Vodíkový vykurovací kotol: zariadenie + princíp činnosti + kritériá výberu

Princípy alternatívnej energie si čoraz viac získavajú pozornosť spotrebiteľov.Je to spôsobené najmä zvýšením taríf na tradičné energetické zdroje, ako aj pravidelnými prerušeniami na trhu služieb.

Za týchto okolností sa vodíkový vykurovací kotol považuje za jeden z najsľubnejších typov zariadení pracujúcich na obnoviteľnom palive, ktorým je plyn H₂.

Pred rozhodnutím o kúpe takejto jednotky sa musíte oboznámiť s princípom jej fungovania a zhodnotiť výhody a nevýhody používania vodíka ako paliva. Tieto problémy sme študovali a podrobne popísali v článku.

Okrem toho sme identifikovali parametre, ktoré by sa mali zohľadniť pri výbere kotla, poskytli tipy na obsluhu a pripravili prehľad najlepších továrenských generátorov vodíka. Fanúšikovia domácich výrobkov nájdu užitočné pokyny na zostavenie jednotky vlastnými rukami.

Vlastnosti vodíka ako paliva

Ako bolo uvedené vyššie, palivom pre takéto jednotky je vodík, najľahší plyn v prírode, bez farby a zápachu. Medzi jeho výhody patrí veľké množstvo tepla, ktoré sa uvoľňuje pri spaľovaní H₂ (121 MJ/kg, pričom pri spaľovaní propánu sa uvoľňuje len 40 MJ/kg).

Za normálnych podmienok vodík horí pri teplote +2000°C, no pomocou katalyzátora ho možno znížiť až na +300°C.To umožňuje vyrábať kotly z lacnej ocele a nie z drahých kovov vzácnych zemín.

Vodík je netoxický, vďaka čomu je bezpečné ho používať v každodennom živote. Pri spaľovaní tejto látky vzniká vodná para, ktorá zlepšuje vnútornú mikroklímu a nevyžaduje komíny.

Pri používaní vodíka je potrebné prísne dodržiavať bezpečnostné pravidlá: pri nesprávnom použití plynu alebo pri kontakte s otvoreným plameňom môže dôjsť k ničivému výbuchu

Medzi nevýhody patrí zvýšená výbušnosť vodíka, najmä pri jeho zmiešaní so vzduchom alebo kyslíkom, čo vedie k tvorbe detonačného plynu.

Výhody a nevýhody vodíkových kotlov

Silné stránky takýchto zariadení sú:

1. Úplne šetrné k životnému prostrediu. Produkty rozkladu vody nepoškodzujú ovzdušie, sú úplne bezpečné pre zdravie ľudí a domácich zvierat.
2. Vysoká úroveň účinnosti, ktorá môže dosiahnuť 96 %. Tá je výrazne vyššia ako účinnosť nafty, zemného plynu či uhlia.
3. Šetrenie prírodných zdrojov prostredníctvom používania alternatívne zdroje energie.
4. Nízka cena prijatých kalórií. Na takéto zariadenia stačí voda a trocha elektriny.

Zároveň majú takéto zariadenia aj slabé stránky.

Nevýhody zahŕňajú nasledujúce nuansy:

1. Požiadavky na údržbu. Pre čo najvyššiu produkciu H₂, kovové platne sa musia vymieňať každý rok. Okrem výmeny elektród je potrebné pravidelne pridávať katalyzátor, aby sa vyrobilo plánované množstvo energie. Frekvencia tohto postupu závisí od výkonu, ako aj od vlastností konkrétneho modelu.
2. Vysoká cena — továrenská inštalácia bude stáť najmenej 35 - 40 tisíc rubľov.
3. Nebezpečenstvo výbuchu keď sa normalizovaný tlak v kotle zvýši.
4. Nedostatok vodíkových fliaš - V predaji sa nachádzajú pomerne zriedka.
5. Obmedzený výber. Keďže takéto vykurovacie zariadenia nie sú na ruskom trhu veľmi bežné, nie je vždy možné rýchlo nájsť vhodný model, ako aj nájsť kompetentných odborníkov na inštaláciu a opravu zariadení.
6. Potreba komunikácie. Na prevádzku zariadenia potrebujete neustále pripojenie k napájaciemu zdroju na uskutočnenie elektrolýznej reakcie, ako aj k zdroju vody, ktorej prietok závisí od výkonu zariadenia.

Je potrebné spomenúť, že výrobcovia venujú veľkú pozornosť novým technológiám a snažia sa vodíkové kotly zdokonaľovať, eliminovať alebo minimalizovať nevýhody.

Princíp činnosti vykurovacej jednotky

Vďaka svojej aktivite H₂ V prírode sa nenachádza v čistej forme, ale je celkom ľahké ho izolovať z obyčajnej vody elektrolýzou, pri ktorej sa uvoľňuje aj plynný kyslík.

Na prezentovanom obrázku môžete vidieť schematický návrh vykurovacieho zariadenia pracujúceho na vodík s uvedením všetkých konštrukčných prvkov (+)

Aby vykurovacie zariadenie fungovalo, je najprv potrebné získať H₂. To sa deje v špeciálnom oddelení vyhradenom pre takúto reakciu. Kvapalina sa naleje do nádoby, do ktorej sú ponorené kovové platne.

Sú napájané elektrickým prúdom špeciálne zvolenej čistoty, pod vplyvom ktorého sa uvoľňuje H₂ a o₂ako aj vodná para ako vedľajší produkt.

Výsledná zmes prechádza cez špeciálne zariadenie - chemický separátor, pomocou ktorého je možné izolovať vodík a oddeliť ho od iných nečistôt. Vyčistený plyn sa privádza do horáka, na ktorom je nainštalovaný ventil.

Zabraňuje pohybu H₂ v opačnom smere, čo zabráni výbuchu. V tomto prípade sa kyslík a vodná para uvoľňujú do špeciálnej nádoby cez iný systém.

Ďalej plynný vodík prechádza cez ochrannú jednotku a vstupuje do spaľovacej komory. Tu reaguje s plynom v prítomnosti katalyzátora, čím vzniká teplo, ktoré sa cez výmenník tepla dostáva do vykurovacieho systému domu.

Vodná para uvoľnená v komore sa vracia cez špeciálne určený kanál do zásobníka s elektrolytom, čím sa využíva proces recyklácie.

Nastavenie výkonu sa vykonáva pomocou špeciálne vybavených kanálov, ktorých počet môže dosiahnuť šesť. Každé z týchto zariadení obsahuje vo vnútri katalyzátor, vďaka ktorému sa po zapnutí spustí proces generovania tepla.

Prúd plynu ohriaty na teplotu 40°C sa začína pohybovať smerom k výmenníku tepla umiestnenému v spaľovacej komore.

Vďaka samostatným dizajnom môžu kanály fungovať nezávisle od seba, čo vám umožňuje zapnúť iba časť z nich.

Proces výroby vodíka v moderných elektrolýznych zariadeniach je plne automatizovaný. Jediným manuálnym procesom je nalievanie vody do systému

Moderné modely sú tiež vybavené rôznymi zariadeniami, napríklad indikátormi hladiny vody a snímačmi tlaku, čo im umožňuje pracovať automaticky a okamžite reagovať v nepredvídaných situáciách.

Komponenty vodíkovej elektrárne

Konštrukcia vykurovacieho systému fungujúceho na vodík je pomerne jednoduchá.

Kotol, ktorý plní úlohu výmenníka tepla, je hlavným prvkom, kde dochádza k produkcii vodíka.

Kotol pracujúci na vodík je možné zostaviť z dostupných prvkov a na jeho prevádzku je potrebná iba obyčajná alebo destilovaná voda (+)

Elektrolyzér - hlavná aktívna časť kotla, kde dochádza k elektrolytickej reakcii vedúcej k rozkladu vody na H₂ a o₂. Prvok je nádrž naplnená vodou, do ktorej sú umiestnené kovové elektródy, ktoré majú maximálnu prúdovú vodivosť.

Dosky sú pripojené k drôtom, cez ktoré sa dodáva elektrina.

Horák - zariadenie, ktoré pomáha ohrievať chladiacu kvapalinu vo vykurovacom systéme. V spaľovacej komore sa nachádza iskra, ktorá ho zapáli.

Ventil horáka - špeciálna časť umiestnená v hornej časti zariadenia. Vďaka tomuto detailu H₂, stúpajúci nahor, ľahko prekonáva bariéru neprístupnú pre iné uvoľnené látky a vstupuje priamo do horáka.

Továrenské vodíkové kotly sú vybavené riadiacou jednotkou. Panel zobrazuje indikátory napätia a prúdu, regulátor výkonu a páčky na nastavenie ďalších prevádzkových parametrov

Potrubie - komunikácie, ktoré vychádzajú z jednotky a používajú sa na dodávku tepla do všetkých miestností domu. Používa sa na páskovanie vykurovacie potrubia priemer 25-32 mm. Pri pokladaní sa dodržiava základné pravidlo: priemer každej nasledujúcej vetvy by mal byť menší ako priemer predchádzajúcej.

Kritériá výberu generátora

Pri rozhodovaní o kúpe takéhoto zariadenia je dôležité venovať pozornosť nasledujúcim kritériám.

Moc. Pri moderných zariadeniach sa hodnota tohto ukazovateľa môže výrazne líšiť, čo vám umožňuje vybrať si najlepšiu možnosť pre malý dom aj pre dvoj- alebo trojposchodovú budovu.

Priemerná spotreba vody v moderných modeloch generátorov nie je príliš vysoká. Do 24 hodín bude zariadenie potrebovať na prevádzku približne 5,5 litra, čo vygeneruje 1,2 až 2 litre paliva

Počet okruhov. Na zariadeniach pracujúcich na vodík je zvyčajne inštalovaný vykurovací okruh. Niektoré modely poskytujú aj dodatočnú inštaláciu druhého (vykurovacieho) okruhu.

Úroveň spotreby elektrickej energie. Dnešné technológie umožňujú dosiahnuť vynikajúci tepelný výkon pri minimálnom spotrebe elektrickej energie. Spotreba energie rôznych typov generátorov sa pohybuje od 1,2 do 3 kW za 1 hodinu.

Nízka spotreba energie je dosiahnutá vďaka tomu, že vodíkový kotol nepracuje nepretržite, ale len na udržanie určitej teploty v miestnosti.

Zdroj. Všetky typy generátorov vodíka možno rozdeliť do dvoch veľkých kategórií: jeden je na plyn, druhý na elektrinu.

Výrobca. Je lepšie uprednostniť osvedčených výrobcov (Taliansko, USA). Mali by ste sa mať na pozore pred nekvalitnými výrobkami, ktoré ponúkajú pochybné spoločnosti za extrémne nízke ceny.

Tipy na používanie kotla

Na zlepšenie funkčnosti jednotky je dôležité dodržiavať priložené pokyny. Činnosť zariadenia môžete zlepšiť pridaním ďalších častí (musíte prísne dodržiavať bezpečnostné pravidlá).

Snímač plameňa inštalovaný na horáku zvyšuje bezpečnosť systému.Keď oheň zhasne, zariadenie automaticky zastaví prívod horľavého plynu do horáka, čím zabráni jeho vstupu do miestnosti

Do vnútra výmenníka tepla môžete nainštalovať špeciálne snímače na sledovanie zvýšenia rýchlosti ohrevu vody, ako aj doplniť konštrukciu horáka o uzatváracie ventily.

Jednoducho ho pripojte priamo k teplotný senzoraby sa kotol automaticky vypol, akonáhle ohrev dosiahne nastavenú hodnotu.

Je tiež užitočné inštalovať zariadenie na normalizované chladenie kotla.

Vodíkové zariadenia je možné použiť nielen ako jediné vykurovacie zariadenie v dome, ale aj v kombinácii s inými vykurovacími systémami. V tomto prípade môžu hlavné vykurovacie jednotky pracovať v nízkoteplotnom režime.

Pri dodržaní prevádzkových noriem bude jednotka na vodíkový pohon slúžiť desiatky rokov. Hoci záručná doba na takéto zariadenia je 15 rokov, v praxi dokážu efektívne fungovať 20-30 rokov.

Oprava takýchto zariadení nebude pre skúseného technika náročná, pretože základná konštrukcia vodíkového kotla sa príliš nelíši od analógov pracujúcich na iných typoch paliva.

Top 5 továrenských generátorov vodíka

Prvou spoločnosťou, ktorá vyrobila a patentovala technológiu výroby kotla na vodíkové palivo, bola talianska spoločnosť Giacomini. Špecializuje sa na zariadenia založené na ekologických metódach výroby energie: geotermálne čerpadlá, solárne panely a iné.

H2ydroGEM je katalytická spaľovacia komora, ktorej každý roh obsahuje látku, ktorá urýchľuje spaľovaciu reakciu vodíka.V dôsledku toho proces prebieha pri relatívne nízkej teplote

V súčasnosti podobné modely vyrábajú americké, čínske a európske spoločnosti, ale ich sortiment nie je príliš široký v porovnaní s kotlami pracujúcimi na iných druhoch paliva.

Najlepšie továrenské modely vodíkových systémov

Medzi najobľúbenejšie modely uvádzame:

1. MegaTank100 – generátor na elektrinu zo siete. Má spoľahlivý viacúrovňový ochranný systém proti prehriatiu a skratu, ktorý zaručuje bezpečnú a produktívnu prevádzku. Cena modelu závisí od jeho konfigurácie.
2. STAR-2000 - drahá jednotka (> 200 000 rubľov) má vynikajúce technické vlastnosti. Napriek tomu, že tento generátor spotrebuje minimálnu energiu, je schopný vykurovať miestnosť s rozlohou 251-300 metrov štvorcových.
3. Kingkar – zariadenie napájané zo siete s vynikajúcimi výkonnostnými vlastnosťami. Náklady na model sú pomerne vysoké - asi 100 tisíc rubľov, ale sú kompenzované ekonomickou spotrebou energie.
4. H2-2 – talianske vybavenie „extra“ triedy za vysokú cenu (približne 250 000 rubľov). umožňujúci ohrev vzduchu vo veľkých priestoroch (od 300 m³ a vyššie) s minimálnou spotrebou elektriny.
5. Voľná ​​energia – vysokokvalitné zariadenia za prijateľnú cenu v rozmedzí 15-35 tisíc rubľov (cena závisí od výkonu a ďalších charakteristík). Vybavený riadiacou jednotkou, ktorá automatizuje mnohé procesy, viacúrovňovým senzorom regulácie napätia a tlaku.

Existujú aj iné modely v rôznych cenových kategóriách.

Ako si vyrobiť kotol sami

Vykurovacie generátory majú pomerne ľahkú konštrukciu. S určitou úrovňou zručností môžete zostavte zariadenie sami. Zároveň si takáto práca vzhľadom na výbušnosť vodíkovej zmesi vyžaduje mimoriadnu zodpovednosť, znalosť bezpečnostných opatrení a skúsenosti s inštaláciou takýchto zariadení.

Ak si zariadenie vyrábate sami, nebudete sa môcť zbaviť značných finančných nákladov, pretože je lepšie kúpiť niektoré komponenty hotové. Vysoké riziko vás núti premýšľať o továrenských inštaláciách, na ktoré výrobcovia poskytujú dlhodobé záruky

Proces výroby vodíkového kotla vlastnými rukami možno rozdeliť do niekoľkých etáp.

Krok 1 — vyhotovenie výkresu a príprava materiálov. V prvom rade by ste si mali nájsť podobné projekty na internete, aby ste ich využili pri premýšľaní o zariadení, ktoré by spĺňalo všetky podmienky a možnosti.

Je potrebné presne vypočítať všetky ukazovatele a predovšetkým požadovaný výkon a tiež rozhodnúť o materiáloch, ktoré sa použijú na výrobu kotla. Feromagnetické zliatiny sa považujú za najlepšiu možnosť, ale nádoba vyrobená z nehrdzavejúcej ocele je celkom vhodná.

Hoci vykurovacie vodíkové generátory môžu mať rôzne konštrukcie, nasledujúce detaily zostávajú nezmenené:

• 12-voltový zdroj energie;
• nádrž, kde bude štruktúra umiestnená;
• regulátor PWM s výkonom najmenej 30 A;
• niekoľko rúrok rôznych priemerov vyrobených z nehrdzavejúcej ocele;
• oceľový plech;
• Píla na kov;
• plynový horák - lepšie pripravený, zakúpený v obchode.

Krok 2 — tvorba elektrolytov. Na výrobu dosiek, ktorými bude elektrolyzér vybavený, musíte vziať oceľový plech strednej hrúbky.Pomocou nožníc na kov, pílky alebo iného nástroja sa nareže na rovnaké pásy po 18 alebo viacerých kusoch (počet musí byť párny).

Na druhej strane v každom z nich je potrebné vyvŕtať otvory pre skrutky, ktoré budú potrebné na udržanie týchto prvkov úplne nehybných v elektrolyte.

Všetky platne delíme na anódy a katódy, v závislosti od tohto rozdelenia sú k nim pripojené vodiče, ktoré prenášajú kladný a záporný náboj.

Použitie jednosmerného prúdu je efektívnejšie ako použitie striedavého prúdu. Ako zdroj je najlepšie použiť generátor typu PWM.

Krok č. 3 — zostava elektrolyzéra. Najlepším materiálom na výrobu tohto prvku je nehrdzavejúca oceľ. Spoľahlivá obdĺžniková alebo štvorcová konštrukcia je zvarená z kovu, potom sa do nej naleje voda alebo zmes H₂O s katalyzátorom a sú tiež umiestnené pripravené platne s pripojeným vedením.

Krok #4 — pripojenie horáka. V hornej časti zariadenia je namontovaný horák - je lepšie použiť zakúpený model, ktorý je možné zakúpiť v špecializovanom obchode.

Krok č. 5 — inštalácia a pripojenie separátora, ktorý je potrebný na oddelenie vodíkových plynov zo zmesi.

Nakoniec sa položí trubica, cez ktorú sa H₂ bude stúpať k horáku a sú pripojené aj prvky, ktoré odoberajú teplo a rozvádzajú ho po celom dome.

Ktorá voda je lepšia - obyčajná alebo destilovaná?

Jedna z otázok, ktoré si majitelia vodíkových kotlov často kladú, sa týka vody používanej na prevádzku zariadení.

Destilovanú vodu na prevádzku vodíkového kotla je možné zakúpiť v predajniach alebo si jej výrobu môžete nastaviť sami pomocou jednoduchej inštalácie

Podľa odborníkov továrenské alebo domáce zariadenia vykazujú najlepší výkon pri práci s destilovanou vodou, do ktorej bolo pridané veľmi málo hydroxidu sodného (jedna polievková lyžica na 10 litrov H2O).

Vodíkový kotol však môže úspešne fungovať aj na vodovodnej vode, hlavné je, že neobsahuje soli ťažkých kovov.

Závery a užitočné video na túto tému

Vo videu nižšie uvidíte prehľad modelu plynového kotla na vodíkové palivo, ktorý vyrába slávna kórejská spoločnosť DAEWOO.

Vodík sa nie bezdôvodne nazýva palivom budúcnosti: tento plyn sa môže stať takmer neobmedzeným zdrojom lacného, ​​ekologického paliva, ktoré možno použiť v rôznych zariadeniach.

Kotol na vodíkové palivo, vyrobený v továrni alebo nezávisle, vám umožní vytvoriť autonómny vykurovací systém. Pomôže to výrazne znížiť platby za bývanie a komunálne služby a vyrieši problém udržiavania príjemnej teploty v obytných miestnostiach a technických miestnostiach.

Máte skúsenosti s používaním vodíka ako paliva? Chcete sa opýtať na danú tému alebo porozprávať o svojom vynáleze? Komentujte príspevok, zapájajte sa do diskusií a zanechajte fotografie svojich domácich výrobkov. Blok spätnej väzby sa nachádza nižšie.