Виды водородных котлов отопления и как сделать своими руками

Повышение тарифов на электроэнергию, газ и твердое топливо заставляет владельцев частных домов искать альтернативные источники получения энергии. И такие есть, например, котел водородный. Конструкция заслужила немало хороших отзывов из-за своей экономичности и экологической чистоты использования. Рассмотрим возможности оборудования, принцип работы и особенности эксплуатации устройства. Также разберемся с техникой изготовления водородного котла своими руками.

Преимущества и недостатки водородных котлов отопления

Водород на сегодняшний день считается одним из перспективных видов топлива, который способен заменить привычные углеводородные соединения.

Основные достоинства оборудования:

1. Высокий КПД (от 90%). Удельная теплота сгорания водорода выше того же показателя природного газа в 3 раза. То есть для отопления дома водородом потребуется в 3 раза меньший объем, чем при использовании газа, который на сегодня считается одним из самых дешевых видов топлива.
2. Продукт сгорания – вода, экологически чистое и безвредное вещество.
3. Неиссякаемые запасы топлива. В ряду химических элементов на планете водород занимает место в пятерке лидеров по объему. Вещество находится в связанном состоянии, но при помощи простых приборов быстро разлагается на необходимые элементы.
4. Малое потребление электроэнергии. Для работы агрегата мощности до 30 кВт нужно всего 0,33 кВт/час электрической энергии.
5. Безвредность. Котлы данного типа при работе не выделяют токсических веществ.
6. Бесшумная работа.

На заметку! При установке оборудования не нужен дымоход, а значит, снижаются расходы на монтаж и обслуживание системы.

Процесс получения тепловой энергии прост, достаточно воды и электричества, при этом ток будет способствовать расщеплению воды на компоненты – водород, кислород. Первый перерабатывается в тепловую энергию, второй участвует в процессе сгорания.

Недостатки устройств:

• обязательность применения катализатора;
• малый ассортимент моделей;
• взрывоопасность.

Сложности могут возникнуть с обслуживанием и профилактикой котлов из-за недостатка специалистов по данному виду оборудования. Поэтому перед покупкой котла нужно убедиться в хорошей репутации производителя и наличии всего спектра услуг, в том числе по ремонту и замене агрегатов.

Принцип и схема работы водородного котла

Принцип работы основан на химической реакции водорода с кислородом. При взаимодействии двух газов выделяется огромное количество тепла, а продуктом сгорания является обычная вода, которую можно применять для бытовых нужд.

Состоит водородный котел отопления из:

• камеры сгорания;
• теплообменника;
• электролизера;
• резервуара с электролитом для выработки газа;
• двухступенчатого защитного блока.

Схема работы такая:

1. Электролитический раствор поступает в электролизер. Здесь под действием тока вырабатывается кислород, водород и водяной пар.
2. Газы транспортируются в камеру для выделения водорода из общего объема
3. Затем водород поступает через защитный блок в камеру сгорания, где в процессе химической реакции вырабатывается вода и тепло.
4. Вода снова перетекает в электролизер, а тепло нагревает теплообменник, за счет чего обогревается система отопления, ГВС.

Разновидности водородных котлов

Особого различия в типах оборудования нет, разница только по мощности – чем больше отопительная площадь дома, тем больший показатель мощности нужно смотреть. Некоторые модели дополнены модульной системой, причем максимальное количество каналов для выработки энергии – 6. Важно, чтобы каждый канал был оснащен собственным катализатором для возможности независимой работы. Также различаются котлы по материалу корпуса, расходу воды и генерации топлива в течение суток.

Для домов площадью до 250 м2 подойдет агрегат с такими характеристиками:

• потребление энергии 1,2-3 кВт/час;
• расход воды до 5,5 л в сутки;
• объем генерируемой энергии до 2 л в сутки;
• количество контуров – 2, один из которых будет отопительным, а второй – нагревательным.

На заметку! Нагревательный контур можно устанавливать дополнительно.

Срок службы котлов от 15 лет, цена на рынке на модели американского производства стартует от 3000$ (210000 рублей). Такая стоимость не должна пугать хозяина, эксплуатационный период котлов достигает 50 и более лет, расходы на топливо минимальные, потому окупаемость оборудования быстрая.

Важно! Водородный котел не работает в беспрерывном режиме, только по мере нагревания помещений. Поэтому расходы на электроэнергию будут минимальными.

Как правильно выбрать котел отопления?

Проверка качества деталей прибора и сертификата на блок защиты – основные правила выбора оборудования.

Также нужно обращать внимание на ряд нюансов:

1. Мощность котла. Чтобы просчитать показатель, нужно учесть, что для 10 м2 дома требуется 1кВт мощности котла.
2. Требования системы отопления. Параметры необходимы при выборе мощности котла. Например, если оборудование прогревает воду до +90 С и более, а отопительная система не поддерживает ток теплоносителя более +80 С, мощность котла нужно снижать.
3. Размер камеры. Показатель должен соответствовать числу теплообменников, которые нужны для отопления.
4. Мощность электропотребления устройства выбирается по имеющейся в строении электросети.

Неплохо обратить внимание на производителя и число контуров, а также возможность присоединения дополнительных контуров. Мощность котлов начинается от 27 ватт, поэтому хозяин при желании покупает либо один большой котел на водороде для всего жилого дома, либо несколько небольших агрегатов – это выгоднее, если строение дополнено флигелями с отдельной системой отопления.

Советы по эксплуатации и техника безопасности

Большой риск взрыва газа накладывает свои условия и требования применения оборудования. Правила нацелены на снижение возможности контакта кислорода с воздухом, что может вызвать разрушительную химическую реакцию.

Рекомендации от специалистов:

• Контролировать показатели температуры датчиков на теплообменниках. Температура не должна повышаться выше предельно допустимого уровня.
• Проверять показатели давления газа. Если уровень повышается, нужно немедленно принимать меры для снижения.
• Внимательно читать инструкцию от производителя и не эксплуатировать котел в режимах, не предусмотренных изготовителем.
• Контролировать подачу воды.
• Регулярно менять электролизер.
• Позаботиться о бесперебойной подаче электроэнергии.
• Не проводить модернизацию оборудования самостоятельно. Процедура может привести к утечке водородного состава и спровоцировать взрыв.

Совет! Систему нужно дополнить датчиками температуры внутри теплообменника – это позволит вовремя увидеть повышение уровня и принять меры по стабилизации показателей. Также не помешает запорная арматура в устройстве горелки и система охлаждения котла.

Если эксплуатация водородного котла соответствует нормам, то прослужит оборудование очень долго. Схема котла не отличается сложностью, поэтому проблемы с ремонтом не возникнет – в этих агрегатах попросту нечему ломаться, но только при условии, что все детали сделаны из качественных материалов.

Как сделать водородный котел своими руками?

Сделать отопительный котел на водороде можно на основе ННО генератора – это обычный электролизер.

Для изготовления горелки потребуется:

• лист нержавейки в 2 мм толщиной размером 50х50 см;
• лист стали в 2 мм толщиной размером 100х100 см;
• герметичный контейнер из пластика на 1,5 л;
• прозрачная трубка от водяного уровня длиной в 10 м;
• штуцеры для шланга диаметром 8 мм;
• болты 6х50, гайки, шайбы;
• профильная труба 20х20 мм;
• профильная труба 40х40 мм;
• труба сечением 20-30 мм;
• заглушки;
• болгарка;
• герметик;
• нож;
• сварочный аппарат;
• газовые форсунки;
• дрель.

Для монтажа котла пригодится блок питания мощностью на 12 вольт.

Как сделать котел водородный собственными руками:

1. Из стального листа 50х50 см болгаркой вырезать 16 прямоугольников одинакового размера. Для работы системы потребуется катод и анод, в роли которых выступят пластины, 8 из которых будут катодами, а 8 анодами.
2. На пластинах просверлить отверстие для болтов, по 1 отверстию на каждой пластине.
3. Разместить в контейнере пластины так, чтобы соблюдалось чередование плюса и минуса. Изолировать пластины прозрачной трубкой, которую предварительно порезать на шайбы или полоски толщиной до 2 мм.
4. Фиксация пластин на болты и шайбы таким образом – на болт надеть шайбу, потом пластину анода, затем 3 шайбы и пластину катода. Так, через 3 шайбы нанизывать все пластины. После этого затягиваются гайки.
5. Теперь нужно закрепить конструкцию в контейнере. Для этого нужно проделать отверстия в стенах контейнера, куда вставляются болты. На болты обязательно затем надеть шайбы.
6. Теперь нужно проделать 2 отверстия в крышке под штуцеры (стальную трубу с резьбой). Фиксация на гайки.
7. Точки стыка изолировать герметиком.
8. Подключить к одному патрубку компрессор, к другому манометр. Накачать давление в 2 атмосферы и проконтролировать показания манометра полчаса – если давление не меняется, то герметичность нормальная, если есть изменения, проверить стыки и еще раз загерметизировать все швы.
9. Установить обратный клапан к патрубку, подключить к нему баллон с водородом, а на второй патрубок подключить воду. К болтам для крепления пластинок подключить электроды, по которым пойдет электрический ток.
10. В процессе прохождения тока вода начнет бурлить и пойдет процесс реакции, которая необходима для отопления системы.

Чтобы изготовить сам котел, потребуется выполнить следующие действия:

• трубу 20х20 мм разрезать на 8 частей по 30 см;
• трубу 40х40 мм порезать на 3 части – одна из них на 20 см, две – по 8 см;
• в трубе на 20 см сечением 40х40 мм сделать посередине длины с двух противоположных боковых сторон отверстия под трубу 40х40 мм;
• вставить в отверстия трубки сечением 40х40 мм в 8 см под прямым углом, приварить;
• к торцам полученной крестовины приварить заглушки, а четвертую сторону оснастить заглушкой с патрубком, который нужен для присоединения трубы с водородом;
• от центра крестовины отложить 7-8 см и в каждой части высверлить отверстие размером в 10-14 мм, всего получится 4 отверстия;
• в отверстия приварить форсунки;
• к каждой торцевой части приварить по 2 профильные трубы сечения 20х20 мм таким образом, чтобы образовался прямой угол с плоскостью крестовины;
• из оставшегося листа стали вырезать 3 стенки корпуса для котла размером 30х30 см;
• в 2 стенках просверлить по 2 отверстия, всего получится 4 отверстия диаметром в 20-30 мм по точкам размещения форсунок, а в третьем листе сделать отверстие диаметром в 10 мм;
• теперь нарезать трубу на 20-30 мм диаметром кусками по 50-60 см и приварить к стальному листу меньших размеров (стенке корпуса);
• взять трубу диаметром в 10 мм длиной меньше сваренных труб на 4 см и в ней просверлить пару отверстий вверху и внизу с таким расчетом, чтобы трубу можно было приварить;
• приложить трубу к листу стальному с меньшими отверстиями и приварить;
• теперь всю эту конструкцию нужно перевернуть и установить на второй стальной лист так, чтобы трубки вошли в заранее проделанные отверстия;
• трубки приварить к листу;
• теперь приварить к последнему листу из стали всю конструкцию с горелкой;
• приварить патрубки для транспортировки теплоносителя к отверстиям в корпусе;
• на входной патрубок установить температурный датчик, на горелку – датчик горения (детектор);
• оба датчика нужно соединить с автоматическими контроллерами и системами визуально-звукового оповещения;
• проверить корпус на герметичность.

Теперь остается выполнить внешний защитный корпус нужных размеров из стального листа. Внутрь корпуса установить узлы конструкции, герметично их соединить и перепроверить герметичность. Можно тестировать систему, предварительно растворив в воде соль или щелочь для ускорения реакции и повышения выхода водорода.

Если остались вопросы, смотрите видео.

Важно! Самодельный котел можно делать только с заданными характеристиками, улучшение с целью повышения производительности будет невозможным. Поэтому эксплуатация самодельного оборудования может быть опасной.