Urządzenie i zasada działania kotła wodorowego

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

W tych okolicznościach kocioł wodorowy jest uważany za jeden z najbardziej obiecujących typów urządzeń działających na paliwo odnawialne, którym jest gaz H₂.

Przed podjęciem decyzji o zakupie takiej jednostki konieczne jest zapoznanie się z zasadą jej działania, aby ocenić zalety i wady stosowania wodoru jako paliwa. Te pytania są badane przez nas i szczegółowo opisane w artykule.

Ponadto opisaliśmy parametry, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze kotła, udzieliliśmy porad dotyczących działania i przygotowaliśmy przegląd najlepszych generatorów wodoru produkowanych fabrycznie. Fani domowej roboty podręcznej jednostki ręcznego montażu.

Właściwości wodoru jako paliwa

Jak wspomniano powyżej, paliwem dla takich agregatów jest wodór, najłatwiejszy gaz w przyrodzie, który nie ma koloru i zapachu. Do jego zalet należy duża ilość ciepła uwalnianego podczas spalania H₂ (121 MJ / kg, podczas gdy spalanie propanu wytwarza tylko 40 MJ / kg).

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

Wodór jest nietoksyczny, co zapewnia bezpieczeństwo jego stosowania w życiu codziennym. Po spaleniu tej substancji wytwarzana jest para wodna, która poprawia klimat wewnętrzny i nie potrzebuje kominów.

Wady obejmują zwiększoną wybuchowość wodoru, zwłaszcza po zmieszaniu z powietrzem lub tlenem, co prowadzi do powstawania gazu detonującego.

Zalety i wady kotłów wodorowych

Mocnymi stronami takich urządzeń są:

1. Pełna przyjazność dla środowiska. Produkty rozkładu wody nie szkodzą atmosferze, są całkowicie bezpieczne dla zdrowia ludzi i zwierząt.
2. Wysoka wydajnośćktóry może osiągnąć 96%. Jest to znacznie wyższe niż wydajność oleju napędowego, gazu ziemnego lub węgla.
3. Oszczędzanie zasobów naturalnych ze względu na aplikację alternatywne źródła energii.
4. Niska cena kalorie. Na takie urządzenia wystarczy woda i trochę prądu.

Jednocześnie takie urządzenia mają słabości.

Wśród minusów powinny znaleźć się następujące niuanse:

1. Wymagająca usługa. Dla najwyższego możliwego stopnia wydajności H₂, konieczna jest wymiana płyt metalowych co roku. Oprócz wymiany elektrod należy regularnie dodawać katalizator, aby uzyskać planowaną ilość energii. Częstotliwość tej procedury zależy od mocy, a także od charakterystyki konkretnego modelu.
2. Wysoki koszt - ustawienie fabryczne będzie kosztować nie mniej niż 35-40 tysięcy rubli.
3. Niebezpieczeństwo wybuchu wraz ze wzrostem znormalizowanego ciśnienia w kotle.
4. Brak butli z wodorem - rzadko można je znaleźć w sprzedaży.
5. Ograniczony wybór. Ponieważ takie grzejniki nie są zbyt popularne na rynku rosyjskim, nie zawsze jest to możliwe szybko znajdź odpowiedni model, a także znajdź kompetentnych specjalistów do instalacji i naprawy sprzęt.
6. Potrzeba dostarczania komunikacji. Aby obsługiwać urządzenie, konieczne jest stałe połączenie z zasilaczem w celu realizacji reakcji elektrolizy, a także źródła wody, którego natężenie przepływu zależy od mocy urządzenia.

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

Zasada działania urządzenia grzewczego

Ze względu na swoją działalność H₂ Nie występuje w czystej postaci w naturze, ale wystarczy wyizolować ją ze zwykłej wody przez elektrolizę, podczas gdy gazowy tlen jest również uwalniany.

Aby grzałka działała, musisz najpierw uzyskać H₂. Odbywa się to w specjalnym przedziale przeznaczonym do wystąpienia podobnej reakcji. Ciecz wlewa się do pojemnika, w którym zanurzone są metalowe płytki.

Zasilane są prądem elektrycznym o specjalnie dobranej czystości, pod wpływem której H jest uwalniany.₂ i och₂jak również produkt uboczny - para wodna.

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

Zapobiega ruchowi H₂ w innym kierunku, który zapobiega wybuchowi. W takim przypadku tlen i para wodna przez inny system spadną do specjalnego pojemnika.

Następnie gaz wodorowy przechodzi przez jednostkę ochronną i wchodzi do komory spalania. Tutaj reaguje z gazem w obecności katalizatora, w wyniku czego powstaje ciepło, które przez wymiennik ciepła wchodzi do systemu ogrzewania domu.

Para wodna uwalniana w komorze jest zwracana przez dedykowany kanał 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 wytwarzania ciepła.

Przepływ gazu, ogrzany do temperatury 40 ° C, zaczyna się przemieszczać do wymiennika ciepła znajdującego się w komorze spalania.

Dzięki oddzielnym strukturom kanały mogą działać niezależnie od siebie, co pozwala na uwzględnienie tylko ich części.

Nowoczesne modele są również wyposażone w różne urządzenia, na przykład wskaźniki poziomu wody i czujniki ciśnienie, które pozwala im pracować w trybie automatycznym i pilnie reagować na nieprzewidziane sytuacje sytuacje.

Składniki instalacji wodorowej

System urządzeń do ogrzewania działający na wodorze jest dość prosty.

Kocioł, odgrywając rolę wymiennika ciepła, jest głównym elementem produkcji wodoru.

Elektrolizer - główna aktywna część kotła, w której zachodzi reakcja elektrolityczna, prowadząca do rozkładu wody w H₂ i och₂. Elementem jest zbiornik wypełniony wodą, w którym umieszczone są metalowe elektrody, które mają maksymalną przewodność prądu.

Przewody są podłączone do płyt, przez które odbywa się zasilanie elektryczne.

Palnik - urządzenie, które przyczynia się do ogrzewania chłodziwa w systemie grzewczym. Znajduje się w komorze spalania, iskra jest dostarczana, aby ją zapalić.

Zawór palnika - Specjalna część umieszczona na górze urządzenia. Dzięki temu szczegółowi H₂, wznosząc się do góry, łatwo pokonuje barierę niedostępną dla innych uwolnionych substancji i wchodzi bezpośrednio do palnika.

Rurociąg - komunikaty wychodzące z urządzenia i wykorzystywane do dostarczania ciepła do wszystkich obszarów domu. Do użytku z wiązaniem rury grzewcze o średnicy 25-32 mm. Podczas układania postępuj zgodnie z podstawową zasadą: średnica każdego kolejnego rozgałęzienia powinna być mniejsza niż poprzednia.

Kryteria wyboru generatora

Decydując się na zakup takiej techniki, ważne jest, aby zwrócić uwagę na następujące kryteria.

Moc. W nowoczesnych urządzeniach wartość tego wskaźnika może się znacznie różnić, co pozwala wybrać najlepszą opcję dla małego domu i dwu-, trzykondygnacyjnego budynku.

Liczba konturów. W urządzeniach działających na wodór zazwyczaj instalowany jest obieg grzewczy. W niektórych modelach zapewniona jest również dodatkowa instalacja drugiego obwodu (ogrzewania).

Poziom zużycia energii. Dzisiejsza technologia pozwala nam osiągnąć doskonałą wydajność cieplną przy minimalnym zużyciu energii elektrycznej. Zużycie energii przez różne typy generatorów waha się od 1,2 do 3 kW na godzinę.

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

Źródło zasilania. Wszystkie typy generatorów wodoru można podzielić na dwie szerokie kategorie: jedna jest zasilana gazem, a druga elektrycznością.

Producent. Lepiej jest preferować sprawdzonych producentów (Włochy, USA). Należy obawiać się niskiej jakości produktów oferowanych przez wątpliwe przedsiębiorstwa po bardzo niskich cenach.

Wskazówki dotyczące pracy kotła

Aby poprawić funkcjonalność urządzenia, ważne jest przestrzeganie załączonych instrukcji. Możliwe jest usprawnienie działania urządzenia poprzez dodanie dodatkowych szczegółów (niniejszym należy ściśle przestrzegać zasad bezpieczeństwa).

Można zainstalować specjalne czujniki we wnętrzu wymiennika ciepła, aby monitorować wzrost ogrzewania wody, a także uzupełnić konstrukcję palnika zaworami odcinającymi.

Po prostu podłącz go bezpośrednio do czujnik temperaturytak, że kocioł zostanie automatycznie wyłączony, gdy tylko ogrzewanie osiągnie wartość zadaną.

Przydatne jest również zainstalowanie urządzenia do znormalizowanego chłodzenia kotła.

W przypadku zgodności ze standardami działania jednostki, pracując nad wodorem, będzie służył ponad kilkanaście lat. Chociaż okres gwarancji takich urządzeń wynosi 15 lat, w praktyce mogą one działać dobrze przez 20-30 lat.

Naprawa takich urządzeń nie będzie trudna dla doświadczonego mistrza, ponieważ koncepcja 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 produkcji kotła na paliwo wodorowe, była firma włoska. Giacomini. Specjalizuje się w urządzeniach opartych na ekologicznych metodach wytwarzania energii: pompach geotermalnych, panelach słonecznych i innych.

Obecnie modele te są produkowane przez firmy amerykańskie, chińskie, europejskie, jednak ich zasięg nie jest zbyt szeroki w porównaniu z kotłami pracującymi w innych typach paliwo.

Najlepsze modele fabryczne systemów wodorowych

Wśród najpopularniejszych modeli zauważamy:

1. MegaTank100 - generator zasilany energią elektryczną z sieci. Posiada niezawodny wielopoziomowy system ochrony przed przegrzaniem i zwarciem, co gwarantuje bezpieczną i wydajną pracę. Koszt modelu zależy od jego konfiguracji.
2. STAR-2000 - kosztowna jednostka (> 200 000 rubli) ma doskonałe właściwości techniczne. Pomimo tego, że generator zużywa minimum energii, jest w stanie ogrzać pomieszczenie o powierzchni 251–300 metrów kwadratowych.
3. Kingkar - Urządzenie zasilane z sieci o doskonałych właściwościach roboczych. Koszt modelu jest dość wysoki - około 100 tysięcy rubli, ale jest refundowany przez ekonomiczne zużycie energii.
4. H2-2 - Włoski sprzęt najwyższej klasy po wysokiej cenie (około 250 000 rubli). pozwalające ogrzać powietrze w dużych przestrzeniach (od 300 m³ i powyżej) przy minimalnym zużyciu energii elektrycznej.
5. Wolna energia - wysokiej jakości urządzenia o demokratycznym koszcie w przedziale 15–35 tysięcy rubli (cena zależy od mocy i innych cech). Wyposażony w jednostkę sterującą, która automatyzuje wiele procesów, wielopoziomową kontrolę napięcia czujnika i ciśnienia.

Istnieją również inne modele w różnych kategoriach cenowych.

Jak zrobić kocioł sam

Generatory ogrzewania mają dość prostą konstrukcję. Przy znanym poziomie umiejętności możesz zmontuj urządzenie samodzielnie. Jednocześnie, ze względu na wybuchowość mieszaniny wodoru, taka praca wymaga nadzwyczajnej odpowiedzialności, znajomości inżynierii bezpieczeństwa i doświadczenia z instalacją takich urządzeń.

Proces tworzenia własnego kotła wodorowego można podzielić na kilka etapów.

Krok # 1 – rysowanie i przygotowanie materiałów. Przede wszystkim podobne projekty należy znaleźć w Internecie, aby na ich podstawie opracować urządzenie spełniające 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. Najlepszą opcją są stopy ferromagnetyczne, ale jest to dość odpowiednia pojemność, wykonana ze stali nierdzewnej.

Chociaż generator wodoru może mieć różne konstrukcje, następujące szczegóły pozostają takie same:

• Źródło zasilania 12 V;
• zbiornik, w którym będzie zlokalizowana konstrukcja;
• Regulator PWM o pojemności co najmniej 30 A;
• kilka rur o różnej średnicy, wykonanych ze stali, stali nierdzewnej;
• blacha stalowa;
• piła do metalu;
• palnik gazowy - Lepiej gotowy, zakupiony w sklepie.

Krok 2 – produkcja elektrolitów. Do produkcji płyt, które będą wyposażone w elektrolizer, należy pobrać blachę ze stali o średniej grubości. Używając nożyczek do metalu, piły do ​​metalu lub innego narzędzia, jest cięte na równe paski w ilości 18 lub więcej sztuk (liczba musi być koniecznie równa).

Z odwrotnego kraju w każdym z nich konieczne jest wywiercenie otworów pod śruby, które będą potrzebne do utrzymania tych elementów w elektrolicie całkowicie nieruchomym.

Wszystkie płyty są podzielone na anody i katody, w zależności od tego podziału, przewody są połączone z nimi, odpowiednio, przekazując ładunki dodatnie i ujemne.

Zastosowanie prądu stałego jest bardziej skuteczne niż stosowanie prądu zmiennego. Jako źródło najlepiej jest użyć generatora typu PWM.

Krok numer 3 – montaż komórki. Najlepszym materiałem do produkcji tego elementu jest stal nierdzewna. Solidna konstrukcja o kształcie prostokątnym lub kwadratowym jest spawana z metalu, po czym wlewana jest woda lub mieszanina H.₂O z katalizatorem, a także przygotowane płytki z podłączonymi przewodami.

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

Krok numer 5 – instalacja i podłączenie separatoraktóry jest niezbędny do oddzielenia wodoru od mieszaniny gazowej.

W końcu kładzie się rurkę, na której H₂ wzniesie się do palnika, a także połączy elementy, które usuwają ciepło i rozprowadzają je po całym domu.

Która woda jest lepsza - zwykła lub destylowana?

Jednym z pytań, o które często pytają właściciele kotłów wodorowych, jest woda używana do obsługi urządzeń.

Zdaniem ekspertów, najlepsza fabryka lub domowe urządzenia demonstrują podczas pracy woda destylowana, do której dodaje się bardzo mało wodorotlenku sodu (na 10 litrów H2O - jedna tabela łyżka).

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

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

W poniższym filmie zobaczysz przegląd modelu kotła gazowego działającego na paliwie wodorowym, wyprodukowanego przez słynną koreańską firmę DAEWOO.

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

Kocioł opalany wodorem, produkowany w fabryce lub niezależnie, pozwoli na stworzenie autonomicznego systemu grzewczego. Pomoże to znacznie ograniczyć płatności w mieszkalnictwie i usługach komunalnych, zdecydować o utrzymaniu komfortowej temperatury w salonach i pomieszczeniach gospodarczych.

Czy masz doświadczenie w stosowaniu wodoru jako paliwa? Chcesz zadawać pytania na ten temat lub opowiadać o swoim wynalazku? Proszę skomentować publikację, uczestniczyć w dyskusjach i publikować zdjęcia swoich domowych produktów. Blok sprzężenia zwrotnego znajduje się poniżej.