Ogrevalni kotel na vodik: naprava + princip delovanja + merila za izbiro

Načela alternativne energije vse bolj pridobivajo pozornost potrošnikov.To je v veliki meri posledica povečanja tarif za tradicionalne vire energije, pa tudi občasnih motenj na trgu storitev.

V teh okoliščinah kotel za ogrevanje na vodik velja za eno najbolj obetavnih vrst naprav, ki delujejo na obnovljivo gorivo, to je plin H₂.

Preden se odločite za nakup takšne enote, se morate seznaniti z načelom njenega delovanja in oceniti prednosti in slabosti uporabe vodika kot goriva. Ta vprašanja smo preučili in podrobno opisali v članku.

Poleg tega smo določili parametre, ki jih moramo upoštevati pri izbiri kotla, podali nasvete za uporabo in pripravili pregled najboljših tovarniško izdelanih vodikovih generatorjev. Ljubitelji domačih izdelkov bodo koristna navodila za sestavljanje enote z lastnimi rokami.

Lastnosti vodika kot goriva

Kot že omenjeno, je gorivo za takšne enote vodik, najlažji plin v naravi, brez barve in vonja. Med njegovimi prednostmi je velika količina toplote, ki se sprošča pri zgorevanju H₂ (121 MJ/kg, medtem ko se pri zgorevanju propana sprosti le 40 MJ/kg).

V normalnih pogojih vodik gori pri temperaturi +2000°C, s pomočjo katalizatorja pa se lahko zniža na +300°C.To omogoča, da so kotli izdelani iz poceni jekla namesto iz dragih redkih zemeljskih kovin.

Vodik je netoksičen, zaradi česar je varen za uporabo v vsakdanjem življenju. Pri zgorevanju te snovi nastane vodna para, ki izboljša mikroklimo v zaprtih prostorih in ne potrebuje dimnikov.

Pri uporabi vodika je treba strogo upoštevati varnostna pravila: če se plin uporablja nepravilno ali pride v stik z odprtim ognjem, lahko pride do uničujoče eksplozije

Pomanjkljivosti vključujejo povečano eksplozivnost vodika, zlasti če je pomešan z zrakom ali kisikom, kar povzroči nastanek detonacijskega plina.

Prednosti in slabosti vodikovih kotlov

Prednosti takšnih naprav so:

1. Popolnoma okolju prijazen. Produkti razgradnje vode ne škodujejo atmosferi, so popolnoma varni za zdravje ljudi in hišnih ljubljenčkov.
2. Visoka stopnja učinkovitosti, ki lahko doseže 96 %. To je bistveno višje od učinkovitosti dizla, zemeljskega plina ali premoga.
3. Varčevanje z naravnimi viri skozi uporabo alternativnih virov energije.
4. Nizka cena prejetih kalorij. Za takšne naprave zadostuje voda in malo elektrike.

Hkrati imajo takšne naprave tudi slabosti.

Slabosti vključujejo naslednje nianse:

1. Zahteve glede vzdrževanja. Za največjo možno proizvodnjo H₂, je treba kovinske plošče zamenjati vsako leto. Poleg menjave elektrod je treba redno dodajati katalizator za proizvodnjo načrtovane količine energije. Pogostost tega postopka je odvisna od moči, pa tudi od značilnosti določenega modela.
2. Visoki stroški — tovarniška namestitev bo stala najmanj 35-40 tisoč rubljev.
3. Nevarnost eksplozije ko se normalizirani tlak v kotlu poveča.
4. Pomanjkanje vodikovih jeklenk - V prodaji so precej redki.
5. Omejena izbira. Ker takšne grelne naprave na ruskem trgu niso zelo pogoste, ni vedno mogoče hitro najti primernega modela, pa tudi pristojnih strokovnjakov za namestitev in popravilo opreme.
6. Potreba po komunikacijah. Za delovanje naprave potrebujete stalno povezavo z napajalnikom za izvedbo reakcije elektrolize, kot tudi z virom vode, katere pretok je odvisen od moči naprave.

Treba je omeniti, da proizvajalci posvečajo veliko pozornosti novim tehnologijam in si prizadevajo izboljšati kotle na vodik, odpraviti ali zmanjšati pomanjkljivosti.

Načelo delovanja grelne enote

Zaradi svoje dejavnosti H₂ V naravi ga v čisti obliki ne najdemo, vendar ga je iz navadne vode precej enostavno izolirati z elektrolizo, pri kateri se sprošča tudi plin kisik.

Na predstavljeni sliki si lahko ogledate shematsko zasnovo ogrevalne opreme, ki deluje na vodik, z navedbo vseh strukturnih elementov (+)

Za delovanje kurilne naprave je treba najprej pridobiti H₂. To se zgodi v posebnem predelu, rezerviranem za takšno reakcijo. Tekočina se vlije v posodo, v katero so potopljene kovinske plošče.

Napajajo se z električnim tokom posebej izbrane čistosti, pod vplivom katerega se sprošča H₂ in približno₂, kot tudi vodna para kot stranski proizvod.

Nastala zmes gre skozi posebno napravo - kemični separator, s pomočjo katerega je mogoče izolirati vodik in ga ločiti od drugih nečistoč. Prečiščeni plin se dovaja v gorilnik, na katerem je nameščen ventil.

Preprečuje gibanje H₂ v drugo smer, ki preprečuje eksplozijo. V tem primeru se kisik in vodna para skozi drug sistem sproščata v posebno posodo.

Nato gre vodikov plin skozi zaščitno enoto in vstopi v zgorevalno komoro. Tu reagira s plinom v prisotnosti katalizatorja, kar ima za posledico nastanek toplote, ki vstopi v ogrevalni sistem doma skozi toplotni izmenjevalnik.

Vodna para, ki se sprošča v komori, se po za to namenjenem kanalu vrne v rezervoar z elektrolitom, s čimer se uporablja proces recikliranja.

Prilagoditev moči se izvaja s pomočjo posebej opremljenih kanalov, katerih število lahko doseže šest. Vsaka od teh naprav vsebuje katalizator v notranjosti, zaradi katerega se ob vklopu začne proces ustvarjanja toplote.

Tok plina, segret na temperaturo 40°C, se začne premikati proti izmenjevalniku toplote, ki se nahaja v zgorevalni komori.

Zahvaljujoč ločenim zasnovam lahko kanali delujejo neodvisno drug od drugega, kar vam omogoča, da vklopite le del njih.

Postopek pridobivanja vodika v sodobnih napravah za elektrolizo je popolnoma avtomatiziran. Edini ročni postopek je dolivanje vode v sistem

Sodobni modeli so opremljeni tudi z različnimi napravami, na primer z indikatorji nivoja vode in senzorji tlaka, kar jim omogoča samodejno delovanje in nujno odzivanje v nepredvidenih situacijah.

Sestavni deli vodikove naprave

Zasnova ogrevalnega sistema, ki deluje na vodik, je precej preprosta.

Kotel, ki igra vlogo izmenjevalnika toplote, je glavni element, kjer pride do proizvodnje vodika.

Kotel, ki deluje na vodik, lahko sestavite iz razpoložljivih elementov, za njegovo delovanje pa potrebujete le navadno ali destilirano vodo (+)

Elektrolizator - glavni aktivni del kotla, kjer poteka elektrolitska reakcija, ki vodi do razgradnje vode v H₂ in približno₂. Element je rezervoar, napolnjen z vodo, v katerega so nameščene kovinske elektrode, ki imajo največjo prevodnost toka.

Plošče so povezane z žicami, skozi katere se napaja električna energija.

Gorilnik - naprava, ki pomaga segrevati hladilno tekočino v ogrevalnem sistemu. Iskra, ki se nahaja v zgorevalni komori, se dovaja za vžig.

Ventil gorilnika - poseben del, ki se nahaja na vrhu naprave. Zahvaljujoč tej podrobnosti H₂, ki se dvigne na vrh, zlahka premaga oviro, ki je nedostopna za druge sproščene snovi, in vstopi neposredno v gorilnik.

Tovarniški vodikovi kotli so opremljeni s krmilno enoto. Na plošči so prikazani indikatorji napetosti in toka, regulator moči in ročice za nastavitev drugih parametrov delovanja

Cevovod - komunikacije, ki segajo od enote in se uporabljajo za oskrbo s toploto v vseh prostorih hiše. Uporablja se za vezanje ogrevalne cevi premer 25-32 mm. Pri polaganju se upošteva temeljno pravilo: premer vsake naslednje veje mora biti manjši od premera prejšnje.

Merila za izbiro generatorja

Ko se odločamo za nakup takšne opreme, je pomembno biti pozoren na naslednje kriterije.

Moč. S sodobnimi napravami se lahko vrednost tega indikatorja znatno razlikuje, kar vam omogoča, da izberete najboljšo možnost tako za majhno hišo kot za dvo- ali trinadstropno stavbo.

Povprečna poraba vode pri sodobnih modelih generatorjev ni previsoka. V 24 urah bo naprava za delovanje potrebovala približno 5,5 litra, kar ustvari 1,2-2 litra goriva.

Število vezij. Na napravah, ki delujejo na vodik, je običajno nameščen ogrevalni krog. Nekateri modeli omogočajo tudi dodatno namestitev drugega (ogrevalnega) kroga.

Raven porabe električne energije. Današnje tehnologije omogočajo doseganje odlične toplotne učinkovitosti ob minimalni porabi električne energije. Poraba energije različnih vrst generatorjev se giblje od 1,2 do 3 kW na 1 uro.

Nizka poraba energije je dosežena zaradi dejstva, da vodikov kotel ne deluje neprekinjeno, ampak samo za vzdrževanje določene temperature v prostoru.

Napajanje. Vse vrste generatorjev vodika lahko razdelimo v dve veliki kategoriji: ena deluje na plin, druga pa na elektriko.

Proizvajalec. Bolje je dati prednost preverjenim proizvajalcem (Italija, ZDA). Bodite pozorni na nizkokakovostne izdelke, ki jih ponujajo sumljiva podjetja po izjemno nizkih cenah.

Nasveti za uporabo kotla

Za izboljšanje funkcionalnosti enote je pomembno, da sledite priloženim navodilom. Delovanje naprave lahko izboljšate z dodajanjem dodatnih delov (strogo morate upoštevati varnostna pravila).

Senzor plamena, nameščen na gorilniku, poveča varnost sistema.Ko ogenj ugasne, naprava samodejno zapre dotok vnetljivega plina v gorilnik in mu tako prepreči vstop v prostor

V notranjost izmenjevalnika toplote lahko namestite posebne senzorje za spremljanje povečanja stopnje segrevanja vode in dopolnite zasnovo gorilnika z zapornimi ventili.

Preprosto ga priključite neposredno na temperaturni senzortako da se kotel samodejno izklopi takoj, ko ogrevanje doseže nastavljeno točko.

Prav tako je koristno namestiti napravo za normalizirano hlajenje kotla.

Vodikove naprave se lahko uporabljajo ne samo kot edina ogrevalna oprema v hiši, ampak tudi v kombinaciji z drugimi ogrevalnimi sistemi. V tem primeru lahko glavne grelne enote delujejo v nizkotemperaturnem načinu.

Če upoštevate standarde delovanja, bo enota na vodikov pogon služila desetletja. Čeprav je garancijska doba za takšne naprave 15 let, lahko v praksi učinkovito delujejo 20-30 let.

Popravilo takšnih naprav za izkušenega tehnika ne bo težko, saj se osnovna zasnova vodikovega kotla ne razlikuje preveč od analogov, ki delujejo na druge vrste goriva.

5 najboljših tovarniških generatorjev vodika

Prvo podjetje, ki je izdelalo in patentiralo tehnologijo za izdelavo kotla na vodikovo gorivo, je bilo italijansko podjetje Giacomini. Specializirano je za naprave, ki temeljijo na okolju prijaznih metodah pridobivanja energije: geotermalne črpalke, solarni paneli in drugo.

H2ydroGEM je katalitična zgorevalna komora, katere vsak rog vsebuje snov, ki pospešuje reakcijo zgorevanja vodika.Zaradi tega se postopek odvija pri relativno nizki temperaturi

Trenutno podobne modele proizvajajo ameriška, kitajska in evropska podjetja, vendar njihov obseg ni zelo širok v primerjavi s kotli, ki delujejo na druge vrste goriva.

Najboljši tovarniški modeli vodikovih sistemov

Med najbolj priljubljenimi modeli ugotavljamo:

1. MegaTank100 – generator, ki deluje na elektriko iz omrežja. Ima zanesljiv večstopenjski sistem zaščite pred pregrevanjem in kratkim stikom, ki zagotavlja varno in produktivno delovanje. Stroški modela so odvisni od njegove konfiguracije.
2. ZVEZDA-2000 – draga enota (> 200.000 rubljev) ima odlične tehnične lastnosti. Kljub dejstvu, da ta generator porabi minimalno energijo, je sposoben ogreti sobo 251-300 kvadratnih metrov.
3. Kingkar – naprava z električnim napajanjem z odličnimi lastnostmi delovanja. Stroški modela so precej visoki - približno 100 tisoč rubljev, vendar se izravnajo z ekonomično porabo energije.
4. H2-2 – italijanska oprema razreda »ekstra« po visoki ceni (približno 250.000 rubljev). omogoča ogrevanje zraka v velikih prostorih (od 300 m³ in več) z minimalno porabo električne energije.
5. Brezplačna energija – visokokakovostne naprave po dostopni ceni v območju 15-35 tisoč rubljev (cena je odvisna od moči in drugih značilnosti). Opremljen s krmilno enoto, ki avtomatizira številne procese, večstopenjskim senzorjem za regulacijo napetosti in tlaka.

Obstajajo tudi drugi modeli v različnih cenovnih kategorijah.

Kako sami narediti kotel

Ogrevalni generatorji imajo precej lahek dizajn. Z določeno stopnjo spretnosti lahko napravo sestavite sami. Hkrati pa takšno delo zaradi eksplozivnosti vodikove zmesi zahteva izjemno odgovornost, poznavanje varnostnih ukrepov in izkušnje pri namestitvi tovrstnih naprav.

Če napravo izdelate sami, se ne boste mogli znebiti znatnih finančnih stroškov, saj je bolje, da nekatere komponente kupite že pripravljene. Zaradi visokega tveganja pomislite na tovarniške namestitve, za katere proizvajalci dajejo dolgoročne garancije

Postopek izdelave vodikovega kotla z lastnimi rokami lahko razdelimo na več stopenj.

Korak 1 — izvedba risbe in priprava materialov. Najprej bi morali podobne projekte poiskati na spletu, da bi na podlagi njih razmišljali o napravi, ki bi ustrezala vsem pogojem in zmogljivostim.

Potrebno je natančno izračunati vse kazalnike, predvsem pa zahtevano moč, ter se odločiti tudi o materialih, ki bodo uporabljeni za izdelavo kotla. Feromagnetne zlitine veljajo za najboljšo možnost, vendar je posoda iz nerjavečega jekla povsem primerna.

Čeprav imajo ogrevalni generatorji vodika lahko drugačno obliko, naslednje podrobnosti ostajajo nespremenjene:

• 12-voltni vir napajanja;
• rezervoar, kjer bo struktura nameščena;
• krmilnik PWM z močjo najmanj 30 A;
• več cevi različnih premerov iz nerjavečega jekla;
• jeklena pločevina;
• žaga za kovino;
• plinski gorilnik - bolje pripravljeno, kupljeno v trgovini.

2. korak — nastajanje elektrolitov. Za izdelavo plošč, s katerimi bo opremljen elektrolizer, morate vzeti jekleno pločevino srednje debeline.S škarjami za kovino, nožno žago ali drugim orodjem ga razrežemo na enake trakove po 18 ali več kosov (število mora biti sodo).

Po drugi strani pa je treba v vsakem od njih izvrtati luknje za vijake, ki bodo potrebni za držanje teh elementov popolnoma nepremično v elektrolitu.

Vse plošče delimo na anode in katode, glede na to delitev so nanje povezane žice, ki prenašajo pozitivne oziroma negativne naboje.

Uporaba enosmernega toka je učinkovitejša od uporabe izmeničnega toka. Najbolje je, da kot vir uporabite generator tipa PWM.

3. korak — sklop elektrolizatorja. Najboljši material za izdelavo tega elementa je nerjavno jeklo. Iz kovine je varjena zanesljiva pravokotna ali kvadratna konstrukcija, po kateri se vanjo vlije voda ali mešanica H₂O s katalizatorjem, postavimo pa tudi pripravljene plošče s priključeno napeljavo.

4. korak — priključek gorilnika. Na vrhu naprave je nameščen gorilnik - bolje je uporabiti kupljen model, ki ga lahko kupite v specializirani trgovini.

5. korak — namestitev in priključitev separatorja, ki je potreben za ločevanje vodikovih plinov iz mešanice.

Nazadnje je položena cev, skozi katero H₂ se bo dvignila do gorilnika, povezani pa so tudi elementi, ki odvajajo toploto in jo razporedijo po hiši.

Katera voda je boljša - navadna ali destilirana?

Eno od vprašanj, ki si ga pogosto zastavljajo lastniki vodikovih kotlov, se nanaša na vodo, ki se uporablja za delovanje naprav.

Destilirano vodo za delovanje vodikovega kotla lahko kupite v trgovinah ali pa jo sami vzpostavite s preprosto namestitvijo

Po mnenju strokovnjakov tovarniške ali domače naprave najbolje delujejo pri delu z destilirano vodo, ki ji je dodano zelo malo natrijevega hidroksida (ena žlica na 10 litrov H2O).

Vendar lahko vodikov kotel uspešno deluje tudi na vodi iz pipe, glavna stvar je, da ne vsebuje soli težkih kovin.

Zaključki in uporaben video na to temo

V spodnjem videoposnetku boste videli pregled modela plinskega kotla, ki deluje na vodikovo gorivo, ki ga proizvaja znano korejsko podjetje DAEWOO.

Vodik ne brez razloga imenujemo gorivo prihodnosti: ta plin lahko postane skoraj neomejen vir poceni, okolju prijaznega goriva, ki se lahko uporablja v različnih obratih.

Kotel na vodikovo gorivo, izdelan v tovarni ali neodvisno, vam bo omogočil ustvarjanje avtonomnega ogrevalnega sistema. To bo pripomoglo k znatnemu zmanjšanju plačil stanovanjskih in komunalnih storitev ter rešilo vprašanje vzdrževanja udobne temperature v dnevnih sobah in pomožnih prostorih.

Imate kakšne izkušnje z uporabo vodika kot goriva? Ali želite postavljati vprašanja o temi ali govoriti o svojem izumu? Komentirajte objavo, sodelujte v razpravah in pustite fotografije svojih domačih izdelkov. Blok za povratne informacije se nahaja spodaj.