Главная » Отопление дома

Водородная установка для отопления дома своими руками


Можно ли самому сделать водородный котел для отопления дома?

Уже достаточно много времени минуло со дня, когда водородное топливо впервые использовалось в двигателе автомобиля. Что же касается отопления жилого дома, то идея применения данного газа с этой целью начала находить свое практическое воплощение относительно недавно.

Однако если исходить из того, что о таких автомобилях большинство только слышало, но мало кто видел, а еще меньшему числу людей довелось ими пользоваться, возникают обоснованные сомнения в реальности скорого массового введения в жизнь и подобных обогревающих устройств. И тем более призрачной выглядит возможность изготовить водородный котел отопления своими руками. Но как же обстоит дело с ним в действительности?

Как известно, все меняется, и технологии завтрашнего дня вскоре становятся обыденностью дня сегодняшнего. Запасы невозобновляемых видов топлива неуклонно сокращаются благодаря их широкому использованию. Это влечет за собой необходимость поиска других решений известных проблем, что приводит к разработке новых направлений во многих областях науки и техники. Последние касаются как повышения эффективности использования имеющихся ресурсов, так и задействования альтернативных источников. Естественно, такие тенденции не обходят стороной и столь значимые в жизни людей системы, как отопление домов.

В этой области в качестве одного из вариантов, способных заменить оборудование на прочем горючем топливе, был предложен котел, работающий на водороде.

Перспектива использовать этот газ в качестве источника энергии выглядит весьма заманчивой ввиду его доступности (хотя тут не все так просто), распространенности и экологичности.

Если присмотреться к химической формуле такой вездесущей жидкости, как вода, то становится очевидно, что одним из двух составляющих ее элементов является именно водород. Таким образом, решив вопрос эффективного выделения H2 из H2O, можно получить фактически неиссякаемый источник энергии. И применять его, в том числе, для отопления дома. Идея, безусловно, интересная, но как она в данный момент реализуется на практике и возможно ли выполнить такой котел своими руками?

Схема самодельной установки

Немало дельных советов по этому поводу можно найти в сетевых сообществах народных умельцев и энтузиастов. В целом большинство из них сводятся к мысли, что для сооружения подобного котла своими руками следует придерживаться схемы, включающей такие основные части:

  1. Емкость, наполненную электролитом и выделяемым из него водородом;
  2. Электролизер;
  3. Двухступенчатый предохранительный блок (защита от обратки);
  4. Камера сгорания;
  5. Теплообменник.

Схема водородного котла отопления

Электролитический раствор поступает в электролизер, который осуществляет выработку газа, после чего продукты этой реакции возвращаются в емкость. Для надежности последнюю рекомендуется изготавливать из легированной стали и снабжать предохранительным клапаном сброса давления. Полученный водород далее направляется через защитный блок (пару барботеров) в камеру сгорания. Прореагировавший здесь с кислородом газ образует полезное тепло. Оно через теплообменник поступает в систему отопления дома, а выделившаяся в камере влага возвращается по отдельному каналу в емкость с электролитом. Таким образом, часть раствора самовосполняется за счет рециркуляции.

Добавив к описанной основной схеме стандартные элементы автоматики, характерные для любых отопительных котлов, вы получите работоспособный опытный экземпляр.

Путем проб и испытаний его можно будет довести до полноценной замены устройствам на топливе иного рода. Или же использовать как дополнение к уже имеющейся системе отопления дома.

Что еще учесть

Итак, учитывая вышеприведенные особенности схемы построения котлов, работающих на водороде, а также известные характеристики этого газа, для изготовления аналогичного оборудования своими руками следует учесть ряд важных факторов. Они таковы:

  1. Изделие безопасно лишь в том случае, если химическая реакция протекает в отведенной для нее емкости. Утечка смеси может создать взрывоопасную обстановку, а значит должна быть полностью исключена;
  2. Как и в любой аналогичной системе, работающей на другом топливе, основными составными частями являются котел и контур циркуляции носителя тепла с соединительными элементами. В данном случае обычно используются трубы диаметром от 25 до 32 мм, причем для обеспечения эффективной работы рекомендуется последовательно уменьшать его с каждым разветвлением;
  3. Экономическая эффективность котла напрямую связана с затратами на получение водорода. При современном уровне технологии они обусловлены использованием электроэнергии. Соответственно, расходы на последнюю не должны быть велики, иначе возникает сомнение в целесообразности применения данного оборудования. Ведь согласитесь, нет никакого смысла в таком отоплении, если для получения собственно водорода требуется сопоставимое количество электроэнергии, которую можно использовать для тех же целей и не опосредованно.

В современном быстро меняющемся мире технологии постоянно совершенствуются, и климатическая техника для дома здесь не является исключением. И хотя, использование водородных систем отопления пока распространено нешироко, упрощение и удешевление способов выделения этого газа из содержащих его соединений может привести к по-настоящему безграничным перспективам применения такого оборудования.

Генераторы водорода для отопления дома

Водород – это самое распространенное и дешевое топливо, под которое можно перестроить любой теплогенерирующий агрегат. Поэтому «для полного счастья» нам остается лишь разобраться, как сделать генератор водорода своими руками, чем мы и займемся ниже по тексту.

Водородное отопление загородного дома

Как добывают водород?

  • С помощью каталитической конверсии или парового риформинга «классического» топлива – угля или газа. Из базовых продуктов выделяют легкие углеводы, которые используются в качестве сырья для производства водорода. Себестоимость килограмма конечного продукта доходит до 2,5 $, что очень неплохо. Однако для реализации такой технологии вам придется купить целый химический завод.
  • С помощью термохимической обработки любой биомассы. Содержащее углеводы сырье погружают в лишенную кислорода среду и нагревают до температуры 500-800 градусов Цельсия, «вытапливая» целый ряд химических веществ – от водорода до углекислого газа. Себестоимость такого водорода доходит до 5,5 $ за килограмм, однако в бытовых условиях эта технология труднореализуема.
  • С помощью биохимической обработки биомассы . Сырье нагревают до 30 градусов Цельсия и «заражают» колонией бактерий, которые «питаются» углеводами и выделяют водород. Такая технология обеспечивает себестоимость топлива на уровне 2-5 $ за килограмм, попутно избавляя домохозяйство от органического мусора. Однако на данном этапе развития технологии биоводород можно получить только в лабораторных условиях.
  • С помощью классического электролиза – расщепления молекул воды электрическим током. С помощью электролиза мы можем получить водород из дистиллированной или обычной воды, затратив до 5-6 $ на производство килограмма топлива. Да, это дорого, но кустарный аппарат для производства водорода или маломощный генератор топлива промышленного типа можно построить только на основе такой технологии.

Промышленные генераторы водорода

Газовые генераторы серии ГВЧ-А

  • Производящие газ высокой чистоты для лабораторных целей.
  • Самый мощный в серии генератор водорода – ГВЧ 36 А – производит не менее 36 литров газа в час, расходуя дистиллированную воду.
  • В качестве источника топлива этот прибор бесперспективен. Он тратит слишком много воды и производит слишком «чистый» газ, а не пригодную для питания котла смесь кислорода и водорода.

Третья модель Home Energy Station компаний Honda и Plug Power

  • Вырабатывает 5 кВт электроэнергии и до 2 м3 час водорода,
  • Использует фотоэлектрические элементы и технологию риформинга природного газа.
  • Однако такая энергетическая установка входит в комплект поставки автомобиля Honda FCX и производит топливо только для этого транспортного средства, продаваемого только в Японии.

Отечественные генераторы водорода для отопления дома STAR-2000 и STAR-4000

  • Вырабатывающие от 2 до 4 м3 топлива в час
  • При этом модель STAR-2000 потребляет всего 600 кВт электроэнергии в месяц, отапливая строение общей площадью до 250 квадратных метров.
  • Модель STAR-4000 потребляет 1200-1800 кВт электроэнергии в месяц, генерируя топливо для обогрева дома площадью до 500 квадратных метров.
  • Стоимость STAR-2000 – 230 тысяч рублей.
  • Цена генератора водорода STAR-4000 – 460 000 рублей .

Из вышерассмотренных моделей самой перспективной установкой для генерации топлива является модель STAR-4000.

Однако генераторы STAR выпускаются лишь мелкосерийными партиями. Поэтому некоторые умельцы готовы потратить свое время на конструирование самодельного электролизера.

Самодельный генератор водорода HHO типа

Если у вас нет 4500-5000 $ на Home Energy Station или 260 тысяч рублей на STAR-2000, то вам придется собрать собственный генератор водорода, используя самую простую технологию производства этого газа – электролиз. Задействовав этот процесс, мы получим ННО-газ – смесь кислорода и водорода, которую можно использовать в роли топлива для котла.

Генератор водорода HHO типа

Для строительства генератора ННО газа нам понадобься следующие инструменты и материалы:

  • Банка на 0,5 литра – корпус будущего генератора.
  • Стальные лезвия и пластмассовая линейка – основа топливной ячейки.
  • Литровая пластиковая бутылка – заготовка для гидравлического затвора.
  • Трубки от капельниц – трубопроводы генератора.
  • 12-вольтовый аккумулятор или адаптер на 12 В и 2А.
  • Медные провода – основа токопроводящей линии.
  • Клеевой пистолет – средство для фиксации и герметизации узлов и деталей.
  • Вода и поваренная соль – основа для производства водорода.

Схема сборки самодельного ННО -генератора выглядит следующим образом:

  • Вначале подготавливаем основу для топливного элемента, нарезая линейку с шагом 3-4 миллиметра и фиксируя в прорезях бритвенные лезвия. Общая длина этого «частокола» – 10-15 сантиметров.
  • Между лезвиями, с помощью клеящего пистолета, формируем ножки-диэлектрики, фиксируя перпендикулярное положение элементов топливной ячейки.
  • Частокол лезвий разбивают на четные и нечетные элементы, соединяя те и другие медными проводами в две электрические цепи. Изоляцию проводов выполняют с помощью того же клеевого пистолета.
  • Топливную ячейку помещают в банку, залив в нее воду с солью (1-2 ложки на 0,5 литра жидкости).
  • В крышке банки прорезают два отверстия для проводов ячейки и еще одно отверстие для трубопровода из капельницы, по которому пойдет водород. После этого крышку надевают на горловину банки, вставив провода и шланг для сбора водорода.
  • Свободный конец топливного шланга вводят в литровую бутылку, опустив к самому дну емкости. Для ввода используется перфорация в крышке.
  • В бутылку наливают воду, а в ее крышке делают еще одно отверстие, куда вставляют еще одну трубку из-под капельницы.
  • Конец второй трубки – топливопровода подключают к котлу или иному потребителю.

В финале к медным проводам подключают аккумулятор или адаптер, после чего из соляного раствора в банке начинает выделяться кислородно-водородная смесь, направляемая по первому топливопроводу в гидравлический затвор.

Пройдя сквозь толщу воды, топливная смесь очищается от примесей и подается по второму топливопроводу к потребителю.

Также советуем почитать:

Отопление с помощью водородного котла

С ростом цен на энергоносители, вопрос снижения затрат на отопление частного дома становится все более значимым. Одной из альтернатив традиционному оборудованию для получения энергии является водородный котел.

Принцип функционирования

В основе работы водородной отопительной системы лежит реакция, возникающая при контактах молекул водорода и кислорода. В результате взаимодействия молекул образуется так называемый газ Брауна и выделяется значительный объем тепла.

Для использования на практике изначально производились водородные котлы промышленного назначения. Такое оборудование отличается крупными габаритами, занимает значительные площади и имеет довольно маленький коэффициент полезного действия, не превышающий 80%. Однако технология постепенно развивалась, и, освоив котлы промышленного назначения, производители постепенно пришли к возможности изготовления оборудования для отопления жилых домов.

Для нормального функционирования водородной установки необходимо соблюдение ряда параметров:

  • Возможность поступления воды. Обычно это водопроводная вода, но может быть и дистиллированная. Показатели потребления жидкости зависят от мощности оборудования.
  • Доступ к электроэнергии. Электролизная реакция требует наличия электричества.
  • Регулярная замена катализатора. Периодичность зависит от модификации и мощности котла.

Водородное оборудование, произведенное промышленным способом, отличается высокими стандартами безопасности, оно даже менее опасно в эксплуатации, чем котлы на твердом топливе и газе. Все процессы в водородном аппарате происходят внутри оборудования, а потребителю только остается контролировать рабочие параметры системы.

Обратите внимание! В отличие от заводских моделей, в устройствах, сделанных своими руками, имеется опасность утечек взрывоопасного газа Брауна. Поэтому самодельные котлы требуют особого подхода к обеспечению техники безопасности.

Сущность водородной отопительной системы

Водородное отопление помещений — отличная замена природному газу и твердым видам топлива. Средняя температура сгорания топлива может достигать 3 тысяч градусов. Для технологического процесса понадобится особая горелка, которая приспособлена для таких температурных режимов.

Комплект водородного оборудования включает в себя:

  • Водородный генератор (электролизер), который ответственен за реакцию между водородом и кислородом. Для оптимизации процесса используются катализаторы.
  • Горелка, благодаря которой создается пламя. Горелка находится в топочной камере и обеспечивает разогрев теплового носителя в отопительной системе.
  • Котел, который выполняет функцию теплообменника.

Котлы на водороде часто создаются на базе твердотопливных или газовых устройств по указанному выше принципу. В плане экономии это значительно дешевле покупки заводского оборудования. Однако никто при этом не даст гарантии, что самодельный котел будет отвечать требованиям безопасности.

Преимущества и недостатки

К достоинствам оборудования на газе Брауна относятся такие качества:

  • безграничные запасы топлива, поскольку в его качестве выступает обычная вода;
  • незначительное потребление электричества (например, для аппарата мощностью 30 кВт достаточно 0,33 кВт/час);
  • экологичность рабочего процесса — отсутствуют вредные выбросы, а единственным выделением является водяной пар.

Полученный газ бесцветен и не имеет запаха. Обнаружить его утечку с помощью обоняния нереально. Температура возгорания равняется 540 градусам, из-за чего данный газ относится к взрывоопасным.

Полезный совет! При покупке водородного генератора отопления желательно разузнать о моделях котлов и теплообменников, подходящих по возможности работы в условиях особенно высоких температур.

Основным недостатком заводского оборудования считается его стоимость. Так, например, 27-киловаттная модель одного из европейских производителей стоит порядка 1,5 тысяч долларов. Также не стоит забывать о затратах на ежегодную покупку нового блока катализатора, без замены которого эффективность водородного котла резко снизится.

Комплектация системы

Полноценная отопительная система на основе водородного топлива потребует наличия и некоторых других составляющих, кроме собственно электролизера. Ведь генератор является лишь поставщиком топлива в систему. Также необходимо обеспечить бесперебойную подачу воды и проветривание помещения.

Горелка

Правильнее всего купить или сделать самостоятельно 4-форсунковую горелку. Можно использовать горелку, которая использовалась для природного газа.

Котел

Водородный котел отопления выполняет функцию передачи тепла от горелки к теплоносителю. В качестве котла можно использовать любой котел на твердом топливе. Поскольку топочная камера все равно не будет использоваться в соответствии с ее назначением, специалисты рекомендуют наполнить ее гранитными камнями, которые будут нести ряд полезных функций:

  • гранит способствует равномерному распределению тепловой энергии;
  • после окончания горения газа Брауна, аккумулированное гранитом тепло будет отдаваться теплоносителю;
  • гранит защищает теплообменник аппарата от непосредственного воздействия огня, что серьезно продлит срок эксплуатации этого элемента системы.

Несколько советов по созданию водородного отопления

Специалисты рекомендуют слегка модернизировать отопительный систему.

  • Если на горелке поставить датчик пламени, это увеличит безопасность отопительной системы. При незапланированном затухании пламени, датчик автоматически передаст электролизеру команду о прекращении подачи газа Брауна в горелку.
  • Необходимо установить температурные датчики в теплообменном устройстве, которые будут откликаться на перегрев воды.
  • К водородной горелке желательно прибавить запорную арматуру, работающую в автоматическом режиме и соединенную с температурным датчиком котла.

Важно! Категорически не рекомендуется модернизировать водородную систему самостоятельно, так как велики шансы, что это приведет к разгерметизации оборудования и проникновению газа в помещение.

Водородное отопление требует знаний и умелых рук при его обустройстве в частном доме. Поэтому поручать такую работу можно только квалифицированным специалистам.

Источники: http://klivent.biz/otopleniye/vodorodnyj-kotel-otoplenija-svoimi-rukami.html, http://climanova.ru/generatory-vodoroda-dlya-otopleniya-doma.html, http://energomir.biz/otoplenie/kotly/vodorodnyj-kotel.html

Комментариев пока нет!

Ваше имя *
Ваш Email *

Сумма цифр внизу: код подтверждения