Vodíkový vykurovací kotol: zariadenie + princíp činnosti + výberové kritériá

Spotrebitelia sa čoraz viac zaujímajú o zásady alternatívnej energie. V mnohých ohľadoch je to uľahčené zvýšením taríf pre tradičných nosičov energie, ako aj pravidelným narušením trhu služieb.

Za týchto okolností sa vodíkový vykurovací kotol považuje za jedno z najsľubnejších typov zariadení pracujúcich na obnoviteľných palivách, ktorým je plyn H₂.

Pred rozhodnutím o kúpe takejto jednotky je potrebné oboznámiť sa so zásadou jej prevádzky, posúdiť výhody a nevýhody použitia vodíka ako paliva. Tieto otázky sme študovali a sú podrobne opísané v článku.

Okrem toho sme identifikovali parametre, ktoré by sa mali brať do úvahy pri výbere kotla, dali sme tipy na prevádzku a pripravili prehľad najlepších továrenských generátorov vodíka. Fanúšikovia domácich praktických pokynov na zostavenie jednotky vlastnými rukami.

Vlastnosti vodíka ako paliva

Ako je uvedené vyššie, palivom pre tieto jednotky je vodík, najľahší plyn v prírode, bez farby a zápachu. Medzi jeho výhody možno nazvať veľké množstvo tepla, ktoré sa uvoľňuje pri spaľovaní H₂ (121 MJ / kg, zatiaľ čo počas spaľovania propánu sa uvoľní iba 40 MJ / kg).

Za normálnych podmienok vodík horí pri teplote + 2000 ° C, ale pomocou katalyzátora ho možno znížiť na + 300 ° C. To vám umožní vyrábať kotly z lacnej ocele a nie z drahých kovov vzácnych zemín.

Vodík nie je toxický, čo zaisťuje bezpečnosť jeho použitia v každodennom živote. Po spálení tejto látky sa získa vodná para, ktorá zlepšuje mikroklímu v interiéri a nepotrebuje komíny.

Pri používaní vodíka sa musia bezpodmienečne dodržiavať bezpečnostné pravidlá: ak sa plyn používa nesprávne alebo je v kontakte s otvoreným ohňom, môže dôjsť k deštruktívnej explózii

Medzi nevýhody patrí zvýšená výbušnosť vodíka, najmä ak je zmiešaná so vzduchom alebo kyslíkom, čo vedie k tvorbe detonačného plynu.

Výhody a nevýhody vodíkových kotlov

Silné stránky týchto zariadení sú:

1. Plná ekologickosť, Produkty rozkladu vody nepoškodzujú atmosféru, sú úplne bezpečné pre zdravie ľudí a domácich miláčikov.
2. Vysoká úroveň účinnostičo môže dosiahnuť 96%. Je to výrazne vyššia ako účinnosť nafty, zemného plynu alebo uhlia.
3. Šetrenie prírodných zdrojov prostredníctvom aplikácie alternatívne zdroje energie.
4. Nízka cena prijal kalórie. Na takéto zariadenia je dostatok vody a elektriny.

Tieto zariadenia majú zároveň slabé stránky.

Medzi mínusy patria nasledujúce nuansy:

1. Náročná údržba, Pre najvyšší možný stupeň výroby H₂, kovové plechy je potrebné vymieňať každý rok. Okrem výmeny elektród sa musí pravidelne pridávať aj katalyzátor na výrobu plánovaného množstva energie. Frekvencia tohto postupu závisí od výkonu, ako aj od vlastností konkrétneho modelu.
2. Vysoké náklady - Inštalácia v továrni bude stáť najmenej 35 - 40 tisíc rubľov.
3. Nebezpečenstvo výbuchu so zvýšením normalizovaného tlaku v kotli.
4. Nedostatok vodíkového valca - pri predaji sú zriedka viditeľné.
5. Obmedzený výber, Pretože takéto vykurovacie zariadenia nie sú na ruskom trhu príliš bežné, nie je vždy možné rýchlo nájsť ten správny model, ako aj nájsť kvalifikovaných špecialistov na inštaláciu a opravy zariadení.
6. Potreba komunikácie, Na to, aby zariadenie pracovalo, je potrebné neustále pripojenie k napájaciemu zdroju pre elektrolytickú reakciu, ako aj k vodnému zdroju, ktorého prietok závisí od výkonu zariadenia.

Malo by sa poznamenať, že výrobcovia venujú veľkú pozornosť novým technológiám, usilujú sa o zdokonalenie vodíkových kotlov, odstránenie alebo minimalizáciu nevýhod.

Princíp činnosti vykurovacej jednotky

Vďaka svojej činnosti H₂ vo svojej čistej forme sa nevyskytuje v prírode, je však celkom jednoduché izolovať ho z obyčajnej vody elektrolýzou, zatiaľ čo plynný kyslík sa uvoľňuje.

Na zobrazenom obrázku vidíte schematický diagram vykurovacieho zariadenia pracujúceho na vodíku, ktorý ukazuje všetky konštrukčné prvky (+)

Aby kúrenie fungovalo, musíte najskôr získať H₂, To sa deje v špeciálnom oddelení vyhradenom pre podobnú reakciu. Kvapalina sa nalieva do nádoby, kde sú kovové dosky ponorené.

Do nich sa privádza elektrický prúd osobitne zvolenej čistoty, pod vplyvom ktorého sa uvoľňuje H₂ a Oh₂a tiež ako vedľajší produkt - vodná para.

Výsledná zmes prechádza špeciálnym zariadením - chemickým separátorom, pomocou ktorého je možné izolovať vodík a oddeliť ho od iných nečistôt. Vyčistený plyn sa privádza do horáka, na ktorom je namontovaný ventil.

Bráni pohybu H₂ na druhú stranu, ktorá zabraňuje výbuchu. V takom prípade odpadá kyslík a vodná para cez iný systém do špeciálnej nádoby.

Ďalej plynný vodík prechádza cez ochrannú jednotku a vstupuje do spaľovacej komory. Tu reaguje s plynom v prítomnosti katalyzátora, v dôsledku čoho sa generuje teplo, ktoré vstupuje do systému vykurovania domácností cez výmenník tepla.

Vodná para uvoľnená v komore cez špeciálne pridelený kanál sa vracia do nádrže na elektrolyt, čím sa využíva recirkulačný proces.

Nastavenie výkonu sa vykonáva pomocou špeciálne vybavených kanálov, ktorých počet môže dosiahnuť šesť.Vo vnútri každého z týchto zariadení je obsiahnutý katalyzátor, takže keď ho zapnete, začne sa proces výroby tepla.

Prúd plynu zahriaty na teplotu 40 ° C sa začína pohybovať do výmenníka tepla umiestneného v spaľovacej komore.

Vďaka samostatným štruktúram môžu kanály pôsobiť nezávisle od seba, čo vám umožňuje zahrnúť iba ich časť.

Proces výroby vodíka v moderných elektrolytických prístrojoch je plne automatizovaný. Jediným manuálnym procesom je naplnenie systému vodou.

Moderné modely sú tiež vybavené rôznymi zariadeniami, napríklad ukazovateľmi hladiny vody a tlakovými snímačmi, čo im umožňuje pracovať v automatickom režime a pohotovo reagovať v nepredvídaných situáciách.

Súčasti vodíkovej jednotky

Konštrukcia vykurovacieho systému na báze vodíka je pomerne jednoduchá.

kotolÚloha výmenníka tepla je hlavným prvkom výroby vodíka.

Vodíkový kotol je možné zostaviť z dostupných prvkov a na jeho prevádzku je potrebná iba obyčajná alebo destilovaná voda (+)

Elektrolyzér - hlavná aktívna časť kotla, pri ktorej dochádza k elektrolytickej reakcii, ktorá vedie k rozkladu vody na H₂ a Oh₂, Prvkom je nádrž naplnená vodou, v ktorej sú umiestnené kovové elektródy, ktoré majú maximálnu prúdovú vodivosť.

K doskám sú pripojené vodiče, cez ktoré sa dodáva elektrina.

horák - zariadenie, ktoré prispieva k ohrevu chladiacej kvapaliny vo vykurovacom systéme. Nachádza sa v spaľovacej komore a dodáva sa iskra na zapálenie.

Horák ventil - špeciálna časť umiestnená v hornej časti zariadenia. Vďaka tomuto detailu H₂, stúpa, ľahko prekonáva bariéru neprístupnú pre iné uvoľňované látky a vstupuje priamo do horáka.

U vodíkových kotlov vo výrobe je k dispozícii riadiaca jednotka. Panel zobrazuje indikátory napätia a prúdu, regulátor výkonu a páky pre nastavenie ďalších parametrov

potrubie - komunikácie, ktoré sa odchyľujú od jednotky a používajú sa na dodávku tepla do všetkých miestností v dome. Na viazanie vykurovacie potrubia s priemerom 25 až 32 mm. Pri pokládke dodržujte základné pravidlo: priemer každej nasledujúcej vetvy by mal byť menší ako predchádzajúci.

Kritériá výberu generátora

Pri rozhodovaní o kúpe takejto techniky je dôležité venovať pozornosť nasledujúcim kritériám.

energie, V prípade moderných spotrebičov sa hodnota tohto ukazovateľa môže výrazne líšiť, čo vám umožňuje zvoliť najlepšiu voľbu pre malý domček aj pre dvojpodlažnú trojpodlažnú budovu.

Priemerná spotreba vody v moderných modeloch generátora nie je príliš veľká. Do 24 hodín bude na prevádzku zariadenia potrebných približne 5,5 litra, vďaka čomu sa vytvorí 1,2 až 2 litre paliva.

Počet obvodov, U spotrebičov poháňaných vodíkom je obvykle nainštalovaný vykurovací okruh. V niektorých modeloch je tiež poskytnutá ďalšia inštalácia druhého (vykurovacieho) obvodu.

Spotreba elektriny, Dnešná technológia umožňuje dosiahnuť vynikajúci tepelný výkon s minimálnym množstvom elektrickej energie. Spotreba energie rôznych typov generátorov sa pohybuje od 1,2 do 3 kW za 1 hodinu.

Nízka spotreba energie sa dosiahne tým, že vodíkový kotol nefunguje nepretržite, ale iba udržiava určitú teplotu v miestnosti.

Zdroj energie, Všetky odrody vodíkových generátorov možno rozdeliť do dvoch veľkých kategórií: jedna pracuje z plynu, druhá z elektrickej energie.

výrobca, Je lepšie uprednostňovať dôveryhodných výrobcov (Taliansko, USA).Mali by ste si dať pozor na nekvalitné výrobky ponúkané pochybnými podnikmi za mimoriadne nízke ceny.

Tipy na prevádzku kotla

Na zlepšenie funkčnosti jednotky je dôležité dodržiavať priložené pokyny. Činnosť zariadenia môžete zlepšiť pridaním ďalších podrobností (v tomto prípade musíte prísne dodržiavať bezpečnostné pravidlá).

Detektor plameňa namontovaný na horáku zvyšuje bezpečnosť systému. Keď oheň zhasne, zariadenie automaticky uzavrie prívod horľavého plynu do horáka, čím zabráni jeho vniknutiu do miestnosti

Do vnútornej časti výmenníka tepla je možné namontovať špeciálne snímače, ktoré umožňujú sledovať nárast ukazovateľov ohrevu vody, ako aj doplniť konštrukciu horáka uzatváracími ventilmi.

Stačí ho pripojiť priamo k snímač teplotytak, aby sa kotol automaticky vypol, len čo ohrev dosiahne nastavenú hodnotu.

Je tiež užitočné nainštalovať štandardizované chladiace zariadenie kotla.

Vodíkové prístroje sa môžu používať nielen ako jediné vykurovacie zariadenie v dome, ale tiež v kombinácii s inými vykurovacími systémami. Hlavné teplárne v tomto prípade môžu pracovať v režime nízkej teploty.

V prípade dodržania prevádzkových noriem bude jednotka na vodíkový pohon slúžiť viac ako tucet rokov. Aj keď záručná doba na takéto zariadenia je 15 rokov, v praxi môžu efektívne fungovať 20 až 30 rokov.

Oprava takýchto zariadení nebude pre skúseného remeselníka zložitá, pretože schéma zapojenia vodíkových kotlov sa príliš nelíši od analógov pracujúcich na iných druhoch paliva.

Top 5 továrenských generátorov vodíka

Prvou spoločnosťou, ktorá vyrábala a patentovala technológiu kotlov na vodíkové palivo, bola talianska spoločnosť Giacomini, Špecializuje sa na zariadenia založené na environmentálnych metódach výroby energie: geotermálne čerpadlá, solárne panely a ďalšie.

H2ydroGEM je katalytická spaľovacia komora, v ktorej v každom rohu je látka, ktorá urýchľuje reakciu spaľovania vodíka. Z tohto dôvodu proces prebieha pri relatívne nízkej teplote.

V súčasnosti tieto modely vyrábajú americké, čínske a európske spoločnosti, ale ich sortiment nie je príliš široký v porovnaní s kotlami na iné druhy paliva.

Najlepšie továrenské modely vodíkových systémov

Medzi najobľúbenejšie modely uvádzame:

1. MegaTank100 - generátor poháňaný elektrinou zo siete. Má spoľahlivý viacúrovňový systém ochrany proti prehriatiu a skratu, ktorý zaručuje bezpečnú a produktívnu prácu. Náklady na model závisia od jeho konfigurácie.
2. STAR-2000 - drahá jednotka (> 200 000 rubľov) má vynikajúce technické vlastnosti. Napriek tomu, že tento generátor spotrebúva minimálne množstvo energie, je schopný vykurovať miestnosť s rozlohou 251 až 300 metrov štvorcových.
3. Kingkar - zariadenie ovládané sieťou, ktoré má vynikajúce pracovné vlastnosti. Náklady na model sú pomerne vysoké - približne 100 tisíc rubľov, ale prepláca sa ním hospodárna spotreba energie.
4. H2-2 - talianske vybavenie „extra“ triedy za vysokú cenu (asi 250 000 rubľov). umožnenie ohrievania vzduchu v rozľahlých priestoroch (od 300 m³ a vyššie) s minimálnou spotrebou elektriny.
5. Energia zadarmo - vysokokvalitné zariadenia za prijateľné náklady v rozsahu 15 - 35 tisíc rubľov (cena závisí od výkonu a ďalších charakteristík). Vybavený riadiacou jednotkou, ktorá automatizuje mnoho procesov, viacúrovňovým senzorom na reguláciu napätia a tlaku.

Existujú aj ďalšie modely v rôznych cenových kategóriách.

Ako si sami vyrobiť kotol

Vykurovacie generátory majú pomerne ľahkú konštrukciu. S určitou úrovňou zručnosti môžete zostavte si zariadenie sami, Zároveň si táto práca z dôvodu výbušnosti zmesi vodíka vyžaduje mimoriadnu zodpovednosť, znalosť bezpečnostných postupov a skúsenosti s inštaláciou takýchto zariadení.

Nezávislou výrobou zariadenia nebude možné zbaviť sa značných finančných nákladov, pretože je lepšie kúpiť hotové niektoré komponenty. Vysoké riziko nás núti premýšľať o továrenských nastaveniach, za ktoré výrobcovia poskytujú dlhodobé záruky.

Proces výroby vodíkového kotla vlastnými rukami je možné rozdeliť do niekoľkých etáp.

Krok č. 1 – vykonávanie výkresov a príprava materiálov, Po prvé, podobné projekty by sa mali nájsť na internete, aby sme si mohli predstaviť prípravok založený na nich, ktorý by spĺňal všetky podmienky a možnosti.

Je potrebné presne vypočítať všetky ukazovatele a predovšetkým požadovaný výkon a tiež rozhodnúť o materiáloch, ktoré sa použijú pri výrobe kotla. Feromagnetické zliatiny sa považujú za najlepšiu možnosť, ale nádoba vyrobená z nehrdzavejúcej ocele je celkom vhodná.

Aj keď ohrievanie generátora vodíka môže mať rôzne konštrukcie, nasledujúce podrobnosti zostávajú nezmenené:

• 12-voltový zdroj energie;
• nádrž, kde bude umiestnená štruktúra;
• Regulátor PWM s výkonom najmenej 30 A;
• niekoľko rúr rôznych priemerov z nehrdzavejúcej ocele;
• oceľový plech;
• píla na kov;
• plynový horák - Lepšie dokončené, kúpené v obchode.

Krok 2 – výroba elektrolytov, Na výrobu dosiek, ktoré budú vybavené elektrolyzérom, musíte vziať oceľový plech strednej hrúbky. Pomocou nožníc na kov, na pílky alebo na iné nástroje sa rozreže na rovnaké prúžky v množstve 18 alebo viac kusov (počet musí byť rovný).

Z krajiny návratu je potrebné v každom z nich vyvŕtať otvory pre skrutky, ktoré sú potrebné na to, aby tieto prvky boli v elektrolyte úplne nehybné.

Rozdeľujeme všetky platne na anódy a katódy, podľa toho, k čomu sú pripojené deliace káble, resp. Prenášajúce kladné a záporné náboje.

Použitie jednosmerného prúdu je účinnejšie ako použitie striedavého prúdu. Ako zdroj je najlepšie použiť generátor typu PWM.

Krok číslo 3 – bunková zostava, Najlepším materiálom na výrobu tohto prvku je nehrdzavejúca oceľ. Robustná obdĺžniková alebo štvorcová konštrukcia je zváraná z kovu, do ktorého je naliata voda alebo zmes H₂O s katalyzátorom, ako aj pripravené platne s pripojeným zapojením.

Krok 4 – pripojenie horáka, Horák je namontovaný v hornej časti zariadenia - je lepšie použiť zakúpený model, ktorý si môžete kúpiť v špecializovanom obchode.

Krok číslo 5 – inštalácia a pripojenie odlučovača, ktoré je potrebné na pridelenie plynného vodíka zo zmesi.

Na záver je položená rúrka, pozdĺž ktorej je H₂ k horáku sa dostanú aj prvky, ktoré odvádzajú teplo a distribuujú ho po celom dome.

Ktorá voda je lepšia - obyčajná alebo destilovaná

Jednou z otázok, na ktorú sa majitelia vodíkových kotlov často pýtajú, je voda použitá na prevádzku zariadení.

Destilovaná voda na prevádzku vodíkového kotla sa dá kúpiť v obchodoch alebo si môžete svoju výrobu sami nastaviť pomocou najjednoduchšej inštalácie

Podľa odborníkov ukazujú, že priemyselné alebo domáce zariadenia majú najlepší výkon pri práci s destilovanou vodou, do ktorej sa pridáva veľmi malé množstvo hydroxidu sodného (na 10 litrov H2O - jedna polievková lyžica).

Vodíkový kotol však môže úspešne fungovať aj s vodovodnou vodou, hlavnou vecou je to, že neobsahuje soli ťažkých kovov.

Závery a užitočné video na túto tému

Vo videu nižšie nájdete prehľad modelu plynového kotla poháňaného vodíkovým palivom, ktorý vyrába známa kórejská spoločnosť DAEWOO.

Vodík nie je bezdôvodne nazývaný palivom budúcnosti: tento plyn sa môže stať takmer neobmedzeným zdrojom lacného ekologického paliva, ktoré sa môže používať v rôznych zariadeniach.

Kotol na vodíkové palivo, vyrobený v továrni alebo samostatne, vytvorí autonómny vykurovací systém. Pomôže to výrazne znížiť platby za bývanie a komunálne služby a rozhodne o udržiavaní pohodlnej teploty v obývacích izbách a technických priestoroch.

Máte skúsenosti s používaním vodíka ako paliva? Chcete sa opýtať na nejakú tému alebo povedať svoj vynález? Pridajte komentár k publikácii, zúčastnite sa diskusií a zanechajte fotografie svojich domácich výrobkov. Blok spätnej väzby je umiestnený nižšie.