Котел отопления на водороде

Содержание

Вода состоит из водорода и кислорода, Н2О. Водород Н2 — летучий гремучий газ, при горении выделяет в 2 раза больше энергии, чем обычный природный газ (тяжелый углеводород), находящийся в магистралях и газовых печках. Колоссальная теплота сгорания! Кислород О2 – природный окислитель, с ним горит все что угодно, например, дрова, в результате получаем углекислый газ СО2…

В общем, идея не нова – расщепить воду на 2Н2 и О2 и получить компоненты для весьма и весьма теплотворного топлива, которое горит лучше (выделяет энергии больше) чем все, что сжигали в отоплении домов ранее. Отсюда и заманчивость процесса – как создать котел в доме на воде, или двигатель работающий бесплатно…

Основной выход из технической сложности, который предлагают изобретатели всех мастей, – подмешивать воду в обычное топливо, или предельно сложно в смесительных барокамерах, толи предельно просто – разболтав в бутылке…

Посмотрим на последние достижения. Особенно интересно для владельцев домов – смешивать отработанное масло 4% и 96% воды – чем не «бесплатно вообще», ведь отработку можно слить и с личного автомобиля. Вот что транслируют центральные телеканалы…

Обычная печка с использование воды в качестве топлива

Воду можно использовать как топливо и в обычной печи или в обыкновенном твердотопливном котле, которые уже установлены повсюду — так говорят некоторые создатели видео. Оригинальная идея – подавать пар воды прямо в плазму горящего топлива, или дров или угля… Причем сложного оборудования для этого не нужно.

В топку кладется металлический бак со множеством мелких отверстий на верхней грани, через которые будет выходить пар при кипении воды. Имеется также горловина для заливки с закручивающейся пробкой. При закипании пар будет попадать прямо в самую горячую зону.

По свидетельствам очевидцев с использованием вечного полена (так называют бак) пропадает черная сажа (кислород дожигает углерод?), появляются длинные языки пламени (сгорает водород?). В общем, по крайней мере, — поле для экспериментов. Но не только обычную печь можно модернизировать (?) подобным образом, но и обычный двигатель – читайте далее…

Что рассказывают центральные телеканалы об отоплении домов водой

Есть конструкция намного сложнее чем бак с водой в топке, но изобретатель добился всеобщего внимания. Как отопить дом водой и отработкой, — несколько сложный агрегат…

Но может нужно вложиться по максимуму в оборудование, чтобы топить за копейки? — по мнению этих авторов. Смесь воды (90%) и отработки (10%) в «бурбуляции» при «турбулепеции» делает свое дело – пламя, прям скажем, чудесное, главное — из ниоткуда…

Как можно бесплатно ездить на воде

Есть множество видеосвидетельств, когда горит смесь из воды и солярки. Это смешивается в простой бутылке, поджигается — горит! Появляется некоторый треск, но горение имеется, при этом самого топлива просто стало больше – на объем добавленной воды. Если залить это чудодейство в дизельный грузовик, то грузовик заводится и «дырынчит»…

Автор следующего ролика делает все в несколько более скромных размерах. Для экспериментов использования воды в качестве топлива для двигателя используется мокик – мопед. Но ведь большое произрастает из малого, не так ли? Сегодня мокик, завтра – «Жигули», послезавтра — ….

Можно ли топить водой? — Как обманули

Но если взглянуть на окружающий нас мир, то можно обнаружить, что вода в качестве топлива нигде и никак не используется поблизости, — только лишь в приведенных выше роликах , и во множестве других киносъемок, и в заявлениях псевдоизобретателей. Чаще это делается с целью «как-то подзаработать».

Что же происходит на самом деле?

  • Вода смешанная с соляркой горит с треском – горит солярка, капли воды вскипают и создают микровзрывы, энерговыделение пониженной в несколько раз.
  • Дизель на солярке с водой тарахтит – грузовик не сможет делать обычную работу – мало энергии, а сам агрегат ускоренно выходит со строя.
  • Бак в печке – испарение воды от нагрева забирает много энергии у топлива, связывает сажу в смолистые отложения, охлаждает печь, создается эффект, как будто топят сырыми дровами.
  • Таинственный суперагрегат на смеси отработанного масла с водой – просто развлекательное видео, было бы о чем поговорить….

Как горит вода на самом деле

На расщепление воды на Н2 и О2 расходуется на 30% больше энергии, чем выделяется при обратном соедиеннии этих составляющих, т.е. при сжигании водорода. Поэтому на воде до сих пор ничего не работает, и водой нигде не отапливают. В качестве эксперимента давным давно был создан автомобиль с электролизной установкой на борту, которая расщепляла воду, используя огромные аккумуляторы, а водород сжигался в двигателе внутреннего сгорания. Автомобиль двигался! На чистой воде! Но потреблял на движение энергии в разы больше, чем если бы это был просто бензин…

В пламени же вода не расщепляется, а просто испаряется, забирая огромное количество энергии на свое преобразование из жидкого состояния в газообразное. Поэтому на официальном уровне вода – это пожаротушащее средство.

Водородный котел отопления: устройство + принцип работы + критерии выбора

Принципы альтернативной энергетики все более и более завоевывают внимание потребителей. Во многом этому способствует рост тарифов на традиционные энергоносители, а также периодические сбои на рынке услуг.

В этих обстоятельствах водородный котел отопления рассматривается как один из самых перспективных видов устройств, работающих на возобновляемом топливе, которым и является газ H2.

Прежде чем принять решение о покупке такого агрегата, необходимо ознакомиться с принципом его работы, оценить достоинства и недостатки использования водорода в качестве топлива. Эти вопросы изучены нами и подробно изложены в статье.

Кроме того, мы обозначили параметры, которые стоит учесть при выборе котла, привели советы по эксплуатации и подготовили обзор лучших фабричных водородных генераторов. Любителям самоделок пригодится инструкция по сборке агрегата своими руками.

Свойства водорода как топлива

Как было сказано выше, топливом для подобных агрегатов служит водород, самый легкий в природе газ, не обладающий цветом и запахом. Среди его преимуществ можно назвать большое количество тепла, которое высвобождается при сгорании H2 (121 МДж/кг, в то время как при горении пропана выделяется всего 40 МДж/кг).

В обычных условиях водород горит при температуре +2000°С, однако с помощью катализатора ее можно снизить до +300°С. Это позволяет изготовлять котлы из бюджетной стали, а не из дорогих редкоземельных металлов.

Водород нетоксичен, что обеспечивает безопасность его использованию в быту. При сжигании этого вещества получаются водяные пары, которые улучшают микроклимат в помещениях и не нуждаются в дымоходах.

При применении водорода следует строго соблюдать правила безопасности: при некорректном применении газа или контакте с открытым огнем может произойти разрушительный взрыв

К числу недостатков можно отнести повышенную взрывоопасность водорода, особенно, когда он смешивается с воздухом либо кислородом, что ведет к образованию гремучего газа.

Преимущества и недостатки водородных котлов

Сильными сторонами подобных устройств являются:

  1. Полная экологичность. Продукты разложения воды не наносят вреда атмосфере, они совершенно безопасны для здоровья людей и домашних животных.
  2. Высокий уровень КПД, который может достигать 96%. Это значительно выше коэффициента полезного действия дизеля, природного газа или угля.
  3. Экономия природных ресурсов за счет применения альтернативных источников энергии.
  4. Невысокая цена получаемых калорий. Для подобных устройств достаточно воды и немного электричества.

В то же время у подобных устройств есть и слабые стороны.

К числу минусов нужно отнести следующие нюансы:

  1. Требовательность в обслуживании. Для максимально высокой степени выработки H2, необходимо каждый год заменять металлические пластины. Помимо замены электродов, для производства запланированного количества энергии необходимо регулярно добавлять катализатор. Частота этой процедуры зависит от мощности, а также от особенностей определенной модели.
  2. Высокую стоимость – заводская установка обойдется не менее, чем в 35-40 тысяч рублей.
  3. Опасность взрыва при повышении нормированного давления в котле.
  4. Дефицит водородных баллонов – их достаточно редко можно встретить в продаже.
  5. Ограниченность выбора. Поскольку подобные отопительные приборы не слишком распространены на российском рынке, не всегда можно быстро найти подходящую модель, а также отыскать компетентных специалистов для монтажа и ремонта оборудования.
  6. Необходимость подвода коммуникаций. Для работы устройства необходимо постоянное подключение к электропитанию для осуществления реакции электролиза, а также к источнику воды, расход которой зависит от мощности прибора.

Необходимо упомянуть о том, что производители уделяют большое внимание новым технологиям, стремятся усовершенствовать водородные котлы, устраняя или минимизируя недостатки.

Принцип работы отопительного агрегата

Благодаря своей активности H2 в чистом виде не встречается в природе, однако его достаточно просто вычленить из обычной воды методом электролиза, при этом выделяется также газообразный кислород.

На представленном изображении можно увидеть схематичное устройство нагревательного оборудования, работающего на водороде, с указанием всех элементов конструкции (+)

Для функционирования отопительного прибора сначала требуется получить H2. Это происходит в особом отсеке, отведенном для протекания подобной реакции. В контейнер наливается жидкость, куда погружаются металлические пластины.

На них подается электроток специально подобранной чистоты, под воздействием которого выделяется H2 и О2, а также в качестве побочного продукта – пары воды.

Полученная смесь пропускается через особое устройство – химический сепаратор, с помощью которого удается вычленить водород, отделив его от прочих примесей. Очищенный газ подается в горелку, на которую установлен клапан.

Он препятствует передвижению H2 в другую сторону, что предотвращает взрыв. При этом кислород и водяной пар через другую систему отвадятся в специальную емкость.

Далее газообразный водород проходит через блок защиты и попадает в камеру сгорания. Здесь он реагирует с газом в присутствии катализатора, вследствие чего образуется тепло, которое через теплообменник поступает в домовую систему отопления.

Выделившиеся в камере водяные пары по специально выделенному каналу возвращаются в резервуар с электролитом, используя, таким образом, процесс рециркуляции.

Регулировка мощности осуществляется при помощи специально оборудованных каналов, число которых может достигать шести. Внутри каждого из этих приспособлений содержится катализатор, благодаря чему при включении стартует процесс выработки тепла.

Газовый поток, нагревшийся до температуры 40°С, начинает движение к теплообменнику, расположенному в камере сгорания.

Благодаря обособленным конструкциям, каналы могут действовать независимо друг от друга, что позволяет включать только часть из них.

Процесс получения водорода в современных электролизных аппаратах полностью автоматизирован. Единственный процесс, выполняемый вручную, – заливание воды в систему

Современные модели снабжаются также различными приборами, например, показателями уровня воды и датчиками давления, что позволяет им работать в автоматическом режиме и экстренно реагировать в непредвиденных ситуациях.

Составные части водородной установки

Устройство системы для отопления, функционирующей на водороде, достаточно проста.

Котел, играющий роль теплообменника, – это основной элемент, где происходит выработка водорода.

Котел, функционирующий на водороде, можно собрать из доступных элементов, а для его работы необходима лишь обычная или дистиллированная вода (+)

Элетролизер – главная действующая часть котла, где происходит электролитическая реакция, приводящая к распаду воды на H2 и О2. Элемент представляет собой резервуар, наполненный водой, в который помещаются металлические электроды, обладающие максимальной проводимостью тока.

К пластинкам подсоединены провода, по которым осуществляется подача электричества.

Горелка – приспособление, способствующее разогреву теплоносителя в отопительной системе. Находится в топочной камере, для ее разжигания подается искра.

Клапан горелки – специальная деталь, находящаяся в верхней части устройства. Благодаря этой детали H2, поднявшийся наверх, легко преодолевает барьер, недоступный другим выделившимся веществам, и поступает непосредственно в горелку.

В заводских водородных котлах предусмотрен блок управления. На панели отображаются показатели напряжения и тока, регулятор мощности и рычаги настройки других параметров работы

Трубопровод – коммуникации, которые отходят от агрегата и используются для подачи тепла во все помещения дома. Для обвязки используют трубы отопления диаметром диаметром 25-32 мм. При прокладке соблюдают основополагающее правило: диаметр каждого следующего разветвления должен быть меньше, чем у предыдущего.

Критерии выбора генераторов

При решении приобрести подобную технику, важно обращать внимание на следующие критерии.

Мощность. У современных приборов величина этого показателя может значительно варьироваться, что позволяет выбрать оптимальный вариант как для небольшого дома, так и для двух-, трехэтажного строения.

Средний расход воды в современных моделях генератора не слишком велик. В течение 24 часов для функционирования прибора понадобится примерно 5,5 литров, за счет которых генерируется 1,2-2 литров топлива

Число контуров. На приборах, функционирующих на водороде, обычно устанавливается отопительный контур. В некоторых моделях предусмотрен также дополнительный монтаж второго (нагревательного) контура.

Уровень потребления электроэнергии. Технологии сегодняшнего дня позволяют добиться отличной производительности тепла при использовании минимума электричества. Энергопотребление различных видов генераторов варьируется от 1,2 до 3 кВт за 1 час.

Низкий расход электроэнергии достигается благодаря тому, что водородный котел работает не беспрерывно, а лишь для поддержания определенной температуры в помещении.

Источник питания. Все разновидности водородных генераторов можно разделить на две большие категории: одна работает от газа, другая – от электричества.

Производитель. Лучше предпочесть проверенных производителей (Италия, США). Стоит опасаться некачественной продукции, предлагаемой сомнительными предприятиями по крайне низким ценам.

Советы по эксплуатации котла

Для улучшения функционала агрегата важно придерживаться прилагаемой инструкции. Усовершенствовать работу прибора можно, добавив дополнительные детали (при этом следует строго соблюдать правила безопасности).

Установленный на горелке датчик пламени повышает безопасность системы. При затухании огня устройство в автоматическом режиме перекрывает поступление горючего газа в горелку, тем самым препятствуя его попаданию в помещение

Можно вмонтировать во внутреннюю часть теплообменника специальные датчики, позволяющие отслеживать повышение показателей нагрева воды, а также дополнить конструкцию горелки запорной арматурой.

Достаточно подключить ее непосредственно к датчику температуры, чтобы котел автоматически выключался, как только нагрев достигнет заданного показателя.

Полезно также установить устройство нормированного охлаждения котла.

Устройства на водороде могут применяться не только как единственное отопительное оборудование в доме, но и совмещаться с другими системами нагрева. Основные теплоустановки в этом случае могут работать в низкотемпературном режиме.

В случае соблюдения норм эксплуатации агрегат, работающий на водороде, послужит не один десяток лет. Хотя гарантийный срок подобных устройств составляет 15 лет, на практике они могут качественно работать на протяжении 20-30 лет.

Починка подобных аппаратов не составит труда опытному мастеру, поскольку принципиальная схема котла на водороде не слишком отличается от аналогов, работающих на иных видах топлива.

Топ-5 фабричных водородных генераторов

Первой фирмой, изготовившей и запатентовавшей технологию изготовления котла на водородном топливе, была итальянская компания Giacomini. Она специализируется на аппаратах, в основу которых положены экологические способы получения энергии: геотермальных насосах, солнечных панелях и других.

H2ydroGEM — каталитическая камера сгорания, в каждом рожке которой находится вещество, ускоряющее реакцию сгорания водорода. Благодаря этому процесс происходит при сравнительно низкой температуре

В настоящее время подобные модели изготовляются американскими, китайскими, европейскими компаниями, однако их ассортимент не слишком широк по сравнению с котлами, функционирующих на других видов топлива.

Лучшие фабричные модели водородных систем

Среди наиболее популярных моделей отметим:

  1. МегаТанк100 – генератор, работающий на электричестве от сети. Имеет надежную многоуровневую систему защиты от перегрева и замыкания, что гарантирует безопасную и продуктивную работу. Стоимость модели зависит от ее комплектации.
  2. STAR-2000 – дорогостоящий агрегат (>200000 рублей) обладает отличными техническими характеристиками. Несмотря на то, что этот генератор потребляет минимум энергии, он способен отапливать помещение площадью 251-300 квадратных метров.
  3. Kingkar – работающий от сети прибор, имеющий отличные рабочие свойства. Стоимость модели достаточно высока – около 100 тысяч рублей, однако она возмещается экономичным потреблением энергии.
  4. H2-2 – итальянская техника класса «экстра» по высокой цене (примерно 250 000 рублей). позволяющая нагревать воздух в обширных пространствах (от 300 м3 и выше) с минимальным расходом электричества.
  5. Free Energy – качественные устройства по демократичной стоимости в пределах 15-35 тысяч рублей (цена зависит от мощности и других характеристик). Снабжены блоком управления, автоматизирующим многие процессы, многоуровневым датчиком регулирования напряжения и давления.

Существуют также и другие модели в разных ценовых категориях.

Как сделать котел самостоятельно

Генераторы отопления имеют достаточно легкую конструкцию. При известном уровне мастерства можно собрать прибор самостоятельно. В то же время из-за взрывоопасности водородной смеси такая работа требует чрезвычайной ответственности, знаний техники безопасности и опыта монтажа подобных устройств.

При самостоятельном изготовлении прибора не удастся избавиться от солидных финансовых затрат, поскольку часть компонентов лучше приобрести готовыми. Высокий риск заставляет задуматься о заводских установках, на которые производители дают долгосрочные гарантии

Процесс изготовления своими руками водородного котла можно разделить на несколько этапов.

Шаг №1 – выполнение чертежа и подготовка материалов. Прежде всего следует найти в Интернете аналогичные проекты, чтобы на их основе продумать приспособление, которое соответствовало бы всем условиям и возможностям.

Необходимо точно рассчитать все показатели, и прежде всего, необходимую мощность, а также решить вопрос о материалах, которые будут использоваться для изготовления котла. Оптимальным вариантом считаются ферромагнитные сплавы, однако вполне подойдет емкость, выполненная из нержавеющей стали.

Хотя отопительные водородный генератор может иметь разные конструкции, неизменными остаются следующие детали:

  • 12-вольтный источник энергии;
  • резервуар, где будет располагаться конструкция;
  • ШИМ-регулятор мощностью не менее 30 А;
  • несколько трубок разного диаметра, изготовленных из стали-нержавейки;
  • стальной лист;
  • ножовка по металлу;
  • газовая горелка – лучше готовая, приобретенная в магазине.

Шаг 2 – создание электролитов. Для изготовления пластин, которыми будет оснащен электролизер, нужно взять лист стали средней толщины. При помощи ножниц для металла, ножовки или иного инструмента он разрезается на равные полоски в количестве 18 и более штук (число должно быть обязательно четным).

С обратной страны в каждой из них необходимо просверлить отверстия для болтов, которые понадобятся, чтобы удерживать эти элементы в электролите совершенно неподвижно.

Все пластины делим на аноды и катоды, в зависимости от этого деления к ним подсоединяются провода, соответственно передающие положительный и отрицательный заряды.

Использование постоянного тока более результативно, нежели применение переменного. В качестве его источника лучше всего воспользоваться генератором типа ШИМ.

Шаг №3 – сборка электролизера. Наилучшим материалом для изготовления этого элемента является нержавеющая сталь. Из металла сваривается надежная конструкция прямоугольной либо квадратной формы, после чего в нее заливается вода либо смесь H2O с катализатором, а также размещаются подготовленные пластины с подсоединенными проводками.

Шаг №4 – подсоединение горелки. В верхней части устройства монтируется горелка – лучше воспользоваться покупной моделью, приобрести которую можно в специализированном магазине.

Шаг №5 – монтаж и подсоединение сепаратора, который необходим для выделения из смеси газов водорода.

В заключение прокладывается трубка, по которой H2 будет подниматься до горелки, а также подсоединяются элементы, отводящие тепло и распределяющие его по всему дому.

Какая вода лучше – обычная или дистиллированная

Один из вопросов, который часто задают владельцы водородных котлов, касается воды, использующейся для работы устройств.

Дистиллированную воду для работы водородного котла можно приобрести в магазинах или наладить ее производство самостоятельно, используя простейшую установку

По мнению специалистов, наилучшие показатели заводские или самодельные устройства демонстрируют при работе на дистиллированной воде, в которую добавлено совсем немного гидроксида натрия (на 10 литров H2О – одну столовую ложку).

Однако водородный котел может с успехом функционировать и на водопроводной воде, главное, чтобы в ней не содержались соли тяжелых металлов.

Выводы и полезное видео по теме

На представленном ниже видеоролике вы увидите обзор модели газового котла, работающего на водородном топливе, произведенного известной корейской компанией DAEWOO.

Водород не без основания называют топливом будущего: этот газ может стать практически безграничным ресурсом дешевого экологически чистого горючего, которое можно использовать в разных установках.

Котел на водородном топливе, изготовленный в заводских условиях или самостоятельно, позволит создать автономную отопительную систему. Это поможет значительно сократить платежи в ЖКХ, решит вопрос о поддержании комфортной температуры в жилых комнатах и подсобных помещениях.

Почему не стоит рассматривать бытовой водородный котел в качестве основного

В контексте производства климатической техники, получение энергии из водорода, по сути, является очередной, можно сказать, вынужденной попыткой найти способ отопления без образования гари и углекислого газа. Проект всё ещё находится на экспериментальной стадии и пока не нашёл массового применения.

Но, учитывая, что уже сегодня есть дельцы, предлагающие новинку, которая обеспечивает теплом «почти даром», самое время начать разбираться в этом вопросе.

Что собой представляют водородные котлы отопления

Водородный котёл отопления – предназначенный для обогрева агрегат, который в качестве горючего использует водород в форме двухатомного газа (H2).

По мнению ученых, водород является перспективным видом топлива:

  • его теплотворная способность (121 МДж) гораздо выше, чем у природного газа (32 МДж), что потенциально даёт в несколько раз больше полезной энергии;
  • в процессе сгорания из него выделяется обычная вода, а точнее горячий насыщенный пар, который не влияет ни на атмосферу, ни на окружающих людей;
  • как химический элемент он встречается в каждом уголке планеты, на долю всех атомов приходится более 88 %, а значит ресурс, условно говоря, неисчерпаем.

Проблема в том, что водород формирует связи с любыми неметаллами, т. е. существует только в молекулярных соединениях, из которых его нужно выделять.

Большинство известных промышленных способов это сделать (пламенный пиролиз, газификация, конверсия, терморазложение, плазмохимия) требуют нагрева исходного вещества просто до невероятных температур (1000–6000 °C). Поэтому для домашнего использования остаётся единственное решение – электролиз воды.

Устройство и принцип работы

Водородный генератор (электролизёр) – специальный прибор, который при помощи высокого напряжения расщепляет воду на составляющие её компоненты.

Процесс электролиза протекает внутри отдельного гальванического блока, разведённого электродами на стороны: положительную (анод) и отрицательную (катод). Ток перемещается между ними через проводящий катализатор, буквально «разрывая» молекулу воды (Н2О) на 1 атом кислорода (О) и 2 атома водорода (HH).

Получившийся в результате нетоксичный газ обозначается гипотетической формулой HHO и носит название газ Брауна (Browns), в честь физика Ю. Брауна.

Благодаря его открытию удалось добиться снижения температуры горения водорода, что позволило изготавливать такие котлы из легкодоступных материалов.

Конструктивное устройство (узлы) примитивного водородного котла:

  • электролизёр, сепаратор, очиститель (опционально – блок водоподготовки);
  • трубопровод диаметром Ø 25–32 мм (разветвление – Ø 20, конечные – Ø 16);
  • панель управления и двухступенчатая система защиты на случай утечки газа;
  • теплообменник и камера сгорания, «наследуемые» от стандартного котлоагрегата.

Некоторые котлы имеют модульное строение. Максимальное число таких модулей – 6 шт., при этом каждый должен функционировать независимо от других.

1 – датчик уровня воды; 2 – заливной штуцер; 3 – датчик давления; 4 – патрубки залива электролизера (каналы подачи электролита в электролизер); 5 – патрубок выхода газа/воды из электролизера (канал отвода смеси газа и воды); 6 – патрубок выхода газа из емкости (канал сбора газообразной смеси водорода и кислорода); 7 – вентиль; 8 – водный затвор; 9 – клапан-пламегаситель; 10 – температурный датчик; 11 – электролизер; 12 – вода с добавлением гидроксида натрия (NaOH) (раствор электролита); 13 – блок широко импульсной модуляции для регулирования подаваемого напряжения по току и частоте; 14 – емкость для электролита.

Поэтапный принцип работы (образование тепла) водородного котла:

  1. Вода (электролитический водный раствор) попадает в электролизёр, где под воздействием электрического тока её расщепляет на атомы водорода и кислорода.
  2. Далее эти газы по разным каналам переходят в химический сепаратор, где из общей массы выделяется одноатомное водородное соединение – гремучий газ HHO.
  3. После очищения он направляется в камеру сгорания и там снова вступает в каталитическую реакцию окисления с кислородом (опционально – катализатором).
  4. Этот процесс сопровождается высвобождением тепла (побочный продукт – вода), которое нагревает теплообменник и теплоноситель в нем, за счёт чего и происходит обогрев дома.

Поскольку камера сгорания всё равно не используется в соответствии с её первичным назначением, специалисты рекомендуют наполнять её катализатором.

В роли катализатора чаще всего выступает обычная гранитная галька. Она способствует равномерному распределению энергии и после окончания горения газа Брауна, аккумулированное ей тепло будет передаваться теплоносителю. Кроме того гранит отгораживает теплообменник от огня, что продлит срок его службы.

Требования установок к воде

Из-за низкой электропроводности воды её прямой электролиз недостаточно эффективен, поэтому часто котлы идут сразу в комплекте с блоком водоподготовки.

Наполнителем для таких контейнеров может быть почти любая щёлочь. На практике применяется раствор гидроксида калия (KOH) с электропроводностью, которая при концентрации 20–40 % достигает 0,3–0,5 Ом × см‒1, что в 107 раз больше, чем у деминерализованной воды. Иногда в основной электролит также подмешивают пентоксид ванадия (V₂O₅). Он снижает поляризацию электродов, чем упрощает работу электролизёра, но единого мнения о его безопасности пока нет.

Различные растворы добавляются в воду исключительно для минимизации электрического сопротивления, т. е. сами они не расходуются в процессе работы.

Также выпускают твёрдые электролиты на основе ионообменных мембран, в которых электропроводность обеспечивается ионами водорода или кислорода.

Для чего нужны и как применяются

Обычно энергетические затраты на выделение чистого водорода превышают долю полезного тепла, что делает его повсеместное использование бессмысленным.

Тем не менее, в некоторых случаях, водородный котёл может стать довольно неплохой альтернативой для отопления частного дома, особенно когда у владельцев есть доступ к бесплатным ресурсам – воде (колодец, скважина, водоснабжение из открытых источников) и энергии (водная и ветровая станция, солнечные панели).

Экономичность и эффективность в сравнение с электрическими или газовыми аналогами

Если использовать водородные котлы отопления в условиях коммунального обеспечения или покупки ресурсов, то говорить о какой-либо выгоде не приходится.

При трезвой оценке их экономичность не дотягивает даже до электрокотла – чемпиона по расточительству, а газовый агрегат и подавно выигрывает на его фоне.

Сравнение котла на водородном топливе с традиционными котлами:

Вид топлива Энергоэффективность
водород 10–11 %
электричество 35–45 %
метан, пропан 82–96 %

Зная, что при сгорании 1 кг водорода высвобождается 121 МДж энергии, а у природного газа – 32 МДж, можно примерно посчитать расход этих видов топлива.

Плотность водорода равна 0,09 кг/м3, что соответствует объёму 11100 л, а природного газа – 0,765 кг/м3 на 1300 л. Учитывая потребность электролизёра в питании 1,8 кВт в час, необходимого для выработки 2040 л или 0,185 кг водорода, делаем вывод, что такой объём можно получить при сгорании 22 МДж энергии.

На 1 кВт мощности котла (чего достаточно для отопления 10 м2 площади) потребуется 1 м3 или 0,765 кг природного газа в час, т. е. 25 МДж энергии, что больше, чем даёт за такое же время электролизёр. Суммы тоже будут разные: 1 кВт водородной энергии обойдётся в 18,71 рубля, а газовой – всего в 0,65 рубля.

Баллоны с водородом можно покупать и не тратить воду с электричеством, но 40 кг хватит дому 60 м2 всего на 1,5 дня, а стоимость каждого 2500–5000 рублей.

С электрокотлом он тоже не может полноценно конкурировать, ведь за 1 кВт в среднем придётся заплатить 4,76 рубля, что почти в 4 раза меньше 18,71 рубля. Поэтому энергию, которая будет потрачена на генерирование водорода, лучше сразу использовать для работы электроприборов – толку будет куда больше.

Дизельные котлы для отопления частного дома
Надежнейшие котлоагрегаты, отличающиеся от газовых лишь горелкой

Отзывы о бытовых водородных установках: преимущества и недостатки

Информации о реальном применении водородных котлов настолько мало, что её приходится собирать «по крупицам», но основные моменты выделить можно (в том числе опираясь на отзывы реальных пользователей водородных котлов для отопления).

Плюсы Минусы
«тихое горение» – нагрев теплоносителя осуществляется за счёт каталитических реакций, а значит, нет открытого пламени опасная эксплуатация – при повышении нормированного давления высок риск разгерметизации швов и взрыва котла
высокая экологичность – при работе не вырабатываются ни угарный газ, ни гарь, ни другие вредные для здоровья вещества низкая энергоэффективность – как уже говорилось, энергетические затраты на выработку HHO выше его теплоотдачи
отсутствие дымохода – из предыдущего пункта также следует, что такие агрегаты не нуждаются в удалении отводных газов недостаток специалистов – в регионах нет сертифицированных организаций, занимающихся ремонтом таких котлов
доступность ресурсов – формально, для заправки им нужно только электричество и вода (+ замена катализатора раз в год) поиск баллонов – если покупать чистый водород, то нужно учитывать, что их тоже вряд ли удастся найти поблизости

Стоит отметить, что вышеперечисленные качества относятся к заводским моделям, т. к. переделка агрегатов часто вообще не имеет экономического смысла.

Водородные котлы, которые «умельцы» создают своими руками на базе твердотопливных или газовых предшественников, конечно, дешевле фирменного оборудования, но без знаний физики, химии и расчётов практически невозможно собрать правильно работающий котёл. К тому же никто не отвечает за безопасность.

Лучшие модели бытовых водородных котлов отопления

KingKar 3000

Популярный в азиатских странах агрегат способен вырабатывать до 3,0 м3 водорода в час при потреблении воды 1,6 л и электроэнергии 9,0 кВт. Отличается возможностью гибкого регулирования температуры горения в пределах от 800 до 3200 °C, путём изменения процентного соотношения компонентов топливной смеси.

Стоимость: 380 000 – 460 000 рублей.

Производитель: KingKar Eco-Technologies (КингКар Эко-Технолоджи), Китай.

STAR-1.1 + генератор STAR 2000

Водородный котёл российского производства работает в паре с совместимым генератором. Он имеет низкий уровень расхода электроэнергии 300 Вт + 3 кВт в час, а также воды – 1,1 л, при этом способен вырабатывать до 2 м3 топлива за тот же отрезок времени. По желанию комплектуется вторым водонагревательным контуром.

Стоимость: 60 000 – 73 000 + 185 000 – 200 000 рублей.

Производитель: STAR Industries (СТАР Индастриес), Россия.

Home Energy Station

Не просто котёл, а целая энергетическая станция третьей модификации HES III. Она способна вырабатывать до 2,0 м3 водорода в час, как из природного газа, так и через электролиз, потребляя 5,0 кВт электроэнергии и 1,8 л воды. В состав входит риформер, блок очистки, компрессор, хранилище газа и солнечные панели.

Стоимость: 310 000 – 450 000 рублей.

Производитель: Honda и Plug Power (Хонда и Плаг Пауэр), Япония и США.

Цены бытовых водородных котлов отопления: итоговая таблица

Рейтинг наиболее востребованных водородных котлов для отопления:

В заключение хотелось бы подвести небольшой итог: что касается успеха использования водородной энергии, то он, безусловно, есть, но нужно понимать – долгосрочные перспективы связаны с будущими технологиями, которые ещё не открыли, поэтому все эти котлы будут убыточны ещё минимум ближайшие 10 лет.

На текущий момент их ограниченное внедрение возможно лишь благодаря государственным дотациям и в рамках экспериментальных экологических программ.

Но если есть желание поэкспериментировать самому, то почему бы и нет, главное помнить, что водородное отопление требует знаний и умелых рук при его обустройстве. Доверять такую работу можно исключительно лицензированным специалистам, а не сомнительным дельцам, которые не ответят за качество.

Особенности отопления на водороде

Для получения тепла в доме можно использовать различные источники энергии. Есть среди них и достаточно необычные варианты – например, водородное топливо. В настоящее время отопление водородом используется отечественными потребителями редко из-за некоторых сложностей в получении сырья.

Однако метод этот все равно считается самым экологически чистым и обеспечивает нагрев больших помещений. А расходы на такое отопление будут хотя и большими по сравнению с использованием в качестве энергоносителя газа, однако заметно меньшими по сравнению с эксплуатацией твердотопливных и электрических котлов.

Особенности водородного отопления

Впервые отопление дома на водороде было разработано итальянскими изобретателями. Созданный ими прибор практически не создавал шума и не выбрасывал в атмосферу вредные вещества. При этом температура внутри котлов была невысокой, и оборудование можно было делать не из чугуна или жаропрочной стали, а из обычного металла и даже пластика.

«Классическим», низкотемпературным вариантом отопления на водороде является выделение тепла в процессе образования воды из водорода и кислорода. Хотя существует и методика, предусматривающая обратный процесс – расщепление водных молекул для создания водородного топлива, сгорающего в котлах.

Котлам, работающим на водороде, не нужна специальная система отвода в атмосферу продуктов сгорания. Ведь в процессе выделяется только пар, безвредный для окружающей среды. А получение сырья практически не представляет особой проблемы, в отличие от таких энергоносителей, как газ, дизтопливо и пеллеты.

Расходы при использовании отопления на водороде будут идти только на электроэнергию для генератора.

Преимущества и недостатки

Распространению системы водородного отопления способствует целый ряд достоинств такого метода:

  1. Экологическая чистота выбросов.
  2. Работа без применения огня (только для обычных низкотемпературных систем). Так как тепло получается не при сгорании, а в результате химической реакции. Соединение водорода и кислорода приводит к получению воды, а выделившаяся при этом энергия идет в теплообменник. Температура теплоносителя при этом не превышает 40 градусов, что является практически идеальным режимом для системы «теплых полов».
  3. Использование водородного топлива экономит средства владельца частного дома.

Единственный более выгодный способ в плане эксплуатации – газовое отопление, далеко не всегда доступное для загородного жилья.

Также использование водорода снижает затраты углеводородов типа нефти и газа, представляющих собой невозобновляемые ресурсы.

Правда, имеются у методики и недостатки. Во-первых, водород является достаточно взрывоопасным и, за счет этого, трудно транспортируемым веществом, хотя эта проблема существует только для низкотемпературного варианта.

Во-вторых, специалистов, способных на правильную установку таких котлов и сертификацию водородных баллонов, в нашей стране немного.

Принцип и устройство

Работа отопления на водороде основана на выделении значительного объема тепловой энергии, получаемой в результате взаимодействия кислородных и водородных молекул. Процесс характеризуется большими размерами необходимой для его протекания емкости и высоким КПД (>80%). Для правильного функционирования оборудования необходимо:

  • подключение к источнику жидкости, роль которого чаще всего выполняет водородная система;
  • наличие электропитания, без которого невозможно поддерживать электролиз;
  • периодическая замена катализатора, частота зависит от производительности и конструкции котла;
  • соблюдение требований безопасности )хотя по сравнению с газовым отоплением их намного меньше за счет протекания всех реакций внутри котла, и от пользователя необходим только визуальный контроль процесса).

Впрочем, учитывая, что создать своими руками такое оборудование, как низкотемпературная водородная установка для отопления дома, вряд ли получится, чаще всего используют альтернативный метод – получение водорода и использование его в качестве энергоносителя. Такой вариант будет доступнее по цене и обеспечит большую температуру теплоносителя в отопительной системе (такую же, как и газ).

Сборка системы

В состав систем водородного отопления входят водородные генераторы, горелки и котлы. Первый необходим для разложения жидкости на составляющие (с использованием катализаторов для ускорения процесса или без них). Горелка создает открытое пламя, а котел служит теплообменным устройством. Все это можно приобрести в соответствующих магазинах, однако та же система, созданная своими руками, как правило, работает эффективнее.

Сборку генератора водорода можно осуществить несколькими способами. Для его изготовления понадобится несколько стальных трубок, бак для расположения конструкции, широтно-импульсный генератор мощностью от 30А и выше или другой источник питания. Кроме того, при сборке не обойтись без посуды для дистиллированной воды.

Подача жидкости, из которой будет выделяться водород, осуществляется внутрь герметичной конструкции, где находятся пластины из нержавеющей стали (чем их больше, тем больше получается водорода, хотя тратится и дополнительная электроэнергия), примыкающие друг к другу.

В емкости под действием тока происходит процесс расщепления молекул воды на кислород и водород, после чего последний подается в котел, где установлена горелка. Если же ток подается не от сети, а от ШИМ-генератора, эффективность системы увеличивается.

Применяемые материалы

В системе отопления применяется, как правило, дистиллированная вода, в которую добавляют гидроксид натрия в пропорции 10 л жидкости на 1 ст. л вещества. При отсутствии или проблематичности получения нужного количества дистиллята разрешается использование и обычной воды из крана, но только в том случае, если в ее составе отсутствуют тяжелые металлы.

В качестве металлов, из которых изготавливают водородные котлы, допустимо использовать любые виды нержавеющих сталей – отличным вариантом станет ферримагнитная сталь, к которой не притягиваются лишние частицы. Хотя основным критерием выбора материала все-таки должна быть устойчивость к коррозии и ржавчине.

Для сборки аппарата обычно используются трубки диаметром 1 или 1,25 дюйма. А горелка приобретается в соответствующем магазине или интернет-сервисе.

Если правильно подобрать материалы и тщательно изучить схему отопления, изготовление установки и ее присоединение к котлу не представляет собой ничего сложного.

Целесообразность методики

Причиной установки системы отопления на водороде в частном доме может быть отсутствие в нем природного газа и наличие электроэнергии. При этом расходы на обеспечение здания теплом оказываются меньшими по сравнению с использованием электронагревательных приборов.

Кроме того, отсутствует необходимость в трубах для отвода продуктов сгорания. Получается, что водородная установка вполне может использоваться в загородных домах в качестве самостоятельного или дополнительного отопительного оборудования.

Газовый котел для отопления и горячей воды

Двухконтурные газовые котлы для отопления и горячей воды — источники теплоснабжения, которые устанавливаются в индивидуальном жилом фонде: коттеджах или частных домах.

Как правило, такие агрегаты способны работать на двух видах топлива: магистральном и сжиженном газе и могут быть как настенного, так и напольного размещения. Среди источников отопления такие конструкции имеют наибольшую популярность.

Это объясняется тем, что газ в России по-прежнему остается самым дешевым энергоносителем в схемах бытового теплоснабжения, а устройство таких котлов способно обеспечить 100 % автоматический режим.

Виды и особенности двухконтурных газовых агрегатов

Двухконтурные напольные газовые котлы выпускаются с комплектацией мини-котельной. Пользователю, который приобрел такой агрегат, не потребуется дополнительно покупать: насос, вентилятор, расширительный бак, воздушник, а также первичные датчики системы автоматики.

Все это поставляется в комплекте заводом-изготовителем и эффективно настроено для работы котла. В некоторых случаях с агрегатом поставляется даже коаксиальный дымоход.

Российский рынок котельного оборудования перенасыщен различными модификациями агрегатов, чтобы ориентироваться в них, они группируются по следующим параметрам:

  1. Тип конструкции: конвекционные и конденсационные, последний способ характеризуется самым высоким КПД, но при этом устройство стоит значительно дороже и имеет более сложный процесс обслуживания.
  2. Выходная тепловая мощность (кВт), указывается отдельно по нагрузкам для ГВС и отопления.
  3. Вариант установки: напольный или настенный.
  4. Тип топки: открытая с естественным дымоотводом и закрытая, с принудительным движением газовой смеси в топочной камере, обеспеченного вентилятором и коаксиальным дымоходом.
  5. Тип розжига горелки: пьезорозжиг или электроподжиг.

В противоположность одноконтурным агрегатам отопления, двухконтурные отличаются по принципу распределения горячей воды из газового котла.

Подбирать это оборудование необходимо с учетом характеристик теплообменного аппарата, способного обеспечить нагрузку по ГВС и гарантировать несколько режимов работы котла «зима-лето».

Конструкция двухконтурного газового котла

Двухконтурный газовый котел для отопления имеет особую конструкцию топочной камеры, в которой расположены два контура нагрева — отопление и ГВС.

Для того чтобы обеспечить их работу, агрегат выполняют из таких элементов:

  1. Горелочное устройство — головной элемент котла, который обеспечивает создание газовоздушной смеси, в соотношениях, обеспечивающих полное сгорание топлива.
  2. Топка или камера сгорания, служит для передачи высвободившейся тепловой энергии от сжигания газа теплоносителю в контурах отопления и ГВС.
  3. Электрический насос выполняет циркуляцию воды по контуру отопления.
  4. Дутьевой вентилятор для топок закрытого типа подает воздух в устье факела, для полного сжигания топлива. Кроме того он создает необходимый напор дымовых газов для выброса его через коаксиальную систему дымоотвода в окружающее пространство.
  5. Группа безопасности укомплектована предохранительным клапаном, воздушником и первичными датчиками системы автоматического регулирования и безопасности.
  6. Трехходовой клапан переключает движение теплоносителя по контурам отопления и ГВС.
  7. Базовый отопительный теплообменный аппарат.
  8. Теплообменник ГВС для нагрева холодной воды.
  9. Патрубки подачи и вывода теплоносителя в отопительный контур.
  10. Грязевик и фильтр очистки воды.
  11. Расширительный бак, накопитель.

В определенных модификациях двухконтурных газовых котлов устанавливаются спаренные теплообменный аппарат, в котором теплоноситель между контурами нагрева переключается внутри корпуса. При этом принцип работы такого агрегата не меняется.

Принцип работы

Тепловой режим для газового котла устанавливается с использованием современной погодозависимой автоматики, которая настраивается по температуре наружного воздуха, в связи, с чем принцип его работы максимально упрощается. Процесс пуска и функционирования агрегата находится под контролем микропроцессора.

В это время когда вода в отопительном контуре достигает заданной температуры, горелочное устройство переключается на режим модуляции или, иначе говоря, ожидания. Тепловой цикл возобновляется, когда температура воды в контуре опускается ниже установленных пользователем режимов.

Вмонтированный в конструкцию вентилятор в закрытых моделях подает первичный воздух в топку для обеспечения полноты сжигания газа и создает аэродинамический режим движения топочных газов, достаточный для полного удаления отработанных дымовых газов в атмосферу.

Когда в отопительном контуре имеется слабый напор горячей воды, устанавливается центробежный насос, который направляет теплоноситель к конечной нагревательной точке в доме и возвращает его обратно в котел.

Электромеханический трехходовой клапан переключает теплоноситель между контурами ГВС и отопления. Когда пользователь включает кран горячей воды на смесителе, трехходовой кран направляет теплоноситель по малому контуру, в результате горячая вода нагревается в режиме скоростного нагрева.

Система отопления в этот период не работает. После отключения крана на смесителе, трехходовой клапан переключает теплоноситель на отопление.

Достоинства и недостатки двухконтурных приборов

Сегодня двухконтурные газовые котлы относятся к самому энергоэффективному тепловому оборудованию. Тем не менее, они имеют как свои преимущества, так и недостатки.

Достоинства двухконтурного котла:

  • Низкие удельные расходы газа для выработки единицы тепловой энергии, современные агрегаты имеют КПД 90-92 %.
  • Компактность и небольшой вес, в связи, с чем большинство двухконтурных агрегатов выпускаются в настенном исполнении, что позволяет разместить их даже на малогабаритных кухнях.
  • Универсальная система теплоснабжения. Не требуется приобретать дополнительно вспомогательное оснащение и подстраивать его к параметрам котла.
  • В теплое время года такой аппарат отлично работает на нагрев горячей воды, что позволяет рационально использовать тепловой источник в течение года.

Недостатки двухконтурного котла:

  • При большом водоразборе невозможно на газовом котле качественно обеспечить одновременную работу двух контуров: отопления и ГВС.
  • Ограниченность моделей по тепловой мощности.
  • Компактность топочной камеры не всегда способна обеспечить требуемый режим работы котла по ГВС, особенно при удаленном размещении водоразборных точек.
  • Восприимчивость к качеству исходной воды, что становится причиной преждевременного выхода из строя. Пластинчатый теплообменный аппарат ГВС очень плохо работает на жесткой воде.
  • Многие пользователи относят к недостаткам двухконтурного котла его повышенную стоимость. Но специалисты утверждают обратное, по сравнению с вариантами, когда необходимо дополнительно приобретать бойлер косвенного нагрева или устанавливать газовую колонку.

Характеристики теплообменников

В современных двухконтурных котлах в основном применяются два типа бойлеров — битермический и проточный. Первый больше используется при небольшом водопотреблении ГВС. Проточные подогреватели имеют развитую поверхность нагрева, что обеспечивает высокую скорость подогрева воды и большие ее объемы.

Модели с битермическим теплообменником

Нагрев теплоносителя в газовом котле, оборудованного битермическим теплообменным аппаратом, происходит благодаря циркуляции теплоносителя по медным каналам, сечения, которых выполнены со сложной конфигурацией внутри корпуса.

По внешним каналам циркулирует греющий теплоноситель, внутри трубкок — нагреваемая вода для ГВС. Теплообменник получает тепло от работающего газового горелочного устройства.

Принцип действия битермического теплообменного аппарата:

  1. В режиме отопления при низкой температуре теплоносителя в контуре электромеханический газорасходный клапан подает газ на форсунку, который поджигается пьезозапальником.
  2. Топливо сгорает, а выделенное тепло передается через стенки теплообменника теплоносителю.
  3. При достижении установленной температуры воды, подача газа на двухконтурный газовый котел прекращается и включается автоматически при снижении.
  4. Когда пользователь открывает кран горячей воды на смесителе, водопроводная вода начнет поступать в контур ГВС нагрева битермического подогревателя. Теплоноситель поступает в малый контур циркуляции ГВС и со скоростью нагревает холодную воду.
  5. После того, как кран ГВС будет перекрыт, клапан перенаправляет теплоноситель в отопительный контур.

Модели с проточным нагревателем

Принцип функционирования котлоагрегатов, работающих на газовом топливе, в конструкции которых установлен отдельный проточный теплообменный аппарат для ГВС, состоит в том, что теплоноситель для отопления и горячей воды нагреваются в отдельных корпусах.

В проточном теплообменнике ГВС водопроводная вода нагревается теплоносителем для отопления, который переключается трехходовым клапаном.

В этот момент вода в отопительном контуре внутридомовой системы отопления продолжает циркулировать через отдельный теплообменник, естественно, при этом не получая тепло. Для того чтобы система надежно работала в нее интегрируются циркуляционный электронасос и два отдельных расширительных бака на каждый контур.

Данная схема более эффективная по удельным показателям топлива, способна обеспечить большую нагрузку по ГВС, и не так чувствительна к качеству исходной воды. Кроме того поверхности нагрева теплообменников рассчитаны таким образом, чтобы обеспечить максимальный теплосъем с топочной камеры.

Например, в контуре горячего водоснабжения потоки теплоносителя и холодной воды направлены по принципу противотока, что позволяет максимально снять температуру в греющем контуре и снижает процессы накипеобразования на внутренних поверхностях нагрева теплообменника.

ТОП-5 лучших газовых двухконтурных котлов для отопления и горячей воды.

admin

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Наверх