Водороден отоплителен котел: конструкция + принцип на действие + критерии за избор

Предимства и недостатъци на водородните котли

Силните страни на тези устройства са:

1. Пълна екологосъобразност. Продуктите от разлагането на водата не вредят на атмосферата, те са напълно безопасни за здравето на хората и домашните любимци.
2. Високо ниво на ефективност, което може да достигне 96%. Това е значително повече от коефициента на полезно действие на дизеловото гориво, природния газ или въглищата.
3. Пестене на природни ресурси чрез използване на алтернативни енергийни източници.
4. Ниска цена на получените калории. За подобни устройства е достатъчна вода и малко електричество.

В същото време тези устройства имат своите слабости.

Сред недостатъците са следните нюанси:

1. Взискателна поддръжка. За възможно най-високо производство на H₂Металните пластини трябва да се подменят всяка година. Освен подмяната на електродите, за да се произвежда необходимото количество енергия, трябва редовно да се добавя катализатор. Честотата на тази процедура зависи от капацитета, както и от специфичните характеристики на конкретния модел.
2. Висока цена - фабричната инсталация ще струва поне 35-40 хиляди рубли.
3. Опасност от експлозия, ако номиналното налягане в котела се повиши.
4. Недостиг на водородни бутилки - те се намират доста рядко в продажба.
5. Ограничен избор. Тъй като такива отоплителни устройства не са много разпространени на руския пазар, не винаги е възможно бързо да се намери подходящ модел и да се намерят компетентни специалисти за монтаж и ремонт на оборудването.
6. Необходимост от свързване към електрическата мрежа. Устройството се нуждае от постоянна връзка с електрозахранване за електролизната реакция и с източник на вода, чиято консумация зависи от капацитета на устройството.

Трябва да се спомене, че производителите обръщат голямо внимание на новите технологии, стремейки се да подобрят водородните котли, като елиминират или сведат до минимум недостатъците.

Плюсове и минуси на котлите за електродно отопление

Въпреки противоречивите мнения на собствениците, очевидните предимства на електродните устройства не могат да бъдат пренебрегнати:

• Дизайнът на котела го прави компактен и лесен за свързване.
• Малките габарити позволяват използването на агрегатите като допълнителни или резервни генератори на топлина, които се включват независимо от основния при необходимост.
• За инсталирането на котела не е необходим проект и одобрение.
• В случай на изтичане на охлаждаща течност устройството няма да се повреди и може да продължи да работи веднага щом проблемът бъде отстранен.
• Електрическите котли не са чувствителни към промените в мрежовото напрежение.
• Няма вредни емисии и мощни електромагнитни полета.

Списъкът с предимствата е наистина сериозен, но наред с тях трябва да се отбележат и някои обективни недостатъци:

• Използването на електродни устройства не е препоръчително, когато в отоплителната система има стоманени или чугунени радиатори. Само биметалните радиатори и висококачествените алуминиеви радиатори могат да осигурят ефективна работа, което значително увеличава разходите за отоплителния кръг.
• Високи изисквания към качеството и химичните свойства на топлоносителя. Използваната течност трябва да осигурява оптимални условия за електролиза.
• Инсталирането на електроден котел е възможно само в затворен кръг, което е свързано с допълнителни разходи за херметизиран разширителен съд, авариен предпазен клапан и въздухоотвод.
• Максималната температура на отоплителната течност не трябва да надвишава 85С.

След внимателен анализ на всички недостатъци на устройството може да се заключи, че всички те са свързани с качеството и химическите свойства на топлоносителя.

Водороден отоплителен котел със собствените си ръце

До момента няма масово производство на водородни отоплителни котли и не е лесно да се купи това устройство. Ако желаете да закупите такова устройство, най-вероятно ще трябва да направите индивидуална поръчка или да организирате доставка на оборудване от Италия, където е разработен такъв котел. Този метод обаче не е подходящ за много потребители поради високата си цена. За да се реши този въпрос, може да се разгледа методът на конструиране котел със собствените си ръце.

Изработване на генератор

За да се създаде водороден котел, първо трябва да се създаде водороден генератор:

1. Първата стъпка е да се изрежат 16 правоъгълника с размери 50x50 cm от лист неръждаема стомана.
2. Един от ъглите на отрязаните части трябва да бъде отрязан.
3. С помощта на бормашина направете отвор в срещуположния диагонален ъгъл.
4. Сглобката се състои от плочи и два болта. Затегнете две шайби на един болт и ги поставете от двете страни на плочата. Завъртете втората плоча така, че отрязаният край да е при болта, след което я закрепете към втория болт така, че да е над първата плоча. След това оставете ивица от прозрачна пластмаса с дължина 1 mm между двете плочи. Другите правоъгълници са фиксирани по същия начин.
5. Направете прорези в пластмасовия контейнер за болтовете.
6. Конструкцията, сглобена от плочите, трябва да се постави в контейнера.
7. В капака са направени два отвора: единият фиксира тръбата за подаване на водород, а другият е направен за наливане на вода с разтворени соли.
8. Тествайте работата на устройството.

Като енергиен носител водородът се счита за най-чистия и безопасен елемент, а отоплението с него е ефективно и пълноценно.

Конструкция на котела

За производството на водороден котел се процедира по следния начин:

• Необходимо е да се вземе профилна тръба 20x20 mm и да се отрежат от нея 8 равни части с дължина 30 cm;
• След това вземете профилна тръба с размери 40x40 mm и отрежете 3 парчета. Едното парче трябва да е с дължина 20 cm, а другите две - с дължина 8 cm;
• направете два прореза с размери 40x40 mm в средата на двете противоположни страни на дългата тръба. Към тези отвори заварете 2 парчета от 8 см;
• В резултат на това се оформя кръст, на чиито три края са заварени тапи, а на четвъртия край е закрепена тапа с накрайник за свързване на тръбата за подаване на водородна смес;
• На всеки край на конструкцията е необходимо да се направи по един отвор с диаметър 1-1,5 sm, като предварително се направи отвор от центъра на кръста, 7-8 sm, отворите трябва да се окажат общо 4;
• Към тях е необходимо да се заварят разклонителни тръби и да се закрепят дюзи, с които често разполагат котлите на пропан;
• Следващият процес е заваряването на 8 парчета профилна тръба с размери 20x20 cm към напречното рамо;

Водороден котел със собствените си ръце

След това трябва да изрежете 3 квадрата от ламарина. В две от тях направете по 4 дупки, като диаметърът на едната трябва да е 2-3 см, а на другата - 1 см; тръба с диаметър 2-3 см нарежете на парчета с дължина 50-60 см. След това ги прикрепете към квадрата с по-малките отвори и го заварете. направете два отвора в тръба с диаметър 20 см: един отдолу и един отгоре; след това тръбата трябва да се завари на квадрат с по-малки отвори; получената конструкция трябва да се обърне и да се постави втори квадрат. Тръбите трябва да влязат в отвора и по този начин квадратът трябва да се долепи до тръбата с по-голям диаметър, квадратът и тръбите трябва да се заварят; процесът на заваряване на квадрата и самата конструкция се извършва с горелка: към два отвора на тялото е необходимо да се заварят тръби за връщане на охлаждащата течност; след това котелът се проверява за херметичност; и на последния етап трябва да се направи защитният корпус, в който ще бъде скрит котелът.

Така, следвайки всички горепосочени инструкции, ще станете собственик на водороден котел.

Понастоящем водородните котли не са широко разпространени, въпреки многото им предимства и лесната им употреба. Въпреки това те бързо навлизат на пазара на отоплителни уреди и перспективите за използването им са неограничени.

3 Критерии за избор и работни характеристики

Когато избирате водороден котел за дома си, трябва да се уверите, че всички части са изработени от качествени материали.

Също така е много важно защитният блок на котела да е тестван (сертифициран) и да отговаря на всички изисквания за безопасност. Освен това е необходимо да се избере модел, подходящ за отопление на определено помещение:

• мощността трябва да е подходяща не само за площта на помещението, но и за изискванията на използваната отоплителна система;
• размерът на камерата трябва да бъде съобразен с броя на топлообменниците, необходими за отопление;
• Консумацията на електроенергия на устройството трябва да е подходяща за наличната в сградата електрическа мрежа.

При инсталирането на такова устройство не трябва да се забравя безопасността, тъй като горивото е взривоопасно. Основните правила за работа са насочени именно към избягване на контакт между кислорода и въздуха (което може да доведе до експлозия).

Основните правила за работа са:

1. 1. Редовно проверявайте температурните показания на сензорите на топлообменника. Температурата не трябва да се повишава над допустимото ниво.
2. 2. Следете показанията на налягането на газа. Ако налягането се повиши, вземете мерки за стабилизиране на стандартното налягане.
3. 3 Не използвайте уреда в режими, различни от посочените от производителя. 4.
4. 4. Наблюдавайте подаването на вода.
5. 5. Периодично сменяйте електролизера.
6. 6. Погрижете се за стабилизирано захранване.

Основни нюанси на водородните котли

Мощността на водородните котли зависи от размера на отопляваната сграда.

С този тип технология могат да се решат голям брой задачи, свързани с отоплението. Това се дължи на едновременната работа на няколко канала, предназначени за генериране на водородна енергия (максимум 6).

Модулната система, присъща на водородните котли, гарантира, че каналите работят самостоятелно, без това да се отразява по какъвто и да е начин на ефективността на инсталацията. Всеки отделен канал съдържа собствен катализатор.

Предимства на отоплението с водород

Водородният котел е търсен по много причини:

1. Неизчерпаемостта на водорода и възможността да се произвежда във всякакви количества.
2. Производството на водород се счита за икономически по-изгодно от постоянния добив на минерали с горивни свойства (газ, въглища, нефт и др.).
3. Отоплителната система работи без вредни емисии за хората и атмосферата, като отделя обикновена водна пара.
4. Не е необходим пламък (нагряването с водород се осъществява на базата на химични реакции).
5. Котелът е с най-високата възможна ефективност.
6. Устройството е напълно безшумно.
7. Не е необходимо да се изгражда и експлоатира комин.
8. Изискванията за безопасност при отоплението с водород са по-ниски, отколкото при газовите инсталации.

Недостатъци на водородните котли

Въпреки многото предимства е важно да се знаят и недостатъците на тези устройства:

• Необходимост от постоянно допълване на катализатора;
• опасност от експлозия на елемента, ако не се спазват строгите изисквания;
• неудобен транспорт на водород;
• липса на специалисти в областта на монтажа и сервиза на такова оборудване в Русия;
• липса на необходимите резервни части поради слабо развития пазар на водородно отопление.

Основни нюанси на водородните котли

Мощността на водородните котли се избира в зависимост от площта на сградата, която трябва да се отоплява.

С този тип технология могат да се решат голям брой задачи, свързани с отоплението. Това се дължи на едновременната работа на няколко канала, предназначени за генериране на водородна енергия (максимум 6).

Модулната система, присъща на водородните котли, гарантира, че каналите работят самостоятелно, без това да се отразява по какъвто и да е начин на ефективността на инсталацията. Всеки отделен канал съдържа собствен катализатор.

Предимства на отоплението с водород

Водородният котел е търсен по много причини:

1. Неизчерпаемостта на водорода и възможността да се произвежда във всякакви количества.
2. Производството на водород се счита за икономически по-изгодно от постоянния добив на минерали с горивни свойства (газ, въглища, нефт и др.).
3. Отоплителната система работи без вредни емисии за хората и атмосферата, като отделя обикновена водна пара.
4. Не е необходим пламък (нагряването с водород се осъществява на базата на химични реакции).
5. Котелът е с най-високата възможна ефективност.
6. Устройството е напълно безшумно.
7. Не е необходимо да се изгражда и експлоатира комин.
8. Изискванията за безопасност при отоплението с водород са по-ниски, отколкото при газовите инсталации.

Недостатъци на водородните котли

Въпреки многото предимства е важно да се знаят и недостатъците на тези устройства:

• Необходимост от постоянно допълване на катализатора;
• опасност от експлозия на елемента, ако не се спазват строгите изисквания;
• неудобен транспорт на водород;
• липса на специалисти в областта на монтажа и сервиза на такова оборудване в Русия;
• липса на необходимите резервни части поради неразвития пазар на водородно отопление.

Плюсове и минуси на водородните отоплителни котли

Тъй като отоплителните агрегати използват водород като гориво, нека разгледаме предимствата на този енергиен носител:

1. Водород в бутилки може да се закупи навсякъде в страната.
2. Отоплителните системи, използващи водород, не се нуждаят от човешка намеса, тъй като са със затворен цикъл.
3. Основното предимство е разумната цена на горивото.
4. Количеството освободена топлинна енергия е 121 MJ/kg, което е много по-високо от същата стойност за пропан, която е 40 MJ/kg.

Заслужава да се споменат и недостатъците на водородното гориво:

• нивото на шума при работа с котел от стария тип е високо;
• ако стандартното налягане бъде превишено, се създава взривоопасна ситуация;
• устройството изразходва много вода;
• в някои населени места е трудно да се набавят водородни бутилки;
• В по-старите инсталации е необходимо да се направи отделен комин за нагрятата пара, произведена от каталитична реакция.

Предимствата на водородните котли са следните:

1. Устройството не отделя вредни съединения в атмосферата.
2. Водородът не гори, но отделя топлина при взаимодействието си с кислорода. Водата се образува чрез каталитична реакция.
3. При температура на охлаждащата течност от само 40 градуса няма топлинни загуби.
4. По време на работата на котела се извършва химическа реакция, която протича без използването на открит пламък.
5. Съвременните водородни котли работят безшумно и не изискват отделен комин, тъй като загрятата пара и вода се подават веднага в отоплителната система. Това позволява монтаж навсякъде.

Недостатъците на водородните агрегати са високите изисквания за качество на всички компоненти и възли. За поддръжката и ремонта на устройството е необходимо да се наемат специалисти. Намирането на резервни части за отоплителното оборудване е доста трудно.

Как да си направите водороден котел със собствените си ръце?

Възможно е да се направи водороден отоплителен котел на базата на генератор на HFO - това е обикновен електролизер.

За да направите горелката, ще ви трябват:

• лист от неръждаема стомана с дебелина 2 mm и размери 50x50 cm;
• Стоманен лист с дебелина 2 mm 100x100 cm
• 1,5-литров херметически затворен пластмасов контейнер
• 10 м прозрачна тръба за измерване на нивото на водата;
• съединители за маркучи с диаметър 8 mm;
• Винтове 6x50, гайки, шайби;
• Профилна тръба 20x20 mm;
• профилна тръба 40x40 mm;
• Тръба със сечение 20-30 mm;
• щепсели;
• мелница;
• уплътнител;
• нож;
• заваръчна машина;
• газови дюзи;
• тренировка.

За сглобяването на котела ще бъде полезно 12-волтово захранващо устройство.

Как да си направите водороден котел със собствените си ръце:

1. От стоманен лист с размери 50x50 cm изрежете със струг 16 правоъгълника с еднаква големина. Системата се нуждае от катод и анод, ролята на които ще бъде на плочи, 8 от които ще бъдат катоди и 8 аноди.
2. Пробийте дупки в плочите за болтовете - по 1 дупка във всяка плоча.
3. Поставете чиниите в контейнера така, че плюсовата и минусовата страна да се редуват. Изолирайте плочите с прозрачна тръба, която първо трябва да се нареже на шайби или ленти с дебелина до 2 mm.
4. Закрепете плочите към болтовете и шайбите по следния начин - поставете шайба на болта, след това анодната плоча, след това 3 шайби и катодната плоча. По този начин поставете всички пластини през трите шайби. След това затегнете гайките.
5. Сега трябва да закрепите конструкцията в контейнера. За целта направете отвори в стените на контейнера, в които се поставят болтовете. Не забравяйте да поставите шайби на болтовете.
6. Сега трябва да направите 2 отвора в капака за съединители (стоманена тръба с резба). Закрепване към гайките.
7. Изолирайте фугите с уплътнител.
8. Свържете компресора към едната връзка, а манометъра - към другата. Напомпайте с 2 атмосфери и проверете манометъра за половин час - ако налягането не се променя, тогава херметичността е нормална, ако има промени, проверете връзките и уплътнете всички шевове отново.
9. Монтирайте възвратен клапан на крана, свържете към него водородна бутилка и свържете вода към втория крана. Свържете електродите към болтовете за закрепване на плочата, през които ще протича електрически ток.
10. При протичането на тока водата ще започне да кипи и ще протече реакция, която е необходима за загряването на системата.

За производството на самия котел са необходими следните стъпки:

• Нарежете тръба с размери 20x20 мм на 8 парчета с дължина 30 см;
• Тръба с размери 40x40 mm, нарязана на 3 части - една от тях 20 cm и две 8 cm;
• направете отвори в тръбата с размери 20 x 20 cm и сечение 40 x 40 mm в средата на дължината от двете противоположни страни за тръбата с размери 40 x 40 mm;
• вкарайте тръбите с размери 40x40 mm на 8 cm под прав ъгъл в отворите и заварете;
• Заварете ограничителните тапи към краищата на получения кръст, а от четвъртата страна има ограничителна тапа с накрайник, която е необходима за свързване на водородната тръба;
• Разстоянието е 7-8 см от центъра на кръстовището и пробийте по 10-14 мм отвор във всяка част, така че да се направят 4 отвора;
• заварете дюзите към отворите;
• Заварете по две тръби с размери 20x20 mm към всеки краен елемент, така че да образуват прав ъгъл спрямо равнината на напречната греда;
• Изрежете от останалата стоманена ламарина 3 стени на котела с размери 30x30 cm;
• Пробийте 2 дупки в 2 стени, като общо 4 дупки ще се окажат с диаметър 20-30 мм в точките на поставяне на дюзите, а в третия лист направете дупка с диаметър 10 мм;
• сега нарежете тръбата на парчета с диаметър 20-30 мм и дължина 50-60 см и ги заварете към по-малката стоманена ламарина (стената на корпуса);
• Вземете тръба с диаметър 10 мм, по-къса с 4 см от заварените тръби, и пробийте няколко дупки в нея отгоре и отдолу, за да може да се завари тръбата;
• прикрепете тръбата към стоманената плоча с по-малките отвори и я заварете;
• сега обърнете цялата конструкция с главата надолу и я поставете върху втората стоманена плоча, така че тръбите да влязат в предварително пробитите отвори;
• заварете тръбите към ламарината;
• сега заварете цялата конструкция с горелката към последния стоманен лист;
• Заварете тръбите за охлаждащата течност към отворите в корпуса;
• Монтирайте температурен сензор на входящата тръба и сензор за горене (детектор) на горелката;
• Свържете двата сензора към автоматичните контролери и визуалните и звуковите аларми;
• проверете корпуса за течове.

Остава да се изработи външен защитен кожух с необходимите размери от стоманена ламарина. Вътре в корпуса монтирайте компонентите на конструкцията, свържете ги херметично и проверете отново за течове. Можете да тествате системата, като първо разтворите сол или алкална основа във вода, за да ускорите реакцията и да увеличите добива на водород.

Ако имате въпроси, гледайте видеоклипа.

Критерии за избор на модел

При избора на водороден котел за вашия дом трябва да се вземат предвид следните критерии:

• отоплителната мощност трябва да отговаря на изискванията на използваната отоплителна система и на топлоносителя, както и да отчита площта на отопляваните помещения;
• размерът на горивната камера трябва да има необходимия брой топлообменници, за да се осигури възможност за няколко отоплителни кръга;
• Електрическата мрежа в сградата трябва да може да поддържа консумацията на енергия от котела;
• Всички конструктивни елементи на котела трябва да са изработени от качествени материали и да имат достатъчна здравина и издръжливост;
• блокът за безопасност трябва да бъде сертифициран и да отговаря на стандартите за безопасност.

Пример за водороден отоплителен котел

Експерименти с вечни трупи

Вечният регистър представлява малък метален резервоар с малки отвори за изпускане на водни пари. Този съд се пълни с вода, закрепва се на гърлото и се поставя на дъното на печката. Контейнерът се нагрява до висока температура и водните пари излизат от него, като се насочват директно към горящите въглени.

В резултат на това, твърдят експериментаторите, черните сажди в дима изчезват. Това означава, че всички въглеродни частици, които обикновено се отвеждат в комина, сега реагират с кислорода.
Пламъкът се насища с дълги езици и т.н.

Вярно е, че реално генерираната топлина не е измерена, невъзможно е да се измери у дома, но всички признаци за висока енергийна мощност са налицеһттр://....

Перспективи на водорода като гориво за отоплителен котел

• Водородът е най-разпространеното "гориво" във Вселената и десетият най-разпространен химичен елемент на Земята. Просто казано - няма да имате проблеми с доставките на гориво.
• Този газ не може да навреди на хората, животните или растенията - той не е токсичен.
• "Отпадъчните газове" на водородния котел са напълно безвредни - продуктът на горене на този газ е обикновена вода.
• Температурата на горене на водорода достига 6000 градуса по Целзий, което показва високия топлинен капацитет на това гориво.
• Водородът е 14 пъти по-лек от въздуха, което означава, че в случай на теч горивото ще "отлети" от котелното помещение само по себе си, и то за много кратко време.
• Цената на един килограм водород е 2-7 щатски долара. Плътността на газообразния водород е 0,008987 kg/m3.
• Топлинната стойност на един кубичен метър водород е 13 000 kJ. Енергийната интензивност на природния газ е три пъти по-висока, но цената на водорода като гориво е десетки пъти по-ниска. В резултат на това алтернативното отопление на частна къща с водород няма да струва по-скъпо, отколкото използването на природен газ. Собственикът на водороден котел не трябва да плаща за апетита на собствениците на газови компании и не трябва да изгражда скъп газопровод, нито да преминава през изключително бюрократичен процес на одобрение на всевъзможни "проекти" и "разрешителни".

Накратко, водородът като гориво има много добри перспективи, които вече са оценени от космическата индустрия, която използва водорода за "зареждане" на ракети.

Модерна разработка - водороден отоплителен котел

Как работи водородният отоплителен котел

Точно толкова, колкото и при конвенционален газов котел:

• Горивото се подава към горелката.
• Пламъкът на горелката нагрява топлообменника.
• Топлоносителят, който се излива в топлообменника, се транспортира до радиаторите.

Само че вместо магистрален газопровод или резервоари за втечнено гориво, за производството на горивото трябва да се използват специални инсталации - водородни генератори.

А най-разпространеният тип домашен генератор е електролитен агрегат, който разделя водата на водород и кислород. Цената на горивото, произвеждано от електрически генератори за отопление с водород, е до 6-7 долара на килограм. В същото време за производството на един кубичен метър горивен газ са необходими вода и 1,2 kW електроенергия.

И в този случай е възможно да се спестят средства за евакуация на продуктите от горенето. В крайна сметка при изгарянето на смес от кислород и въздух се отделят само водни пари. Така че "истинският" комин не е необходим за такъв котел.

Предимства на водородните котли

• Водородът може да "отоплява" всякакви котли. Тоест абсолютно всички - дори старите "съветски" единици, закупени през 80-те години на миналия век. Ще ви е необходима нова горелка и гранит или шамот в пещта, който увеличава топлинната инерция и изравнява ефекта от прегряването на котела.
• Водородните котли имат повишена топлинна мощност. Стандартен газов котел с мощност 10-12 kW, използващ водород, ще "произвежда" до 30-40 киловата топлинна мощност.
• За отоплението с водород е необходима само горелка. Следователно дори котел на твърдо гориво може да бъде преобразуван във водороден чрез инсталиране на горелка в пещта.
• Основата на горивото - водата - може да бъде извлечена от водопровода. Идеалният суров продукт за производство на водород е дестилирана вода, към която се добавя натриев хидроксид.

Недостатъци на водородните котли

• Малка гама водородни котли и газови генератори от промишлен тип. Повечето продавачи предлагат "домашни" със съмнително сертифициране.
• Висока цена на индустриалните модели.
• Експлозивна "природа" на горивото - смесен с кислород (в съотношение 2:5), водородът се превръща в запалим газ.
• Високо ниво на шума на газовите генератори.
• Високата температура на пламъка - до 3200 градуса по Целзий - затруднява използването на водорода като гориво за кухненски печки (необходими са специални пламъкоразпръсквачи). Въпреки това H2ydroGEM - водороден отоплителен котел, произведен от италианската фирма giacomini - е оборудван с горелка с температура на пламъка до 300 градуса по Целзий.