Kotel na vodíkový ohřev: zařízení + princip činnosti + kritéria výběru

Zásady alternativní energie stále více získávají pozornost spotřebitelů. V mnoha ohledech je to usnadněno zvýšením sazeb pro tradiční nosiče energie a také pravidelnými narušeními na trhu služeb.

Za těchto okolností je vodíkový kotel považován za jeden z nejslibnějších typů zařízení pracujících na obnovitelných palivech, což je plyn H₂.

Před rozhodnutím o koupi takové jednotky je nutné se seznámit s principem její činnosti, posoudit výhody a nevýhody použití vodíku jako paliva. Tyto otázky jsme studovali a jsou podrobně popsány v článku.

Kromě toho jsme identifikovali parametry, které je třeba vzít v úvahu při výběru kotle, poskytli tipy na provoz a připravili přehled nejlepších továrních vodíkových generátorů. Fanoušci domácích praktických pokynů pro sestavení jednotky vlastními rukama.

Vlastnosti vodíku jako paliva

Jak bylo uvedeno výše, palivem pro takové jednotky je vodík, nejlehčí plyn v přírodě, postrádající barvu a zápach. Mezi jeho výhody lze jmenovat velké množství tepla, které se uvolňuje při spalování H₂ (121 MJ / kg, zatímco během spalování propanu se uvolní pouze 40 MJ / kg).

Za normálních podmínek vodík hoří při teplotě + 2000 ° C, ale pomocí katalyzátoru může být snížen na + 300 ° C. To vám umožní vyrábět kotle z levné oceli a ne z drahých kovů vzácných zemin.

Vodík je netoxický, což zajišťuje bezpečnost jeho použití v každodenním životě. Když je tato látka spálena, získá se vodní pára, která zlepšuje vnitřní mikroklima a nepotřebuje komíny.

Při používání vodíku je nutné bezpodmínečně dodržovat bezpečnostní pravidla: pokud je plyn používán nesprávně nebo je ve styku s otevřeným plamenem, může dojít k destruktivní explozi

Mezi nevýhody patří zvýšená výbušnost vodíku, zejména když je smíchán se vzduchem nebo kyslíkem, což vede k tvorbě detonačního plynu.

Výhody a nevýhody vodíkových kotlů

Silné stránky takových zařízení jsou:

1. Plná ohleduplnost k životnímu prostředí. Produkty rozkladu vody nepoškozují atmosféru, jsou zcela bezpečné pro zdraví lidí a domácích zvířat.
2. Vysoká úroveň účinnosticož může dosáhnout 96%. To je výrazně vyšší než účinnost nafty, zemního plynu nebo uhlí.
3. Úspora přírodních zdrojů prostřednictvím aplikace alternativní zdroje energie.
4. Nízká cena přijal kalorií. Pro taková zařízení je dostatek vody a elektřiny.

Zároveň mají taková zařízení slabá místa.

Mezi minusy patří následující nuance:

1. Náročná údržba. Pro nejvyšší možný stupeň produkce H₂, je nutné vyměnit kovové desky každý rok. Kromě výměny elektrod musí být pravidelně přidáván katalyzátor, aby se vytvořilo plánované množství energie. Frekvence tohoto postupu závisí na výkonu a na vlastnostech konkrétního modelu.
2. Vysoké náklady - Tovární instalace bude stát nejméně 35-40 tisíc rublů.
3. Nebezpečí výbuchu se zvýšením normalizovaného tlaku v kotli.
4. Nedostatek vodíkových lahví - jsou při prodeji poměrně zřídka vidět.
5. Omezený výběr. Protože taková topná zařízení nejsou na ruském trhu příliš běžná, není vždy možné rychle najít ten správný model a najít kompetentní odborníky pro instalaci a opravy zařízení.
6. Potřeba komunikace. Aby zařízení fungovalo, je nezbytné nepřetržité připojení k napájení pro elektrolytickou reakci, jakož i ke zdroji vody, jehož průtok závisí na výkonu zařízení.

Je třeba poznamenat, že výrobci věnují velkou pozornost novým technologiím, usilují o zdokonalení vodíkových kotlů, odstranění nebo minimalizaci nevýhod.

Princip činnosti topné jednotky

H₂ ve své čisté formě se nevyskytuje v přírodě, je však zcela jednoduché izolovat ji od obyčejné vody elektrolýzou, zatímco plynný kyslík se také uvolňuje.

Na zobrazeném obrázku můžete vidět schématický diagram topného zařízení pracujícího s vodíkem s vyznačením všech strukturálních prvků (+)

Aby topení fungovalo, musíte nejprve dostat H₂. K tomu dochází ve speciální komoře vyhrazené pro podobnou reakci. Kapalina se nalije do nádoby, kde jsou kovové desky ponořeny.

Elektrický proud speciálně vybrané čistoty je přiváděn k nim, pod vlivem kterého je H uvolňován₂ a oh₂a také jako vedlejší produkt - vodní pára.

Výsledná směs prochází zvláštním zařízením - chemickým odlučovačem, pomocí kterého je možné izolovat vodík a oddělit jej od ostatních nečistot. Vyčištěný plyn se přivádí do hořáku, na kterém je namontován ventil.

Brání pohybu H₂ na druhou stranu, což zabraňuje výbuchu. V tomto případě kyslík a vodní pára přes jiný systém spadnou do speciální nádoby.

Dále plynný vodík prochází ochrannou jednotkou a vstupuje do spalovací komory. Zde reaguje s plynem v přítomnosti katalyzátoru, v důsledku čehož se vytváří teplo, které vstupuje do systému vytápění domácností prostřednictvím tepelného výměníku.

Vodní pára uvolněná v komoře speciálně přiděleným kanálem se vrací do nádrže na elektrolyt, čímž se používá recirkulace.

Nastavení výkonu se provádí pomocí speciálně vybavených kanálů, jejichž počet může dosáhnout až šesti.Uvnitř každého z těchto zařízení je obsažen katalyzátor, takže když jej zapnete, začne se proces výroby tepla.

Proud plynu zahřátý na teplotu 40 ° C se začíná přeměňovat na tepelný výměník umístěný ve spalovací komoře.

Díky samostatným strukturám mohou kanály fungovat nezávisle na sobě, což vám umožňuje zahrnout pouze jejich část.

Proces výroby vodíku v moderních elektrolytických zařízeních je plně automatizovaný. Jediným ručním procesem je naplnění systému vodou.

Moderní modely jsou také vybaveny různými zařízeními, například indikátory hladiny vody a tlakovými senzory, které jim umožňují pracovat v automatickém režimu a reagovat v nepředvídaných situacích.

Součásti vodíkové jednotky

Konstrukce topného systému na bázi vodíku je poměrně jednoduchá.

KotelHraní role tepelného výměníku je hlavním prvkem produkce vodíku.

Vodíkový kotel lze sestavit z dostupných prvků a pro jeho provoz je nutná pouze obyčejná nebo destilovaná voda (+)

Elektrolyzér - hlavní aktivní část kotle, kde dochází k elektrolytické reakci, vedoucí k rozkladu vody na H₂ a oh₂. Prvkem je nádrž naplněná vodou, ve které jsou umístěny kovové elektrody, které mají maximální proudovou vodivost.

Dráty jsou připojeny k deskám, kterými je dodávána elektřina.

Hořák - zařízení, které přispívá k ohřevu chladicí kapaliny v topném systému. Nachází se ve spalovací komoře a dodává se jiskra, která ji zapálí.

Ventil hořáku - speciální část umístěná v horní části zařízení. Díky tomuto detailu H₂, stoupá, snadno překonává bariéru nepřístupnou pro jiné uvolňované látky a vstupuje přímo do hořáku.

U vodíkových kotlů ve výrobě je k dispozici řídicí jednotka. Panel zobrazuje indikátory napětí a proudu, regulátor výkonu a páky pro nastavení dalších parametrů

Potrubí - komunikace, která se odchyluje od jednotky a používá se k dodávce tepla do všech místností v domě. Pro vázání topné potrubí s průměrem 25-32 mm. Při pokládání dodržujte základní pravidlo: průměr každé následující větve by měl být menší než předchozí.

Kritéria výběru generátoru

Při rozhodování o koupi takové techniky je důležité věnovat pozornost následujícím kritériím.

Moc. U moderních spotřebičů se hodnota tohoto indikátoru může výrazně lišit, což vám umožňuje vybrat nejlepší variantu jak pro malý dům, tak pro třípodlažní budovu.

Průměrná spotřeba vody v moderních modelech generátoru není příliš velká. Do 24 hodin bude pro provoz zařízení zapotřebí přibližně 5,5 litru, díky čemuž se vytvoří 1,2 až 2 litry paliva.

Počet obvodů. U spotřebičů poháněných vodíkem je obvykle nainstalován topný okruh. U některých modelů je také zajištěna další instalace druhého (topného) okruhu.

Spotřeba elektřiny. Dnešní technologie umožňuje dosáhnout vynikajícího tepelného výkonu při minimálním množství elektřiny. Spotřeba energie různých typů generátorů se pohybuje od 1,2 do 3 kW za 1 hodinu.

Nízké spotřeby energie je dosaženo díky skutečnosti, že vodíkový kotel nepracuje nepřetržitě, ale pouze udržuje určitou teplotu v místnosti.

Zdroj energie. Všechny odrůdy vodíkových generátorů lze rozdělit do dvou velkých kategorií: jedna pracuje z plynu, druhá z elektřiny.

Výrobce. Je lepší preferovat důvěryhodné výrobce (Itálie, USA).Měli byste si dát pozor na nekvalitní výrobky nabízené pochybnými podniky za extrémně nízké ceny.

Tipy pro provoz kotle

Pro zlepšení funkčnosti jednotky je důležité dodržovat přiložené pokyny. Provoz zařízení můžete zlepšit přidáním dalších podrobností (v tomto případě musíte přísně dodržovat bezpečnostní pravidla).

Detektor plamene namontovaný na hořáku zvyšuje bezpečnost systému. Když oheň zhasne, zařízení automaticky uzavře přívod hořlavého plynu do hořáku, čímž zabrání vniknutí do místnosti

Do vnitřní části výměníku tepla je možné namontovat speciální senzory, které umožňují sledovat nárůst ukazatelů ohřevu vody a doplňovat konstrukci hořáku uzavíracími ventily.

Stačí jej připojit přímo k teplotní čidlotak, aby se kotel automaticky vypnul, jakmile vytápění dosáhne nastavené hodnoty.

Je také užitečné nainstalovat standardizované chladicí zařízení kotle.

Vodíková zařízení lze použít nejen jako jediné topné zařízení v domě, ale také v kombinaci s jinými topnými systémy. Hlavní teplárny v tomto případě mohou pracovat v režimu nízké teploty.

V případě dodržování provozních standardů bude jednotka na vodíkový pohon sloužit déle než tucet let. Ačkoli záruční doba na taková zařízení je 15 let, v praxi mohou efektivně fungovat 20–30 let.

Oprava takových zařízení nebude pro zkušeného řemeslníka obtížná, protože schéma zapojení vodíkového kotle se příliš neliší od analogů pracujících na jiných druzích paliva.

Top 5 továrních vodíkových generátorů

První společností, která vyráběla a patentovala technologii kotle na vodíková paliva, byla italská společnost Giacomini. Specializuje se na zařízení založená na environmentálních metodách výroby energie: geotermální čerpadla, solární panely a další.

H2ydroGEM je katalytická spalovací komora, v jejímž každém rohu je látka, která urychluje reakci spalování vodíku. Díky tomu proces probíhá při relativně nízké teplotě.

V současné době jsou takové modely vyráběny americkými, čínskými a evropskými společnostmi, ale jejich sortiment není příliš široký ve srovnání s kotly provozovanými na jiných druzích paliva.

Nejlepší tovární modely vodíkových systémů

Mezi nejoblíbenější modely patří:

1. MegaTank100 - generátor poháněný elektřinou ze sítě. Má spolehlivý víceúrovňový systém ochrany proti přehřátí a zkratu, který zaručuje bezpečnou a produktivní práci. Cena modelu závisí na jeho konfiguraci.
2. STAR-2000 - drahá jednotka (> 200 000 rublů) má vynikající technické vlastnosti. Navzdory skutečnosti, že tento generátor spotřebovává minimum energie, je schopen vytápět místnost o rozloze 251-300 metrů čtverečních.
3. Kingkar - zařízení ovládané sítí, které má vynikající pracovní vlastnosti. Náklady na model jsou poměrně vysoké - asi 100 tisíc rublů, ale je hrazeno ekonomickou spotřebou energie.
4. H2-2 - Italské vybavení „extra“ třídy za vysokou cenu (asi 250 000 rublů). umožňující ohřev vzduchu v rozlehlých prostorech (od 300 m³ a výše) s minimální spotřebou elektřiny.
5. Volná energie - vysoce kvalitní zařízení za dostupnou cenu v rozmezí 15–35 tisíc rublů (cena závisí na výkonu a dalších vlastnostech). Vybaven řídicí jednotkou, která automatizuje mnoho procesů, víceúrovňovým senzorem pro regulaci napětí a tlaku.

Existují také další modely v různých cenových kategoriích.

Jak vyrobit kotel sami

Vytápěcí generátory mají poměrně lehkou konstrukci. S určitou úrovní dovedností můžete sestavte si zařízení sami. Současně, kvůli výbušnosti směsi vodíku, taková práce vyžaduje extrémní odpovědnost, znalost bezpečnostních postupů a zkušenosti s instalací takových zařízení.

Nezávislou výrobou zařízení nebude možné zbavit se podstatných finančních nákladů, protože je lepší koupit hotové součásti součástí. Vysoké riziko nás nutí přemýšlet o továrním nastavení, za které výrobci dávají dlouhodobé záruky.

Proces výroby vodíkového kotle vlastníma rukama lze rozdělit do několika fází.

Krok č. 1 – provedení kresby a příprava materiálů. Nejprve by podobné projekty měly být nalezeny na internetu, aby bylo možné vymyslet takové zařízení, které by splňovalo všechny podmínky a možnosti.

Je nutné přesně vypočítat všechny ukazatele a především požadovaný výkon a také rozhodnout o materiálech, které budou použity pro výrobu kotle. Ferromagnetické slitiny jsou považovány za nejlepší možnost, ale kontejner z nerezové oceli je docela vhodný.

Přestože zahřívání generátoru vodíku může mít různé konstrukce, následující podrobnosti zůstávají nezměněny:

• 12-voltový zdroj energie;
• nádrž, kde bude umístěna struktura;
• PWM regulátor s výkonem nejméně 30 A;
• několik trubic různých průměrů vyrobených z nerezové oceli;
• ocelový plech;
• pila na kov;
• plynový hořák - Lepší skončil, koupil v obchodě.

Krok 2 – výroba elektrolytů. Pro výrobu desek, které budou vybaveny elektrolyzérem, musíte vzít ocelový plech střední tloušťky. Pomocí nůžek na kov, pilu na pily nebo jiného nástroje se rozdělí na stejné proužky v množství 18 nebo více kusů (počet musí být sudý).

Z návratové země je třeba v každém z nich vyvrtat otvory pro šrouby, které jsou potřebné k úplnému držení těchto prvků v elektrolytu.

Rozdělujeme všechny desky na anody a katody, v závislosti na tom, že k nim jsou připojeny vodiče, přenášející kladné a záporné náboje.

Použití stejnosměrného proudu je účinnější než použití střídavého proudu. Jako zdroj je nejlepší použít generátor typu PWM.

Krok číslo 3 – sestavení buněk. Nejlepší materiál pro výrobu tohoto prvku je nerezová ocel. Robustní obdélníková nebo čtvercová konstrukce je svařována z kovu, načež je do ní nalita voda nebo směs H₂O s katalyzátorem, stejně jako připravené desky s připojeným zapojením.

Krok 4 – připojení hořáku. Hořák je namontován v horní části zařízení - je lepší použít zakoupený model, který si můžete zakoupit ve specializovaném obchodě.

Krok číslo 5 – instalace a připojení separátoru, což je nezbytné pro uvolňování vodíku ze směsi plynů.

Na závěr je položena trubka, podél které H₂ bude stoupat k hořáku a budou také připojeny prvky, které odvádějí teplo a distribuují ho po celém domě.

Která voda je lepší - obyčejná nebo destilovaná

Jednou z otázek, které majitelé vodíkových kotlů často kladou, je voda používaná k provozu zařízení.

Destilovanou vodu pro provoz vodíkového kotle lze zakoupit v obchodech nebo si sami nastavit výrobu pomocí nejjednodušší instalace

Podle odborníků vykazují tovární nebo domácí zařízení nejlepší výkon při práci s destilovanou vodou, ke které se přidává velmi malé množství hydroxidu sodného (na 10 litrů H2O - jedna polévková lžíce).

Vodíkový kotel však může také úspěšně fungovat s vodovodní vodou, hlavní věc je, že neobsahuje soli těžkých kovů.

Závěry a užitečné video na toto téma

Ve videu níže uvidíte přehled modelu plynového kotle poháněného vodíkovým palivem, který vyrobila slavná korejská společnost DAEWOO.

Vodík není bezdůvodně nazýván palivem budoucnosti: tento plyn se může stát téměř neomezeným zdrojem levného ekologického paliva, které lze použít v různých zařízeních.

Kotel na vodíkové palivo, vyráběný v továrně nebo samostatně, vytvoří autonomní topný systém. Pomůže to významně snížit platby za bytové a komunální služby a vyřeší se problém udržování pohodlné teploty v obývacích pokojích a technických místnostech.

Máte zkušenosti s používáním vodíku jako paliva? Chcete se zeptat na nějaké téma nebo vyprávět o svém vynálezu? Prosím, komentujte publikaci, účastněte se diskusí a nechte fotografie vašich domácích produktů. Blok zpětné vazby je umístěn níže.