Водородный котел для отопления и техника изготовления своими руками

Растущая стоимость на энергоносители – неприятное явление для владельцев загородных домов. Если строение не подключено к центральной тепломагистрали, проблема сооружения отопительной сети станет самой актуальной. Газовые магистрали есть не везде, доставка баллонного топлива также затруднена. Что касается твердотопливных котлов, не всем хозяевам подойдет оборудование с необходимостью регулярного ухода. Альтернативой всем видам становится котел водородный. Он обладает рядом неоспоримых достоинств. Для мастера не составит труда сварить тепловой прибор самостоятельно.

Достоинства и недостатки отопительных водородных котлов

Вещество из воздуха и воды представляет собой одно из перспективных видов топлива. Водород способен заменить стандартные углеводородные соединения.

К преимуществам оборудования относят:

1. Большие запасы топлива. В ряду химических соединений водород является одним из 5 лидеров. Находясь в связанном состоянии, субстанция быстро разлагается на нужные элементы с помощью простых устройств.
2. Минимальное потребление электрической энергии. Чтобы запустить в работу агрегат на 30 кВт надо не более 0,33 кВт/час.
3. Предельно высокий КПД. Показатель достигает более 90%, что намного больше природного газа. Для отопления дома необходимо в три раза меньше топлива, что делает водород более выгодным, чем газ.
4. Бесшумная работа оборудования и безвредность. В процессе выделения тепловой энергии водород не продуцирует токсичных веществ.
5. Простота процесса получения тепла. Вода и электроэнергия – все, что нужно для работы. Ток расщепит воду на водород и кислород. В процессе преобразования первого компонента выходит тепловая энергия, вода участвует в процессе горения.

Минимальные затраты на монтаж – явный плюс устройства. Водородным котлам не нужен дымоход, не придется пробивать крышу или стену для вывода патрубка.

При выборе следует учитывать недостатки:

• небольшой ассортимент моделей;
• нужен катализатор;
• высокий риск взрыва газа.

Взрывоопасность снижает популярность, поэтому найти хорошего специалиста для обслуживания котла сложно. Перед приобретением устройства важно поинтересоваться, есть ли в городе сервисный центр от выбранного производителя.

Схема и принцип работы водородных котлов

Водородный котел отопления представляет собой конструкцию из основных и вспомогательных элементов.

В корпусе заключены:

• камера сгорания;
• теплообменник;
• электролизер;
• емкость с электролитом для выработки нужного количество газа;
• двухступенчатый защитный блок.

Схема работы:

1. При запуске устройства в работу в электролизер поступает электролитическая субстанция. Под воздействием тока смесь разлагается на кислород, водород, водяной пар.
2. Газ переходит в камеру, где из общего объема выделяется водород.
3. Далее водород поступает в камеру горения через защитный блок.
4. В процессе горения выделяется вода и тепловая энергия.

Потом вода снова перетекает в электролизер, теплообменник нагревается от выделяемого тепла и передает энергию теплоносителю.

В основе принципа работы заложена химическая реакция водорода с кислородом. Взаимодействие газов приводит к выделению большого количества тепла, продуктом сгорания является вода – ее можно применять для бытовых нужд. Таким образом, хозяин получает прогрев теплоносителя для отопительной системы дома и подачу горячей воды в бытовые приборы.

Виды водородных отопительных котлов

Небольшой модельный ряд не оставляет выбора покупателям – разница устройств зависит от показателя мощности. Этот же параметр будет основным при подборе и покупке. Чем больше отапливаемая площадь дома, тем мощнее должно быть устройство. В некоторых моделях предусмотрены модульные системы с максимально возможным количеством каналов для выработки энергии.

Важно! При выборе многоканального котла (до 6 каналов), надо смотреть наличие катализаторов. Чтобы каждый канал работал независимо, количество катализаторов должно совпадать с числом каналов.

Производители предлагают классификацию по виду материала изготовления корпуса, количеству расхода воды и объему генерации топлива за сутки.

Так, для домов до 250 м2 подойдет устройство с техническими параметрами:

• показатель энергопотребления до 3 кВт/час;
• расход воды до 5,5 л/сутки;
• объем генерируемой энергии до 2 л/сутки.

Совет! Практичнее подбирать двухконтурные варианты. В этом случае один контур пойдет на магистраль отопления, второй – на раздачу ГВС. Допустимо ставить второй нагревательный контур дополнительно.

Срок эксплуатации оборудования до 15 лет, цена стартует от 3000$ (210000 руб.). Значительные первоначальные вложения окупятся длительным периодом пользования. Если соблюдать все правила, котел на водороде проработает более 50 лет, что намного дольше любого другого. Расходы на энергоноситель минимальные, окупятся затраты достаточно быстро. Что касается потребления электричества, то, как и все котлы, нагреватель на водороде не функционирует в постоянном режиме. Это значит, что на обслуживание расходы также не будут высокими.

Правила подбора отопительного водородного котла

Первое, что нужно требовать при покупке – сертификат соответствия на блок защиты устройства.

Потом проверить детали на соответствие, определить ряд основных параметров:

1. Мощность. Выбирать в зависимости от имеющейся в доме сети и по объему площади строения. Для 10 м2 необходимо 1 кВт тепла.
2. Параметры системы отопления. Например, если котел греет воду от +90 С, а сеть работает с теплоносителем не выше +80 С, мощность котла надо снижать.
3. Объем камеры сгорания. Показатель должен соответствовать количеству теплообменников для прогрева дома.
4. Количество контуров и техническую возможность установки дополнительного. Например, для раздачи ГВС по разным этажам.

На заметку! Самые популярные и надежные модели американского производства имеют мощность от 27 Вт. В зависимости от потребностей пользователя, покупают несколько небольших или один мощный котел для прогрева всего дома.

Требования техники безопасности при эксплуатации оборудования

Правила основаны на предупреждении взрыва при взаимодействии кислорода с воздухом.

Запуск котла в работу сопровождает ряд условий:

• Следить за подачей воды.
• Читать инструкцию от производителя, не нарушать режим работы котла.
• Менять электролизер.
• Проверять показатели давления газа. При повышении нормативных параметров принимать меры для снижения показателей.
• Осуществлять контроль над температурой в теплообменниках. Предписанные производителем параметры нарушать нельзя. В техническом паспорте указывают предельно допустимые пределы – выход за них повлечет взрыв котла.
• При частых перебоях в сети электропитания позаботиться об установке генератора или бесперебойника.
• Не заниматься модернизацией без привлечения специалистов. Кроме аннулирования гарантии работы повышают риск взрыва.

Специалисты советуют оснастить систему датчиками температуры внутри теплообменников, установить запорную арматуру на горелку и систему охлаждения котла. Они помогут заметить перегрев и прочие нарушения в работе, предупредить возможные негативные последствия.

Простая схема устройства объясняет длительный срок эксплуатации. Если не нарушать нормативы и придерживаться правил, нагреватель проработает более полувека – в нем попросту нечему ломаться.

Технология изготовления водородного котла своими силами

Мастеру, знакомому с устройством электролизера (ННО генератор), не составит труда сделать отопительный котел на водороде своими руками.

Потребуется некоторое количество материалов:

• лист стали (лучше нержавейка) размером 500х500 мм толщиной в 2 мм;
• пластиковый контейнер пищевой на 1,5 л;
• прозрачная трубка от водяного уровня длиной в 10 м;
• штуцеры на 8 мм для шланга;
• болты 6х50, гайки и шайбы;
• труба профильная 20х20 мм;
• труба профильная 40х40 мм;
• труба диаметром в 20-30 мм;
• заглушки;
• стальной лист размером 900х900 мм для корпуса котла.

Из инструментов: дрель, герметик, сварочный аппарат, нож, газовые форсунки. Еще нужен блок питания на 12 вольт. Работы со сваркой требуют опыта, поэтому сначала стоит оценить собственные умения, потом уже начинать делать водородный котел.

Алгоритм работы:

1. Предварительно нарезать 16 прямоугольников одинакового размера из нержавейки. Из 16 элементов 8 будут анод, 8 катод.
2. Каждую пластину оснастить одним отверстием для болта. Поместить пластины в контейнер с учетом чередования плюса и минуса.
3. Для изоляции элементов нарезать прозрачную трубку на шайбы толщиной в 2 мм. Крепить пластины на болты и шайбы так: сначала надеть на болт шайбу, потом анод, затем 3 шайбы, катод. Аналогичным образом надеть все пластины, затянуть гайки.
4. Проделать в контейнере дырки в стенках, вставить болты, закрепить конструкцию из пластин. На болты надеть шайбы. Затянуть.
5. В крышке контейнера сделать 2 отверстия для штуцеров. Закрепить на гайки. Зоны стыка заделать герметиком.
6. К одному патрубку присоединить манометр, к другому компрессор. Накачивать давление до уровня в 2 атм. с контролем показаний манометра. Если в течение 30 минут давление не упадет, герметичность хорошая. Если давление низкое, заделать стыки, швы соединения крышки с емкостью, и проверить давление еще раз.
7. Поставить обратный клапан на патрубок, подключить к нему баллон с водородом. На второй патрубок присоединить шланг с водой.
8. К болтам, которые крепят пластины, подвести электролиты. Подключить. Как только пойдет ток, вода начнет бурлить, и запустит реакцию для выделения тепла.

Простое устройство выполнимо своими руками за очень короткое время. Изготовление котла тоже не доставит сложности.

Что делать:

• нарезать профильную трубу 20х20 мм на 8 частей длиной в 300 мм;
• нарезать профильную трубу 40х40 мм на 3 части: одну сделать длинную на 200 мм, две других по 80 мм;
• в трубе длиной в 200 мм (40х40) посередине с обеих противоположных боковых сторон сделать отверстия под трубу 40х40 мм;
• вставить в эти отверстия отрезки трубы 40х40 мм длиной 80 мм;
• ставить под прямым углом, приварить;
• получилась крестовина, к трем торцам которой надо приварить заглушки;
• на четвертую сторону крестовины наварить заглушку с патрубком – он нужен для стыка трубы подачи водорода;
• от центральной точки крестовины в каждую сторону отмерить по 70 мм, отметить;
• высверлить в точках отверстия до 14 мм диаметром, всего выйдет 4 дырки;
• в эти отверстия вставить и приварить форсунки;
• к торцевым частям приварить по 2 профильные трубы размером 20х20 мм так, чтобы с плоскостью крестовины они образовали прямой угол;
• распустить стальной лист на стенки для корпуса, всего будет 3 стенки размером 300х300 мм;
• две стенки оснастить отверстиями – по 2 штуки в каждой, всего будет 4 дырки диаметром до 30 мм, размещенным по точкам установки форсунок;
• третий лист просверлить так, чтобы получилось отверстие размером не более 10 мм;
• трубу сечением 20-30 мм нарезать на детали по 600 мм длиной и приварить к стенке корпуса;
• взять трубу в 10 мм длиной меньше чем сваренные трубы на 40 мм, высверлить в ней по два отверстия сверху и снизу так, чтобы ее можно было приварить;
• приложить эту трубу к листу с малыми отверстиями и приварить;
• конструкцию перевернуть, поставить на второй стальной лист и ввести трубки в заранее проделанные отверстия;
• трубки приварить к листу и всю конструкцию приварить к последнему листу стали.

Осталось приварить патрубки для подачи теплоносителя к отверстиям в корпусе котла. Потом на входной патрубок установить датчик температуры, на горелку поставить датчик горения. Оба датчика соединить с автоматическим контроллером, узлом визуально-звукового сопровождения. Перед запуском в работу проверить герметичность котла.

Для защиты устройства мастера рекомендуют сварить внешний корпус из стали. Внутрь корпуса поместить узлы, соединить их и проверить на герметичность. Чтобы проверить систему, надо растворить в воде соль или добавить щелочь – компоненты ускорят реакцию выхода водорода.

Важно! Изготовленный своими руками водородный котел будет иметь только одну мощность. Усовершенствование в этом случае невозможно, потому важно заранее рассчитать параметры работы оборудования.