Водороден котел за отопление: устройство + принцип на работа + критерии за избор

Принципите на алтернативната енергия все повече привличат вниманието на потребителите. В много отношения това се улеснява от повишаването на тарифите за традиционните енергийни превозвачи, както и от периодичните прекъсвания на пазара на услуги.

При тези обстоятелства водороден котел за отопление се счита за един от най-обещаващите видове устройства, работещи на възобновяеми горива, а именно газ H₂.

Преди да решите да закупите такава единица, е необходимо да се запознаете с принципа на нейната работа, да прецените предимствата и недостатъците на използването на водород като гориво. Тези въпроси се изучават от нас и са описани подробно в статията.

В допълнение, ние идентифицирахме параметрите, които трябва да се вземат предвид при избора на бойлер, дадохме съвети за работа и подготвихме преглед на най-добрите фабрични водородни генератори. Фенове на домашно приготвени инструкции за сглобяване на уреда със собствените си ръце.

Свойства на водорода като гориво

Както бе споменато по-горе, горивото за такива единици е водородът, най-лекият газ в природата, липсващ цвят и мирис. Сред неговите предимства може да се нарече голямо количество топлина, която се отделя при изгарянето на Н₂ (121 MJ / kg, докато само 40 MJ / kg се отделя при изгаряне на пропан).

При нормални условия водородът гори при температура от + 2000 ° C, но с помощта на катализатор той може да бъде намален до + 300 ° C. Това ви позволява да направите котли от бюджетна стомана, а не от скъпи рядкоземни метали.

Водородът е нетоксичен, което гарантира безопасността на неговата употреба в ежедневието. Когато това вещество се изгори, се получава водна пара, която подобрява вътрешния микроклимат и не се нуждае от комини.

При използване на водород трябва стриктно да се спазват правилата за безопасност: ако газът се използва неправилно или в контакт с открит пламък, може да възникне разрушителна експлозия

Сред недостатъците са повишената експлозивност на водорода, особено когато той се смесва с въздух или кислород, което води до образуването на детониращ газ.

Предимства и недостатъци на водородните котли

Силните страни на тези устройства са:

1. Пълна екологичност, Продуктите от разлагането на вода не вредят на атмосферата, те са напълно безопасни за здравето на хората и домашните любимци.
2. Високо ниво на ефективносткоето може да достигне 96%. Това е значително по-високо от ефективността на дизела, природния газ или въглищата.
3. Пестене на природни ресурси чрез приложение алтернативни източници на енергия.
4. Ниска цена получени калории. Има достатъчно вода и малко електричество за такива устройства.

В същото време такива устройства имат слабости.

Сред минусите включват следните нюанси:

1. Изискваща поддръжка, За най-високата възможна степен на производство на Н₂, е необходимо всяка година да се сменят метални плочи. В допълнение към замяната на електродите трябва редовно да се добавя катализатор, за да се произведе планираното количество енергия. Честотата на тази процедура зависи от мощността, както и от характеристиките на конкретен модел.
2. Висока цена - Фабричната инсталация ще струва не по-малко от 35-40 хиляди рубли.
3. Опасност от експлозия с повишаване на нормализираното налягане в котела.
4. Недостиг на водороден цилиндър - те се срещат доста рядко в продажба.
5. Ограничен избор, Тъй като такива отоплителни устройства не са твърде често срещани на руския пазар, не винаги е възможно бързо да намерите правилния модел, както и да намерите компетентни специалисти за инсталиране и ремонт на оборудване.
6. Необходимостта от комуникации, За да работи устройството е необходима постоянна връзка към захранването за реакцията на електролиза, както и към източник на вода, чийто дебит зависи от мощността на устройството.

Трябва да се отбележи, че производителите обръщат голямо внимание на новите технологии, стремят се да подобрят водородните котли, премахвайки или свеждайки до минимум недостатъците.

Принципът на работа на отоплителния блок

Поради своята дейност, H₂ в чистата му форма той не се среща в природата, обаче е доста просто да се изолира от обикновената вода чрез електролиза, като същевременно се отделя газообразен кислород.

В представеното изображение можете да видите схематична схема на отоплителното оборудване, работещо на водород, като се посочват всички конструктивни елементи (+)

За да функционира нагревателят, първо трябва да получите H₂, Това става в специално отделение, запазено за подобна реакция. Течността се излива в контейнера, в който са потопени металните плочи.

Към тях се подава електрически ток със специално подбрана чистота, под въздействието на който се освобождава Н₂ и О₂, а също и като страничен продукт - водна пара.

Получената смес се пропуска през специално устройство - химически сепаратор, с който е възможно да се изолира водород, отделяйки го от други примеси. Пречистеният газ се подава към горелката, върху която е монтиран вентилът.

Той възпрепятства движението на Н₂ от другата страна, което предотвратява експлозия. В този случай кислородът и водната пара през друга система ще попаднат в специален контейнер.

Освен това газообразният водород преминава през защитната единица и влиза в горивната камера. Тук той реагира с газ в присъствието на катализатор, в резултат на което се генерира топлина, която влиза в системата за отопление на дома чрез топлообменник.

Водната пара, отделена в камерата чрез специално разпределен канал, се връща в резервоара за електролити, като по този начин се използва процесът на рециркулация.

Настройката на мощността се извършва с помощта на специално оборудвани канали, чийто брой може да достигне шест.Във всяко от тези устройства се съдържа катализатор, така че когато го включите, започва процесът на генериране на топлина.

Газовият поток, нагряван до температура 40 ° С, започва да се движи към топлообменник, разположен в горивната камера.

Благодарение на отделните структури каналите могат да действат независимо един от друг, което ви позволява да включите само част от тях.

Процесът на производство на водород в съвременния апарат за електролиза е напълно автоматизиран. Единственият ръчен процес е да се напълни системата с вода.

Съвременните модели също са оборудвани с различни устройства, например индикатори за ниво на водата и сензори за налягане, което им позволява да работят в автоматичен режим и да реагират спешно в непредвидени ситуации.

Компоненти на водородна единица

Дизайнът на отоплителна система на водородна основа е доста прост.

котелиграе ролята на топлообменник е основният елемент, където се произвежда водород.

От наличните елементи може да се сглоби водороден котел и за неговата работа е необходима само обикновена или дестилирана вода (+)

Електролизатор - основната активна част на котела, където възниква електролитична реакция, водеща до разпадане на водата в Н₂ и О₂, Елементът е резервоар, напълнен с вода, в който са поставени метални електроди, които имат максимална токова проводимост.

Проводниците са свързани към плочите, през които се подава електричество.

горелка - устройство, което допринася за нагряването на охлаждащата течност в отоплителната система. Разположен в горивната камера, се подава искра, за да я запали.

Клапан за горелка - специална част, разположена в горната част на устройството. Благодарение на този детайл H₂, издигайки се, лесно преодолява бариера, недостъпна за други освободени вещества, и влиза директно в горелката.

Във фабричните водородни котли се осигурява блок за управление. Панелът показва индикатори за напрежение и ток, регулатор на мощността и лостове за настройка на други параметри

тръбопровод - комуникации, които се отдалечават от блока и се използват за подаване на топлина във всички помещения на къщата. За обвързване тръби за отопление с диаметър 25-32 мм. При полагане спазвайте основното правило: диаметърът на всеки следващ клон трябва да бъде по-малък от предишния.

Критерии за избор на генератор

Когато решавате да закупите такава техника, е важно да обърнете внимание на следните критерии.

мощност, За съвременните уреди стойността на този индикатор може да варира значително, което ви позволява да изберете най-добрия вариант както за малка къща, така и за дву-, триетажна сграда.

Средната консумация на вода в съвременните модели на генератора не е твърде голяма. В рамките на 24 часа за работата на устройството ще са необходими приблизително 5,5 литра, поради което се генерират 1,2-2 литра гориво

Брой вериги, Върху водородни уреди обикновено се монтира отоплителна верига. Някои модели осигуряват и допълнителна инсталация на втората (отоплителна) верига.

Консумация на електроенергия, Днешната технология дава възможност да се постигне отлична топлинна мощност, като се използва минимум електричество. Консумацията на енергия на различни видове генератори варира от 1,2 до 3 kW за 1 час.

Ниската консумация на енергия се постига поради факта, че водородният котел не работи непрекъснато, а само за поддържане на определена температура в помещението.

Източник на захранване, Всички разновидности на водородните генератори могат да бъдат разделени на две големи категории: едната работи от газ, а другата от електричество.

производител, По-добре е да се предпочитат надеждни производители (Италия, САЩ).Трябва да внимавате за некачествени продукти, предлагани от съмнителни предприятия на изключително ниски цени.

Съвети за работа на котела

За да подобрите функционалността на устройството, важно е да се придържате към приложените инструкции. Можете да подобрите работата на устройството, като добавите допълнителни подробности (в този случай трябва стриктно да спазвате правилата за безопасност).

Детектор за пламък, монтиран на горелката, повишава безопасността на системата. Когато пожарът се гаси, устройството автоматично изключва потока на горим газ в горелката, като по този начин предотвратява навлизането му в помещението

Възможно е да се монтират специални сензори във вътрешната част на топлообменника, които позволяват да се проследява увеличаването на индикаторите за отопление на водата, както и да се допълни конструкцията на горелката със спирателни клапани.

Просто го свържете директно към температурен датчиктака че котелът да се изключи автоматично, щом отоплението достигне зададената стойност.

Също така е полезно да инсталирате стандартизирано устройство за охлаждане на котела.

Водородните устройства могат да се използват не само като единствено отоплително оборудване в къщата, но и комбинирани с други отоплителни системи. Основните топлинни централи в този случай могат да работят в режим на ниска температура.

В случай на спазване на експлоатационните стандарти, агрегат с водород ще служи повече от десетина години. Въпреки че гаранционният срок за такива устройства е 15 години, на практика те могат да работят ефективно 20-30 години.

Ремонтът на такива устройства няма да бъде труден за опитен майстор, тъй като схемата на водороден котел не е твърде различна от аналозите, работещи на други видове гориво.

Топ 5 фабрични водородни генератори

Първата компания, която произвежда и патентова технология за водородни котли на гориво, е италианска компания Giacomini, Тя е специализирана в устройства, базирани на екологични методи за генериране на енергия: геотермални помпи, соларни панели и други.

H2ydroGEM е каталитична горивна камера, във всеки рог от която има вещество, което ускорява реакцията на изгаряне на водород. Поради това процесът протича при сравнително ниска температура.

В момента такива модели се произвеждат от американски, китайски, европейски компании, но техният обхват не е твърде широк в сравнение с котлите, работещи на други видове гориво.

Най-добрите фабрични модели на водородни системи

Сред най-популярните модели отбелязваме:

1. MegaTank100 - генератор, захранван от електричество от мрежата. Той има надеждна многостепенна система за защита срещу прегряване и късо съединение, което гарантира безопасна и продуктивна работа. Цената на модела зависи от неговата конфигурация.
2. STAR-2000 - скъпа единица (> 200 000 рубли) има отлични технически характеристики. Въпреки факта, че този генератор консумира минимум енергия, той е в състояние да отоплява помещение с площ от 251-300 квадратни метра.
3. Kingkar - мрежово устройство с отлични работни свойства. Цената на модела е доста висока - около 100 хиляди рубли, но той се възстановява от икономичното потребление на енергия.
4. H2-2 - Италианско оборудване от клас "екстра" на висока цена (около 250 000 рубли). позволява да се загрява въздух в огромни пространства (от 300 m³ и по-горе) с минимална консумация на електроенергия.
5. Безплатна енергия - висококачествени устройства на достъпна цена в диапазона от 15-35 хиляди рубли (цената зависи от мощността и други характеристики). Снабден с управляващ блок, който автоматизира много процеси, мултистепенен сензор за регулиране на напрежението и налягането.

Има и други модели в различни ценови категории.

Как сами да си направите бойлер

Отоплителните генератори имат доста лека конструкция. С определено ниво на умение можете сглобете устройството сами, В същото време поради експлозивността на водородната смес такава работа изисква изключителна отговорност, познаване на процедурите за безопасност и опит в инсталирането на такива устройства.

С независимото производство на устройството няма да е възможно да се отървете от значителните финансови разходи, тъй като е по-добре да закупите някои компоненти готови. Високият риск ни кара да мислим за фабричните настройки, за които производителите дават дългосрочни гаранции.

Процесът на изработка на водороден котел със собствените си ръце може да бъде разделен на няколко етапа.

Стъпка №1 – изпълнение на чертежа и подготовка на материали, На първо място, подобни проекти трябва да се намерят в Интернет, за да се мисли за приспособление, базирано на тях, което да отговаря на всички условия и възможности.

Необходимо е точно да се изчислят всички показатели и на първо място необходимата мощност, а също и да се вземе решение относно материалите, които ще бъдат използвани за производството на котела. Феромагнитните сплави се считат за най-добрият вариант, но контейнер, изработен от неръждаема стомана, е доста подходящ.

Въпреки че отоплението на водороден генератор може да има различен дизайн, следните детайли остават непроменени:

• 12-волтов източник на енергия;
• резервоар, където ще бъде разположена конструкцията;
• PWM контролер с мощност най-малко 30 A;
• няколко тръби с различен диаметър, изработени от неръждаема стомана;
• стоманен лист;
• ножовка за метал;
• газова горелка - По-добре завършен, закупен в магазина.

Стъпка 2 – изработване на електролити, За производството на плочи, които ще бъдат оборудвани с електролизатор, трябва да вземете лист стомана със средна дебелина. С помощта на ножици за метал, ножовка или друг инструмент, той се нарязва на равни ленти в количество от 18 или повече парчета (броят им трябва да е четен).

От страната на връщане, във всяка от тях е необходимо да се пробият дупки за болтовете, които са необходими за задържане на тези елементи в електролита напълно неподвижно.

Ние разделяме всички плочи на аноди и катоди, в зависимост от това разделение проводниците са свързани към тях, съответно, предавайки положителни и отрицателни заряди.

Използването на постоянен ток е по-ефективно от използването на променлив ток. Най-добре е да използвате генератор тип PWM като негов източник.

Стъпка номер 3 – клетъчен монтаж, Най-добрият материал за направата на този елемент е неръждаемата стомана. Надеждна правоъгълна или квадратна конструкция е заварена от метал, след което в нея се излива вода или смес от Н₂O с катализатор, както и подготвени плочи със свързано окабеляване.

Стъпка 4 – връзка с горелката, В горната част на устройството е монтирана горелка - по-добре е да използвате закупен модел, който можете да закупите в специализиран магазин.

Стъпка номер 5 – монтаж и свързване на сепаратор, което е необходимо за отделяне на водород от смес от газове.

В заключение се полага тръба, по протежение на която Н₂ ще се издигне до горелката, а също така са свързани елементи, които отделят топлина и я разпределят в цялата къща.

Коя вода е по-добра - обикновена или дестилирана

Един от въпросите, които често задават собствениците на водородни котли, е за водата, използвана за работа на устройствата.

Дестилирана вода за работа на водородния котел може да бъде закупена в магазините или да настроите производството си сами, като използвате най-простата инсталация

Според експертите фабричните или домашните устройства показват най-добри резултати при работа на дестилирана вода, към която се добавя много малко натриев хидроксид (за 10 литра H2O - една супена лъжица).

Въпреки това водородният котел може да функционира успешно и с чешмяна вода, основното е, че не съдържа соли на тежки метали.

Изводи и полезно видео по темата

Във видеото по-долу ще видите преглед на модела на газов котел, задвижван от водородно гориво, произведен от известната корейска компания DAEWOO.

Водородът не без причина се нарича гориво на бъдещето: този газ може да се превърне в почти неограничен ресурс от евтино екологично гориво, което може да се използва в различни инсталации.

Водороден котел за гориво, произведен във фабриката или самостоятелно, ще създаде автономна отоплителна система. Това ще помогне за значително намаляване на плащанията в жилищните и комуналните услуги и ще вземе решение за поддържане на комфортна температура в дневни и помощни помещения.

Имате опит с използването на водород като гориво? Искате да задавате въпроси по дадена тема или да разкажете за своето изобретение? Моля, коментирайте публикацията, участвайте в дискусии и оставете снимки на вашите домашни продукти. Блокът за обратна връзка се намира отдолу.