Cazan de încălzire cu hidrogen: dispozitiv + principiu de funcționare + criterii de selecție

Principiile energiei alternative câștigă tot mai mult atenția consumatorilor. În multe privințe, acest lucru este facilitat de creșterea tarifelor pentru transportatorii de energie tradiționali, precum și de întreruperi periodice pe piața serviciilor.

În aceste condiții, un cazan de încălzire cu hidrogen este considerat unul dintre cele mai promițătoare tipuri de dispozitive care operează pe combustibili regenerabili, care este gazul H₂.

Înainte de a decide să achiziționați o astfel de unitate, este necesar să vă familiarizați cu principiul funcționării sale, pentru a evalua avantajele și dezavantajele utilizării hidrogenului ca combustibil. Aceste întrebări au fost studiate de noi și sunt descrise în detaliu în articol.

În plus, am identificat parametrii care trebuie luați în considerare la alegerea unui cazan, am oferit sfaturi despre funcționare și am pregătit o imagine de ansamblu a celor mai bune generatoare de hidrogen din fabrică. Fanii instrucțiunilor la îndemână pentru a asambla unitatea cu propriile mâini.

Proprietățile hidrogenului ca combustibil

După cum am menționat mai sus, combustibilul pentru astfel de unități este hidrogenul, cel mai ușor gaz din natură, lipsit de culoare și miros. Printre avantajele sale se poate numi o cantitate mare de căldură care este eliberată în timpul arderii H₂ (121 MJ / kg, în timp ce numai 40 MJ / kg sunt eliberate în timpul arderii cu propan).

În condiții normale, hidrogenul arde la o temperatură de + 2000 ° C, dar cu ajutorul unui catalizator poate fi redus la + 300 ° C. Acest lucru vă permite să produceți cazane din oțel bugetar, și nu din metale scumpe din pământuri rare.

Hidrogenul este non-toxic, ceea ce asigură siguranța utilizării sale în viața de zi cu zi. Când această substanță este arsă, se obțin vapori de apă care îmbunătățesc microclimatul interior și nu au nevoie de coșuri de fum.

Când folosiți hidrogen, trebuie respectate cu strictețe regulile de siguranță: dacă gazul este utilizat incorect sau în contact cu o flacără deschisă, se poate produce o explozie distructivă

Printre dezavantaje se numără explozivitatea crescută a hidrogenului, în special atunci când este amestecat cu aer sau oxigen, ceea ce duce la formarea de gaz detonant.

Avantajele și dezavantajele cazanelor cu hidrogen

Punctele forte ale acestor dispozitive sunt:

1. Prietenie deplină pentru mediu. Produsele de descompunere a apei nu dăunează atmosferei, ele sunt complet sigure pentru sănătatea oamenilor și animalelor de companie.
2. Nivel ridicat de eficiențăcare poate ajunge la 96%. Aceasta este semnificativ mai mare decât eficiența motorinei, a gazelor naturale sau a cărbunelui.
3. Economisirea resurselor naturale prin aplicație surse alternative de energie.
4. Preț redus calorii primite Există suficientă apă și puțină energie electrică pentru astfel de dispozitive.

În același timp, astfel de dispozitive prezintă puncte slabe.

Printre minusuri se numără următoarele nuanțe:

1. Întreținere solicitantă. Pentru cel mai înalt grad posibil de producție de H₂, este necesară înlocuirea plăcilor metalice în fiecare an. Pe lângă înlocuirea electrozilor, trebuie adăugat în mod regulat un catalizator pentru a produce cantitatea planificată de energie. Frecvența acestei proceduri depinde de putere, precum și de caracteristicile unui anumit model.
2. Cost ridicat - Instalarea fabricii va costa nu mai puțin de 35-40 de mii de ruble.
3. Pericol de explozie cu o creștere a presiunii normalizate în cazan.
4. Deficiența cilindrilor de hidrogen - se văd destul de rar la vânzare.
5. Alegere limitată. Deoarece astfel de dispozitive de încălzire nu sunt prea frecvente pe piața rusă, nu este întotdeauna posibil să găsiți rapid modelul potrivit, precum și să găsiți specialiști competenți pentru instalarea și repararea echipamentelor.
6. Necesitatea comunicărilor. Pentru ca dispozitivul să funcționeze, este necesară o conexiune constantă la sursa de alimentare pentru reacția de electroliză, precum și la o sursă de apă, a cărei debit depinde de puterea dispozitivului.

Trebuie menționat că producătorii acordă o mare atenție noilor tehnologii, se străduiesc să îmbunătățească cazanele cu hidrogen, eliminând sau minimizând dezavantajele.

Principiul funcționării unității de încălzire

Datorită activității sale, H₂ în forma sa pură nu apare în natură, cu toate acestea, este destul de simplu să o izolăm de apa obișnuită prin electroliză, în timp ce oxigenul gazos este, de asemenea, eliberat.

În imaginea prezentată, puteți vedea o diagramă schematică a echipamentelor de încălzire care funcționează pe hidrogen, care indică toate elementele structurale (+)

Pentru ca încălzitorul să funcționeze, mai întâi trebuie să obțineți H₂. Aceasta are loc într-un compartiment special rezervat pentru a avea loc o reacție similară. Lichidul este turnat în recipientul în care sunt imersate plăcile metalice.

Li se alimentează un curent electric cu o puritate special selectată, sub influența căruia este eliberat H₂ și Oh₂și, de asemenea, ca produs secundar - vaporii de apă.

Amestecul rezultat este trecut printr-un dispozitiv special - un separator chimic, cu ajutorul căruia este posibil să se izoleze hidrogenul, separându-l de alte impurități. Gazul purificat este furnizat arzătorului pe care este montată supapa.

Acesta împiedică mișcarea H₂ spre cealaltă parte, ceea ce împiedică o explozie. În acest caz, oxigenul și vaporii de apă printr-un alt sistem vor cădea într-un recipient special.

Mai departe, hidrogenul gazos trece prin unitatea de protecție și intră în camera de ardere. Aici, reacționează cu gazul în prezența unui catalizator, în urma căruia este generată căldură, care intră în sistemul de încălzire casnică printr-un schimbător de căldură.

Vaporii de apă eliberați în cameră printr-un canal special alocat sunt returnați în rezervorul de electrolit, utilizând astfel procesul de recirculare.

Reglarea puterii se efectuează cu canale special echipate, dintre care un număr poate ajunge la șase.Un catalizator este conținut în fiecare dintre aceste dispozitive, astfel încât atunci când îl porniți, procesul de generare a căldurii începe.

Curentul de gaz, încălzit la o temperatură de 40 ° C, începe să se deplaseze la un schimbător de căldură situat în camera de ardere.

Datorită structurilor separate, canalele pot acționa independent unul de celălalt, ceea ce vă permite să includeți doar o parte din ele.

Procesul de producere a hidrogenului în aparatele moderne de electroliză este complet automatizat. Singurul proces manual este să umpleți sistemul cu apă.

Modelele moderne sunt de asemenea echipate cu diferite dispozitive, de exemplu, indicatori de nivel de apă și senzori de presiune, care le permite să lucreze în modul automat și să răspundă urgent în situații neprevăzute.

Componente ale unei unități de hidrogen

Proiectarea unui sistem de încălzire pe bază de hidrogen este destul de simplă.

căldarerolul unui schimbător de căldură este elementul principal în care se produce hidrogen.

Un cazan cu hidrogen poate fi asamblat din elementele disponibile, iar pentru funcționarea sa este necesară doar apă obișnuită sau distilată (+)

Electrolizator - principala parte activă a cazanului, unde are loc o reacție electrolitică, ceea ce duce la descompunerea apei în H₂ și Oh₂. Elementul este un rezervor umplut cu apă, în care se introduc electrozi metalici care au conductivitatea maximă a curentului.

Cablurile sunt conectate la plăci, prin care se furnizează energie electrică.

arzător - dispozitiv care contribuie la încălzirea lichidului de răcire din sistemul de încălzire. Situată în camera de ardere, este furnizată o scânteie pentru a o aprinde.

Supapă arzător - o parte specială situată în partea de sus a dispozitivului. Datorită acestui detaliu H₂, ridicându-se, depășește cu ușurință o barieră inaccesibilă altor substanțe eliberate și intră direct în arzător.

În cazanele de hidrogen din fabrică, este prevăzută o unitate de control. Panoul afișează indicatori de tensiune și curent, un regulator de putere și manete pentru setarea altor parametri

conducte - comunicațiile care pleacă de la unitate și sunt folosite pentru a furniza căldură în toate camerele casei. Pentru utilizarea legată conducte de încălzire cu un diametru de 25-32 mm. Când așezați, respectați regula fundamentală: diametrul fiecărei ramuri ulterioare trebuie să fie mai mic decât cea anterioară.

Criterii de selecție a generatorului

Atunci când decideți să cumpărați o astfel de tehnică, este important să acordați atenție următoarelor criterii.

putere. Pentru aparatele moderne, valoarea acestui indicator poate varia semnificativ, ceea ce vă permite să alegeți cea mai bună opțiune atât pentru o casă mică, cât și pentru o clădire cu două etaje, cu trei etaje.

Consumul mediu de apă la modelele moderne ale generatorului nu este prea mare. În termen de 24 de ore, pentru funcționarea dispozitivului, vor fi necesari aproximativ 5,5 litri, din cauza cărora se generează 1,2-2 litri de combustibil

Numărul de circuite. La aparatele alimentate cu hidrogen, de obicei este instalat un circuit de încălzire. În unele modele, este prevăzută și o instalare suplimentară a celui de-al doilea circuit (încălzire).

Consumul de energie electrică. Tehnologia de astăzi face posibilă realizarea unei producții de căldură excelente utilizând un minim de electricitate. Consumul de energie al diferitelor tipuri de generatoare variază de la 1,2 la 3 kW în 1 oră.

Consumul redus de energie se realizează datorită faptului că cazanul cu hidrogen nu funcționează continuu, ci doar pentru a menține o anumită temperatură în cameră.

Sursa de alimentare. Toate varietățile de generatoare de hidrogen pot fi împărțite în două mari categorii: una funcționează din gaz, cealaltă din electricitate.

producător. Este mai bine să preferați producătorii de încredere (Italia, SUA).Ar trebui să vă preocupați de produsele de calitate slabă oferite de întreprinderile dubioase la prețuri extrem de mici.

Sfaturi de funcționare a cazanului

Pentru a îmbunătăți funcționalitatea unității, este important să respectați instrucțiunile atașate. Puteți îmbunătăți funcționarea dispozitivului adăugând detalii suplimentare (în acest caz, trebuie să urmați cu strictețe regulile de siguranță).

Un detector de flacără montat pe arzător îmbunătățește siguranța sistemului. La stingerea focului, dispozitivul oprește automat fluxul de gaz combustibil în arzător, împiedicând astfel intrarea acestuia în cameră

Este posibilă montarea unor senzori speciali în partea interioară a schimbătorului de căldură, care permite urmărirea creșterii indicatorilor de încălzire a apei, precum și completarea designului arzătorului cu supape de închidere.

Conectați-l direct la senzor de temperaturaastfel încât centrala să se oprească automat imediat ce încălzirea atinge valoarea setată.

De asemenea, este util să instalați un dispozitiv standard de răcire a cazanului.

Dispozitivele pe bază de hidrogen pot fi utilizate nu numai ca singurul echipament de încălzire din casă, ci și combinat cu alte sisteme de încălzire. Principalele centrale termice în acest caz pot funcționa în regim de temperatură joasă.

În cazul respectării standardelor de funcționare, o unitate alimentată cu hidrogen va servi mai mult de o duzină de ani. Deși perioada de garanție pentru astfel de dispozitive este de 15 ani, în practică pot funcționa eficient timp de 20-30 de ani.

Repararea unor astfel de dispozitive nu va fi dificilă pentru un meșter cu experiență, deoarece schema de circuite a unui cazan cu hidrogen nu este prea diferită de analogii care funcționează pe alte tipuri de combustibil.

Top 5 generatoare de hidrogen din fabrică

Prima companie care a fabricat și patentat o tehnologie a cazanului cu hidrogen a fost o companie italiană Giacomini. Ea este specializată în dispozitive bazate pe metode de mediu de generare a energiei: pompe geotermice, panouri solare și altele.

H2ydroGEM este o cameră de ardere catalitică, în fiecare corn din care există o substanță care accelerează reacția de ardere a hidrogenului. Datorită acestui fapt, procesul are loc la o temperatură relativ scăzută.

În prezent, astfel de modele sunt fabricate de companii americane, chineze, europene, dar gama lor nu este prea largă în comparație cu cazanele care operează cu alte tipuri de combustibil.

Cele mai bune modele din sistemele de hidrogen din fabrică

Printre cele mai populare modele, remarcăm:

1. MegaTank100 - generator alimentat cu electricitate din rețea. Are un sistem fiabil de mai multe niveluri de protecție împotriva supraîncălzirii și a scurtcircuitelor, care garantează o muncă sigură și productivă. Costul modelului depinde de configurația acestuia.
2. STAR-2000 - o unitate scumpă (> 200.000 de ruble) are caracteristici tehnice excelente. În ciuda faptului că acest generator consumă un minim de energie, este capabil să încălzească o cameră cu o suprafață de 251-300 de metri pătrați.
3. Kingkar - un dispozitiv acționat în rețea cu proprietăți excelente de lucru. Costul modelului este destul de mare - aproximativ 100 de mii de ruble, dar este rambursat de consumul de energie economic.
4. H2-2 - Echipamente italiene din clasa „în plus” la un preț ridicat (aproximativ 250.000 de ruble). permițând încălzirea aerului în spații vaste (de la 300 m.)³ și mai sus) cu un consum minim de energie electrică.
5. Energie gratuită - dispozitive de înaltă calitate, la un cost accesibil, cuprins între 15 și 35 de mii de ruble (prețul depinde de putere și alte caracteristici). Echipat cu o unitate de control care automatizează multe procese, un senzor pe mai multe niveluri pentru reglarea tensiunii și presiunii.

Există și alte modele din diferite categorii de preț.

Cum să faci singur un cazan

Generatoarele de încălzire au o construcție destul de ușoară. Cu un anumit nivel de abilitate, poți asamblați singur dispozitivul. În același timp, datorită explozivității amestecului de hidrogen, acest lucru necesită o responsabilitate extremă, cunoașterea procedurilor de siguranță și experiență în instalarea unor astfel de dispozitive.

Odată cu fabricarea independentă a dispozitivului, nu va fi posibil să scăpați de costurile financiare considerabile, deoarece este mai bine să achiziționați unele componente gata fabricate. Riscul ridicat ne face să ne gândim la setările din fabrică pentru care producătorii oferă garanții pe termen lung.

Procesul de realizare a unui cazan cu hidrogen cu propriile mâini poate fi împărțit în mai multe etape.

Pasul 1 – executarea desenului și pregătirea materialelor. În primul rând, proiecte similare ar trebui să fie găsite pe Internet pentru a ne gândi la un program bazat pe ele care să îndeplinească toate condițiile și posibilitățile.

Este necesar să se calculeze cu exactitate toți indicatorii și, în primul rând, puterea necesară și, de asemenea, să se decidă asupra materialelor care vor fi utilizate pentru fabricarea cazanului. Aliajele ferromagnetice sunt considerate cea mai bună opțiune, dar un recipient din oțel inoxidabil este destul de potrivit.

Deși încălzirea unui generator de hidrogen poate avea proiecte diferite, următoarele detalii rămân neschimbate:

• Sursa de putere de 12 volți;
• rezervor unde va fi amplasată structura;
• Controler PWM cu o putere de cel puțin 30 A;
• mai multe tuburi de diferite diametre din oțel inoxidabil;
• tabla de otel;
• ferăstrău pentru metal;
• arzător de gaz - Mai bine terminat, achiziționat la magazin.

Pasul 2 – fabricarea electroliților. Pentru fabricarea plăcilor, care vor fi echipate cu un electrolizor, trebuie să luați o foaie de oțel de grosime medie. Folosind foarfece pentru metal, un ferăstrău sau un alt instrument, este tăiat în benzi egale într-o cantitate de 18 sau mai multe bucăți (numărul trebuie să fie egal).

Din țara de întoarcere, în fiecare dintre ele este necesar să găuriți șuruburile care sunt necesare pentru a menține aceste elemente în electrolit complet nemișcate.

Împărțim toate plăcile în anoduri și catode, în funcție de această divizare, firele sunt conectate la ele, respectiv, transmitând sarcini pozitive și negative.

Utilizarea curentului direct este mai eficientă decât utilizarea curentului alternativ. Cel mai bine este să utilizați un generator de tip PWM ca sursă.

Pasul numărul 3 – ansamblu de celule. Cel mai bun material pentru realizarea acestui element este oțelul inoxidabil. O construcție robustă dreptunghiulară sau pătrată este sudată din metal, după care se toarnă apă sau un amestec de H₂O cu un catalizator, precum și plăci preparate cu cablaj conectat.

Pasul 4 – conexiune arzător. Un arzător este montat în partea superioară a dispozitivului - este mai bine să utilizați un model achiziționat, pe care îl puteți achiziționa la un magazin specializat.

Pasul 5 – instalarea și conectarea unui separator, care este necesar pentru eliberarea de hidrogen dintr-un amestec de gaze.

În concluzie, este așezată o conductă de-a lungul căreia H₂ se va ridica la arzător și, de asemenea, sunt conectate elemente care îndepărtează căldura și o distribuie în toată casa.

Care apă este mai bună - obișnuită sau distilată

Una dintre întrebările pe care proprietarii cazanelor de hidrogen le pun adesea este despre apa folosită pentru acționarea dispozitivelor.

Apa distilată pentru funcționarea cazanului cu hidrogen poate fi achiziționată în magazine sau configurați-vă singuri producția, folosind cea mai simplă instalație

Potrivit experților, dispozitivele din fabrică sau de acasă arată cele mai bune performanțe atunci când lucrează la apă distilată, la care se adaugă foarte puțin hidroxid de sodiu (pentru 10 litri de H2O - o lingură).

Cu toate acestea, un cazan cu hidrogen poate funcționa cu succes și cu apa de la robinet, principalul lucru este că nu conține săruri de metale grele.

Concluzii și video util pe această temă

În videoclipul de mai jos, veți vedea o imagine de ansamblu asupra modelului unei cazane pe gaz, alimentată cu hidrogen, produs de celebra companie coreeană DAEWOO.

Hidrogenul nu este lipsit de motiv numit combustibilul viitorului: acest gaz poate deveni o resursă aproape nelimitată de combustibil ieftin ecologic, care poate fi utilizat în diferite instalații.

Un cazan cu combustibil pe bază de hidrogen, fabricat în fabrică sau singur, va crea un sistem de încălzire autonom. Acest lucru va ajuta la reducerea semnificativă a plăților pentru locuințe și servicii comunale și va rezolva problema menținerii unei temperaturi confortabile în camerele de zi și încăperile de utilități.

Aveți experiență folosind hidrogenul ca combustibil? Vrei să pui întrebări pe un subiect sau să povestești despre invenția ta? Vă rugăm să comentați publicarea, să participați la discuții și să lăsați fotografii cu produsele de casă. Blocul de feedback este situat mai jos.