Водородные котлы для отопления и изготовление своими руками

Если вы хотите максимально эффективно отапливать дом, при этом не тратить много средств на энергоноситель, то вам стоит рассмотреть альтернативный вариант отопительного оборудования. Котел водородный не требует сложного обслуживания. Он отличается надежностью и долговечностью, но имеет довольно сложную конструкцию. Все комплектующие агрегата должны быть высокого качества. Несмотря на это, водородное нагревательное оборудование можно сделать своими руками.

Плюсы и минусы водородных отопительных котлов

Поскольку в нагревательных приборах в качестве топлива используется водород, рассмотрим преимущества энергоносителя:

1. Водород в баллонах можно приобрести в любом регионе страны.
2. Отопительные системы с использованием водорода не требуют для работы участия человека, потому что представляют собой замкнутый цикл.
3. Приемлемая цена топлива – главное достоинство.
4. Количество выделяемой тепловой энергии составляет 121 МДж/кг, что намного выше такого же показателя у пропана, который равен 40 МДж/кг.

Стоит не забывать о недостатках водородного топлива:

• уровень шума при работе котла старого образца высокий;
• если превысить нормативное давление, то создается взрывоопасная ситуация;
• агрегат потребляет много воды;
• в некоторых населенных пунктах сложно купить баллоны с водородом;
• в старых установках нужно делать отдельный дымоход для разогретого пара, выделяющегося при каталитической реакции.

Преимущества водородных котлов заключаются в следующем:

1. Агрегат не выбрасывает вредные соединения в атмосферу.
2. Водород не горит, а отдает тепло при взаимодействии с кислородом. Вода образуется в результате каталитической реакции.
3. При температуре теплоносителя всего 40 градусов теплопотери исключены.
4. В процессе работы котла происходит химическая реакция, которая протекает без использования открытого пламени.
5. Современные водородные котлы отличаются бесшумной работой, не требуют устройства отдельного дымохода, потому что разогретый пар и вода сразу подаются в систему отопления. Благодаря этому агрегат можно устанавливать в любом месте.

Минусы водородных агрегатов связаны с повышенными требованиями к качеству всех составляющих элементов и узлов. Чтобы обслуживать и ремонтировать прибор, придется привлекать специалистов. Довольно сложно найти запасные детали для нагревательного оборудования.

Принцип работы водородного котла и его схема

Отапливать жилье с помощью водородных котлов придумали в Италии не так давно. Ранее ученые пытались создать бытовой котел на водороде, но сделать агрегат из привычных материалов было невозможно, потому что температура горения водорода очень высокая.

Процесс отопления простой и понятный – в отопительном котле есть специальный резервуар, заполненный водородом, когда он нагревается до 300 градусов, то газ вступает во взаимодействие с кислородом. В результате реакции образуется пар и вода, подающиеся в систему отопления жилого дома.

Принцип работы водородного нагревательного оборудования следующий:

• В специальный электролизер подается электролитический раствор, который при прохождении через электроды способствует выработке водяного пара, кислорода и водорода.
• Смесь газов поступает в сепаратор, где из общей массы выделяется водород. Очищенный газ подается в другой узел через специальный клапан. Причем обратного хода у газа нет, что сводит вероятность создания взрывоопасной ситуации на нет.
• Далее водород подается в камеру сгорания с теплообменником. Здесь водород вступает в реакцию с кислородом при участии катализатора. В итоге теплообменник с находящимся внутри теплоносителем нагревается.
• Отработанный газ подается обратно в камеру с электролитом.

Для регулировки мощности в нагревательном оборудовании установлены каналы со специальным катализатором. При этом катализатор можно задействовать в химической реакции или исключить из нее.

Виды водородных котлов

Любой водородный котел отопления работает по общему для всех агрегатов принципу. Разница между ними есть только в мощности, материале, из которого изготовлен корпус, и других незначительных характеристиках.

Для примера рассмотрим технические характеристики двух котлов американского производства (модели Star 1000 и ННО):

1. Энергопотребление обоих генераторов составляет 1,2-3 кВт/ч.
2. За сутки оба прибора расходуют 5,5 л воды.
3. В течение дня каждый прибор способен генерировать 1,2-2 л топлива.
4. Обе разновидности отопительного оборудования подходят для обогрева помещения площадью не более 250 м².
5. Срок службы составляет минимум 15 лет.
6. В приборах установлено два контура. Один контур нагревательный, а второй – отопительный.
7. Цена агрегатов колеблется в пределах 3-3,5 тысяч долларов.

Важно! Водородный генератор не работает постоянно. Он включается, когда температура в помещении опускается ниже установленного порога, поэтому расходует мало электроэнергии.

Правила выбора отопительного котла на водороде

Выбирая котел на водороде, обращайте внимание на следующие критерии:

• количество контуров;
• мощность прибора;
• производитель;
• количество потребляемой электроэнергии.

Мощность водородного нагревательного оборудования стартует от 27 Вт. Верхний предел мощности не ограничивается. Для отопления дома можно использовать несколько маленьких котлов или установить один мощный агрегат.

Специалисты рекомендуют придерживаться следующих правил выбора водородного нагревателя:

1. Мощность котла должна соответствовать используемой отопительной сети и характеристикам теплоносителя. Также учитывается размер отапливаемой площади.
2. Если планируется организовать несколько отопительных контуров, то габариты камеры сгорания должны позволять установить дополнительные теплообменники.
3. В доме должна быть исправная электросеть, которая способна выдержать мощность нагревательного оборудования.
4. Все узлы и детали котла должны быть качественные и долговечные.
5. Прибор должен быть сертифицированным и иметь необходимую систему безопасности.

Техника безопасности и особенности эксплуатации

Отопительный котел на водороде нужно правильно эксплуатировать.

В ходе его использования придерживайтесь следующих правил:

• Нельзя самостоятельно модернизировать и переделывать водородное нагревательное оборудование. Это повышает вероятность утечки водорода. При его взаимодействии с воздухом создается взрывоопасная ситуация.
• Установите внутри теплообменника датчики температуры. Это позволит контролировать степень нагрева воды. Периодически проверяйте температуру, не допускайте перегревания теплоносителя.
• Не эксплуатируйте отопительное оборудование в режимах и условиях, которые не предусмотрены производителем. Это может привести к нежелательной цепной реакции.
• На горелочное устройство установите запорную арматуру и подключите ее к температурному датчику. Это позволит при необходимости обеспечивать охлаждение котла.
• Если давление газа в камере сгорания критически повышается, то нужно выяснить причину такого повышения, принять меры для стабилизации работы.
• Следите за подачей воды, периодически меняйте электролитный раствор.

Важно! При правильной и бережной эксплуатации водородное нагревательное оборудование прослужит до 30 лет, вдвое превысив гарантийный срок.

Самодельный водородный котел

Для сборки котла вам понадобятся листы из высоколегированной нержавеющей стали толщиной 2-4 мм, фильтр для очистки воды, газовые шланги диаметром 8 мм из прозрачного материала, рассчитанные на высокое давление. Также подготовьте по паре болтов с шайбами и гайками размером 150х6 мм, штуцер для шланга диаметром 0,8 см, герметичную емкость из пластика вместительностью 1,5-2 литра и профильную трубу сечением 4х4 см и 2х2 см.

Из инструментов понадобится следующее:

• сварочный аппарат;
• болгарка с насадкой для резки металла;
• строительный нож;
• дрель со сверлами;
• рожковый ключ;
• отвертка;
• прибор для нарезки резьбы диаметром 6 мм.

Сначала делаем водородный генератор в такой последовательности:

1. Из стального листа вырезаем 16 пластин размером 5х5 см. Один угол каждой пластины срезаем под 45 градусов, в другом углу, расположенном напротив, высверливаем 6-миллиметровое отверстие.
2. Пластины насаживаем на болт, чередуя с шайбами. Все фиксируем гайкой. Делаем два таких болта. В итоге получается два радиатора, которые можно вставлять друг в друга.
3. В крышке пластикового контейнера прорезаем два отверстия под болты. При этом пластины радиаторов должны располагаться друг над другом, но не соприкасаться.
4. Пластины крепим на крышку и устанавливаем крышку так, чтобы сторона с радиаторами была внутри контейнера. Под крышку для лучшей герметичности укладываем резиновую прокладку.
5. В крышке делаем еще два отверстия под гибкие трубки для подачи воды и водорода. Диаметр отверстий 8 мм.
6. В отверстия вставляем стальные патрубки с резьбой. С двух сторон укладываем прокладки и закрепляем гайками.
7. Теперь нужно проверить герметичность контейнера. Для этого к одному патрубку подключаем манометр, а к другому – компрессор. Нагнетаем давление в 2 атм. в течение получаса. Если давление не меняется, то корпус герметичный.
8. Проверяем, как работает генератор. На один патрубок устанавливаем обратный клапан и подключаем баллон с газом. Во второй патрубок подаем воду, а к электродам подключаем ток.

Теперь приступаем к изготовлению котла:

• Профильную трубу сечением 2х2 см режем на 8 частей длиной 30 см.
• Трубу сечением 4х4 см нарезаем на 3 части. Одна из них длиной 20 см, а две другие – по 8 см.
• В трубе длиной 20 см с двух торцов прорезаем отверстия под такие же трубы. Вставляем в них отрезки длиной 8 см и привариваем.
• На три торца крестовины устанавливаем заглушки, а на четвертую ставим заглушку с патрубком.
• От центра крестовины отступаем 7-8 см и на каждой части высверливаем отверстие диаметром 1-1,4 см.
• В четыре подготовленные отверстия ввариваем газовые форсунки.
• К каждому торцу крестовины привариваем по паре профильных труб сечением 2х2 см. Они должны формировать прямой угол с крестовиной.
• Из стального листа вырезаем три заготовки размером 30х30 см. В двух заготовках вырезаем по 4 дырки диаметром 0,2-0,3 см. Они должны совпадать с местом расположения форсунок. В третьей заготовке делаем дырки диаметром 1 см.
• Трубу сечением 2-3 см нарезаем на куски длиной по 50 см и привариваем к стальному листу, который ранее вырезали (размером 30х30 см).
• В трубе сечением 2 см и длиной на 3-4 см меньше, чем протяженность ранее сваренных труб, высверливаем по отверстию в нижней и верхней части.
• Трубу привариваем к стальному листу 30х30 см с отверстиями меньшего диаметра.
• Конструкцию переворачиваем и крепим к ней второй стальной лист. Причем патрубки должны совпасть с отверстиями.
• Привариваем к конструкции из стали горелку.
• Патрубки для тока теплоносителя привариваем к нужным отверстиям в корпусе.
• На патрубок подачи устанавливаем датчик температуры. К горелке прикрепляем детектор пламени. Оба датчика соединяем контроллерами или системами визуально-звукового оповещения.
• Обязательно проверяем герметичность корпуса.

После этого нужно сделать защитный наружный кожух подходящих размеров. Его также свариваем из стальных листов и устанавливаем в корпус все элементы конструкции, правильно соединив их между собой. Тщательно проверьте герметичность всех соединений. Подайте ток на электроды и запустите котел в тестовом режиме. В качестве катализатора используем растворенную в воде щелочь или соль. Катализатор нужен для увеличения выхода газа и улучшения проводимости воды.