Wodorowy kocioł grzewczy: urządzenie + zasada działania + kryteria wyboru

Zasady energii alternatywnej coraz bardziej zwracają uwagę konsumentów. Pod wieloma względami ułatwia to wzrost taryf dla tradycyjnych nośników energii, a także okresowe zakłócenia na rynku usług.

W tych okolicznościach wodorowy kocioł grzewczy jest uważany za jeden z najbardziej obiecujących rodzajów urządzeń działających na paliwach odnawialnych, którym jest gaz H₂.

Przed podjęciem decyzji o zakupie takiego urządzenia należy zapoznać się z zasadą jego działania, aby ocenić zalety i wady stosowania wodoru jako paliwa. Te pytania zostały przez nas zbadane i są szczegółowo opisane w artykule.

Ponadto zidentyfikowaliśmy parametry, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze kotła, podaliśmy wskazówki dotyczące działania i przygotowaliśmy przegląd najlepszych fabrycznych generatorów wodoru. Fani domowych poręcznych instrukcji dotyczących montażu urządzenia własnymi rękami.

Właściwości wodoru jako paliwa

Jak wspomniano powyżej, paliwem dla takich jednostek jest wodór, najlżejszy gaz z natury, pozbawiony koloru i zapachu. Wśród jego zalet można nazwać dużą ilością ciepła uwalnianego podczas spalania H₂ (121 MJ / kg, podczas gdy podczas spalania propanu uwalnia się tylko 40 MJ / kg).

W normalnych warunkach wodór pali się w temperaturze + 2000 ° C, ale za pomocą katalizatora można go zredukować do + 300 ° C. Pozwala to na wytwarzanie kotłów ze stali budżetowej, a nie z drogich metali ziem rzadkich.

Wodór jest nietoksyczny, co zapewnia bezpieczeństwo jego stosowania w życiu codziennym. Po spaleniu tej substancji uzyskuje się parę wodną, ​​która poprawia mikroklimat wewnętrzny i nie wymaga kominów.

Podczas korzystania z wodoru należy ściśle przestrzegać zasad bezpieczeństwa: jeśli gaz zostanie użyty niepoprawnie lub w kontakcie z otwartym płomieniem może dojść do destrukcyjnej

Wadami są zwiększona wybuchowość wodoru, zwłaszcza gdy jest on mieszany z powietrzem lub tlenem, co prowadzi do powstawania gazu detonującego.

Zalety i wady kotłów wodorowych

Mocne strony takich urządzeń to:

1. Pełna przyjazność dla środowiska. Produkty rozkładu wody nie niszczą atmosfery, są całkowicie bezpieczne dla zdrowia ludzi i zwierząt.
2. Wysoki poziom wydajnościco może osiągnąć 96%. Jest to znacznie wyższa wydajność niż olej napędowy, gaz ziemny lub węgiel.
3. Oszczędzanie zasobów naturalnych poprzez aplikację alternatywne źródła energii.
4. Niska cena otrzymane kalorie. Na takie urządzenia jest wystarczająca ilość wody i prądu.

Jednocześnie takie urządzenia mają słabości.

Wśród minusów znajdują się następujące niuanse:

1. Wymagająca konserwacja. Dla najwyższego możliwego stopnia produkcji H₂, konieczna jest wymiana płyt metalowych co roku. Oprócz wymiany elektrod należy regularnie dodawać katalizator w celu wytworzenia planowanej ilości energii. Częstotliwość tej procedury zależy od mocy, a także od cech konkretnego modelu.
2. Wysoki koszt - Instalacja fabryczna będzie kosztować nie mniej niż 35-40 tysięcy rubli.
3. Niebezpieczeństwo wybuchu ze wzrostem znormalizowanego ciśnienia w kotle.
4. Niedobór cylindra wodoru - są rzadko spotykane w sprzedaży.
5. Ograniczony wybór. Ponieważ takie urządzenia grzewcze nie są zbyt powszechne na rynku rosyjskim, nie zawsze można szybko znaleźć odpowiedni model, a także znaleźć kompetentnych specjalistów do montażu i naprawy sprzętu.
6. Potrzeba komunikacji. Aby urządzenie działało, konieczne jest stałe połączenie z zasilaczem do reakcji elektrolizy, a także ze źródłem wody, którego natężenie przepływu zależy od mocy urządzenia.

Należy zauważyć, że producenci przywiązują dużą wagę do nowych technologii, dążą do ulepszenia kotłów wodorowych, eliminując lub minimalizując wady.

Zasada działania urządzenia grzewczego

Ze względu na swoją aktywność H₂ w czystej postaci nie występuje w naturze, jednak dość łatwo jest go odizolować od zwykłej wody za pomocą elektrolizy, podczas gdy uwalniany jest również gazowy tlen.

Na prezentowanym obrazie można zobaczyć schemat urządzenia grzewczego działającego na wodór ze wskazaniem wszystkich elementów konstrukcyjnych (+)

Aby grzejnik działał, najpierw musisz uzyskać H.₂. Odbywa się to w specjalnym przedziale zarezerwowanym na podobną reakcję. Ciecz wlewa się do pojemnika, w którym zanurzone są metalowe płytki.

Dostaje się do nich prąd elektryczny o specjalnie dobranej czystości, pod wpływem którego uwalnia się H.₂ i oh₂, a także jako produkt uboczny - para wodna.

Powstałą mieszaninę przepuszcza się przez specjalne urządzenie - separator chemiczny, za pomocą którego można izolować wodór, oddzielając go od innych zanieczyszczeń. Oczyszczony gaz jest dostarczany do palnika, na którym zamontowany jest zawór.

Utrudnia ruch H₂ na drugą stronę, co zapobiega wybuchowi. W takim przypadku tlen i para wodna przez inny system spadną do specjalnego pojemnika.

Ponadto gazowy wodór przepływa przez jednostkę ochronną i wchodzi do komory spalania. Tutaj reaguje z gazem w obecności katalizatora, w wyniku czego wytwarzane jest ciepło, które wchodzi do systemu ogrzewania domu przez wymiennik ciepła.

Para wodna uwalniana do komory przez specjalnie przydzielony kanał jest zawracana do zbiornika elektrolitu, wykorzystując w ten sposób proces recyrkulacji.

Regulacja mocy odbywa się za pomocą specjalnie wyposażonych kanałów, których liczba może osiągnąć sześć.W każdym z tych urządzeń znajduje się katalizator, więc po włączeniu rozpoczyna się proces generowania ciepła.

Strumień gazu podgrzany do temperatury 40 ° C zaczyna przemieszczać się do wymiennika ciepła znajdującego się w komorze spalania.

Dzięki osobnym strukturom kanały mogą działać niezależnie od siebie, co pozwala uwzględnić tylko ich część.

Proces wytwarzania wodoru w nowoczesnym aparacie do elektrolizy jest w pełni zautomatyzowany. Jedynym procesem ręcznym jest napełnienie systemu wodą.

Nowoczesne modele są również wyposażone w różne urządzenia, na przykład wskaźniki poziomu wody i czujniki ciśnienia, co pozwala im pracować w trybie automatycznym i reagować natychmiast w nieprzewidzianych sytuacjach.

Składniki jednostki wodoru

Konstrukcja systemu ogrzewania na bazie wodoru jest dość prosta.

Kociołpełnienie roli wymiennika ciepła jest głównym elementem, w którym wytwarzany jest wodór.

Kocioł wodorowy można zmontować z dostępnych elementów, a do jego działania wymagana jest tylko zwykła lub destylowana woda (+)

Elektrolizer - główna aktywna część kotła, w której zachodzi reakcja elektrolityczna, prowadząca do rozkładu wody w H₂ i oh₂. Elementem jest zbiornik wypełniony wodą, w którym umieszczone są metalowe elektrody o maksymalnym przewodnictwie prądowym.

Przewody są podłączone do płyt, przez które dostarczana jest energia elektryczna.

Palnik - urządzenie, które przyczynia się do ogrzewania chłodziwa w systemie grzewczym. Umieszczona w komorze spalania iskra jest dostarczana w celu jej zapalenia.

Zawór palnika - specjalna część znajdująca się w górnej części urządzenia. Dzięki temu szczegółowi H₂, wznosząc się, łatwo pokonuje barierę niedostępną dla innych uwalnianych substancji i wchodzi bezpośrednio do palnika.

W fabrycznych kotłach wodorowych przewidziano jednostkę sterującą. Panel wyświetla wskaźniki napięcia i prądu, regulator mocy i dźwignie do ustawiania innych parametrów

Rurociąg - komunikacja, która odchodzi od urządzenia i służy do dostarczania ciepła do wszystkich pomieszczeń w domu. Do wiązania rury grzewcze o średnicy 25-32 mm. Podczas układania należy przestrzegać podstawowej zasady: średnica każdej kolejnej gałęzi powinna być mniejsza niż poprzednia.

Kryteria wyboru generatora

Decydując się na zakup takiej techniki, należy zwrócić uwagę na następujące kryteria.

Moc. W przypadku nowoczesnych urządzeń wartość tego wskaźnika może się znacznie różnić, co pozwala wybrać najlepszą opcję zarówno dla małego domu, jak i budynku dwu-, trzypiętrowego.

Średnie zużycie wody w nowoczesnych modelach generatora nie jest zbyt duże. W ciągu 24 godzin do działania urządzenia potrzeba około 5,5 litra, dzięki czemu powstaje 1,2–2 litra paliwa

Liczba obwodów. W urządzeniach zasilanych wodorem zwykle instalowany jest obwód grzewczy. W niektórych modelach przewidziano również dodatkową instalację drugiego obwodu (grzewczego).

Zużycie energii elektrycznej. Dzisiejsza technologia umożliwia uzyskanie doskonałej mocy cieplnej przy minimalnym zużyciu energii elektrycznej. Zużycie energii różnych typów generatorów waha się od 1,2 do 3 kW w ciągu 1 godziny.

Niskie zużycie energii osiąga się dzięki temu, że kocioł wodorowy nie pracuje w sposób ciągły, a jedynie w celu utrzymania określonej temperatury w pomieszczeniu.

Źródło zasilania. Wszystkie odmiany generatorów wodoru można podzielić na dwie duże kategorie: jedna działa na gaz, a druga na prąd.

Producent. Lepiej jest preferować zaufanych producentów (Włochy, USA).Należy uważać na produkty niskiej jakości oferowane przez podejrzane przedsiębiorstwa po wyjątkowo niskich cenach.

Wskazówki dotyczące obsługi kotła

Aby poprawić funkcjonalność urządzenia, należy przestrzegać załączonych instrukcji. Możesz poprawić działanie urządzenia, dodając dodatkowe informacje (w takim przypadku musisz ściśle przestrzegać zasad bezpieczeństwa).

Detektor płomienia zamontowany na palniku zwiększa bezpieczeństwo systemu. Kiedy ogień gaśnie, urządzenie automatycznie odcina dopływ gazu palnego do palnika, zapobiegając w ten sposób jego przedostaniu się do pomieszczenia

Możliwe jest zamontowanie specjalnych czujników w wewnętrznej części wymiennika ciepła, które pozwalają śledzić wzrost wskaźników podgrzewania wody, a także uzupełniać konstrukcję palnika zaworami odcinającymi.

Po prostu podłącz go bezpośrednio do czujnik temperaturytak, że kocioł wyłącza się automatycznie, gdy tylko ogrzewanie osiągnie ustawioną wartość.

Przydatne jest również zainstalowanie znormalizowanego urządzenia chłodzącego kocioł.

Urządzenia wodorowe mogą być używane nie tylko jako jedyne urządzenia grzewcze w domu, ale także w połączeniu z innymi systemami grzewczymi. Główne ciepłownie w tym przypadku mogą pracować w trybie niskiej temperatury.

W przypadku przestrzegania norm operacyjnych jednostka zasilana wodorem będzie służyć przez kilkanaście lat. Chociaż okres gwarancji na takie urządzenia wynosi 15 lat, w praktyce mogą one działać skutecznie przez 20-30 lat.

Naprawa takich urządzeń nie będzie trudna dla doświadczonego rzemieślnika, ponieważ schemat obwodu kotła wodorowego nie różni się zbytnio od analogów działających na innych rodzajach paliwa.

Top 5 fabrycznych generatorów wodoru

Pierwszą firmą, która wyprodukowała i opatentowała technologię kotła na paliwo wodorowe, była firma włoska Giacomini. Specjalizuje się w urządzeniach opartych na środowiskowych metodach generowania energii: pompach geotermalnych, panelach słonecznych i innych.

H2ydroGEM to katalityczna komora spalania, w której każdym rogu znajduje się substancja przyspieszająca reakcję spalania wodoru. Z tego powodu proces zachodzi w stosunkowo niskiej temperaturze.

Obecnie takie modele są produkowane przez amerykańskie, chińskie, europejskie firmy, ale ich zasięg nie jest zbyt szeroki w porównaniu do kotłów zasilanych innymi rodzajami paliwa.

Najlepsze fabryczne modele układów wodorowych

Wśród najpopularniejszych modeli zwracamy uwagę:

1. MegaTank100 - generator zasilany energią elektryczną z sieci. Posiada niezawodny wielopoziomowy system ochrony przed przegrzaniem i zwarciem, co gwarantuje bezpieczną i produktywną pracę. Koszt modelu zależy od jego konfiguracji.
2. STAR-2000 - droga jednostka (> 200 000 rubli) ma doskonałe parametry techniczne. Pomimo tego, że generator ten zużywa minimum energii, jest w stanie ogrzać pomieszczenie o powierzchni 251–300 metrów kwadratowych.
3. Kingkar - urządzenie sieciowe o doskonałych właściwościach roboczych. Koszt modelu jest dość wysoki - około 100 tysięcy rubli, ale zwraca go ekonomiczne zużycie energii.
4. H2-2 - Włoski sprzęt klasy „ekstra” w wysokiej cenie (około 250 000 rubli). pozwalając ogrzewać powietrze w rozległych przestrzeniach (od 300 m³ i więcej) przy minimalnym zużyciu energii elektrycznej.
5. Darmowa energia - wysokiej jakości urządzenia w przystępnej cenie w przedziale 15-35 tysięcy rubli (cena zależy od mocy i innych cech). Wyposażony w jednostkę sterującą, która automatyzuje wiele procesów, wielopoziomowy czujnik regulacji napięcia i ciśnienia.

Istnieją również inne modele w różnych kategoriach cenowych.

Jak sam zrobić kocioł

Generatory grzewcze mają dość lekką konstrukcję. Z pewnym poziomem umiejętności możesz samodzielnie zmontuj urządzenie. Jednocześnie ze względu na wybuchowość mieszaniny wodoru praca taka wymaga ogromnej odpowiedzialności, znajomości procedur bezpieczeństwa i doświadczenia w instalowaniu takich urządzeń.

Dzięki niezależnej produkcji urządzenia nie będzie można pozbyć się znacznych kosztów finansowych, ponieważ lepiej jest kupić niektóre gotowe elementy. Wysokie ryzyko powoduje, że myślimy o ustawieniach fabrycznych, na które producenci udzielają długoterminowych gwarancji.

Proces tworzenia kotła wodorowego własnymi rękami można podzielić na kilka etapów.

Krok 1 – wykonanie rysunku i przygotowanie materiałów. Przede wszystkim podobne projekty należy znaleźć w Internecie, aby wymyślić oparte na nich urządzenie, które spełniałoby wszystkie warunki i możliwości.

Konieczne jest dokładne obliczenie wszystkich wskaźników, a przede wszystkim wymaganej mocy, a także podjęcie decyzji o materiałach, które zostaną wykorzystane do produkcji kotła. Stopy ferromagnetyczne są uważane za najlepszą opcję, ale pojemnik ze stali nierdzewnej jest całkiem odpowiedni.

Chociaż ogrzewanie generatora wodoru może mieć różne konstrukcje, następujące szczegóły pozostają niezmienione:

• Źródło zasilania 12 V;
• zbiornik, w którym będzie znajdować się konstrukcja;
• Sterownik PWM o mocy co najmniej 30 A;
• kilka rurek o różnych średnicach wykonanych ze stali nierdzewnej;
• blacha stalowa;
• piła do metalu;
• palnik gazowy - Lepiej gotowe, zakupione w sklepie.

Krok 2 – wytwarzanie elektrolitów. Do produkcji płyt, które będą wyposażone w elektrolizer, musisz wziąć blachę stalową o średniej grubości. Używając nożyczek do metalu, piły do ​​metalu lub innego narzędzia, jest cięty na równe paski w ilości 18 lub więcej sztuk (liczba musi być parzysta).

Z kraju powrotu w każdym z nich należy wywiercić otwory pod śruby, które są potrzebne do całkowitego zatrzymania tych elementów w elektrolicie.

Dzielimy wszystkie płytki na anody i katody, w zależności od tego podziału są do nich odpowiednio podłączone przewody przekazujące ładunki dodatnie i ujemne.

Zastosowanie prądu stałego jest bardziej skuteczne niż użycie prądu przemiennego. Najlepiej jest użyć generatora typu PWM jako źródła.

Krok numer 3 – montaż komórki. Najlepszym materiałem do wykonania tego elementu jest stal nierdzewna. Solidna prostokątna lub kwadratowa konstrukcja jest spawana z metalu, po czym wlewa się do niej wodę lub mieszaninę H₂O z katalizatorem, a także przygotowane płyty z podłączonym okablowaniem.

Krok 4 – połączenie palnika. Palnik jest zamontowany w górnej części urządzenia - lepiej jest użyć zakupionego modelu, który można kupić w specjalistycznym sklepie.

Krok numer 5 – instalacja i podłączenie separatora, który jest niezbędny do uwalniania wodoru z mieszaniny gazów.

Podsumowując, układana jest rura, wzdłuż której H₂ wzrośnie do palnika, a także elementy, które usuwają ciepło i rozprowadzają je w całym domu są połączone.

Która woda jest lepsza - zwykła lub destylowana

Jedno z pytań, które często zadają właściciele kotłów wodorowych, dotyczy wody używanej do obsługi urządzeń.

Wodę destylowaną do pracy kotła wodorowego można kupić w sklepach lub samodzielnie skonfigurować jej produkcję przy użyciu najprostszej instalacji

Według ekspertów urządzenia fabryczne lub domowe wykazują najlepszą wydajność podczas pracy na wodzie destylowanej, do której dodaje się bardzo mało wodorotlenku sodu (na 10 litrów H2O - jedna łyżka stołowa).

Jednak kocioł wodorowy może również z powodzeniem funkcjonować z wodą wodociągową, najważniejsze jest to, że nie zawiera soli metali ciężkich.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Na poniższym filmie zobaczysz przegląd modelu kotła gazowego napędzanego paliwem wodorowym, produkowanego przez słynną koreańską firmę DAEWOO.

Wodór nie bez powodu nazywany jest paliwem przyszłości: gaz ten może stać się niemal nieograniczonym zasobem taniego, przyjaznego dla środowiska paliwa, które można stosować w różnych zakładach.

Kocioł na wodór, wyprodukowany w fabryce lub samodzielnie, stworzy autonomiczny system grzewczy. Pomoże to znacznie zmniejszyć płatności w mieszkalnictwie i usługach komunalnych, a także zadecyduje o utrzymaniu komfortowej temperatury w salonach i pomieszczeniach gospodarczych.

Czy masz doświadczenie w stosowaniu wodoru jako paliwa? Chcesz zadać pytanie na temat lub opowiedzieć o swoim wynalazku? Skomentuj publikację, weź udział w dyskusjach i zostaw zdjęcia swoich domowych produktów. Blok informacji zwrotnej znajduje się poniżej.