Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Принципи альтернативної енергетики все більше і більше завойовують увагу споживачів. Багато в чому цьому сприяє зростання тарифів на традиційні енергоносії, а також періодичні збої на ринку послуг.

За цих обставин водневий котел опалення розглядається як один з найперспективніших видів пристроїв, що працюють на поновлюваному паливі, яким і є газ H 2.

Перш ніж прийняти рішення про покупку такого агрегату, необхідно ознайомитися з принципом його роботи, оцінити достоїнства і недоліки використання водню в якості палива. Ці питання вивчені нами і докладно викладено в статті.

Крім того, ми позначили параметри, які варто врахувати при виборі котла, привели поради по експлуатації і підготували огляд кращих фабричних водневих генераторів. Любителям саморобок знадобиться інструкція по збірці агрегату своїми руками.

Властивості водню як палива

Як було сказано вище, паливом для подібних агрегатів служить водень, найлегший в природі газ, що не володіє кольором і запахом. Серед його переваг можна назвати велику кількість тепла, яке вивільняється при згорянні H 2 (121 МДж / кг, в той час як при горінні пропану виділяється всього 40 МДж / кг).

У звичайних умовах водень горить при температурі + 2000 ° С, проте за допомогою каталізатора її можна знизити до + 300 ° С. Це дозволяє виготовляти котли з бюджетної стали, а не з дорогих рідкоземельних металів.

Водень нетоксичний, що забезпечує безпеку його використання в побуті. При спалюванні цієї речовини виходять водяні пари, які покращують мікроклімат в приміщеннях і не потребують димоходах.

При застосуванні водню слід строго дотримуватися правил безпеки: при некоректному застосуванні газу або контакті з відкритим вогнем може статися руйнівний вибух

До числа недоліків можна віднести підвищену вибухонебезпечність водню, особливо, коли він змішується з повітрям або киснем, що веде до утворення гримучого газу.

Переваги та недоліки водневих котлів

Сильними сторонами подібних пристроїв є:

  1. Повна екологічність. Продукти розкладання води не завдають шкоди атмосфері, вони абсолютно безпечні для здоров'я людей і домашніх тварин.
  2. Високий рівень ККД, який може досягати 96%. Це значно вище коефіцієнта корисної дії дизеля, природного газу або вугілля.
  3. Економія природних ресурсів за рахунок застосування альтернативних джерел енергії.
  4. Невисока ціна одержуваних калорій. Для подібних пристроїв досить води і трохи електрики.

У той же час у подібних пристроїв є і слабкі сторони.

До числа мінусів потрібно віднести наступні нюанси:

  1. Вимогливість в обслуговуванні. Для максимально високого ступеня вироблення H 2, необхідно щороку замінювати металеві пластини. Крім заміни електродів, для виробництва запланованої кількості енергії необхідно регулярно додавати каталізатор. Частота цієї процедури залежить від потужності, а також від особливостей певної моделі.
  2. Високу вартість - заводська установка обійдеться не менше, ніж в 35-40 тисяч рублів.
  3. Небезпека вибуху при підвищенні нормованого тиску в котлі.
  4. Дефіцит водневих балонів - їх досить рідко можна зустріти в продажу.
  5. Обмеженість вибору. Оскільки подібні опалювальні прилади не надто поширені на російському ринку, не завжди можна швидко знайти підходящу модель, а також відшукати компетентних фахівців для монтажу і ремонту устаткування.
  6. Необхідність підведення комунікацій. Для роботи пристрою необхідно постійне підключення до електроживлення для здійснення реакції електролізу, а також до джерела води, витрата якої залежить від потужності приладу.

Необхідно згадати про те, що виробники приділяють велику увагу новим технологіям, прагнуть удосконалити водневі котли, усуваючи або мінімізуючи недоліки.

Принцип роботи опалювального агрегату

Завдяки своїй активності H 2 в чистому вигляді не зустрічається в природі, проте його досить просто вичленувати зі звичайної води методом електролізу, при цьому виділяється також газоподібний кисень.

На представленому зображенні можна побачити схематичне пристрій нагрівального обладнання, що працює на водні, із зазначенням всіх елементів конструкції (+)

Для функціонування опалювального приладу спочатку потрібно отримати H 2. Це відбувається в особливому відсіку, відведеному для протікання подібної реакції. У контейнер наливається рідина, куди занурюються металеві пластини.

На них подається електрострум спеціально підібраною чистоти, під впливом якого виділяється H 2 і О 2, а також в якості побічного продукту - пари води.

Отримана суміш пропускається через спеціальний електронний пристрій - хімічний сепаратор, за допомогою якого вдається виокремити водень, відокремивши його від інших домішок. Очищений газ подається в пальник, на яку встановлений клапан.

Він перешкоджає пересуванню H 2 в іншу сторону, що запобігає вибух. При цьому кисень і водяна пара через іншу систему відвадити в спеціальну ємність.

Далі газоподібний водень проходить через блок захисту і потрапляє в камеру згоряння. Тут він реагує з газом в присутності каталізатора, внаслідок чого утворюється тепло, яке через теплообмінник поступає в домову систему опалення.

Виділилися в камері водяні пари по спеціально виділеному каналу повертаються в резервуар з електролітом, використовуючи, таким чином, процес рециркуляції.

Регулювання потужності здійснюється за допомогою спеціально обладнаних каналів, число яких може досягати шести. Усередині кожного з цих пристосувань міститься каталізатор, завдяки чому при включенні стартує процес вироблення тепла.

Газовий потік, нагрівся до температури 40 ° С, починає рух до теплообмінника, розташованому в камері згоряння.

Завдяки відокремленим конструкцій, канали можуть діяти незалежно один від одного, що дозволяє включати тільки частина з них.

Процес отримання водню в сучасних електролізних апаратах повністю автоматизований. Єдиний процес, що виконується вручну, - заливання води в систему

Сучасні моделі забезпечуються також різними приладами, наприклад, показниками рівня води і датчиками тиску, що дозволяє їм працювати в автоматичному режимі і екстрено реагувати в непередбачених ситуаціях.

Складові частини водневої установки

Пристрій системи для опалення, що функціонує на водні, досить проста.

Котел, який грає роль теплообмінника, - це основний елемент, де відбувається вироблення водню.

Котел, що функціонує на водні, можна зібрати з доступних елементів, а для його роботи необхідна лише звичайна або дистильована вода (+)

Елетролізер - головна діюча частина котла, де відбувається електролітична реакція, яка веде до розпаду води на H 2 і О 2. Елемент являє собою резервуар, наповнений водою, в який поміщаються металеві електроди, що володіють максимальною провідністю струму.

До пластинках приєднані дроти, по яких здійснюється подача електрики.

Пальник - пристосування, що сприяє розігріву теплоносія в опалювальній системі. Знаходиться в котельній камері, для її розпалювання подається іскра.

Клапан пальника - спеціальна деталь, що знаходиться у верхній частині пристрою. Завдяки цій деталі H 2, що піднявся наверх, легко долає бар'єр, недоступний іншим виділився речовин, і надходить безпосередньо в пальник.

У заводських водневих котлах передбачений блок управління. На панелі відображаються показники напруги і струму, регулятор потужності і важелі настройки інших параметрів роботи

Трубопровід - комунікації, які відходять від агрегату і використовуються для подачі тепла в усі приміщення будинку. Для обв'язки використовують труби опалення діаметром діаметром 25-32 мм. При прокладанні дотримуються основне правило: діаметр кожного наступного розгалуження повинен бути менше, ніж у попереднього.

Критерії вибору генераторів

При вирішенні придбати подібну техніку, важливо звертати увагу на такі критерії.

Потужність. У сучасних приладів величина цього показника може значно варіюватися, що дозволяє вибрати оптимальний варіант як для невеликого будинку, так і для дво-, триповерхового будинку.

Середня витрата води в сучасних моделях генератора не дуже великий. Протягом 24 годин для функціонування приладу знадобиться приблизно 5, 5 літрів, за рахунок яких генерується 1, 2-2 літрів палива

Число контурів. На приладах, що функціонують на водні, зазвичай встановлюється опалювальний контур. У деяких моделях передбачений також додатковий монтаж другого (нагрівального) контуру.

Рівень споживання електроенергії. Технології сьогоднішнього дня дозволяють домогтися відмінної продуктивності тепла при використанні мінімуму електрики. Енергоспоживання різних видів генераторів варіюється від 1, 2 до 3 кВт за 1 годину.

Низька витрата електроенергії досягається завдяки тому, що водневий котел працює не безперервно, а лише для підтримки певної температури в приміщенні.

Джерело живлення. Всі різновиди водневих генераторів можна розділити на дві великі категорії: одна працює від газу, інша - від електрики.

Виробник. Краще віддати перевагу перевірених виробників (Італія, США). Варто побоюватися неякісної продукції, пропонованої сумнівними підприємствами за вкрай низькими цінами.

Поради по експлуатації котла

Для поліпшення функціоналу агрегату важливо дотримуватися інструкції. Удосконалити роботу приладу можна, додавши додаткові деталі (при цьому слід суворо дотримуватися правил безпеки).

Встановлений на пальнику датчик полум'я підвищує безпеку системи. При згасанні вогню пристрій в автоматичному режимі перекриває надходження пального газу в пальник, тим самим перешкоджаючи його потраплянню в приміщення

Можна вмонтувати у внутрішню частину теплообмінника спеціальні датчики, що дозволяють відслідковувати підвищення показників нагріву води, а також доповнити конструкцію пальника запірною арматурою.

Досить підключити її безпосередньо до датчика температури, щоб котел автоматично вимикався, як тільки гаряча досягне заданого показника.

Корисно також встановити пристрій нормованого охолодження котла.

Пристрої на водні можуть застосовуватися не тільки як єдине опалювальне обладнання в будинку, але і поєднуватися з іншими системами нагріву. Основні теплоустановкі в цьому випадку можуть працювати в низькотемпературному режимі.

У разі дотримання норм експлуатації агрегат, що працює на водні, послужить не один десяток років. Хоча гарантійний термін подібних пристроїв становить 15 років, на практиці вони можуть якісно працювати протягом 20-30 років.

Починка подібних апаратів не важко досвідченому майстрові, оскільки принципова схема котла на водні не надто відрізняється від аналогів, що працюють на інших видах палива.

Топ-5 фабричних водневих генераторів

Першою фірмою, що виготовила і запатентувала технологію виготовлення котла на водневому паливі, була італійська компанія Giacomini. Вона спеціалізується на апаратах, в основу яких покладені екологічні способи отримання енергії: геотермальних насосах, сонячних панелях та інших.

H2ydroGEM - каталітична камера згоряння, в кожному ріжку якої знаходиться речовина, що прискорює реакцію згоряння водню. Завдяки цьому процес відбувається при порівняно низькій температурі

В даний час подібні моделі виготовляються американськими, китайськими, європейськими компаніями, проте їх асортимент не дуже широкий в порівнянні з котлами, що функціонують на інших видів палива.

Кращі фабричні моделі водневих систем

Серед найбільш популярних моделей відзначимо:

  1. МегаТанк100 - генератор, що працює на електриці від мережі. Має надійну багаторівневу систему захисту від перегріву і замикання, що гарантує безпечну і продуктивну роботу. Вартість моделі залежить від її комплектації.
  2. STAR-2000 - дорогий агрегат (> 200000 рублів) володіє відмінними технічними характеристиками. Незважаючи на те, що цей генератор споживає мінімум енергії, він здатний опалювати приміщення площею 251-300 квадратних метрів.
  3. Kingkar - працює від мережі прилад, який має відмінні робочі властивості. Вартість моделі досить висока - близько 100 тисяч рублів, однак вона відшкодовується економічним споживанням енергії.
  4. H2-2 - італійська техніка класу «екстра» за високою ціною (приблизно 250 000 рублів). що дозволяє нагрівати повітря в великих просторах (від 300 м 3 і вище) з мінімальною витратою електрики.
  5. Free Energy - якісні пристрої за демократичною вартістю в межах 15-35 тисяч рублів (ціна залежить від потужності та інших характеристик). Забезпечені блоком управління, автоматизують багато процесів, багаторівневим датчиком регулювання напруги і тиску.

Існують також і інші моделі в різних цінових категоріях.

Як зробити котел самостійно

Генератори опалення мають достатньо легку конструкцію. При відомому рівні майстерності можна зібрати прилад самостійно. У той же час через вибухонебезпечності водневої суміші така робота вимагає надзвичайної відповідальності, знань техніки безпеки і досвіду монтажу подібних пристроїв.

При самостійному виготовленні приладу не вдасться позбутися від солідних фінансових витрат, оскільки частина компонентів краще придбати готовими. Високий ризик змушує задуматися про заводських установках, на які виробники дають довгострокові гарантії

Процес виготовлення своїми руками водневого котла можна розділити на кілька етапів.

Крок №1 - виконання креслення і підготовка матеріалів. Перш за все слід знайти в Інтернеті аналогічні проекти, щоб на їх основі продумати пристосування, яке відповідало б усім умовам і можливостям.

Необхідно точно розрахувати всі показники, і перш за все, необхідну потужність, а також вирішити питання про матеріали, які будуть використовуватися для виготовлення котла. Оптимальним варіантом вважаються феромагнітні сплави, однак цілком підійде ємність, виконана з нержавіючої сталі.

Хоча опалювальні водневий генератор може мати різні конструкції, незмінними залишаються такі деталі:

  • 12-вольтний джерело енергії;
  • резервуар, де буде розташовуватися конструкція;
  • ШІМ-регулятор потужністю не менше 30 А;
  • кілька трубок різного діаметру, виготовлених зі сталі-нержавійки;
  • сталевий лист;
  • ножовка по металу;
  • газовий пальник - краще готова, придбана в магазині.

Крок 2 - створення електролітів. Для виготовлення пластин, якими буде оснащений електролізер, потрібно взяти аркуш стали середньої товщини. За допомогою ножиць для металу, ножівки або іншого інструменту він розрізається на рівні смужки в кількості 18 і більше штук (число повинне бути обов'язково парних).

Зі зворотного країни в кожній з них необхідно просвердлити отвори для болтів, які знадобляться, щоб утримувати ці елементи в електроліті абсолютно нерухомо.

Всі пластини ділимо на аноди і катоди, в залежності від цього поділу до них приєднуються проводи, відповідно передають позитивний і негативний заряди.

Використання постійного струму більш результативно, ніж застосування змінного. Як його джерела найкраще скористатися генератором типу ШИМ.

Крок №3 - збірка електролізера. Найкращим матеріалом для виготовлення цього елемента є нержавіюча сталь. З металу зварюється надійна конструкція прямокутної або квадратної форми, після чого в неї заливається вода або суміш H 2 O з каталізатором, а також розміщуються підготовлені пластини з приєднаними проводками.

Крок №4 - під'єднання пальника. У верхній частині пристрою монтується пальник - краще скористатися покупної моделлю, придбати яку можна в спеціалізованому магазині.

Крок №5 - монтаж і підключення сепаратора, який необхідний для виділення з суміші газів водню.

На закінчення прокладається трубка, по якій H 2 буде підніматися до пальника, а також приєднуються елементи, що відводять тепло і розподіляють його по всьому будинку.

Яка вода краще - звичайна або дистильована

Одне з питань, яке часто задають власники водневих котлів, стосується води, що використовується для роботи пристроїв.

Дистильовану воду для роботи водневого котла можна придбати в магазинах або налагодити її виробництво самостійно, використовуючи найпростішу установку

На думку фахівців, найкращі показники заводські або саморобні пристрої демонструють при роботі на дистильованої воді, в яку додано зовсім небагато гідроксиду натрію (на 10 літрів H2О - одну столову ложку).

Однак водневий котел може з успіхом функціонувати і на водопровідній воді, головне, щоб у ній не містилися солі важких металів.

Висновки і корисне відео по темі

На представленому нижче відеоролику ви побачите огляд моделі газового котла, що працює на водневому паливі, виробленого відомої корейською компанією DAEWOO.

Водень не без підстави називають паливом майбутнього: цей газ може стати практично безмежним ресурсом дешевого екологічно чистого пального, яке можна використовувати в різних установках.

Котел на водневому паливі, виготовлений в заводських умовах або самостійно, дозволить створити автономну опалювальну систему. Це допоможе значно скоротити платежі в ЖКГ, вирішить питання про підтримку комфортної температури в житлових кімнатах і підсобних приміщеннях.

Є досвід використання водню в якості палива? Хочете поставити запитання по темі або розповісти про свій винахід? Будь ласка, коментуйте публікацію, беріть участь в обговореннях та залишайте фотографії своїх саморобок. Блок зворотного зв'язку розташований нижче.

Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Категорія: