Водородный котел отопления: устройство + принцип работы + критерии выбора

Финальный этап – соединение горелки с трубопроводом отопления, например, системой теплый пол, герметизация стыков и можно вводить агрегат в эксплуатацию.

Чтобы отопление на водороде своими руками было сделано качественно, следует установить фильтр и клапан. Клапан устанавливается на точке выхода водорода, предупреждая скопление и возгорание газа под крышкой емкости, а фильтр нужен для обустройства водяного затвора, также предупреждающего взрыв. Если остались вопросы, видео от профессионалов поможет решить все проблемы.

Немного о доверчивости и наивности

Некоторые предприимчивые дельцы предлагают на продажу водородный генератор на авто. Рассказывают про обработку лазером поверхности электродов или про уникальные секретные сплавы, из которых они сделаны, специальные катализаторы воды, разработанные в научных лабораториях мира.

Всё зависит от способности мысли таких предпринимателей к полёту научной фантазии. Доверчивость может сделать вас за ваши же средства (иногда даже не малые) владельцем установки, у которой через два месяца эксплуатации разрушатся контактные пластины.

Если уж вы решили таким способом экономить, то лучше собирать установку самостоятельно. По крайней мере, не на кого потом будет пенять.

С экранов телевизоров нам заявляют, что количество нефти стремительно уменьшается, и вскоре бензиновые машины отойдут в далёкое прошлое. Вот только это не совсем верно.

Действительно, количество разведанных запасов нефти не очень велико. В зависимости от степени потребления их может хватить на период от 50 до 200 лет. Но в этой статистике не учитываются до сих пор неразведанные места нефтедобычи.

В действительности нефти на нашей планете более чем достаточно. Другой вопрос, что сложность её добычи постоянно возрастает, а значит, растёт и цена. К тому же нельзя списывать со счетов экологический фактор. Выхлопные газы сильно загрязняют среду и с этим нужно что-то делать.

Современная наука создала множество альтернативных источников энергии вплоть до двигателя ядерного распада в ваших машинах. Но большинство из этих технологий пока что представляют собой концепты без возможности реального применения. По крайней мере, так было до недавнего времени.

С каждым годом машиностроительные компании выпускают всё больше машин, работающих на альтернативных источниках питания. Одним из самых эффективных решений в данном контексте является водородный двигатель от бренда «Тойота». Он позволяет полностью забыть про бензин, делая автомобиль экологичным и дешёвым транспортом.

Топ-5 фабричных водородных генераторов

Первой фирмой, изготовившей и запатентовавшей технологию изготовления котла на водородном топливе, была итальянская компания Giacomini. Она специализируется на аппаратах, в основу которых положены экологические способы получения энергии: геотермальных насосах, солнечных панелях и других.

H2ydroGEM — каталитическая камера сгорания, в каждом рожке которой находится вещество, ускоряющее реакцию сгорания водорода. Благодаря этому процесс происходит при сравнительно низкой температуре

В настоящее время подобные модели изготовляются американскими, китайскими, европейскими компаниями, однако их ассортимент не слишком широк по сравнению с котлами, функционирующих на других видов топлива.

Лучшие фабричные модели водородных систем

Среди наиболее популярных моделей отметим:

1. МегаТанк100 – генератор, работающий на электричестве от сети. Имеет надежную многоуровневую систему защиты от перегрева и замыкания, что гарантирует безопасную и продуктивную работу. Стоимость модели зависит от ее комплектации.
2. STAR-2000 – дорогостоящий агрегат (>200000 рублей) обладает отличными техническими характеристиками. Несмотря на то, что этот генератор потребляет минимум энергии, он способен отапливать помещение площадью 251-300 квадратных метров.
3. Kingkar – работающий от сети прибор, имеющий отличные рабочие свойства. Стоимость модели достаточно высока – около 100 тысяч рублей, однако она возмещается экономичным потреблением энергии.
4. H2-2 – итальянская техника класса «экстра» по высокой цене (примерно 250 000 рублей). позволяющая нагревать воздух в обширных пространствах (от 300 м3 и выше) с минимальным расходом электричества.
5. Free Energy – качественные устройства по демократичной стоимости в пределах 15-35 тысяч рублей (цена зависит от мощности и других характеристик). Снабжены блоком управления, автоматизирующим многие процессы, многоуровневым датчиком регулирования напряжения и давления.

Существуют также и другие модели в разных ценовых категориях.

Технология изготовления водородного отопления собственными силами

Чтобы сделать печь на водороде, мастеру пригодится набор материалов и инструментов:

• нержавейка в виде листа размерами 50х50 см;
• 2 болта (6х150), гайки, шайбы;
• фильтр проточной очистки от стиральной машинки;
• 10 м прозрачной полой трубки от водяного уровня;
• контейнер пластиковый пищевой объемом 1,5 л с герметичной крышкой (лучше на защелках);
• штуцеры с Ø 8 мм «елочка»;
• болгарка для распилки металла.

Тестовая печь изготавливается несложно, но чтобы сделать полноценное отопление на водороде своими руками продумывается вся сеть, для которой покупаются трубы, радиаторы или контуры для обустройства теплого пола – хозяину следует выбрать схему выкладки, затем делать водородный котел требуемой мощности.

Техника выполнения водородного генератора:

1. Металлическую пластину нарезать на 16 деталей равного размера. Разрезать болгаркой, защитив лицо и руки.
2. Угол каждого куска срезать для соединения деталей, для того же просверлить с обратной стороны пластины отверстие для болта.
3. Из элементов получается 8 анодов и 8 катодов. Получается горелка с параллельным включением.
4. В пищевой контейнер установить все 16 деталей, размещая их по полярности и чередуя плюс и минус. Изолируются панели прозрачными полосками толщиной в 10 мм. Полоски нарезать из колец трубки от водяного уровня.
5. Фиксация пластин на шайбы в таком порядке – сначала шайбу надеть на болт, затем пластину, 3 шайбы и снова пластину. Чередовать пластины по полярности, способ нанизывания через 3 шайбы для всех элементов. Анод в этом случае разворачивается на 180 градусов относительно катода, чтобы «плюс» заходил в зазоры между пластинами с «минусом». Изолировать крайние пластины полосками и затянуть гайки.
6. Найти точку упора болта в емкости, сделать отверстие. Если болты в тару не вошли, ножка болта подрезается, затем метизы вставляются в дырки в стенках контейнера и зажимаются гайками.
7. В крышке тары сделать отверстие для штуцера, который затем вставить и изолировать стык герметиком на силиконовой основе.

1. Генератор тестируется после заполнения водой и подключения к клеммам источника электричества. На штуцер предварительно надевается шланг, второй конец которого опущен в тару со щелочью и пластинами. Появление пузырей – положительный результат, сеть работает. Как правило, при верном размещении пластин пузыри появляются, поэтому переделывать генератор не придется.

Путем увеличения напряжения в электролите выверяется интенсивность выработки и выхода газа. Вместо воды емкость заполняется щелочью (средство для чистки Крот), подключается источник питания и оценивается работоспособность электролизера. После проверки работы системы горелку стыкуют с трубопроводом, стыки герметизируют и сеть запускается в эксплуатацию.

Видео от мастеров уточнит нюансы сборки электролизера и запуска прибора в работу.

Принцип работы и устройство котла

Устройство водородных котлов выполнено в виде модуля. В нем устанавливают четное количество каталитических пластин со специальными каналами для поступления газа в дозированных количествах, чтобы предотвратить скопление большого объема водородно-кислородной смеси, приводящей к детонации. Далее полученное тепло, традиционно, перемещается в бойлер, для нагрева внешнего контура теплоснабжения.

Фото: techbox.dennikn.sk

Принцип работы отопительной котельной:

1. Получение H2. В специальный контейнер наливают дистиллированную воду и погружают в нее пластины из металла, на которые подается ток с особыми параметрами, в результате чего выделяется H2 и O2, а также в виде побочного продукта – водяные пары.
2. Водородно-кислородная смесь поступает в химический сепаратор, где водород очищается от всех примесей.
3. Далее он следует в горелку H2 с клапаном, проводящем его только в одном направлении и мешающим свободному движению, для предотвращения от взрыва, при этом O2 и пароводяная смесь через систему отвода собираются в кислородном резервуаре.
4. H2 через защитный блок поступает в камеру сгорания.
5. Процесс выделения тепла происходит с использованием катализатора, и направляется через теплообменник во внутридомовую систему теплоснабжения.
6. Образовавшиеся в камере пары воды возвращаются в хранилище электролита для рециркуляции.

Мощность регулируется благодаря специально оборудованным каналам с катализатором. Каналы в водородных котлах отопления независимого действия и могут включаться поочередно. Процесс абсолютно автоматизирован, единственно.

Что выполняют вручную – заливают воду в систему. Устройство снабжено приборами безопасности: уровнемерами и датчиками. Средний суточный расход воды 5,5 л, для генерации до 2-х литров топлива, а энергопотребление колеблется от 1,0 до 3.0 кВт за 1 час.

Сборка системы

В состав систем водородного отопления входят водородные генераторы, горелки и котлы. Первый необходим для разложения жидкости на составляющие (с использованием катализаторов для ускорения процесса или без них). Горелка создает открытое пламя, а котел служит теплообменным устройством. Все это можно приобрести в соответствующих магазинах, однако та же система, созданная своими руками, как правило, работает эффективнее.

Сборку генератора водорода можно осуществить несколькими способами. Для его изготовления понадобится несколько стальных трубок, бак для расположения конструкции, широтно-импульсный генератор мощностью от 30А и выше или другой источник питания. Кроме того, при сборке не обойтись без посуды для дистиллированной воды.

Подача жидкости, из которой будет выделяться водород, осуществляется внутрь герметичной конструкции, где находятся пластины из нержавеющей стали (чем их больше, тем больше получается водорода, хотя тратится и дополнительная электроэнергия), примыкающие друг к другу.

В емкости под действием тока происходит процесс расщепления молекул воды на кислород и водород, после чего последний подается в котел, где установлена горелка. Если же ток подается не от сети, а от ШИМ-генератора, эффективность системы увеличивается.

Применяемые материалы

В системе отопления применяется, как правило, дистиллированная вода, в которую добавляют гидроксид натрия в пропорции 10 л жидкости на 1 ст. л вещества. При отсутствии или проблематичности получения нужного количества дистиллята разрешается использование и обычной воды из крана, но только в том случае, если в ее составе отсутствуют тяжелые металлы.

В качестве металлов, из которых изготавливают водородные котлы, допустимо использовать любые виды нержавеющих сталей – отличным вариантом станет ферримагнитная сталь, к которой не притягиваются лишние частицы. Хотя основным критерием выбора материала все-таки должна быть устойчивость к коррозии и ржавчине.

Для сборки аппарата обычно используются трубки диаметром 1 или 1,25 дюйма. А горелка приобретается в соответствующем магазине или интернет-сервисе.

Перспективы водорода как топлива для котла отопления

• Водород – это самое распространенное «топливо» во Вселенной и десятый по распространению химический элемент на Земле. Проще говоря – проблем с запасами топлива у вас не будет.
• Этот газ не может навредить ни людям, ни животным, ни растениям – он не токсичен.
• «Выхлоп» водородного котла абсолютно безвреден – продуктом горения этого газа является обычная вода.
• Температура горения водорода  достигает 6000 градусов Цельсия, что говорит о высокой теплоемкости этого вида топлива.
• Водород легче воздуха в 14 раз, то есть при утечке «выброс» топлива улетучится из котельной сам по себе, причем в очень сжатые сроки.
• Стоимость одного килограмма водорода – 2-7 долларов США. При этом плотность газообразного водорода равна 0,008987 кг/м3.
• Теплотворная способность кубического метра водорода – 13 000 кДж. Энергоемкость природного газа в три раза выше, но себестоимость водорода как топлива ниже в десятки раз. В итоге альтернативное отопление частного дома водородом обойдется не дороже практики использования природного газа. При этом владельцу водородного котла не нужно оплачивать аппетиты хозяев газовых компаний и строить дорогостоящий газопровод, а равно и проходить чрезвычайно бюрократизированную процедуру согласования всяческих «проектов» и «разрешений».

Словом, как топливо водород имеет самые радужные перспективы, которые уже оценила аэрокосмическая отрасль, использующая водород для «заправки» ракет.

Современная разработка — водородный отопительный котел

Как работает котел отопления на водороде

Точно так же, как и обычный газовый котел:

• Топливо подается на горелку.
• Факел горелки разогревает теплообменник.
• Залитый в теплообменник теплоноситель транспортируют к батареям.

Только вместо магистрального газопровода или емкостей со сжиженным горючим для производства топлива необходимо использовать особые установки – генераторы водорода.

Причем самый распространенный вид бытового генератора – это электролитическая установка, расщепляющая воду на водород и кислород. Себестоимость топлива, которое производят электрические генераторы для отопления водородом доходит до 6-7 долларов за килограмм. При этом для производства кубического метра горючего газа необходима вода и 1,2 кВт электроэнергии.

А вот на отводе продуктов горения в данном случае можно сэкономить. Ведь в процессе горения смеси кислорода и воздуха выделяется только водяной пар. Так что «настоящий» дымоход такому котлу не нужен.

Плюсы водородных котлов

• Водородом можно «топить» любые котлы. То есть абсолютно любые – даже старые «советские» агрегаты, приобретенные в 80-х годах прошлого века. Для этого вам понадобится новая горелка и гранит или шамотный камень в топке, увеличивающий тепловую инерцию и нивелирующий эффект перегрева котла.
• У водородных котлов увеличенная тепловая мощность. Стандартный газовый котел на 10-12 кВт на водороде «выдаст» до 30-40 киловатт тепловой мощности.
• Для отопления водородом по большому счету нужна только горелка. Поэтому «под водород» можно переделать даже твердотопливный котел, инсталлировав горелку в топку.
• Базу для получения топлива – воду – можно извлечь из водопроводного крана. Хотя идеальным полуфабрикатом для производства водорода является дистиллированная вода, в которую подмешен гидроксид натрия.

Минусы водородных котлов

• Малый ассортимент водородных котлов и газогенераторов промышленного типа. Большинство продавцов предлагают «самоделки» с сомнительной сертификацией.
• Высокая цена промышленных моделей.
• Взрывоопасный «характер» топлива – в смеси с кислородом (в пропорции 2:5) водород превращается в гремучий газ.
• Высокий уровень шума газогенерирующих установок.
• Высокая температура пламени – до 3200 градусов Цельсия, затрудняющая использование водорода в качестве топлива для кухонной печи (нужны особые рассекатели). Впрочем, H2ydroGEM — котел отопления на водороде итальянского производства giacomini – укомплектован горелкой температурой пламени  до 300 градусов Цельсия.

Пеллетные котлы – удобное тепло для дома или коттеджа

При строительстве своего дома или коттеджа обязательно возникает вопрос – какую схему отопления выбрать. Если есть возможность подключения к природному газу, то одним из лучших вариантов будет газовый котел. Но если природного газа нет, то чаще всего используют котлы на твердом топливе. Топить дровами, как в прошлом веке, достаточно неудобно – образуется большое количество сажи, дрова закладываются вручную. Каменный уголь тоже имеет свои недостатки, прежде всего связанные с большим количеством ручного труда.

В Европе уже давно популярны пеллетные котлы, постепенно они распространяются и в России.

Топ-10 лучших пеллетных котлов

Главным преимуществом этого котла пользователи называют его доступную цену при достойном качестве и высокой производительности. Сложно найти более качественную аналогичную модель в этом же ценовом диапазоне. Котел одноконтурный, рассчитан на отопление дома до 200 м2. Агрегат полностью автоматизирован, оснащен различными полезными опциями – термометром, автоподжигом, индикатором включения.

1 Преимущества и недостатки

Топливом водородных котлов отопления, как можно догадаться из названия, выступает водород, который вырабатывается в специальном устройстве из дистиллированной воды. Водород — самый легкий газ, он не имеет ни цвета, ни запаха, не токсичен и не выделяет вредных веществ (единственное, что выделяется в воздух — безвредный водяной пар). Его использование в качестве топлива имеет несколько достоинств:

• высокая теплоотдача (более 120 МДж/кг);
• безопасность;
• легкодоступное сырье (вода).

Водородные котлы безопасны, экологичны, обладают высоким КПД и работают совершенно бесшумно. Однако устройства имеют и свои недостатки:

• необходимость использования катализатора;
• недостаток специалистов по установке и обслуживанию;
• небольшой рынок устройств и их деталей (в России).

Водородный котел отопления своими руками

На сегодняшний день массовое производство водородных отопительных котлов отсутствует и приобрести данный прибор непросто. Если вы желаете приобрести такое устройство, то, скорее всего, придется оформить индивидуальный заказ или договариваться о поставке оборудования из Италии, где был разработан такой котел. Однако такой способ многим пользователям не подходит ввиду своей высокой стоимости. Чтобы решить этот вопрос, можно рассмотреть способ сооружения котла своими руками.

Изготовление генератора

Для того, чтобы создать котел на водороде, для начала необходимо соорудить генератор водорода:

1. На первом этапе необходимо вырезать 16 прямоугольников размером 50х50 см из листа из нержавейки.
2. Один из углов вырезанных частей нужно срезать.
3. При помощи дрели в противоположном по диагонали углу делается отверстие.
4. Сборка конструкции осуществляется из пластин и двух болтов. На один болт надо затянуть две шайбы и разместить их с обеих сторон пластины. Вторую пластину развернуть таким образом, чтобы обрезанный конец был у болта, затем зафиксировать ее на втором болте так, чтобы она оказалась над первой пластинкой. Далее, между двух пластин нужно оставить полоску прозрачного пластика длиной в 1 мм. Остальные прямоугольники фиксируются аналогичным способом.
5. В пластиковом контейнере нужно сделать прорези для болтов.
6. Собранную из пластин конструкцию необходимо вставить в контейнер.
7. В крышке делается два отверстия: в одном закрепляется трубка для подачи водорода, а другое создано для того, чтобы заливать воду с растворенными солями.
8. Проверить работу устройства.

В качестве энергоносителя водород считается самым чистым и безопасным элементом, а отопление, базирующееся на нём, является результативным и полноценным.

Изготовление котла

Создание водородного котла осуществляется следующим образом:

• надо взять профильную трубу 20х20 мм и отрезать от нее 8 равных частей длиной 30 см;
• далее взять профильную трубу 40х40 мм и отрезать 3 куска, длина одного должна составлять 20 см, а двух других — 8 см;
• в длинной трубе надо сделать две прорези на середине противоположных сторон, размером 40х40 м. К этим отверстиям приварить 2 отрезка по 8 см;
• в результате образуется крестовина, на три конца которой привариваются заглушки, а на четвертом конце фиксируется заглушка с патрубком для присоединения трубы подачи водородной смеси;
• на каждом конце конструкции надо сделать по одному отверстию, диаметром 1-1,5 см, предварительно сделав отступ от центра крестовины 7-8 см, отверстий всего должно получиться 4;
• к ним привариваются патрубки и фиксируются форсунки, которыми часто обладают котлы на пропане;
• следующим процессом будет — приваривание к крестовине 8 кусков профильной трубы с размерами 20х20 см;

Котёл на водороде своими руками

затем нужно вырезать из листового металла 3 квадрата. В двух из них сделать по 4 отверстия, диаметр в одном должен быть равен 2-3 см, в другом — 1 см; трубу с диаметром 2-3 см разрезать на отрезки длиной 50-60 см. Затем приложить их к квадрату с меньшими отверстиями и приварить к нему. в трубе с диаметром 20 см сделать два отверстия: одно внизу, другое вверху; далее трубу нужно приварить к квадрату с меньшими прорезями; полученную конструкцию необходимо перевернуть вверх дном и поставить второй квадрат. Трубки должны войти в отверстие, и при этом квадрат должен прилегать к большей по диаметру трубе, квадрат и трубки варить; процесс сварки квадрата и самой конструкции производится горелкой: к двум отверстиям на корпусе надо приварить патрубки подачи возврата теплоносителя; затем котел проверяется на герметичность; и, на последнем этапе, надо изготовить защитный корпус, в который будет спрятан котел.

Таким образом, выполнив все вышеизложенные указания, вы станете обладателем водородного котла.

https://youtube.com/watch?v=3fvQSziXSTw

В настоящее время котлы на водородном топливе не имеют широкого распространения, несмотря на большое количество преимуществ и удобства в использовании. Однако они стремительно проникают на рынок отопительного оборудования и перспективы их использования безграничны.

Электролитические генераторы водорода

Генераторы, которые функционируют на принципе электролиза, обычно изготовляются в виде контейнеров. Приобретая такое устройство, обязательно поинтересуйтесь наличие пакета разрешающих документов:

• Сертификат соответствия ГОСТР.
• Гигиенический сертификат.
• Разрешение от Ростехнадзора.

Электролитические генераторы обычно состоят таких базовых конструктивных элементов, как:

1. панель управления;
2. система автоматического контроля;
3. блок пополнения и деминерализации воды;
4. электролизер (агрегата для раздельного получения кислорода и водорода);
5. система анализа газа;
6. устройства для охлаждения жидкости;
7. система для обнаружения утечек водорода;
8. трансформатор и выпрямитель;
9. распределительная коробка.

Для увеличения электропроводности воды в нее обычно добавляют щелок. Для последнего имеется особый резервуар, который пополняется, как правило, не чаще одного раза в год. Современные промышленные водородные генераторы изготовляются в соответствии с европейскими нормами безопасности и экологии.

Что представляет собой водород?

Водород – это легкий газ, который при сжигании дает тепло, в несколько раз превышающее тепло от газа. Главным его преимуществом при использовании в отопительной системе является относительно небольшая температура горения (всего 300°С). Это позволяет использовать газ в котле, выполненном из традиционных недорогих видов металла.

Сам по себе газ не имеет цвета и запаха, а при соединении с другими химическими компонентами он не образует опасных токсинов, вредных для здоровья человека. Поэтому его использование в быту крайне безопасно. Единственной опасностью является его повышенный уровень взрывоопасности.

Рассказ про отопление дома водородом

При неправильном использовании газа или контакте его с открытым источником огня,может произойти взрыв.

https://youtube.com/watch?v=ZnASxObpd2k

Принцип функционирования водородного котла

Для работы водородного котла необходимо электричество

Водородный котел отопления работает по принципу нагревания жидкости в теплообменнике огнем сгорающего в камере топлива. Источником энергии служит чистый Н2. Газ отличается высокой теплоотдачей, которая в 3 раза выше, чем у пропана. Единственной трудностью его получения является высокая активность элемента, из-за чего он связывается с другими веществами. Требуется разделение, для которого необходимо электричество.

Общая схема работы системы отопления водородом следующая:

1. Производство газа. В качестве сырья используется дистиллированная вода. Она заливается в бак, где размещаются электроды. Под воздействием тока молекулы воды распадаются на кислород и водород.
2. Выделение Н2. Смесь пропускается через химический сепаратор который выделяет водород и направляет его в горелку, где происходит его поджигание и сгорание. Поставленный на трубопроводе клапан предотвращает движение газа в обратную сторону. Уровень горения регулируется с помощью открытия или блокирования специальных каналов, по которым подается водород.
3. На горелку подается катализатор, снижающий температуру пламени с 2000 градусов до безопасных 600 градусов, что позволяет использовать для изготовления камеры бюджетные металлы. Образованный в процессе горения пар по змеевику поступает в резервуар с водой, где конденсируется и восполняет израсходованную жидкость.
4. Выделившийся при электролизе кислород отводится в отдельную камеру, где смешивается с воздухом и через клапан поступает в помещение.