Wodorowy kocioł grzewczy: urządzenie + zasada działania + kryteria wyboru

Zasady alternatywnych źródeł energii cieszą się coraz większym zainteresowaniem konsumentów.Wynika to w dużej mierze ze wzrostu stawek na tradycyjne surowce energetyczne, a także okresowych zakłóceń na rynku usług.

W tych okolicznościach kocioł wodorowy uważany jest za jeden z najbardziej obiecujących typów urządzeń zasilanych paliwem odnawialnym, jakim jest gaz H₂.

Przed podjęciem decyzji o zakupie takiej jednostki należy zapoznać się z zasadą jej działania i ocenić zalety i wady wykorzystania wodoru jako paliwa. Zagadnienia te zostały przez nas zbadane i szczegółowo opisane w artykule.

Dodatkowo zidentyfikowaliśmy parametry, na które należy zwrócić uwagę przy wyborze kotła, udzieliliśmy wskazówek eksploatacyjnych oraz przygotowaliśmy przegląd najlepszych fabrycznych generatorów wodoru. Miłośnicy domowych produktów przydadzą się instrukcje montażu urządzenia własnymi rękami.

Właściwości wodoru jako paliwa

Jak wspomniano powyżej, paliwem dla takich jednostek jest wodór, najlżejszy gaz w przyrodzie, bezbarwny i bezwonny. Do jego zalet należy duża ilość ciepła wydzielanego podczas spalania H₂ (121 MJ/kg, podczas gdy spalanie propanu uwalnia jedynie 40 MJ/kg).

W normalnych warunkach wodór spala się w temperaturze +2000°C, ale za pomocą katalizatora można go obniżyć do +300°C.Dzięki temu kotły mogą być wykonane z niedrogiej stali, a nie z drogich metali ziem rzadkich.

Wodór jest nietoksyczny, co sprawia, że ​​można go bezpiecznie stosować w życiu codziennym. Podczas spalania tej substancji powstaje para wodna, która poprawia mikroklimat w pomieszczeniu i nie wymaga stosowania kominów.

Podczas stosowania wodoru należy bezwzględnie przestrzegać zasad bezpieczeństwa: w przypadku nieprawidłowego użycia gazu lub kontaktu z otwartym płomieniem może nastąpić niszczycielska eksplozja

Do wad można zaliczyć zwiększoną wybuchowość wodoru, szczególnie po zmieszaniu go z powietrzem lub tlenem, co prowadzi do powstania gazu detonującego.

Zalety i wady kotłów wodorowych

Mocne strony takich urządzeń to:

1. Całkowicie przyjazny dla środowiska. Produkty rozkładu wody nie zanieczyszczają atmosfery, są całkowicie bezpieczne dla zdrowia ludzi i zwierząt.
2. Wysoki poziom wydajności, który może osiągnąć 96%. To znacznie więcej niż wydajność oleju napędowego, gazu ziemnego czy węgla.
3. Oszczędzanie zasobów naturalnych poprzez użycie alternatywne źródła energii.
4. Niska cena otrzymane kalorie. Do takich urządzeń wystarczy woda i trochę prądu.

Jednocześnie takie urządzenia mają również słabe strony.

Wady obejmują następujące niuanse:

1. Wymagania konserwacyjne. Dla najwyższej możliwej produkcji H₂, metalowe płytki należy wymieniać co roku. Oprócz wymiany elektrod należy regularnie dodawać katalizator, aby wytworzyć zaplanowaną ilość 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 gdy wzrasta znormalizowane ciśnienie w kotle.
4. Niedobór butli z wodorem - Są dość 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 instalacji i naprawy sprzętu.
6. Potrzeba komunikacji. Do obsługi urządzenia niezbędne jest stałe podłączenie do źródła prądu, w którym zachodzi reakcja elektrolizy, a także do źródła wody, której przepływ jest zależny od mocy urządzenia.

Należy wspomnieć, że producenci przywiązują dużą wagę do nowych technologii i dążą do udoskonalania kotłów wodorowych, eliminując lub minimalizując wady.

Zasada działania urządzenia grzewczego

Dzięki swojej działalności H₂ Nie występuje w przyrodzie w czystej postaci, ale dość łatwo można go wyizolować ze zwykłej wody poprzez elektrolizę, która uwalnia również gazowy tlen.

Na przedstawionym obrazie można zobaczyć schematyczny projekt urządzeń grzewczych pracujących na wodorze, ze wskazaniem wszystkich elementów konstrukcyjnych (+)

Aby urządzenie grzewcze mogło działać, należy najpierw uzyskać H₂. Dzieje się to w specjalnym przedziale zarezerwowanym dla takiej reakcji. Ciecz wlewa się do pojemnika, w którym zanurzane są metalowe płytki.

Zasilane są prądem elektrycznym o specjalnie dobranej czystości, pod wpływem którego wydziela się H₂ i o₂, a także parę wodną jako produkt uboczny.

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

Uniemożliwia ruch H₂ w przeciwnym kierunku, co zapobiega wybuchowi. W takim przypadku tlen i para wodna są uwalniane do specjalnego pojemnika za pośrednictwem innego systemu.

Następnie wodór przechodzi przez jednostkę zabezpieczającą i trafia do komory spalania. Tutaj reaguje z gazem w obecności katalizatora, w wyniku czego powstaje ciepło, które przedostaje się do systemu grzewczego domu poprzez wymiennik ciepła.

Uwolniona w komorze para wodna powraca specjalnie wyznaczonym kanałem do zbiornika z elektrolitem, wykorzystując w ten sposób proces recyklingu.

Regulacja mocy odbywa się za pomocą specjalnie wyposażonych kanałów, których liczba może osiągnąć sześć. Każde z tych urządzeń zawiera w sobie katalizator, dzięki któremu po włączeniu rozpoczyna się proces wytwarzania ciepła.

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

Dzięki osobnej konstrukcji kanały mogą działać niezależnie od siebie, co pozwala na włączenie tylko ich części.

Proces wytwarzania wodoru w nowoczesnych urządzeniach do elektrolizy jest w pełni zautomatyzowany. Jedynym ręcznym procesem jest nalewanie wody do układu

Nowoczesne modele są również wyposażone w różne urządzenia, na przykład wskaźniki poziomu wody i czujniki ciśnienia, co pozwala im działać automatycznie i pilnie reagować w nieprzewidzianych sytuacjach.

Elementy instalacji wodorowej

Konstrukcja systemu grzewczego działającego na wodorze jest dość prosta.

Bojler, pełniący rolę wymiennika ciepła, jest głównym elementem, w którym zachodzi produkcja wodoru.

Kocioł zasilany wodorem można złożyć z dostępnych elementów, a do jego działania potrzebna jest jedynie woda zwykła lub destylowana (+)

Elektrolizer - główna aktywna część kotła, w której zachodzi reakcja elektrolityczna, prowadząca do rozkładu wody na H₂ i o₂. Elementem jest zbiornik wypełniony wodą, w którym umieszczone są metalowe elektrody posiadające maksymalną przewodność prądu.

Płyty są połączone z przewodami, którymi dostarczany jest prąd.

Palnik - urządzenie pomagające podgrzać płyn chłodzący w systemie grzewczym. Znajdujący się w komorze spalania dostarczany jest iskra w celu jego zapłonu.

Zawór palnika - specjalna część znajdująca się w górnej części urządzenia. Dzięki temu szczegółowi H₂wznosząc się ku górze z łatwością pokonuje barierę niedostępną dla innych uwalnianych substancji i przedostaje się bezpośrednio do palnika.

Fabryczne kotły wodorowe są wyposażone w jednostkę sterującą. Na panelu wyświetlane są wskaźniki napięcia i prądu, regulator mocy oraz dźwignie do ustawiania pozostałych parametrów pracy

Rurociąg - komunikacja wychodząca z urządzenia i służąca do dostarczania ciepła do wszystkich pomieszczeń w domu. Służy do spinania rury grzewcze średnica 25-32 mm. Podczas układania przestrzegana jest podstawowa zasada: średnica każdej kolejnej gałęzi powinna być mniejsza niż średnica poprzedniej.

Kryteria doboru generatorów

Decydując się na zakup takiego sprzętu warto zwrócić uwagę na poniższe 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- lub trzypiętrowego.

Średnie zużycie wody w nowoczesnych modelach generatorów nie jest zbyt wysokie. W ciągu 24 godzin urządzenie będzie potrzebować do pracy około 5,5 litra, co generuje 1,2-2 litry paliwa

Liczba obwodów. W urządzeniach zasilanych wodorem zwykle instalowany jest obwód grzewczy. Niektóre modele zapewniają również dodatkową instalację drugiego obwodu (grzewczego).

Poziom zużycia energii elektrycznej. Dzisiejsze technologie umożliwiają osiągnięcie doskonałej wydajności cieplnej przy minimalnym zużyciu energii elektrycznej. Zużycie energii różnych typów generatorów waha się od 1,2 do 3 kW na 1 godzinę.

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

Zasilacz. Wszystkie typy generatorów wodoru można podzielić na dwie duże kategorie: jeden działa na gaz, drugi na energię elektryczną.

Producent. Lepiej preferować sprawdzonych producentów (Włochy, USA). Należy uważać na produkty niskiej jakości oferowane przez wątpliwe firmy po wyjątkowo niskich cenach.

Wskazówki dotyczące użytkowania kotła

Aby poprawić funkcjonalność urządzenia, należy postępować zgodnie z załączoną instrukcją. Można usprawnić działanie urządzenia dodając dodatkowe części (należy bezwzględnie przestrzegać zasad bezpieczeństwa).

Czujnik płomienia zamontowany na palniku zwiększa bezpieczeństwo systemu.Gdy ogień zgaśnie, urządzenie automatycznie odcina dopływ palnego gazu do palnika, zapobiegając w ten sposób przedostawaniu się go do pomieszczenia

Można zainstalować specjalne czujniki wewnątrz wymiennika ciepła, aby monitorować wzrost szybkości podgrzewania wody, a także uzupełnić konstrukcję palnika o zawory odcinające.

Wystarczy podłączyć go bezpośrednio do czujnik temperaturytak, aby kocioł automatycznie się wyłączał, gdy tylko ogrzewanie osiągnie zadaną wartość.

Przydatne jest również zainstalowanie urządzenia do znormalizowanego chłodzenia kotła.

Urządzenia wodorowe mogą być stosowane nie tylko jako jedyne urządzenia grzewcze w domu, ale także w połączeniu z innymi systemami grzewczymi. W takim przypadku główne urządzenia grzewcze mogą pracować w trybie niskotemperaturowym.

Jeśli zachowane zostaną standardy eksploatacyjne, jednostka napędzana wodorem będzie służyć przez dziesięciolecia. Choć okres gwarancji na takie urządzenia wynosi 15 lat, w praktyce mogą one sprawnie działać przez 20-30 lat.

Naprawa takich urządzeń nie będzie trudna dla doświadczonego technika, ponieważ podstawowa konstrukcja kotła wodorowego nie różni się zbytnio od analogów pracujących na innych rodzajach paliwa.

5 najlepszych fabrycznych generatorów wodoru

Pierwszą firmą, która wyprodukowała i opatentowała technologię wytwarzania kotła na paliwo wodorowe, była firma włoska Giacomini. Specjalizuje się w urządzeniach bazujących na przyjaznych dla środowiska metodach wytwarzania energii: pompach geotermalnych, panelach słonecznych i innych.

H2ydroGEM to katalityczna komora spalania, której każdy róg zawiera substancję przyspieszającą reakcję spalania wodoru.Z tego powodu proces przebiega w stosunkowo niskiej temperaturze

Obecnie podobne modele produkują firmy amerykańskie, chińskie i europejskie, jednak ich asortyment nie jest zbyt szeroki w porównaniu do kotłów zasilanych innymi rodzajami paliwa.

Najlepsze modele fabryczne instalacji wodorowych

Wśród najpopularniejszych modeli zauważamy:

1. MegaTank100 – agregat prądotwórczy 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. GWIAZDA-2000 – droga jednostka (>200 000 rubli) ma doskonałe parametry techniczne. Pomimo tego, że generator ten zużywa minimalną ilość energii, jest w stanie ogrzać pomieszczenie o powierzchni 251-300 metrów kwadratowych.
3. Kingkara – urządzenie zasilane sieciowo, charakteryzujące się doskonałymi właściwościami użytkowymi. Koszt modelu jest dość wysoki - około 100 tysięcy rubli, ale równoważy go ekonomiczne zużycie energii.
4. H2-2 – Włoski sprzęt klasy „ekstra” w wysokiej cenie (około 250 000 rubli). umożliwiające ogrzanie powietrza w dużych pomieszczeniach (od 300m³ 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 automatyzującą wiele procesów, wielostopniowy czujnik regulacji napięcia i ciśnienia.

Istnieją również inne modele w różnych kategoriach cenowych.

Jak samemu zrobić kocioł

Generatory grzewcze mają dość lekką konstrukcję. Przy pewnym poziomie umiejętności jest to możliwe zmontuj urządzenie samodzielnie. Jednocześnie ze względu na wybuchowość mieszaniny wodorowej prace takie wymagają dużej odpowiedzialności, znajomości zasad bezpieczeństwa i doświadczenia w montażu tego typu urządzeń.

Jeśli wyprodukujesz urządzenie samodzielnie, nie będziesz w stanie pozbyć się znacznych kosztów finansowych, ponieważ lepiej kupić niektóre komponenty jako gotowe. Wysokie ryzyko skłania do myślenia o instalacjach fabrycznych, na które producenci udzielają wieloletnich gwarancji

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

Krok 1 — wykonanie rysunku i przygotowanie materiałów. Przede wszystkim należy znaleźć podobne projekty w Internecie, aby na ich podstawie pomyśleć o urządzeniu, 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 użyte do wykonania kotła. Stopy ferromagnetyczne są uważane za najlepszą opcję, ale pojemnik wykonany ze stali nierdzewnej jest całkiem odpowiedni.

Chociaż podgrzewane generatory wodoru mogą mieć różne konstrukcje, poniższe szczegóły pozostają niezmienione:

• Źródło zasilania 12 V;
• zbiornik, w którym będzie zlokalizowana konstrukcja;
• Kontroler PWM o mocy co najmniej 30 A;
• kilka rurek o różnych średnicach wykonanych ze stali nierdzewnej;
• blacha stalowa;
• piła do metalu;
• palnik gazowy - lepiej przygotowany, zakupiony w sklepie.

Krok 2 — tworzenie elektrolitów. Aby wykonać płyty, w które będzie wyposażony elektrolizer, należy wziąć blachę stalową o średniej grubości.Za pomocą metalowych nożyczek, piły do ​​metalu lub innego narzędzia kroi się go na równe paski po 18 lub więcej kawałków (liczba musi być parzysta).

Natomiast w każdym z nich konieczne jest wywiercenie otworów pod śruby, które będą potrzebne do całkowitego unieruchomienia tych elementów w elektrolicie.

Wszystkie płytki dzielimy na anody i katody, w zależności od tego podziału podłącza się do nich przewody, odpowiednio przenoszące ładunki dodatnie i ujemne.

Korzystanie z prądu stałego jest bardziej efektywne niż korzystanie z prądu przemiennego. Jako źródło najlepiej zastosować generator typu PWM.

Krok 3 — zespół elektrolizera. Najlepszym materiałem do produkcji tego elementu jest stal nierdzewna. Niezawodna konstrukcja prostokątna lub kwadratowa jest spawana z metalu, po czym wlewa się do niej wodę lub mieszaninę H₂Umieszcza się również O z katalizatorem i przygotowane płytki z podłączonym okablowaniem.

Krok 4 — podłączenie palnika. Na górze urządzenia zamontowany jest palnik – lepiej skorzystać z zakupionego modelu, który można kupić w specjalistycznym sklepie.

Krok nr 5 — montaż i podłączenie separatora, który jest niezbędny do oddzielenia gazowego wodoru z mieszaniny.

Na koniec układana jest rurka, przez którą H₂ podniesie się do palnika, a elementy odprowadzające ciepło i rozprowadzające je po całym domu również zostaną podłączone.

Która woda jest lepsza – zwykła czy destylowana?

Jedno z pytań, które często zadają właściciele kotłów wodorowych, dotyczy wody wykorzystywanej do pracy urządzeń.

Wodę destylowaną do pracy kotła wodorowego można kupić w sklepach lub można samodzielnie skonfigurować jej produkcję za pomocą prostej instalacji

Zdaniem ekspertów, urządzenia fabryczne lub domowej roboty najlepiej radzą sobie z wodą destylowaną, do której dodano bardzo mało wodorotlenku sodu (jedna łyżka stołowa na 10 litrów H2O).

Jednak kocioł wodorowy może z powodzeniem działać również na wodzie wodociągowej, najważniejsze jest to, że nie zawiera soli metali ciężkich.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

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

Wodór nie bez powodu nazywany jest paliwem przyszłości: gaz ten może stać się niemal niewyczerpanym zasobem taniego, przyjaznego dla środowiska paliwa, które można wykorzystać w różnorodnych instalacjach.

Kocioł na paliwo wodorowe, wyprodukowany fabrycznie lub samodzielnie, pozwoli Ci stworzyć autonomiczny system grzewczy. Pomoże to znacznie obniżyć opłaty za mieszkania i usługi komunalne oraz rozwiąże problem utrzymania komfortowej temperatury w pomieszczeniach mieszkalnych i gospodarczych.

Czy macie jakieś doświadczenia ze stosowaniem wodoru jako paliwa? Chcesz zadać pytanie na dany temat lub porozmawiać o swoim wynalazku? Prosimy o komentowanie posta, branie udziału w dyskusjach i zostawianie zdjęć swoich domowych wyrobów. Blok informacji zwrotnej znajduje się poniżej.