Устройство и принцип работы водородного котла отопления — раскрываем все нюансы

С ростом цен на энергоносители, вопрос снижения затрат на отопление частного дома становится все более значимым. Одной из альтернатив традиционному оборудованию для получения энергии является водородный котел.

Уникальные особенности котлов на водороде

Как сделать водородный генератор для дома своими руками?

Котлы такого типа мало востребованы в России по причине недостаточной информированности о них широких масс потребителей. В западных странах этот альтернативный вид отопления уже довольно распространен благодаря доказанной экологической чистоте, а также получению заметной экономии при оплате за коммунальные услуги.

«Порождающий воду» – именно так звучит перевод термина «водород» с латыни. Этот элемент считается самым распространенным веществом в мире, из него наполовину состоит солнце, он широко применяется в промышленности, а также обладает массой уникальных свойств, которые и были использованы при разработке водородного отопительного котла. Главное уникальное свойство элемента – его неисчерпаемость в недрах и окружающем мире.

Процесс получения водорода прост и понятен. Для него требуется обязательное наличие электрической энергии и воды. Электроток способствует расщеплению молекул воды на кислород и водород, который впоследствии можно использовать с целью обогрева помещений.

Водород как энергоноситель считается самым безопасным и чистым элементом, а отопление на его основе получается полноценным и эффективным.

Котлы такого типа можно гармонично встроить своими руками в уже существующую отопительную систему без ущерба для нее.

Основные нюансы водородных котлов

Мощность котлов, работающих на основе водорода, выбирают в зависимости от площади сооружения, которое необходимо обогреть.

С помощью техники подобного рода можно решать множество задач, связанных с обогревом. Это происходит благодаря одновременному функционированию нескольких каналов, предназначенных для выработки водородной энергии (максимум их может быть 6).

Модульная система, присущая водородным котлам, обеспечивает независимую работу каналов, никак не воздействуя при этом на снижение эффективности установки. Каждый отдельный канал содержит свой катализатор.

Плюсы обогрева водородом

Котел, работающий на водороде, востребован по многим причинам:

1. Неисчерпаемость водорода, а также возможность получать его в любом количестве.
2. Получение водорода считается более выгодным экономически, чем постоянная добыча полезных ископаемых, обладающих горючими свойствами (газа, угля, нефти и т. д.).
3. Система отопления работает без вредных для людей и атмосферы выхлопов, выделяя обычный водяной пар.
4. Нет необходимости в пламени (водородное отопление работает на базе химических реакций).
5. Котел обладает максимально высоким КПД.
6. Устройство работает совершенно бесшумно.
7. Отсутствует необходимость в строительстве и эксплуатации дымохода.
8. Требования безопасности к водородному отоплению ниже, чем к установкам, работающим на основе газа.

Недостатки водородных котлов

Несмотря на массу преимуществ, важно знать о недостатках таких агрегатов:

• необходимость постоянного пополнения катализатора;
• взрывоопасность элемента при несоблюдении строгих требований;
• неудобная транспортировка водорода;
• недостаток специалистов по установке, а также сервисному обслуживанию подобного оборудования в России;
• недостаточное количество необходимых запчастей по причине неразвитого рынка водородного отопления.

Принцип функционирования

В основе работы водородной отопительной системы лежит реакция, возникающая при контактах молекул водорода и кислорода. В результате взаимодействия молекул образуется так называемый газ Брауна и выделяется значительный объем тепла.

Для использования на практике изначально производились водородные котлы промышленного назначения. Такое оборудование отличается крупными габаритами, занимает значительные площади и имеет довольно маленький коэффициент полезного действия, не превышающий 80%. Однако технология постепенно развивалась, и, освоив котлы промышленного назначения, производители постепенно пришли к возможности изготовления оборудования для отопления жилых домов.

Для нормального функционирования водородной установки необходимо соблюдение ряда параметров:

• Возможность поступления воды. Обычно это водопроводная вода, но может быть и дистиллированная. Показатели потребления жидкости зависят от мощности оборудования.
• Доступ к электроэнергии. Электролизная реакция требует наличия электричества.
• Регулярная замена катализатора. Периодичность зависит от модификации и мощности котла.

Водородное оборудование, произведенное промышленным способом, отличается высокими стандартами безопасности, оно даже менее опасно в эксплуатации, чем котлы на твердом топливе и газе. Все процессы в водородном аппарате происходят внутри оборудования, а потребителю только остается контролировать рабочие параметры системы.

Обратите внимание! В отличие от заводских моделей, в устройствах, сделанных своими руками, имеется опасность утечек взрывоопасного газа Брауна. Поэтому самодельные котлы требуют особого подхода к обеспечению техники безопасности.

Устройство и принцип действия

Водородное отопление дома было разработано итальянской компанией. Ученые смогли добиться снижения температуры сжигания благодаря использованию катализаторов с +6000 до +300°С, что позволило использовать традиционные материалы для производства отопительных котлов.

Устройство котла включает в себя:

• камеру сгорания топлива;
• теплообменник;
• электролизер;
• резервуар для выработки водорода с помещенным внутри электролитом;
• двухступенчатый защитный блок.

Водородные отопительные котлы могут быть разной мощности. Чем больше площадь помещения, тем больше должна быть мощность. Некоторые котлы имеют модульную систему, максимальное число каналов для выработки водородной энергии — 6, каждый канал должен содержать катализатор, чтобы каналы могли работать независимо друг от друга.

Водородные котлы работают следующим образом:

• электролитический раствор попадает в электролизер и под воздействием электротока вырабатывается водород, кислород и водяной пар;
• газы поступают в химический сепаратор, где водород отделяется от общего объема;
• очищенный водород через двухступенчатый защитный блок поступает в камеру сгорания, где происходит химическая реакция с участием водорода, кислорода и катализаторов;
• в ходе реакции образуется вода и выделяется тепло, тепло нагревает теплообменник, за счет чего и происходит обогрев, а вода снова поступает в электролизер.

Отопление дома водородом с помощью ННО генератора

Видео

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

Преимущества и недостатки водородного котла отопления

Помимо своей небольшой стоимости водородное отопления характеризуется еще одним немаловажным качеством – оно абсолютно экологически чистое, поскольку водород является составной частью окружающей среды. Процесс горения данного вида топлива совсем не выделяет вредных веществ. Кроме этого, водород из всех других химических элементов является наиболее встречаемым на планете. Он находится в избытке.

Если возникает вопрос – купить или нет водородный котёл цена которого довольно-таки внушительна, следует описать основные плюсы такого оборудования.

Плюсы водородного котла:

1. Такой водородный генератор для отопления характеризуется высоким КПД – свыше 90%.
2. Водородная горелка обладает экологической безопасностью. При функционировании агрегата образуется только пар, который абсолютно безвреден, как для организма проживающих в жилом помещении людей, так и для окружающей среды.
3. Водородное отопление не предполагает наличие огня. Тепло образуется посредством химической реакции с задействованием катализатора. Водород объединяется с кислородом, что приводит к генерации тепловой энергии, которая попадает в теплообменник.
4. В перспективе, если тема применения водородных котлов продолжит развиваться, то экономику всего мира ждет подъем и небывалый расцвет.
5. Водородные горелки функционируют бесшумно, что также является несомненным плюсом.
6. Генераторы водорода для отопления при самостоятельном монтаже не требуют сооружения и использования дымоходов, что очень удобно.

Указав на достоинства водородного котла отопления, будет несправедливым не указать на его недостатки, которые также имеют место быть:

• При стандартной комнатной температуре водород имеет газообразную консистенцию. Помимо этого, вещество считается довольно взрывоопасным, что создает определенные трудности при его транспортировке.
• Хоть в западных государствах водородные котлы набирают все большую популярность, в России им уделяется недостаточное внимание, что может создать некоторые сложности с его приобретением и установкой.
• Для подготовки специалистов, способных проверять и сертифицировать водородные баллоны, необходимо время.

Советы по эксплуатации и техника безопасности

Большой риск взрыва газа накладывает свои условия и требования применения оборудования. Правила нацелены на снижение возможности контакта кислорода с воздухом, что может вызвать разрушительную химическую реакцию.

Рекомендации от специалистов:

• Контролировать показатели температуры датчиков на теплообменниках. Температура не должна повышаться выше предельно допустимого уровня.
• Проверять показатели давления газа. Если уровень повышается, нужно немедленно принимать меры для снижения.
• Внимательно читать инструкцию от производителя и не эксплуатировать котел в режимах, не предусмотренных изготовителем.
• Контролировать подачу воды.
• Регулярно менять электролизер.
• Позаботиться о бесперебойной подаче электроэнергии.
• Не проводить модернизацию оборудования самостоятельно. Процедура может привести к утечке водородного состава и спровоцировать взрыв.

Совет! Систему нужно дополнить датчиками температуры внутри теплообменника – это позволит вовремя увидеть повышение уровня и принять меры по стабилизации показателей. Также не помешает запорная арматура в устройстве горелки и система охлаждения котла.

Если эксплуатация водородного котла соответствует нормам, то прослужит оборудование очень долго. Схема котла не отличается сложностью, поэтому проблемы с ремонтом не возникнет – в этих агрегатах попросту нечему ломаться, но только при условии, что все детали сделаны из качественных материалов.

Изготовление и монтаж

В России водородное отопление пока является альтернативным, и приобрести подобные устройства довольно непросто, поэтому встает вопрос о том, чтобы изготовить водородный котел отопления своими руками. Сделать это возможно, однако чтобы такое самодельное устройство выполняло функцию основного отопительного прибора, придется провести несколько испытаний, поскольку необходимо убедиться в его эффективности и безопасности.

Главным элементом системы является котел. Сделать его можно на основе ННО генератора, то есть обычного электролизера. Для изготовления водной горелки (генератора) потребуется кусок листа нержавеющей стали шириной 50 см, длиною 50 см и толщиной 2 мм. Кроме стали, понадобится герметичный пластиковый контейнер (можно для пищи) емкостью 1,5 литра, прозрачная трубка (подойдет водяной уровень) длиной 10 м, болты 6*50, гайки, шайбы, штуцеры для шланга диаметром 8 мм.

Порядок изготовления будет следующим:

1. 1. Из стали необходимо вырезать болгаркой 16 одинаковых прямоугольных пластин. Для устройства необходимы катод и анод, в их роли и выступят приготовленные пластины — 8 будут катодами, 8 — анодами.
2. 2. На каждой пластине с обратной стороны нужно просверлить отверстие для болта.
3. 3. Далее, необходимо поместить пластины в контейнер, чередуя плюс и минус, для изоляции используется прозрачная трубка, нарезанная на полоски.
4. 4. Пластины нужно прикрепить друг другу, используя шайбы: на болт надевается шайба, затем пластина, потом 3 шайбы, потом пластина, а за ней снова 3 шайбы и т. д. , чтобы закрепить 8 пластин на катод, 8 на анод. После этого гайки следует затянуть.
5. 5. Далее, следует закрепить полученные болты с пластинами на контейнере. Для этого в контейнере проделываются отверстия, куда и вставляются болты. Затем на болты надеваются шайбы.
6. 6. В крышке контейнера необходимо проделать отверстие и вставить в него штуцер. Место соединение лучше промазать герметиком.

Следующим этапом станет тестирование получившегося генератора. Для этого необходимо заполнить контейнер водой и закрыть крышку. Подключить генератор к источнику питания. На штуцер надевается шланг. Для наглядности шланг нужно опустить в емкость с водой. Если в этой емкости при подключении устройства не появятся пузырьки воздуха, то источник имеет недостаточную мощность. При этом в контейнере пузырьки должны образоваться в любом случае.

В качестве защитных элементов водородного котла своими руками можно использовать клапан и фильтр для стиральной машины. Клапан необходим, чтобы выработанный водород не возвращался назад в систему. Фильтр будет использоваться в качестве водяного затвора.

Описанное устройство представляет собой конструкцию с параллельным включением, которая не является самой эффективной. Однако именно такую конструкцию проще всего изготовить самостоятельно. Для повышения эффективности в воду следует добавить небольшое количество щелочи.

Для монтажа водородного котла потребуются:

• блок питания мощностью 12 вольт;
• ШИМ-регулятор (на 30 ампер);
• трубки из нержавеющей стали.

ШИМ-регулятор — элемент необязательный. Однако его использование приводит к преобразованию постоянного тока в переменный или импульсный, что значительно повышает эффективность системы.

Оправдана ли самостоятельная сборка водородного котла?

Целесообразность сборки водородного агрегата своими руками вызывает массу вопросов, которые еще недостаточно исследованы, поэтому перед принятием такого решения следует тщательно взвесить все «за» и «против», а также учесть важные моменты.

Соорудив агрегат из вышеперечисленных элементов и дополнив его стандартными автоматическими и механическими комплектующими, можно получить опытный экземпляр водородного агрегата. Чтобы он полноценно заработал, следует провести немало испытаний и проб.