Водородный котел

Уже достаточно много времени минуло со дня, когда водородное топливо впервые использовалось в двигателе автомобиля. Что же касается отопления жилого дома, то идея применения данного газа с этой целью начала находить свое практическое воплощение относительно недавно.

Однако если исходить из того, что о таких автомобилях большинство только слышало, но мало кто видел, а еще меньшему числу людей довелось ими пользоваться, возникают обоснованные сомнения в реальности скорого массового введения в жизнь и подобных обогревающих устройств. И тем более призрачной выглядит возможность изготовить водородный котел отопления своими руками. Но как же обстоит дело с ним в действительности?

Как известно, все меняется, и технологии завтрашнего дня вскоре становятся обыденностью дня сегодняшнего.

пасы невозобновляемых видов топлива неуклонно сокращаются благодаря их широкому использованию. Это влечет за собой необходимость поиска других решений известных проблем, что приводит к разработке новых направлений во многих областях науки и техники. Последние касаются как повышения эффективности использования имеющихся ресурсов, так и задействования альтернативных источников. Естественно, такие тенденции не обходят стороной и столь значимые в жизни людей системы, как отопление домов.

В этой области в качестве одного из вариантов, способных заменить оборудование на прочем горючем топливе, был предложен котел, работающий на водороде.

Перспектива использовать этот газ в качестве источника энергии выглядит весьма заманчивой ввиду его доступности (хотя тут не все так просто), распространенности и экологичности.

Если присмотреться к химической формуле такой вездесущей жидкости, как вода, то становится очевидно, что одним из двух составляющих ее элементов является именно водород. Таким образом, решив вопрос эффективного выделения H2 из H2O, можно получить фактически неиссякаемый источник энергии. И применять его, в том числе, для отопления дома. Идея, безусловно, интересная, но как она в данный момент реализуется на практике и возможно ли выполнить такой котел своими руками?

Схема самодельной установки

Немало дельных советов по этому поводу можно найти в сетевых сообществах народных умельцев и энтузиастов. В целом большинство из них сводятся к мысли, что для сооружения подобного котла своими руками следует придерживаться схемы, включающей такие основные части:

1. Емкость, наполненную электролитом и выделяемым из него водородом;
2. Электролизер;
3. Двухступенчатый предохранительный блок (защита от обратки);
4. Камера сгорания;
5. Теплообменник.

Электролитический раствор поступает в электролизер, который осуществляет выработку газа, после чего продукты этой реакции возвращаются в емкость. Для надежности последнюю рекомендуется изготавливать из легированной стали и снабжать предохранительным клапаном сброса давления. Полученный водород далее направляется через защитный блок (пару барботеров) в камеру сгорания. Прореагировавший здесь с кислородом газ образует полезное тепло. Оно через теплообменник поступает в систему отопления дома, а выделившаяся в камере влага возвращается по отдельному каналу в емкость с электролитом. Таким образом, часть раствора самовосполняется за счет рециркуляции.

Добавив к описанной основной схеме стандартные элементы автоматики, характерные для любых отопительных котлов, вы получите работоспособный опытный экземпляр.

Путем проб и испытаний его можно будет довести до полноценной замены устройствам на топливе иного рода. Или же использовать как дополнение к уже имеющейся системе отопления дома.

Что еще учесть

Итак, учитывая вышеприведенные особенности схемы построения котлов, работающих на водороде, а также известные характеристики этого газа, для изготовления аналогичного оборудования своими руками следует учесть ряд важных факторов. Они таковы:

1. Изделие безопасно лишь в том случае, если химическая реакция протекает в отведенной для нее емкости. Утечка смеси может создать взрывоопасную обстановку, а значит должна быть полностью исключена;
2. Как и в любой аналогичной системе, работающей на другом топливе, основными составными частями являются котел и контур циркуляции носителя тепла с соединительными элементами. В данном случае обычно используются трубы диаметром от 25 до 32 мм, причем для обеспечения эффективной работы рекомендуется последовательно уменьшать его с каждым разветвлением;
3. Экономическая эффективность котла напрямую связана с затратами на получение водорода. При современном уровне технологии они обусловлены использованием электроэнергии. Соответственно, расходы на последнюю не должны быть велики, иначе возникает сомнение в целесообразности применения данного оборудования. Ведь согласитесь, нет никакого смысла в таком отоплении, если для получения собственно водорода требуется сопоставимое количество электроэнергии, которую можно использовать для тех же целей и не опосредованно.

В современном быстро меняющемся мире технологии постоянно совершенствуются, и климатическая техника для дома здесь не является исключением. И хотя, использование водородных систем отопления пока распространено нешироко, упрощение и удешевление способов выделения этого газа из содержащих его соединений может привести к по-настоящему безграничным перспективам применения такого оборудования.

klivent.biz

Как происходит горение водорода?

На практике оказывается, что процесс сжигания водорода имеет свои характерные особенности. Формально реакция горения описывается формулой:

H2 + 0,5 O2 → H2O

В действительности ход химической реакции между этими двумя химическими элементами состоит из двух десятков промежуточных реакций. Подобный тип взаимодействия в химии называется цепной реакцией. Процесс развивается стремительно. Именно по этой причине горение водорода сопровождается резким хлопком. Если газа много этот хлопок уместнее назвать взрывом.

Реакция действительно сопровождается одномоментным выделением большого количества тепла, но использовать его сложно именно из-за скоротечности процесса. Следует отметить, что для возникновения цепной реакции горения водорода обязательно необходимо наличие искры иди пламени. При его отсутствии смесь водорода и кислорода может храниться длительное время. Правда, при определенной концентрации при соотношении один моль кислорода к двум молям водорода возможна детонация.

Это значит, что в привычном понимании процесс сжигания водорода для получения тепловой энергии, используемой в дальнейшем на отопление, использоваться не может (по крайней мере, на сегодняшний день)

Наиболее приемлемой для отопления является каталитическая (беспламенная) реакция горения водорода. Для исключения возможности разогрева смеси водорода с воздухом и начала цепной реакции, ход каталитической реакции регулируется таким образом, чтобы выделяемого тепла хватало только на нагрев теплоносителя до температуры 40-50 С.

Сделать это можно регулируя подачу водорода и ограничив площадь контакта воздушной смеси с пластиной-катализатором. (В качестве катализатора в данном случае используется платина.) Именно по этой причине водородный котел является низкотемпературным теплотехническим оборудованием.

Устройство водородного котла

Конструкция водородного котла модульная. В ее основе несколько каталитических пластин с автономными каналами, по которым поступает газ. Делается это для предотвращения образования большого объема смеси водорода и кислорода, способной к детонации.

Выделенное тепло поступает в теплообменник, а затем используется для нагрева теплоносителя и отопления.

Преимущество водородного котла состоит в том, что для отопления потребуется меньший объем водорода, а в качестве продукта сгорания будет получена обычная дистиллированная вода, которую, затем можно использовать на хозяйственные нужды.

Минус один: водород в природе в свободном виде не содержится. Прежде, чем его сжечь, газ нужно получить.

Следует отметить, что компания Giacomini, представившая на обозрение свой альтернативный способ отопления с использованием водорода не ведет речи о получении газа, а просто предлагает вариант его использования.

В тоже время сторонники этого вида оборудования, пытаясь найти достоинства в водородном отоплении, заверяют, что найти этот вид топлива несложно.  Так ли это на самом деле?

Как получают водород?

Водород можно получить различными способами. Например, он может быть выделен в ходе химической реакции, или при электролизе воды. Считается, что для отопления проще всего использовать именно второй способ получения газа.

Для электролиза в качестве исходного вещества используется вода (Напомним, что именно вода является конечным продуктом горения водорода). Для расщепления воды потребуется электрическая энергия. Помня о законе сохранения энергии, нетрудно предположить, что для расщепления воды и получения водорода потребуется столько же энергии, сколько ее выделится при обратной реакции горения газа.

Это значит, что получать водород электролизом, тратя на это электрическую энергию, а затем сжигать полученный таким непростым путем газ, не имеет никакого смысла, ведь электричество можно напрямую использовать на отопление. Покупать или делать для этого водородный котел нет никакого смысла.

Следует отметить, что электрические котлы также не наносят вреда природе: работают они без дыма, высокоэффективны, да к тому же еще и могут нагревать воду до 95 С.

Подведем итоги – водород или электричество?

Водородный котел это, несомненно, новое слово в теплотехнике. Для его использования нужно иметь запас водород.

Идея получения водорода с помощью электролиза и одновременное его использование для отопления абсурдна. Для получения водорода из воды нужно столько же энергии, сколько ее выделится при последующем сжигании газа. Проще сразу же отапливать дом электричеством.

aquagroup.ru

Водородное отопление дома

Схема работы водородного котла и преимущества такого способа отопления

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

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

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

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

Из преимуществ такого вида отопления можно выделить следующие:

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

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

Преимущества и недостатки водорода как топлива

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

В общем, среди достоинств можно выделить следующие:

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

Есть у водородного топлива и свои недостатки:

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

  

Виды водородных котлов

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

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

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

Критерии выбора котла

Генератор надо выбирать, обращая внимание на следующие критерии:

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

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

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

Несколько советов по эксплуатации котла

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

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

Видео

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

fastbuildings.ru

Экология потребления.Усадьба:Сегодня все дорого, включая плату за отопление и электричество. Хорошей альтернативой традиционным системам отопления и обогрева является водородный котел. Его работа основана на результате взаимодействия молекул кислорода и водорода, после которого выделяется газ (еще его называют газом Брауна), и, конечно, тепло.

Сегодня все дорого, включая плату за отопление и электричество. Хорошей альтернативой традиционным системам отопления и обогрева является водородный котел. Его работа основана на результате взаимодействия молекул кислорода и водорода, после которого выделяется газ (еще его называют газом Брауна), и, конечно, тепло.

Сравнительно недавно такие котлы стали использоваться не только в промышленных целях, но и для отопления частного дома.

Можно ли снизить затраты на коммунальные услуги, если использовать такой котел в своем доме? И можно ли сделать его своими руками? Сейчас мы с вами в этом и разберемся.

Поскольку невозобновляемые виды топлива будут становиться все дороже – возникает закономерный вопрос об использовании альтернативных источников энергии. Вариантом ухода от традиционного топлива в частном доме является использование водородного котла. На первый взгляд использование такого котла кажется простым и доступным, однако, как и везде, здесь тоже достаточно своих тонкостей.

В сети немало советов о том, как использовать водородный котел, и можно ли создать эту систему своими руками. Для этого предлагают составить схему, в которую будет входить емкость с электролитом, электролизер (который будет выделять водород), предохранительный блок в качестве защиты от обратки, камера сгорания и теплообменник.

econet.ru

Строение водородных котлов

Их конструкция включает:

1. Корпус.
2. Теплообменник.
3. Горелку с форсунками (почти такие же, как у котлов на пропане).
4. Клапаны, которые останавливают обратное движение огня в трубу, подающую водородную смесь.
5. Термодатчики и автоматику.

Горелка и теплообменник расположены внутри специальной камеры. Материал, из которого делают камеру и горелку, способен выдержать температуру, равную 3 000 °С. Именно столько градусов может возникать во время горения водорода. В современных водородных котлах отопления эта температура в 10 раз меньше. Производители научились снижать ее с целью повышения безопасности котла, а также с целью использования более дешевых материалов для его изготовления.

Работает этот котел так:

1. Смесь из водорода и кислорода подается из генератора в горелку.
2. В горелке смесь загорается, и огонь поднимается к теплообменнику.
3. Теплоноситель нагревается и поступает в систему отопления дома.

Источником топлива для такого котла отопления выступает специальный генератор. Внутри одной его емкости вода разделяется на водород и кислород, затем в другой изолированной камере эти два элемента смешиваются в определенной пропорции, из-за чего происходит их реакция. Часть из этих газов превращается обратно в воду и возвращается в электролитическую камеру, другая часть не изменяется. Она подается к котлу. Выделение водорода из воды происходит во время электролиза.

Изготовление генератора водорода

Лучше всего взять заводской генератор. Это потому, что он является безопасным и разработан так, чтобы затраты электроэнергии (электролиз без нее не происходит) на добычу альтернативного топлива были минимальными. Вторая особенность очень важная, поскольку когда генератор будет потреблять столько электроэнергии, сколько расходует электрокотел, то смысла в создании водородного отопления дома нет.

Простой генератор делают своими руками таким образом:

1. Из листа, сделанного из нержавеющей стали, вырезают 16 одинаковых прямоугольников. Размеры листа – 50х50 см.
2. Один из углов вырезанных частей срезают.
3. В противоположном по диагонали углу делают отверстие. Для этого берут своими руками дрель, сверлят дырку.
4. Собирают конструкцию из пластин и двух болтов. Делают это так: на один болт фиксируют одну пластину. Фиксация предусматривает затягивание двух шайб, которые нужно разместить с двух сторон пластины. Берут вторую пластину и разворачивают так, чтобы обрезанный конец был у болта. Фиксируют ее на втором болте так, чтобы она оказалась над первой пластинкой. Чтобы пластины не прикасались друг к другу, между ними ставят полоску прозрачного пластика. Толщина полоски – 1 мм. По аналогии фиксируют остальные прямоугольники.
5. В пластиковом контейнере делают отверстия для болтов.
6. Вставляют в контейнер собранную из пластин конструкцию и фиксируют болты гайками. При этом используют резиновые прокладки для лучшей герметизации.
7. Делают в крышке отверстие, фиксируют в нем трубку для подачи водорода.
8. Делают еще одно отверстие для заливки воды с растворенными в ней солями.
9. Проверяют герметичность и работу генератора. С увеличением напряжения будет выделяться больше водорода.

Также на патрубок для подачи водорода нужно поставить обратный клапан, а саму трубку подключить к той герметичной емкости, внутри которой должен смешиваться водород с кислородом. От этой емкости отводят две трубки: одна присоединяется к барботерам, от которых отходит труба к горелке котла на биотопливе; другая – к емкости с электролитом (предназначена для возврата воды, образованной во время реакции водорода с кислородом).

Изготовление водородного котла

Создание котла на биотопливе происходит следующим образом:

1. Берут профильную трубу размером 20х20 мм, отрезают от нее 8 частей длиной 30 см.
2. Берут профильную трубу размером 40х40 мм. Отрезают 3 куска: длина одного – 20 см, двух других – 8 см.
3. В длинной трубе вырезают два отверстия. Размеры – 40х40 мм. Они должны находиться на середине двух противоположных сторон. До этих отверстий приваривают 2 отрезка по 8 см. Должна образоваться крестовина.
4. На 3 конца приваривают заглушки. На 4-м фиксируют заглушку с патрубком для присоединения трубы подачи водородной смеси.
5. Отступив от центра крестовины 7–8 см, делают на каждом конце конструкции по 1 отверстию. Диаметр – 1–1,5 см. Должно быть 4 отверстия.
6. К отверстиям приваривают патрубки и фиксируют форсунки, которые часто имеют котлы на пропане.
7. Приваривают к крестовине 8 кусков профильной трубы размером 20х20 см. Нужно приварить по два отрезка к каждому концу крестовины. Их размещают с обеих сторон одного конца. Угол между крестовиной и трубками должен быть прямым.
8. Вырезают из листового металла 3 металлических квадрата. В двух делают по 4 отверстия. Диаметр отверстий в одном из них должен составлять 2–3 см, в другом – 1 см. Отверстия должны повторять расположение форсунок.
9. Берут трубу диаметром 2–3 см и разрезают на отрезки длиной 50–60 см. Затем их прикладывают к квадрату с меньшими отверстиями, приваривают к нему.
10. Берут трубу, которая в диаметре достигает 20 см. Длина должна быть меньше на 3–4 см длины уже приваренных труб. Делают в ней два отверстия: одно вверху, другое внизу.
11. Ставят трубу на квадрат с меньшими отверстиями, приваривают ее.
12. Конструкцию переворачивают вверх дном и ставят второй квадрат. Трубки должны войти в отверстия. При этом квадрат должен прилегать к большей по диаметру трубе. Квадрат и трубки сваривают.
13. К квадрату приваривают конструкцию с горелкой.
14. К двум отверстиям на корпусе приваривают патрубки подачи и возврата теплоносителя.
15. Проверяют котел отопления на альтернативном топливе на герметичность.
16. Ставят на патрубок подачи термодатчик, на горелку – датчик пламени и подключают их к автоматике.
17. Изготавливают своими руками защитный корпус и прячут котел в нем.

Если есть старые котлы на пропане или твердотопливный котел отопления, вышеописанный процесс можно пропустить. К котлам просто подсоединяют трубу подачи водорода. С твердотопливным котлом отопления более сложно, поскольку его нужно переделать. В первую очередь следует изготовить свою горелку. Ее можно собрать из тех элементов и форсунок, которые имеют котлы на пропане.

Плазменные котлы

Устройства плазменного типа состоят из:

1. реактора. Он представляет собой стальную емкость, внизу которой находится медная пластина с вольфрамовыми электродами. Они утоплены в плазменное вещество;
2. генератора импульсов. Он производит и передает электрические импульсы на электроды;
3. теплообменника. В него поступает образованный внутри реактора пар. Этот элемент является цилиндрической емкостью со змеевиком. Последний наполнен теплоносителем;
4. катализатора. Внутри него плазма восстанавливает свои свойства. Он подключен к теплообменнику;
5. циркуляционного насоса. Находится между катализатором и реактором. Его задача – перегонять плазму внутри котла отопления.

poluchi-teplo.ru

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 м³ 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.

sovet-ingenera.com