Водородный котел отопления – его устройство и принцип действия

Обеспечить отопление в частном доме можно несколькими способами. Один из них – водородный котел отопления. Производители все чаще ищут замену газу как топливу, пытаясь получить более экологичную технику. Водород – один из самых распространенных элементов, поэтому он является наиболее доступным и дешевым. Что же представляет собой котел на водороде и как его использовать?

Многие ученые считают водород наиболее перспективным топливом в будущем. Ввиду его широкой распространенности можно утверждать, что его запасы точно не закончатся. Специалисты отмечают множество положительных моментов в применении данного вещества:

• Безопасность для экологии – людей, животных, растений.
• Отсутствие вредных выхлопов, потому что при работе устройств продуктом горения выступает вода.
• Отличная теплоемкость.
• Очень маленький вес, что позволяет газу быстро улетучиваться при небольших протечках.
• Низкая стоимость по сравнению со всеми другими видами топлива.

Водород действительно является очень удобным и экономичным видом топлива, именно по этой причине его используют в качестве ракетного топлива на аэрокосмических предприятиях.

Впервые отопить дом при помощи водорода решились в Италии. Изобретали создали прибор, который работал очень тихо, не загрязнял атмосферу грязными веществами и быстро обеспечивал получение тепла. Внутри самодельного котла температура была не очень высокой, поэтому для создания агрегата не требовалось использовать чугун или другой устойчивый к жару металл. Однако количество выделяемого в процессе тепла в несколько раз превышало тепло, получаемое от газа.

Водород не имеет ни цвета, ни запаха. Соединяясь с другими элементами, он не образует токсических веществ, которые могут навредить здоровью потребителя. Применение водорода в быту довольно безопасно, если соблюдать все правила. Единственной проблемой может стать повышенная взрывоопасность (при неправильном использовании).

Водородный котел для отопления частного дома не требует серьезной системы отвода продуктов горения в атмосферу, потому что в процессе работы происходит образование безвредного пара. Стоит отметить, что получение сырья для работы также не вызывает никаких затруднений, как, например, пеллеты, дизельное топливо или газ.

Основные расходы при применении подобных котлов идут на электрическую энергию, но некоторые владельцы используют солнечные батареи, еще больше минимизируя свои затраты.

Котел на водороде имеет множество как положительных, так и отрицательных сторон. К плюсам подобных устройств относят следующие:

• Абсолютная экологичность топлива, продукты распада которого не оказывают негативного влияния ни на что.
• Высокий коэффициент производительности по сравнению с котлами, работающим на других видах топлива.

• Невысокая стоимость – цена на топливо и систему существенно ниже, чем на другие варианты.
• Отсутствие дымохода – нет необходимости для вывода продуктов горения.
• Отсутствие открытой горелки и пламени снижает уровень шума при работе.
• Система образует замкнутый цикл, поэтому не требуется периодическое вмешательство человека.
• Снижение затрат нефти и газа, которые представляют невозобновляемые ресурсы.

Конечно, отрицательные стороны у водородных котлов отопления также имеются. Рекомендуется изучить их перед приобретением подобного устройства. К минусам относятся:

• Небольшая популярность и как следствие небольшое количество опытных специалистов, способных быстро и качественно установить оборудование.
• Обязательный контроль за количеством воды в котле либо установка дополнительных датчиков, следящих за данным параметром.
• Постоянный контроль за давлением, в противном случае повышается риск взрывов и разгерметизации швов.
• Поиск топлива, которое в отличие от других видов, не всегда бывает в шаговой доступности.
• Высокая стоимость оборудования.

• Ежегодная замена некоторых деталей, позволяющих сохранять скорость выработки водорода на необходимом уровне. К сожалению, многие элементы довольно редкие или дорогие, потому что рынок водородных отопительных котлов очень мал.

Несмотря на минусы, котел отопления на водороде пользуется популярностью среди потребителей.

Водород – распространенный газ, который, вступает в реакцию практически с любыми неметаллическими элементами. В результате образуются различные соединения, из которых его требуется выделять.

Для получения газа в промышленности используются специальные установки, в которых температуру доводят до очень высоких значений. В домашних условиях подобные процедуры провести не получится, поэтому используется только один способ – выделение водорода из воды, который иначе называется электролизом.

В водородных котлах присутствует водородный генератор (электролизер) – специальное устройство, которое расщепляет воду на атомы под воздействием высокого напряжения.

Сам процесс электролиза происходит внутри специального гальванического блока, который разведен на две стороны при помощи электродов. Благодаря проводящему катализатору происходит перемещение тока между положительной и отрицательной точкой.

В результате молекула воды распадается на атомы кислорода и водорода. Газ, полученный при реакции, получил название «газ Брауна» в честь физика, благодаря которому получилось уменьшить температуру горения водорода. Это дало возможность использовать различные материалы для изготовления котлов.

Основными узлами в водородном котле отопления являются следующие:

• Блок подготовки воды, состоящий из элетролизера, очистителя и сепаратора;
• Трубопровод с диаметром от 25 до 32 мм;
• Системы защиты и безопасности, панели для управления устройством;
• Теплообменник, камера сгорания как в аналогичных моделях, работающих на другом виде топлива.

В некоторых вариантах возможно модульное строение, при этом количество модулей может достигать 6 штук, работа каждого независима от другого.

Работа водородного котла отопления осуществляется по определенной схеме и включает несколько этапов:

• Жидкость (водный раствор) попадает в электролизер. После воздействия тока она распадается на атомы, один из которых водород.

• Полученные вещества по различным каналам отправляются в химический сепаратор, в котором из всего объема выделяется необходимый газ HHO – одноатомное соединение, необходимое для работы котла.
• Затем соединение проходит требуемую очистку и отправляется в камеру сгорания, где происходит его реакция окисления под воздействием кислорода (катализатора).
• В результате последнего процесса происходит образование большого объема тепла, которое повышает температуру теплообменника и теплоносителя. Итогом становится отопление дома.

Камера сгорания в котлах на водороде не используется таким образом, как в обычных. Мастера рекомендуют наполнять ее катализатором – веществом, которое будет помогать распределять энергию, а после сгорания водорода передавать тепло на теплообменник. Лучшим вариантом считается гранитная галька – помимо основной функции она увеличивает срок службы теплообменника, ограничивая его от огня.

Для того чтобы котел отопления на водороде правильно и долго выполнял свои функции, необходимо соблюдение некоторых правил:

• Постоянное наличие электричества, чтобы не прерывался процесс электролиза;
• Подсоединение к источнику жидкости (чаще всего это водородная система);

• Замена катализатора – в зависимости от производительности и устройства котла (в основном раз в год подлежат замене металлические пластинки элемента);
• Точное соблюдение правил безопасности – обязательный контроль за некоторыми показателями.

В водородных котлах для отопления для получения необходимого газа используется вода. Но прямой процесс электролиза обычной жидкости не всегда дает необходимый эффект, поэтому на агрегатах присутствует специальный блок водоподготовки, благодаря которому получается необходимое вещество.

Содержимое подобного отсека может включать практически любую щелочь, в большинстве случаев это гидроксид калия.

Котлы, работающие на водороде, в принципе не сильно отличаются друг от друга. Основные различия отмечаются в мощности, материалах изготовления корпуса и других элементов. При выборе подобной техники специалисты рекомендуют обращать внимание на некоторые параметры:

• Мощность. Производители предлагают различные системы, которые подойдут для обогрева как маленького, так и большого помещения. Рекомендуется заранее определиться с показателем мощности. В среднем за сутки расходуется примерно 5,5 литров воды, в результате чего образуется 1,2-2 литра топлива.

• Нагревательные элементы. В водородных котлах чаще всего устанавливают только один контур, работающий на отопление здания. Однако при желании можно найти и двухконтурные агрегаты, хотя они менее распространены.
• Потребление электричества. Современные модели довольно экономичные и потребляют совсем немного электроэнергии. При этом котел работает не постоянно, а для поддержания заданной температуры в помещении.
• Источник питания. Водородные котлы могут функционировать от газа или электричества, рекомендуется сразу определять, какая модель подходит в том или ином случае.
• Производитель. Лучше всего выбирать проверенных производителей, в большинстве случаев ими являются итальянцы, которые и придумали подобную систему.

Перед покупкой водородного котла отопления рекомендуется очень тщательно подумать и изучить все особенности устройства, чтобы не пожалеть в будущем.

Специалисты не рекомендуют заниматься самостоятельно сборкой установок, работающих на водороде. Но при наличии навыков можно собрать вполне качественное устройство.

На первом этапе требуется изготовить генератор водорода. Процесс выполняется в несколько этапов:

• Из листа нержавеющей стали требуется подготовить 16 квадратов со стороной 50 см.
• На каждой части срезается один угол, а в противоположном просверливается небольшое отверстие с помощью дрели.
• Когда все детали готовы, начинается сборка устройства. Для этого понадобится два болта. На один между двумя шайбами крепится одна пластинка, вторую крепят над первой таким образом, чтобы обрезанная часть находилась у болта, а саму ее фиксируют вторым болтом. Между пластинами помещают полоску прозрачного пластика (длина 1 мм). Далее вся конструкция собирается аналогичным образом.
• В пластиковой емкости делают отверстия под болты, затем помещают внутрь собранную конструкцию из пластин.
• В крышке также необходимо сделать пару отверстий – в одном крепится трубка, через которую происходит подача водорода, через другое подается электролитный раствор.

Проверить работу данного устройства можно после того, как все готово.

Для самостоятельного монтажа отопительного котла на водороде потребуются некоторые детали:

• 12-Вольтный блок питания;
• 30-Амперный ШИМ регулятор;
• трубы разных диаметров из нержавеющей стали;
• специальный бачок.

Чтобы осуществить сборку котла, лучше всего изучить различные схемы. Принцип работы устройства следующий – в генератор подается вода, из которой будет получаться водород. Полученный газ отправляется в котел, где присутствует горелка. Ток, подаваемый от ШИМ-генератора, повышает эффективность системы, поэтому рекомендуется использовать именно эту деталь.

В отопительной системе используется в большинстве случаев дистиллированная вода с добавлением гидроксида натрия. Если это невозможно, допускается использовать обычную воду из крана при условии, что в ней не содержатся тяжелые металлы.

Лучшим материалом для самостоятельного изготовления водородного котла отопления считается нержавеющая сталь. Это позволит избежать образования ржавчины. Для сборки выбирают трубки, диаметр которых варьируется от 1 до 1,25 дюйма. Купить горелку можно в специализированных магазинах.

Важно тщательно соблюдать все правила и точно следовать схеме, чтобы получить действительно безопасное устройство. Однако опытные мастера не рекомендуют заниматься подобной работой.

Водородный котел отопления требуется правильно использовать. Несколько простых правил позволят избежать негативных последствий:

• Не допускается самостоятельно дорабатывать или переделывать водородное оборудование. В результате увеличивается риск утечки водорода и повышается уровень взрывоопасности.
• Рекомендуется установить датчики температуры, которые постоянно будут следить за показателями нагрева воды. Важно периодически проверять значения и не допускать перегрева теплоносителя.
• Требуется обязательно соблюдать все условия, указанные производителями, и не использовать водородный отопительный котел, если это невозможно. Это позволит избежать поломок и негативных ситуаций.
• На горелку необходимо установить запорную арматуру и соединить ее с датчиком температуры. Это позволит контролировать все данные и при необходимости охладить устройство.

• При резких скачках давления газа в приборе необходимо сразу определить причину и постараться устранить ее. Слишком высокие значения опасны для жизни человека.
• Важно постоянно следить за поступлением воды и периодически менять электролитный раствор.

Если соблюдать все правила и следить за работой агрегата, его срок службы увеличится в несколько раз. При качественном обслуживании котел, функционирующий на водороде, может работать до 30 лет.

Выбор водородных котлов отопления невелик. Агрегаты отличаются высокой стоимостью, поэтому не особо популярны. Наиболее известными считаются несколько моделей:

• KingKar 3000. Устройство китайского производства, потребление составляет 1,6 литра воды и 9 кВт электричества в час, в результате получается 3 м3 водорода. Цена агрегата варьируется в пределах 450 тысяч рублей.
• STAR-1.1 + генератор STAR 2000. Российский вариант, производит до 2 м3 водорода за час при расходе 1,1 литр воды и 300Вт+3 кВт. Стоимость комплекта в пределах 300 тысяч рублей.

• Home Energy Station. Совместное производство Японии и США. Расход за час составляет 5 кВт и 1,8 литра воды, в результате получается 2 м3 водорода. Цена доходит до 450 тысяч рублей.

Как видно, приобрести водородный котел отопления можно по достаточно высокой цене. В будущем он будет намного дешевле в работе, чем агрегаты на другом топливе, однако не каждый потребитель может сразу заплатить за данную технику.

Водород – самый распространенный газ на планете, поэтому производители пробуют создать котел на водородном топливе. Подобные конструкции отличаются высокой производительностью и экономичностью в работе. Стоимость данных агрегатов достаточно высокая, поэтому приобрести их может не каждый. По этой причине многие люди пытаются самостоятельно собрать данную конструкцию. Специалисты не рекомендуют этого делать, чтобы избежать негативных последствий в процессе эксплуатации.