Отопление дома при помощи водородного котла: характеристики, преимущества и недостатки

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.

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.

Как выбрать комнатный термостат и экономить до 30% в месяц на отоплении

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 домаНадежнейшие 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:

Модель водородного агрегата	Расход воды, л/час	Энергопотребление, кВт/ч	Выработка, м3/час	Цена, руб.
KingKar 3000	1,6	9,0	3,0	415 000
STAR-1.1 + STAR 2000	1,1	3,3	2,0	260 000
Home Energy Station	1,8	5,0	2,0	380 000

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.

3 Май

Стремительное развитие мировой промышленности требует использования большого количества энергоресурсов. Традиционными видами топлива являются уголь, нефть и нефтепродукты, природный газ и древесина.

Ученые проводят научные исследования в поисках экологически чистого и дешевого топлива. Перспективным направлением является использование водородного генератора для отопления частных домов.

Особенности отопления на водороде

Водород в чистом виде получить очень сложно. Единственным источником большого количества этого вещества является вода.

Вода обладает особо прочными связями между атомом кислорода и водорода. Для разрыва связей требуется применять другие источники энергии. Самым доступным из них является электроэнергия. При разложении выделяется большое количество водяного пара.

Для создания замкнутого цикла необходимо возвратить водяной пар в жидкое состояние (конденсат). Процесс конденсации требует охлаждения водяного пара. Для охлаждения требуется затратить дополнительную энергию.

Внимание! Водород способен воспламеняться при температуре 540 ° C. В целях защиты от взрыва запрещено пользоваться открытым пламенем вблизи работающего оборудования.

В качестве альтернативы можно покупать водород в баллонах. Его производят на специализированных химических предприятиях. Произведенный промышленным способом газ имеет разную степень очистки.

Предназначен для использования в различных целях. Водород с высокой степенью очистки применяется в качестве топлива. Газ с низкой степенью очистки используется для сварочного оборудования.

Классификация водородных котлов

Водородные котлы различаются по нескольким признакам.

По области применения:

• промышленные;
• бытовые.

Промышленные установки используются на предприятиях топливно-энергетического и оборонного комплексов страны. Широкое применение водород получил в химической, автомобильной и авиационной отраслях промышленности.

Внимание! Для работы водородного генератора необходимо использовать источник постоянного тока.

Бытовые котлы используются для отопления небольших помещений и частных домов.

По физическому состоянию топлива:

1. газовые;
2. твердотопливные;
3. жидкотопливные.

По способу установки:

• напольные;
• настенные.

Напольные установки отличаются большими размерами, весом и высокой производительностью. Устанавливаются на твердой ровной поверхности либо специальном фундаменте.

Настенные установки имеют небольшой вес и размеры. Крепятся к стене либо другим вертикальным поверхностям.

Достоинства и недостатки водородных котлов

Водородные котлы обладают рядом достоинств и недостатков.

Достоинства

Преимуществами использования водорода являются:

1. Экологичность. Продуктом распада при горении вещества является водяной пар. Продукты разложения безопасны для живых организмов. Не приносят вреда окружающей среде.
2. Пожаробезопасность. Оборудование оснащается современными устройствами защиты от пожара. Температурные и тепловые датчики осуществляют контроль над работой оборудования в круглосуточном режиме.
3. Долгий срок службы. Производители гарантируют бесперебойную работу газовых котлов в течение 20-25 лет.
4. Высокая эффективность (до 97 %).

Недостатки

Недостатками газовых котлов являются:

• Низкая энергоэффективность оборудования. Энергоэффективность котлов в десятки раз ниже энергоэффективности других отопительных систем.
• Сложность обслуживания. Для обеспечения высокого уровня производительности требуется периодическая полная или частичная замена элементов оборудования.
• Высокая стоимость. Цена оборудования заводского изготовления превышает 100 тысяч рублей. Высокая стоимость оборудования объясняется применением дорогостоящих материалов и катализаторов.
• Взрывоопасность. Смесь водорода с воздухом имеет высокую степень взрывоопасности. Любые отклонения в работе оборудования способны привести к разгерметизации и возможному взрыву.
  

  Внимание! В целях безопасной эксплуатации самостоятельная установка и ремонт водородного котла не допускаются. Для обслуживания и ремонта оборудования необходимо пользоваться услугами сервисных служб.

• Малая ремонтопригодность. Вышедшие из строя элементы оборудования не подлежат ремонту и требуют полной замены.
• Повышенная энергоемкость. Процесс электролиза для работы устройства требует постоянной работы источника электроснабжения. Применение дорогостоящих энергоресурсов повышает стоимость выработки тепловой энергии.

Производители и характеристики водородных котлов

Технические характеристики и стоимость популярных моделей оборудования для водородного отопления представлены в таблице.

Модель	Характеристики	Страна	Стоимость
Водородные котлы
Kingkar3000	Расход воды, литр/ч – 1,6. Генерация топлива, м3/ч – 3. Энергопотребление, кВт – 9. Отапливаемая площадь, м2 – до 150	Китай	114 000
Котел обогрева водородный SK-30LPM 5000W	Расход воды, литр/ч – 0,3. Генерация топлива, м3/час – 1,2. Энергопотребление, кВт – 3,0. Отапливаемая площадь, м2 – до 150	Украина	162 000
STAR 1000	Расход воды, литр/ч – 0,7. Генерация топлива, м3/час – 1,0. Энергопотребление, кВт – 1,0. Отапливаемая площадь, м2 – до 250	Россия	236 000
STAR 2000	Расход воды, литр/ч – 1,1. Генерация топлива, м3/час – 2,0. Энергопотребление, кВт – 3,0. Отапливаемая площадь, м2 – до 300	Россия	273 000
H2-2	Расход воды, литр/ч – 0,9. Генерация топлива, м3/час – 1,2. Энергопотребление, кВт – 1,5. Отапливаемая площадь, м2 – до 300	Италия	295 000
Водородные генераторы
HHO-BOX8	Расход воды, литр/ч – 1,0. Генерация топлива, л/мин – 8. Энергопотребление, кВт – 1,0	Белоруссия	42 000
МегаТанк100	Производительность, литр/сутки – 22. Расход воды – 2,1 литра/час. Мощность – 7 кВт.	Китай	53 000
STAR-1.1	Расход воды, литр/ч – 1,0. Генерация топлива, л/мин – 8. Энергопотребление, кВт – 0,5	Россия	76 000

Конструкция водородного котла

Типовая конструкция установки состоит из следующих элементов:

1. Водородный генератор (электролизер газа Брауна для отопления)
2. Генератор широтно-импульсной модуляции (ШИМ-генератор).
3. Бабблер (водяной затвор).

Электролизер предназначен для выработки чистого газа.

ШИМ-генератор используется для регулировки мощностью установки.

Водяной затвор служит для защиты оборудования от воспламенения и взрыва.

Водородный генератор отопления своими руками

Электролизер состоит из топливных ячеек. Несколько топливных ячеек заключены в корпус каркасного типа. Изготовление водородной отопительной установки для частного дома своими руками состоит из нескольких операций.

Изготовление топливной ячейки

Каждая ячейка представляет набор пластин из нержавеющей стали. Толщина пластин варьируется от 1 до 3 мм. Металлические пластины служат электродами.

Между металлическими пластинами вставляются прокладки из диэлектрика. Толщина прокладок составляет от 3 до 10 мм. Материалом для изолирующих пластин служит оргстекло, плексиглас, паронит.

Внимание! Плоскость электродных пластин должна быть абсолютно ровной. Это поможет избежать коротких замыканий и возникновения блуждающих токов

По углам каждой пластины сверлятся отверстия. Они служат для сборки пластин в одну конструкцию. Диаметр отверстий принимают от 5 до 10 мм.

Выполнение корпуса для топливной ячейки

Корпус электролизера для отопления дома выполняется из металлических шпилек. Шпильки с обоих концов имеют резьбу с гайкой. Диаметр одной шпильки принимают от 5 до 10 мм. Длину шпилек принимают в зависимости от проектируемой мощности установки.

Через предварительно выполненные отверстия на шпильки надевают торцевую пластину из диэлектрического материала. В каждой торцевой пластине сверлятся отверстия диаметром от 5 до 10 мм. Отверстия предназначены для соединения входного и выходного патрубков. Места соединений герметизируют жидким герметиком.

После установки первой торцевой стенки на шпильки поочередно надевают стальные и изолирующие пластины. Укладку электродов начинают с уплотнительного кольца.

После укладки всех пластин устанавливают второе уплотнительное кольцо и вторую торцевую стенку. Собранную конструкцию соединяют закручиванием гаек.

При затягивании шайб следят за отсутствием перекосов и зазоров между пластинами. Наличие таких неисправностей может привести к потере производительности установки и выхода ее из строя.

Сборка водородного генератора

С помощью соединительных шлангов электролизер газа Брауна для отопления подключают к бабблеру. Заранее очищенные контактные площадки стальных пластин соединяют между собой. Вывод соединенных в одну цепь пластин подключают к источнику питания.

Нагрузку от ШИМ-генератора подают на топливную ячейку. После подключения источника питания приступают к настройке и регулировке работы

оборудования. Настраиваемые параметры служат для обеспечения выхода максимального количества водорода.

Правила эксплуатации водородного котла

Водородные котлы являются приборами повышенной опасности. Используемая газо-воздушная смесь обладает высокой взрывоопасностью.

Во избежание несчастных случаев следует неукоснительно соблюдать требования правил пожарной безопасности.

При малейшем отклонении в работе устройства прекращают подачу газа и отключают прибор.

Для устранения выявленных повреждений следует воспользоваться услугами специализированных служб. Самостоятельная установка и ремонт водородных котлов не допускаются.

Надо ли устанавливать водородный котел?

Детальный теплотехнический расчет показывает нецелесообразность установки водородного котла для отопления частных домов.

Низкая энергоэффективность, повышенная опасность и высокая стоимость оборудования делают эти системы неэффективными по сравнению с оборудованием других конструкций.

Сложность в обслуживании и дорогостоящие материалы приводят к значительным расходам при эксплуатации и ремонте оборудования.

Водородное отопление дома

Схема работы водородного котла и преимущества такого способа отопления

Способ отопления жилища при помощи водородного котла был придуман относительно недавно в Италии (а автомобильный двигатель на водороде, кстати, ещё в 1960-х годах). Раньше учёные тоже задумывались над использованием водорода в качестве “домашнего” топлива, однако, была одна проблема: сделать котёл из привычных материалов не получалось из-за очень высокой температуры горения этого газа.

Теперь же ситуация изменилась: водородные котлы делают из таких же материалов, как и все остальные. Отзывы о них преимущественно положительные, их можно найти, зайдя на любой тематический форум.

Если кто-то услышит выражение “газ Брауна”, то здесь волноваться не стоит: речь идёт не об иприте или смеси для активации ядерного заряда. Это смесь водорода и кислорода, которая должна активизироваться при помощи кислородно-водородного электролиза (в устройстве вставлен электролизёр). Большинство установок работает именно на этом газу.

Процесс отопления предельно прост: в специальной установке (котле) есть резервуар с водородом. При температуре в 300C° газ начинает взаимодействовать с кислородом, образуя воду и пар, которые и распределяется по системе трубопроводов внутри жилых домов.

Из преимуществ такого вида отопления можно выделить следующие:

• водород попросту не имеет продуктов горения за исключением воды (конденсируемая вода попадает в отопительный трубопровод – никаких дымоходов держать не придётся);
• абсолютная экологическая безопасность;
• водород не воспламеняется, а отдаёт большое количество тепловой энергии при взаимодействии с кислородом (в результате этой каталитической реакции и образуется вода);
• фактическая температура теплоносителя – 40C° (может показаться, что немного, однако теплопотерь у такого способа отопления быть не может априори).

Покупать водородные генераторы производства Поднебесной небезопасно! В основном, они изготавливаются из самых дешёвых материалов, с использованием некачественной гарнитуры. Теоретически это может привести к взрыву котла.

Преимущества и недостатки водорода как топлива

Собственно, преимуществ у водорода много. Как уже отмечалось выше, это один из самых распространённых газов на планете (во Вселенной – самый распространённый), доступный и экологический чистый вид топлива.

В общем, среди достоинств можно выделить следующие:

• повсеместно распространён (обычно его помещают в баллоны – как и сжиженный газ);
• система отопления на водороде, по сути, образует собой замкнутый цикл, в который не требуется вмешательство человека;
• относительная дешевизна топлива;
• при использовании водорода среднестатистический прибор выделяет 121 МДж/кг энергии, а аналогичный показатель у того же популярного пропана – 40 МДж/кг.

Есть у водородного топлива и свои недостатки:

• вероятность взрыва котла при превышении нормированного давления в котле;
• если брать российские условия, то не всегда можно найти водородные баллоны в шаговой доступности (это не природный газ пропан всё-таки);
• иногда температура, выделяемая при каталитической реакции, может быть настолько велика, что для выхода пара и воды нужно делать отдельный дымоход (правда, это если речь идёт о старых установках – в современных пар и вода сразу попадают в трубопровод, являясь теплоносителем);
• высокий уровень шума;
• большое потребление воды.
  

Виды водородных котлов

Сразу надо сказать, что принципиально между собой водородные генераторы для отопления не различаются вовсе. Единственное различие будет наблюдаться в плане мощности, материала корпуса и других критериев. Для примера можно рассмотреть характеристики двух аналогичных американских водородных котлов “HHO” и “Star 1000” (номер модели – 1.1):

• энергопотребление генератора – 1,2-3 КВт за 1 час;
• расход воды – 5,5 литров за 24 часа;
• генерирует от 1,2 до 2 литров топлива в течение суток;
• может отапливать помещение, площадью до 250 м²;
• минимальный эксплуатационный срок службы – 15 лет.
• число контуров – 2 (один из них отопительный, второй – нагревательный, который может быть установлен дополнительно);
• приблизительная стоимость на отечественном рынке – 3000-3500 USD.

Как и любой другой генератор, водородный работает не беспрерывно, а по мере нагрева помещения. Электроэнергии по этой причине генератор расходует мало – из-за этого точно переживать не стоит.

Критерии выбора котла

Генератор надо выбирать, обращая внимание на следующие критерии:

1. Мощность;
2. Число контуров;
3. Уровень потребления электрической энергии;
4. Производитель.

По мощности котлы могут быть самыми разными: от 27 Вт до, по сути,  бесконечности. Можно купить один котёл очень большой мощности сразу для отопления всего дома, а можно и несколько маленьких.

Сегодня в сети можно найти множество видео, где народные умельцы показывают, как своими руками сконструировать генератор. Так делать категорически нельзя! Водород – крайне взрывоопасен, малейшее несоблюдение технологии постройки может привести к самым страшным последствиям!

Несколько советов по эксплуатации котла

1. Проводить самостоятельную модернизацию подобного оборудования, даже имея профессиональный и подробный инженерный чертёж – категорически запрещено. Это попросту увеличит вероятность утечки водородной смеси из генератора в открытое пространство, что само по себе небезопасно;
2. Желательно установить специальные датчики температурного режима внутри теплового обменника, что позволит следить за возможным превышением уровня температуры нагрева воды;
3. В само устройство горелки можно добавить арматуру (запорную), которая будет подключена непосредственно к самому температурному датчику. Обеспечить нормированное охлаждение котла тоже необходимо.

При правильной эксплуатации водородный агрегат прослужит не положенные ему 15 лет, а все 20 или даже 30. Да и починить такое оборудование не составит труда – принципиально схема котла не очень отличается от работающих на любом другом виде топлива.

Видео

<index>

С учетом удорожания энергоресурсов обогрев жилой площади требует больших материальных затрат. Если брать во внимание квартиру с небольшой жилой площадью, то стоимость отопления в холодную пору года посильна для оплаты. Однако учитывать отопительную систему коттеджа или частного дома с большой квадратурой, встает вопрос о поиске альтернативных источников отопления. Одним из таких вариантов является водородное отопление. Учеными доказано, что теплоемкость водорода в несколько раз превышает теплоемкость природного газа, что позволяет значительно экономить бюджетные средства. Какие преимущества имеет водородное отопление, его особенности и способы самодельного создания такого вида отопления, разберем далее.

Что представляет собой водород?

Главным его преимуществом при использовании в отопительной системе является относительно небольшая температура горения (всего 300°С). Это позволяет использовать газ в котле, выполненном из традиционных недорогих видов металла.

Сам по себе газ не имеет цвета и запаха, а при соединении с другими химическими компонентами он не образует опасных токсинов, вредных для здоровья человека. Поэтому его использование в быту крайне безопасно. Единственной опасностью является его повышенный уровень взрывоопасности.

Рассказ про отопление дома водородом

При неправильном использовании газа или контакте его с открытым источником огня, может произойти взрыв.

Водород в отопительной системе

Несмотря на наличие таких благоприятных качеств как экологичность и высокий уровень теплоемкости, водород не встречается в природе в свободном виде. Его синтезирует специально собранный котел, в котором при помощи электролиза обычная вода распадается на водород и кислород. Соответственно система отопления должна включать в себя два незаменимых компонента: воду и электричество. Получаемая в результате электролиза газовая смесь получила название «гремучая смесь». Такое название полностью оправдано, ведь при небольшой искре газ способен спровоцировать взрыв.

Рассмотрим более детально, как преобразовать водород в энергоресурс. Как было сказано выше, этот газ получают путем электролиза воды, поэтому для его синтеза потребуется специальное оборудование, представляющее собой контейнер, в который погружены металлические пластины с водой. По пластинам подается ток определенной частоты, после воздействия которого выделяется водород и кислород, но не в чистом виде, а смешанные с водяным паром (он образуется в качестве побочного продукта электролиза). Чтобы отделить пар и вычленить водород, газовую смесь пропускают через химический сепаратор, способный отделить водород от других примесей.

Полученный водород подается в горелку, оснащенную клапаном, что не позволяет его перемещение в обратную сторону, предотвращая взрыв. Пар и кислород отводятся через специальный контейнер. Сам прибор оснащен датчиками давления и показателями уровня воды. Современные модели работают в автоматическом режиме, предотвращая побочные реакции, путем прекращения процесса электролиза и подачи тока при отсутствии должного уровня воды.

Читайте так же:  Рассмотрим устройство винтового компрессора

Подробный материал про отопление дома водородом

Единственно, что нужно делать собственноручно – это периодически подливать воду в систему. На этом особенности эксплуатации водородного отопления завершаются.

Технические компоненты установки для отопления

Конструкция отопительной системы на водороде крайне проста и состоит из двух конструктивных элементов:

Котел – это самый главный элемент, в котором происходит процесс выработки водорода. В котел входят такие конструктивные единицы, как:

• Электролизер – прибор, где собственно и происходит реакция электролиза, в результате которой вода распадается на кислород и водород. Его полость заполняется водой, в которую помещены металлические пластины, обладающие наивысшей проводимостью тока. К ним подсоединены специальные проводки, по которым подается ток.
• Клапан горелки – располагается вверху устройства, чтобы полученному газу было легче преодолевать барьер и поступать непосредственно в горелку.
• Горелка – элемент, в который подается искра и полученный газ начинает гореть, выделяя тепло.

Трубы – обеспечивают подачу тепла через нагрев воды, которое позволяет обогреть весь дом.

Плюсы и минусы отопления

Среди преимуществ, позволяющих использовать этот вид отопления в быту, служат следующие показатели:

1. Абсолютная экологичность – продукты распада воды (водород, кислород и пар) не влияют на состояние здоровья даже в процессе горения.
2. Максимальный уровень КПД, достигающий 96%, это гораздо выше того же угля, дизеля или природного газа.
3. Использование водорода как альтернативного источника энергоресурсов позволяет значительно экономить запасы исчерпаемых природных ресурсов, снижая их добычу в несколько раз.
4. Невысокая стоимость – для отопления жилых домов стоимость системы незначительна, а простота работы, основанная на примитивной химической реакции электролиза, позволяет собрать систему своими руками.

Из недостатков можно выделить всего три показателя:

1. Необходимость ежегодной замены металлических пластин – это необходимо для того, чтобы электролиз происходил с максимально высоким уровнем выработки водорода.
2. Дорогостоящее оборудование – покупка заводской установки обойдется в среднем около 35-40 тыс рублей.

Читайте так же:  Рассмотрим теплогенераторы для воздушного отопления

Заводские и самодельные установки

По смыслу водородные генераторы отопления, созданные своими руками, мало чем отличаются от аналогов, которые были произведены на заводе. Их принцип работы идентичен, единственным отличием является подбор материала, а также других комплектующих. Множество пользователей и сторонников водородного отопления сходятся в едином мнении, что создание системы своими руками это:

• выгодно – подбор материалов производится на свой выбор;
• удобно – можно сэкономить на незначительных элементах;
• просто – не нужно прибегать к помощи специалистов;
• надежно – ты сам отвечаешь за качество, что дает право выбора таких материалов, которые бы удовлетворяли все потребности.

Некоторые пользователи жалуются, что китайские агрегаты, которые более доступны в цене, ломаются уже после отопительного сезона. Причем их ремонт в большинстве случаев требует больших капиталовложений. В то время, как самодельная установка дает гарантию, что ее продуктивность будет на высшем уровне, а любые поломки устранятся также легко и быстро, как собиралась сама система.

Производители заводских отопительных систем на водороде

Среди наиболее популярных моделей заводских установок водородных генераторов можно выделить следующие:

1. МегаТанк100 – электрический генератор водорода, работающий от сети. Имеет несколько уровней систем защиты от замыкания и перегрева, что делает его работу более продуктивной и менее опасной. Его стоимость 55000 рублей, в зависимости от комплектации.
2. STAR-2000 – способен отапливать площадь около 250-300 квадратов, обладает экономичным потреблением энергии, однако имеет высокую цену – 230 000 рублей.
3. Kingkar – имеет высокие показатели, работает от сети, однако его стоимость превышает 100 000 рублей.
4. H2-2 – итальянский производитель, предоставляющий хороший генератор водорода, способный отапливать от 300 квадратных метров площади, минимизируя при этом расход энергии. Его цена около 250 000 рублей.
5. Free Energy – обладает многоуровневым датчиком регулирования давления и напряжения, но большинство процессов полностью автоматизированы. Стоит от 15 000 рублей до 35 000, в зависимости от предполагаемой обогреваемой площади и мощности.

Водородные котлы имеют одну отличительную особенность – тип питания. Среди наиболее популярных электрических, бывают также и газовые. От типа питания разнится устройство самого котла, а также его стоимость. Котлы, приспособленные под процесс электролиза с задействованием электричества наиболее экономичны, однако обладают повышенным уровнем опасности.

Читайте так же:  Сделаем ветряной генератор своими руками

Самодельный водородный генератор

Перед тем изготовить водородный генератор, нужно осознавать всю ответственность работы.

При возникновении хоть малейшего сомнения в собственных силах, лучше отказаться от затейливой идеи и купить уже готовую конструкцию. Если же есть желание поэкспериментировать, тогда весь процесс создания делим на этапы:

Этап 1. Подготовка материалов и чертеж. Прежде чем воплотить задумку в реальность, ее нужно максимально точно представить на бумаге, рассчитав все необходимые показатели, начиная от нужной мощности для обогрева площади, и заканчивая качеством материалов.

Этап 2. Создание пластин для электролизера. Берем лист стали нужных размеров и нарезаем его на равные полоски, которых должно быть минимум 18 штук. Просверливаем с обратной стороны отверстия для болта, который будет их удерживать неподвижно в электролите. Далее делим эти пластины на аноды и катоды (положительные и отрицательные заряды), чтобы подсоединить к ним определенный ток. Присоединяем провода, передающие заряд.

Этап 3. Создание самого электролизера. Его форма обычно прямоугольная, а наиболее подходящий металл – нержавеющая сталь. В сваренные между собой листы стали (прямоугольник или квадрат) устанавливаем пластины, заливая воду или специальный катализатор на основе воды.

Этап 4. Подсоединение горелки. Лучше всего воспользоваться покупной горелкой, которую устанавливают в верхней части электролизера.

Этап 5. Установка и подсоединение сепаратора, необходимого для вычленения из общей массы именно водорода.

Этап 6. Подсоединение труб.

Это самая простая схема создания водородного генератора. Для получения полноценной системы отопления нужно обладать навыками и знаниями в этой сфере, чтобы самоделки не превратились в потенциально опасные изобретения.

Самостоятельное изготовление имеет массу недостатков, а также требует определенных финансовых затрат. Высокие риски неудач приводят к мнению о нерентабельности конструкции и выбора в пользу заводских установок, имеющих гарантию качества.

Таким образом, собрать водородный генератор для отопления, который бы смог заменить полноценные отопительные системы, не сложно только в том случае, когда имеется навык и определенные теоретические знания по химии и физике.

Дилетантам лучше отказаться от подобной затеи, поскольку она может спровоцировать нежелательные последствия, причинив вред не только здоровью, но и кошельку.</index>Поделиться:Рекомендованное вамРассказываем про эфирный магнитоэлектрический генераторРассказываем как сделать солнечный коллектор для отопления своими рукамиРассмотрим устройство винтового компрессораПерспективные солнечные панели российского производства

Давайте посмотрим на принцип работы водородного котла отопления, его преимущества и недостатки, а так же как сделать генератор для котла своими руками.

Содержание статьи

Научно-технический прогресс не стоит на месте, постоянно появляются новые изобретения, в том числе касающиеся и систем отопления.

Водородные котлы — альтернатива газовым или твердотопливным котлам.

На российском рынке они появились относительно недавно и пока данное устройство не пользуется большим спросом по причине недостаточной информированности населения. Но высокой вероятностью можно утверждать, что в ближайшем будущем водородный котел займет лидирующие позиции на рынке отопительных устройств, так как водород — это газ, который характеризуется доступностью, экологичностью и дешевизной.

Водородный газогенератор H2-2

Принцип работы

Под воздействием электрического заряда вода распадается на водород и кислород. Затем, при взаимодействии молекул водорода и кислорода, происходит реакция, в результате которой образуется так называемый газ Брауна и происходит процесс выделения тепла. Тепло, в свою очередь, будет осуществлять нагрев воды и позволит обеспечить нормальную температуру в помещении.

Элементы системы отопления с использованием водорода

Строение водородных котлов:

1. Электролизер — это специальный генератор водорода для отопления дома, который обеспечивает реакцию между кислородом и водородом.
2. Горелка для отопления, при помощи которой создается пламя.
3. Котел, который выступает в качестве теплообменника.

Процесс электролиза для получения водорода

Для успешной работы водородной установки важно соблюдать следующее:

1. Возможность поступления воды, чаще всего это вода из водопровода.
2. Параметры потребления жидкости напрямую зависят от мощности прибора.
3. Обеспечивать доступ к электроэнергии, которая нужна для осуществления электролизной реакции.
4. Заменять катализатор в соответствии с определенной частотой, которая зависит от модификации и мощности котла.

Важно отметить, что водородный котел, созданный промышленным способом, характеризуется высоким уровнем безопасности. В работе этот агрегат безопаснее, чем газовые и твердотопливные котлы.

Преимущества и недостатки

Плюсов у котлов, работающих на водородном газе немало, поскольку как отмечалось выше, это доступный, экологически чистый вид топлива.

Приведем основные достоинства водородной установки:

• неиссякаемые запасы топлива, т. к. в качестве его используется обычная вода;
• низкое потребление электричества (например, для аппарата мощностью 30 кВт достаточно 0,33 кВт/час);
• водородные котлы безвредны, поскольку не выделяют токсических веществ;
• высокий КПД (90 % и выше);
• бесшумная работа устройства;
• нет необходимости использовать дымоход.

При покупке водородного генератора отопления желательно предварительно ознакомиться с моделями котлов и теплообменников, подходящих по возможности работы в условиях высоких температур.

Несмотря на большое количество преимуществ, которыми обладают водородные агрегаты, можно отметить и их недостатки:

• труднодоступность: купить можно далеко не в каждом магазине;
• взрывоопасность: при несоблюдении точной инструкции и строгих правил;
• неудобство в транспортировке;
• высокая стоимость.

Обзор производителей

Принципиального различия среди водородных генераторов для отопления нет. Единственный критерий, на основе которого можно их дифференцировать — это показатель мощности устройств, сделанных из разных материалов.

Водородный котёл STAR-3.0

В качестве примера рассмотрим характеристики двух подобных котлов американского производства «HHO» и «Star 1000»:

1. За один час такой генератор употребляет 1,5-3 КВт.
2. Расход воды — 5,5 литров за 24 часа.
3. Генерирует от 1,2 до 2 литров топлива в течение суток.
4. Может применяться для обогрева воздуха в зданиях, площадь которых составляет до 250 «квадратов».
5. Минимальный эксплуатационный срок службы — 15 лет.
6. Приблизительная стоимость на отечественном рынке — 3000-3500 USD.

Модель	Характеристики
STAR 1000 и STAR 2000	Расход воды – от 0,7 до 1,1 литра в час или 5,5 литра в сутки. Генерация топлива – от 1,2 до 2,0 м³/час. Расчетный период эксплуатации – не менее 15 лет. Энергопотребление –  от 1,2  до 3 кВт. Отапливаемая площадь – до 250 квадратных метров. Цена – до 230 000 рублей.
Водородный котел STAR-1.1	Тепловая мощность – 27 кВт Энергопотребление – 300 Вт/час. Число контуров – один отопительный + один водогрейный, устанавливаемый за отдельную плату. Стоимость – 63-73 тысячи рублей.
Китайский генератор Kingkar 3000	Расход воды – 1,6 литра в час. Генерация топлива – 3 м³/час. Энергопотребление – до 9 кВт. Стоимость – 480 тысяч рублей.

Водородный котел отопления своими руками

На сегодняшний день массовое производство водородных отопительных котлов отсутствует и приобрести данный прибор непросто. Если вы желаете приобрести такое устройство, то, скорее всего, придется оформить индивидуальный заказ или договариваться о поставке оборудования из Италии, где был разработан такой котел. Однако такой способ многим пользователям не подходит ввиду своей высокой стоимости. Чтобы решить этот вопрос, можно рассмотреть способ сооружения котла своими руками.

Для того, чтобы создать котел на водороде, для начала необходимо соорудить генератор водорода:

1. На первом этапе необходимо вырезать 16 прямоугольников размером 50х50 см из листа из нержавейки.
2. Один из углов вырезанных частей нужно срезать.
3. При помощи дрели в противоположном по диагонали углу делается отверстие.
4. Сборка конструкции осуществляется из пластин и двух болтов. На один болт надо затянуть две шайбы и разместить их с обеих сторон пластины. Вторую пластину развернуть таким образом, чтобы обрезанный конец был у болта, затем зафиксировать ее на втором болте так, чтобы она оказалась над первой пластинкой. Далее, между двух пластин нужно оставить полоску прозрачного пластика длиной в 1 мм. Остальные прямоугольники фиксируются аналогичным способом.
5. В пластиковом контейнере нужно сделать прорези для болтов.
6. Собранную из пластин конструкцию необходимо вставить в контейнер.
7. В крышке делается два отверстия: в одном закрепляется трубка для подачи водорода, а другое создано для того, чтобы заливать воду с растворенными солями.
8. Проверить работу устройства.

В качестве энергоносителя водород считается самым чистым и безопасным элементом, а отопление, базирующееся на нём, является результативным и полноценным.

Создание водородного котла осуществляется следующим образом:

• надо взять профильную трубу 20х20 мм и отрезать от нее 8 равных частей длиной 30 см;
• далее взять профильную трубу 40х40 мм и отрезать 3 куска, длина одного должна составлять 20 см, а двух других — 8 см;
• в длинной трубе надо сделать две прорези на середине противоположных сторон, размером 40х40 м. К этим отверстиям приварить 2 отрезка по 8 см;
• в результате образуется крестовина, на три конца которой привариваются заглушки, а на четвертом конце фиксируется заглушка с патрубком для присоединения трубы подачи водородной смеси;
• на каждом конце конструкции надо сделать по одному отверстию, диаметром 1-1,5 см, предварительно сделав отступ от центра крестовины 7-8 см, отверстий всего должно получиться 4;
• к ним привариваются патрубки и фиксируются форсунки, которыми часто обладают котлы на пропане;
• следующим процессом будет — приваривание к крестовине 8 кусков профильной трубы с размерами 20х20 см;

Котёл на водороде своими руками

затем нужно вырезать из листового металла 3 квадрата. В двух из них сделать по 4 отверстия, диаметр в одном должен быть равен 2-3 см, в другом — 1 см;</li>трубу с диаметром 2-3 см разрезать на отрезки длиной 50-60 см. Затем приложить их к квадрату с меньшими отверстиями и приварить к нему.</li>в трубе с диаметром 20 см сделать два отверстия: одно внизу, другое вверху;</li>далее трубу нужно приварить к квадрату с меньшими прорезями;</li>полученную конструкцию необходимо перевернуть вверх дном и поставить второй квадрат. Трубки должны войти в отверстие, и при этом квадрат должен прилегать к большей по диаметру трубе, квадрат и трубки варить;</li>процесс сварки квадрата и самой конструкции производится горелкой: к двум отверстиям на корпусе надо приварить патрубки подачи возврата теплоносителя;</li>затем котел проверяется на герметичность;</li>и, на последнем этапе, надо изготовить защитный корпус, в который будет спрятан котел.</li></ul>

Таким образом, выполнив все вышеизложенные указания, вы станете обладателем водородного котла.

В настоящее время котлы на водородном топливе не имеют широкого распространения, несмотря на большое количество преимуществ и удобства в использовании. Однако они стремительно проникают на рынок отопительного оборудования и перспективы их использования безграничны.

Используемые источники:

• https://gradusplus.com/kotly/gazovye/vodorodnye-kotly-otopleniya/
• https://vse-pro-stroyku.sqicolombia.net/star-1000-otoplenie-vodorodom-cena-kupit/
• https://fastbuildings.ru/kommunikacii/otoplenie/vodorodnye-kotly.html
• https://generatorexperts.ru/alternativnye-istochniki/vodorodnyj-generator.html
• https://teplofan.ru/kotly/vodorodnyj-kotel