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.