Помимо замены электродов, для производства запланированного количества энергии необходимо регулярно добавлять катализатор. Частота этой процедуры зависит от мощности, а также от особенностей определенной модели.
    • Оборудование имеет достаточно высокую стоимость: заводская установка обойдется не менее, чем в 35-40 тысяч рублей.
    • При повышении нормированного давления в котле создается возможность взрыва.
    • Водородные баллоны достаточно редко можно встретить в продаже.
    • Поскольку подобные отопительные приборы не слишком распространены на российском рынке, не всегда можно быстро найти подходящую модель, а также отыскать компетентных специалистов для монтажа и ремонта оборудования.
    • Для работы устройства необходимо постоянное подключение к электропитанию для осуществления реакции электролиза, а также к источнику воды, расход которой зависит от мощности прибора.

    Необходимо упомянуть о том, что производители уделяют большое внимание новым технологиям, стремятся усовершенствовать водородные котлы, устраняя или минимизируя недостатки.

    Принцип работы водородного котла

    Благодаря своей активности H2 в чистом виде не встречается в природе, однако его достаточно просто вычленить из обычной воды методом электролиза, при этом выделяется также газообразный кислород.

    Для функционирования отопительного прибора сначала требуется получить H2. Это происходит в особом отсеке, отведенном для протекания подобной реакции. В контейнер наливается жидкость, куда погружаются металлические пластины. На них подается электроток специально подобранной чистоты, под воздействием которого выделяется H2 и О2, а также в качестве побочного продукта – пары воды.

    Полученная смесь пропускается через особое устройство – химический сепаратор, с помощью которого удается вычленить водород, отделив его от прочих примесей. Очищенный газ подается в горелку, на которую установлен клапан. Он препятствует передвижению H2 в другую сторону, что предотвращает взрыв. При этом кислород и водяной пар через другую систему отвадятся в специальную емкость.

    Далее газообразный водород проходит через блок защиты и попадает в камеру сгорания. Здесь он реагирует с газом в присутствии катализатора, вследствие чего образуется тепло, которое через теплообменник поступает в домовую систему отопления. Выделившиеся в камере водяные пары по специально выделенному каналу возвращаются в резервуар с электролитом, используя, таким образом, процесс рециркуляции.

    Регулировка мощности осуществляется при помощи специально оборудованных каналов, число которых может достигать шести. Внутри каждого из этих приспособлений содержится катализатор, благодаря чему при включении стартует процесс выработки тепла. Газовый поток, нагревшийся до температуры 40 о , начинает движение к теплообменнику, расположенному в камере сгорания.

    Благодаря обособленным конструкциям, каналы могут действовать независимо друг от друга, что позволяет включать только часть из них.

    Современные модели снабжаются также различными приборами, например, показателями уровня воды и датчиками давления, что позволяет им работать в автоматическом режиме и экстренно реагировать в непредвиденных ситуациях.

    Составные части водородной установки

    Устройство системы для отопления, функционирующей на водороде, достаточно проста. Котел, играющий роль теплообменника, — это основной элемент, где происходит выработка водорода.

    Элетролизер — главная действующая часть котла, где происходит электролитическая реакция, приводящая к распаду воды на H2 и О2. Элемент представляет собой резервуар, наполненный водой, в который помещаются металлические электроды, обладающие максимальной проводимостью тока. К пластинкам подсоединены провода, по которым осуществляется подача электричества.

    Горелка — приспособление, способствующее разогреву теплоносителя в отопительной системе. Находится в топочной камере, для ее разжигания подается искра.

    Клапан горелки — специальная деталь, находящаяся в верхней части устройства. Благодаря этой детали H2, поднявшийся наверх, легко преодолевает барьер, недоступный другим выделившимся веществам, и поступает непосредственно в горелку.

    Трубы — коммуникации, которые отходят от агрегата и используются для подачи тепла во все помещения дома. Для этого обычно применяются элементы диаметром 25-32 мм, при прокладке которых соблюдается основополагающее правило: диаметр каждого следующего разветвления должен быть меньше, чем у предыдущего.

    Критерии выбора генераторов

    При решении приобрести подобную технику, важно обращать внимание на следующие критерии.

    Мощность. У современных приборов величина этого показателя может значительно варьироваться, что позволяет выбрать оптимальный вариант как для небольшого дома, так и для двух-, трехэтажного строения.

    Число контуров. На приборах, функционирующих на водороде, обычно устанавливается отопительный контур. В некоторых моделях предусмотрен также дополнительный монтаж второго (нагревательного) контура.

    Уровень потребления электроэнергии. Технологии сегодняшнего дня позволяют добиться отличной производительности тепла при использовании минимума электричества. Энергопотребление различных видов генераторов варьируется от 1,2 до 3 кВт за 1 час. Низкий расход электроэнергии достигается благодаря тому, что водородный котел работает не беспрерывно, а лишь для поддержания определенной температуры в помещении.

    Источник питания. Все разновидности водородных генераторов можно разделить на две большие категории: одна работает от газа, другая – от электричества.

    Производитель. Лучше предпочесть проверенных производителей (Италия, США). Стоит опасаться некачественной продукции, предлагаемой сомнительными предприятиями по крайне низким ценам.

    Советы по эксплуатации котла

    Для улучшения функционала агрегата важно придерживаться прилагаемой инструкции. Усовершенствовать работу прибора можно, добавив дополнительные детали (при этом следует строго соблюдать правила безопасности).

    Можно вмонтировать во внутреннюю часть теплообменника специальные датчики, позволяющие отслеживать повышение показателей нагрева воды, а также дополнить конструкцию горелки запорной арматурой. Достаточно подключить ее непосредственно к датчику температуры, чтобы котел автоматически выключался, как только нагрев достигнет заданного показателя.

    Полезно также установить устройство нормированного охлаждения котла.

    В случае соблюдения норм эксплуатации агрегат, работающий на водороде, послужит не один десяток лет. Хотя гарантийный срок подобных устройств составляет 15 лет, на практике они могут качественно работать на протяжении 20-30 лет. Починка подобных аппаратов не составит труда опытному мастеру, поскольку принципиальная схема котла на водороде не слишком отличается от аналогов, работающих на иных видах топлива.

    Фабричные модели водородных систем

    Первой фирмой, изготовившей и запатентовавшей технологию изготовления котла на водородном топливе, была итальянская компания Giacomini. Она специализируется на аппаратах, в основу которых положены экологические способы получения энергии: геотермальных насосах, солнечных панелях и других.

    В настоящее время подобные модели изготовляются американскими, китайскими, европейскими компаниями, однако их ассортимент не слишком широк по сравнению с котлами, функционирующих на других видов топлива.

    Топ-5 фабричных водородных генераторов

    Среди наиболее популярных моделей отметим:

    • МегаТанк100 – генератор, работающий на электричестве от сети. Имеет надежную многоуровневую систему защиты от перегрева и замыкания, что гарантирует безопасную и продуктивную работу. Стоимость модели зависит от ее комплектации.
    • STAR-2000 – дорогостоящий агрегат (>200000 рублей) обладает отличными техническими характеристиками. Несмотря на то, что этот генератор потребляет минимум энергии, он способен отапливать помещение площадью 251-300 квадратных метров.
    • Kingkar – работающий от сети прибор, имеющий отличные рабочие свойства. Стоимость модели достаточно высока – около 100 тысяч рублей, однако она возмещается экономичным потреблением энергии.
    • H2-2 – итальянская техника класса «экстра» по высокой цене (примерно 250 000 рублей). позволяющая нагревать воздух в обширных пространствах (от 300 м 3 и выше) с минимальным расходом электричества.
    • Free Energy – качественные устройства по демократичной стоимости в пределах 15-35 тысяч рублей (цена зависит от мощности и других характеристик). Снабжены блоком управления, автоматизирующим многие процессы, многоуровневым датчиком регулирования напряжения и давления.

    Существуют также и другие модели в разных ценовых категориях.

    Как сделать котел самостоятельно

    Генераторы отопления имеют достаточно легкую конструкцию. При известном уровне мастерства эти приборы вполне можно собрать самостоятельно. В то же время из-за взрывоопасности водородной смеси такая работа требует чрезвычайной ответственности, знаний техники безопасности и опыта монтажа подобных устройств.

    Процесс изготовления своими руками водородного котла можно разделить на несколько этапов.

    Шаг 1 — выполнение чертежа и подготовка материалов. Прежде всего следует найти в Интернете аналогичные проекты, чтобы на их основе продумать приспособление, которое соответствовало бы всем условиям и возможностям.

    Необходимо точно рассчитать все показатели, и прежде всего, необходимую мощность, а также решить вопрос о материалах, которые будут использоваться для изготовления котла. Оптимальным вариантом считаются ферромагнитные сплавы, однако вполне подойдет емкость, выполненная из нержавеющей стали.

    Хотя отопительные водородный генератор может иметь разные конструкции, неизменными остаются следующие детали: 12-вольтный источник энергии, резервуар, где будет располагаться конструкция, ШИМ-регулятор мощностью не менее 30 ампер, несколько трубок разного диаметра, изготовленных из стали-нержавейки, стальной лист, ножовка по металлу, газовая горелка (лучше готовая, приобретенная в магазине.

    Шаг 2 — создание электролитов. Для изготовления пластин, которыми будет оснащен электролизер, нужно взять лист стали средней толщины. При помощи ножниц для металла, ножовки или иного инструмента он разрезается на равные полоски в количестве 18 и более штук (число должно быть обязательно четным).

    С обратной страны в каждой из них необходимо просверлить отверстия для болтов, которые понадобятся, чтобы удерживать эти элементы в электролите совершенно неподвижно. Все пластины делим на аноды и катоды, в зависимости от этого деления к ним подсоединяются провода, соответственно передающие положительный и отрицательный заряды.

    Использование постоянного тока более результативно, нежели применение переменного. В качестве его источника лучше всего воспользоваться генератором типа ШИМ.

    Шаг 3 — сборка электролизера. Наилучшим материалом для изготовления этого элемента является нержавеющая сталь. Из металла сваривается надежная конструкция прямоугольной либо квадратной формы, после чего в нее заливается вода либо смесь H2O с катализатором, а также размещаются подготовленные пластины с подсоединенными проводками.

    Шаг 4 — подсоединение горелки. В верхней части устройства монтируется горелка (лучше воспользоваться покупной моделью, приобрести которую можно в специализированном магазине).

    Шаг 5 — монтаж и подсоединение сепаратора, который необходим для выделения из смеси газов водорода.

    В заключение прокладывается трубка, по которой H2 будет подниматься до горелки, а также подсоединяются элементы, отводящие тепло и распределяющие его по всему дому.

    Какая вода лучше — обычная или дистиллированная

    Один из вопросов, который часто задают владельцы водородных котлов, касается воды, использующейся для работы устройств.

    По мнению специалистов, наилучшие показатели заводские или самодельные устройства демонстрируют при работе на дистиллированной воде, в которую добавлено совсем немного гидроксида натрия (на 10 литров H2О – одну столовую ложку).

    Однако водородный котел может с успехом функционировать и на водопроводной воде, главное, чтобы в ней не содержались соли тяжелых металлов.

    Выводы и полезное видео по теме

    На представленном ниже видеоролике вы увидите обзор модели газового котла, работающего на водородном топливе, произведенного известной корейской компанией DAEWOO.

    Водород не без основания называют топливом будущего: этот газ может стать практически безграничным ресурсом дешевого экологически чистого горючего, которое можно использовать в разных установках.

    Котел на водородном топливе, изготовленный в заводских условиях или самостоятельно, позволит создать автономную отопительную систему. Это поможет значительно сократить платежи в ЖКХ, решит вопрос о поддержании комфортной температуры в жилых комнатах и подсобных помещениях.

    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
    • Принцип работы водородного котла и его схема
    • Виды водородных котлов
    • Правила выбора отопительного котла на водороде
    • Техника безопасности и особенности эксплуатации
    • Самодельный водородный котел

    Плюсы и минусы водородных отопительных котлов

    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.

    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

    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

    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.

    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.

    Читайте также:
    Глубина ленточного фундамента: минимальная и оптимальная
  • Рейтинг
    ( Пока оценок нет )
    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Добавить комментарий

    ;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: