Cazan de incalzire pe hidrogen: dispozitiv + principiu de functionare + criterii de selectie

Principiile energiei alternative captează din ce în ce mai mult atenția consumatorilor.Acest lucru se datorează în mare măsură creșterii tarifelor la resursele energetice tradiționale, precum și perturbărilor periodice de pe piața serviciilor.

În aceste circumstanțe, un cazan de încălzire cu hidrogen este considerat unul dintre cele mai promițătoare tipuri de dispozitive care funcționează cu combustibil regenerabil, care este gazul H.₂.

Înainte de a decide să achiziționați o astfel de unitate, trebuie să vă familiarizați cu principiul funcționării acesteia și să evaluați avantajele și dezavantajele utilizării hidrogenului ca combustibil. Aceste probleme au fost studiate de noi și descrise în detaliu în articol.

În plus, am identificat parametrii care ar trebui să fie luați în considerare la alegerea unui cazan, am oferit sfaturi de operare și am pregătit o revizuire a celor mai bune generatoare de hidrogen fabricate din fabrică. Fanii produselor de casă vor găsi utile instrucțiunile de asamblare a unității cu propriile mâini.

Proprietățile hidrogenului ca combustibil

După cum am menționat mai sus, combustibilul pentru astfel de unități este hidrogenul, cel mai ușor gaz din natură, incolor și inodor. Printre avantajele sale se numără cantitatea mare de căldură care este eliberată în timpul arderii H₂ (121 MJ/kg, în timp ce arderea propanului eliberează doar 40 MJ/kg).

În condiții normale, hidrogenul arde la o temperatură de +2000°C, dar cu ajutorul unui catalizator poate fi redus la +300°C.Acest lucru permite cazanelor să fie fabricate din oțel ieftin, mai degrabă decât din metale scumpe pământuri rare.

Hidrogenul este netoxic, ceea ce îl face sigur de utilizat în viața de zi cu zi. Când această substanță este arsă, se produc vapori de apă care îmbunătățesc microclimatul interior și nu necesită coșuri de fum.

La utilizarea hidrogenului, trebuie respectate cu strictețe regulile de siguranță: dacă gazul este utilizat incorect sau intră în contact cu o flacără deschisă, poate apărea o explozie distructivă.

Dezavantajele includ explozivitatea crescută a hidrogenului, mai ales atunci când este amestecat cu aer sau oxigen, ceea ce duce la formarea gazului detonant.

Avantajele și dezavantajele cazanelor cu hidrogen

Punctele forte ale unor astfel de dispozitive sunt:

1. Complet ecologic. Produsele de descompunere a apei nu dăunează atmosferei; sunt complet sigure pentru sănătatea oamenilor și a animalelor de companie.
2. Nivel ridicat de eficiență, care poate ajunge la 96%. Aceasta este semnificativ mai mare decât eficiența motorinei, a gazelor naturale sau a cărbunelui.
3. Salvarea resurselor naturale prin folosire surse alternative de energie.
4. Preț scăzut calorii primite. Pentru astfel de dispozitive, apa și puțină electricitate sunt suficiente.

În același timp, astfel de dispozitive au și puncte slabe.

Dezavantajele includ următoarele nuanțe:

1. Cerințe de întreținere. Pentru cea mai mare producție posibilă de H₂, plăcile metalice trebuie înlocuite în fiecare an. Pe lângă înlocuirea electrozilor, trebuie adăugat în mod regulat un catalizator pentru a produce cantitatea planificată de energie. Frecvența acestei proceduri depinde de putere, precum și de caracteristicile unui anumit model.
2. Cost ridicat — instalarea în fabrică va costa nu mai puțin de 35-40 de mii de ruble.
3. Pericol de explozie când presiunea normalizată în cazan crește.
4. Lipsa de butelii de hidrogen - Se găsesc destul de rar la vânzare.
5. Alegere limitată. Deoarece astfel de dispozitive de încălzire nu sunt foarte comune pe piața rusă, nu este întotdeauna posibil să găsiți rapid un model potrivit, precum și să găsiți specialiști competenți pentru instalarea și repararea echipamentelor.
6. Nevoia de comunicații. Pentru a opera dispozitivul, aveți nevoie de o conexiune constantă la sursa de alimentare pentru a efectua reacția de electroliză, precum și la o sursă de apă, al cărei debit depinde de puterea dispozitivului.

Este necesar de menționat că producătorii acordă o mare atenție noilor tehnologii și se străduiesc să îmbunătățească cazanele pe hidrogen, eliminând sau minimizând dezavantajele.

Principiul de funcționare al unității de încălzire

Datorită activității sale H₂ Nu se găsește în natură în forma sa pură, dar este destul de ușor să-l izolezi de apa obișnuită prin electroliză, care eliberează și oxigen gazos.

În imaginea prezentată puteți vedea un design schematic al echipamentului de încălzire care funcționează pe hidrogen, indicând toate elementele structurale (+)

Pentru ca dispozitivul de încălzire să funcționeze, este necesar mai întâi să obțineți H₂. Acest lucru se întâmplă într-un compartiment special rezervat unei astfel de reacții. Lichidul este turnat în recipient, în care sunt scufundate plăci metalice.

Ele sunt alimentate cu un curent electric de puritate special selectată, sub influența căruia se eliberează H₂ și despre₂, precum și vaporii de apă ca produs secundar.

Amestecul rezultat este trecut printr-un dispozitiv special - un separator chimic, cu ajutorul căruia se poate izola hidrogenul, separându-l de alte impurități. Gazul purificat este furnizat arzătorului, pe care este instalată o supapă.

Împiedică mișcarea H₂ în cealaltă direcție, ceea ce previne o explozie. În acest caz, oxigenul și vaporii de apă sunt eliberați într-un recipient special printr-un alt sistem.

Apoi, hidrogenul gazos trece prin unitatea de protecție și intră în camera de ardere. Aici reacționează cu gazul în prezența unui catalizator, rezultând în formarea căldurii, care intră în sistemul de încălzire a locuinței printr-un schimbător de căldură.

Vaporii de apă eliberați în cameră sunt returnați printr-un canal special desemnat în rezervorul împreună cu electrolitul, utilizând astfel procesul de reciclare.

Reglarea puterii se realizează folosind canale special echipate, al căror număr poate ajunge la șase. Fiecare dintre aceste dispozitive conține un catalizator în interior, datorită căruia, atunci când este pornit, începe procesul de generare a căldurii.

Fluxul de gaz, încălzit la o temperatură de 40°C, începe să se deplaseze către schimbătorul de căldură situat în camera de ardere.

Datorită designurilor separate, canalele pot funcționa independent unul de celălalt, ceea ce vă permite să porniți doar o parte din ele.

Procesul de producere a hidrogenului în dispozitivele moderne de electroliză este complet automatizat. Singurul proces manual este turnarea apei în sistem

Modelele moderne sunt, de asemenea, echipate cu diverse dispozitive, de exemplu, indicatoare ale nivelului apei și senzori de presiune, ceea ce le permite să funcționeze automat și să răspundă urgent în situații neprevăzute.

Componentele unei instalații de hidrogen

Proiectarea unui sistem de încălzire care funcționează pe hidrogen este destul de simplă.

Cazan, care joacă rolul unui schimbător de căldură, este principalul element în care are loc producția de hidrogen.

Un cazan care funcționează pe hidrogen poate fi asamblat din elementele disponibile, iar pentru funcționarea lui este necesară doar apă obișnuită sau distilată (+)

electrolizor - principala parte activă a cazanului, unde are loc reacția electrolitică, care duce la descompunerea apei în H₂ și despre₂. Elementul este un rezervor umplut cu apă în care sunt plasați electrozi metalici care au conductivitate maximă a curentului.

Plăcile sunt conectate la fire prin care este furnizată energie electrică.

Arzător - un dispozitiv care ajuta la incalzirea lichidului de racire in sistemul de incalzire. Situată în camera de ardere, este furnizată o scânteie pentru a-l aprinde.

Supapă arzător - o piesă specială situată în partea de sus a dispozitivului. Datorită acestui detaliu H₂, ridicându-se în vârf, depășește cu ușurință bariera inaccesibilă altor substanțe eliberate și intră direct în arzător.

Cazanele pe hidrogen din fabrică sunt echipate cu o unitate de control. Panoul afișează indicatoare de tensiune și curent, un regulator de putere și pârghii pentru setarea altor parametri de funcționare

Conductă - comunicatii care se extind din unitate si sunt folosite pentru a furniza caldura in toate incaperile casei. Folosit pentru chingi conducte de incalzire diametru 25-32 mm. La așezare, se respectă regula fundamentală: diametrul fiecărei ramuri ulterioare trebuie să fie mai mic decât cel al celei anterioare.

Criterii de selectare a generatorului

Atunci când decideți să achiziționați un astfel de echipament, este important să acordați atenție următoarelor criterii.

Putere. Cu dispozitivele moderne, valoarea acestui indicator poate varia semnificativ, ceea ce vă permite să alegeți cea mai bună opțiune atât pentru o casă mică, cât și pentru o clădire cu două sau trei etaje.

Consumul mediu de apă la modelele moderne de generatoare nu este prea mare. În 24 de ore, dispozitivul va avea nevoie de aproximativ 5,5 litri pentru a funcționa, ceea ce generează 1,2-2 litri de combustibil

Numărul de circuite. Pe dispozitivele care funcționează pe hidrogen, de obicei este instalat un circuit de încălzire. Unele modele oferă și instalarea suplimentară a unui al doilea circuit (de încălzire).

Nivelul consumului de energie electrică. Tehnologiile de astăzi fac posibilă obținerea unei performanțe excelente de căldură folosind un minim de energie electrică. Consumul de energie al diferitelor tipuri de generatoare variază de la 1,2 la 3 kW pe 1 oră.

Se realizeaza un consum redus de energie datorita faptului ca cazanul pe hidrogen nu functioneaza continuu, ci doar pentru a mentine o anumita temperatura in incapere.

Alimentare electrică. Toate tipurile de generatoare de hidrogen pot fi împărțite în două mari categorii: unul funcționează pe gaz, celălalt funcționează cu electricitate.

Producător. Este mai bine să preferați producătorii dovediți (Italia, SUA). Ar trebui să aveți grijă de produsele de calitate scăzută oferite de companii dubioase la prețuri extrem de mici.

Sfaturi pentru utilizarea cazanului

Pentru a îmbunătăți funcționalitatea unității, este important să urmați instrucțiunile incluse. Puteți îmbunătăți funcționarea dispozitivului adăugând piese suplimentare (trebuie să respectați cu strictețe regulile de siguranță).

Un senzor de flacără instalat pe arzător mărește siguranța sistemului.Când focul se stinge, dispozitivul oprește automat fluxul de gaz inflamabil în arzător, împiedicându-l astfel să intre în cameră.

Puteți instala senzori speciali în interiorul schimbătorului de căldură pentru a monitoriza creșterea ratelor de încălzire a apei, precum și pentru a completa designul arzătorului cu supape de închidere.

Pur și simplu conectați-l direct la senzor de temperaturaastfel încât centrala să se oprească automat imediat ce încălzirea atinge punctul de referință.

De asemenea, este utilă instalarea unui dispozitiv pentru răcirea normalizată a cazanului.

Dispozitivele cu hidrogen pot fi folosite nu numai ca singur echipament de încălzire din casă, ci și în combinație cu alte sisteme de încălzire. În acest caz, unitățile principale de încălzire pot funcționa în modul de temperatură scăzută.

Dacă sunt respectate standardele de funcționare, o unitate alimentată cu hidrogen va funcționa timp de zeci de ani. Deși perioada de garanție pentru astfel de dispozitive este de 15 ani, în practică acestea pot funcționa eficient timp de 20-30 de ani.

Repararea unor astfel de dispozitive nu va fi dificilă pentru un tehnician cu experiență, deoarece designul de bază al unui cazan cu hidrogen nu este prea diferit de analogii care funcționează cu alte tipuri de combustibil.

Top 5 generatoare de hidrogen din fabrică

Prima companie care a fabricat și a brevetat tehnologia de fabricare a unui cazan cu hidrogen a fost o companie italiană Giacomini. Este specializată în dispozitive bazate pe metode ecologice de generare a energiei: pompe geotermale, panouri solare și altele.

H2ydroGEM este o cameră de ardere catalitică, fiecare corn conține o substanță care accelerează reacția de ardere a hidrogenului.Din acest motiv, procesul are loc la o temperatură relativ scăzută

În prezent, modele similare sunt fabricate de companii americane, chineze și europene, dar gama lor nu este foarte largă în comparație cu cazanele care funcționează cu alte tipuri de combustibil.

Cele mai bune modele de fabrică de sisteme cu hidrogen

Printre cele mai populare modele remarcăm:

1. MegaTank100 – un generator care funcționează cu energie electrică din rețea. Dispune de un sistem fiabil de protecție pe mai multe niveluri împotriva supraîncălzirii și scurtcircuitării, care garantează o funcționare sigură și productivă. Costul modelului depinde de configurația acestuia.
2. STAR-2000 – o unitate scumpă (>200.000 de ruble) are caracteristici tehnice excelente. În ciuda faptului că acest generator consumă energie minimă, este capabil să încălzi o cameră de 251-300 de metri pătrați.
3. Kingkar – un dispozitiv alimentat de la rețea cu proprietăți de performanță excelente. Costul modelului este destul de mare - aproximativ 100 de mii de ruble, dar este compensat de un consum economic de energie.
4. H2-2 – Echipament italian de clasă „extra” la un preț ridicat (aproximativ 250.000 de ruble). permițând încălzirea aerului în spații mari (de la 300 m³ și mai sus) cu un consum minim de energie electrică.
5. Energie gratis – dispozitive de înaltă calitate la un preț accesibil în intervalul 15-35 mii de ruble (prețul depinde de putere și alte caracteristici). Echipat cu o unitate de control care automatizează multe procese, un senzor de reglare a tensiunii și presiunii cu mai multe niveluri.

Există și alte modele în diferite categorii de preț.

Cum să faci singur un cazan

Generatoarele de încălzire au un design destul de ușor. Cu un anumit nivel de îndemânare, poți asamblați singur dispozitivul. În același timp, din cauza explozivității amestecului de hidrogen, o astfel de muncă necesită o responsabilitate extremă, cunoașterea măsurilor de siguranță și experiență în instalarea unor astfel de dispozitive.

Dacă fabricați singur dispozitivul, nu veți putea scăpa de costuri financiare semnificative, deoarece este mai bine să cumpărați unele dintre componente gata făcute. Riscul ridicat te face să te gândești la instalațiile din fabrică, pentru care producătorii oferă garanții pe termen lung

Procesul de realizare a unui cazan cu hidrogen cu propriile mâini poate fi împărțit în mai multe etape.

Pasul 1 — execuţia desenului şi pregătirea materialelor. În primul rând, ar trebui să găsiți proiecte similare pe Internet pentru a le folosi pentru a vă gândi la un dispozitiv care să îndeplinească toate condițiile și capabilitățile.

Este necesar să se calculeze cu exactitate toți indicatorii și, mai presus de toate, puterea necesară și, de asemenea, să se decidă asupra materialelor care vor fi folosite pentru a face cazanul. Aliajele ferromagnetice sunt considerate cea mai bună opțiune, dar un recipient din oțel inoxidabil este destul de potrivit.

Deși generatoarele de hidrogen de încălzire pot avea modele diferite, următoarele detalii rămân neschimbate:

• sursa de alimentare de 12 volti;
• rezervorul în care va fi amplasată structura;
• Controler PWM cu o putere de minim 30 A;
• mai multe tuburi de diferite diametre din oțel inoxidabil;
• tabla de otel;
• ferăstrău pentru metal;
• arzător de gaz - mai bine pregatit, achizitionat intr-un magazin.

Pasul 2 — crearea de electroliți. Pentru a realiza plăcile cu care va fi echipat electrolizorul, trebuie să luați o tablă de oțel de grosime medie.Folosind foarfece metalice, un ferăstrău sau un alt instrument, acesta este tăiat în fâșii egale de 18 sau mai multe bucăți (numărul trebuie să fie par).

Pe de altă parte, în fiecare dintre ele este necesar să se facă găuri pentru șuruburile care vor fi necesare pentru a menține aceste elemente complet nemișcate în electrolit.

Împărțim toate plăcile în anozi și catozi; în funcție de această diviziune, firele sunt conectate la ele, respectiv transmit sarcini pozitive și negative.

Utilizarea curentului continuu este mai eficientă decât utilizarea curentului alternativ. Cel mai bine este să folosiți un generator de tip PWM ca sursă.

Pasul 3 — ansamblu electrolizor. Cel mai bun material pentru fabricarea acestui element este oțelul inoxidabil. O structură fiabilă dreptunghiulară sau pătrată este sudată din metal, după care se toarnă apă sau un amestec de H în ea₂O cu catalizatorul și plăci pregătite cu cabluri conectate sunt de asemenea plasate.

Pasul #4 — conexiune arzător. Un arzător este montat în partea de sus a dispozitivului - este mai bine să utilizați un model achiziționat, care poate fi achiziționat de la un magazin specializat.

Pasul #5 — instalarea si conectarea separatorului, care este necesar pentru a separa gazele de hidrogen dintr-un amestec.

În cele din urmă, este așezat un tub prin care H₂ se va ridica la arzător, iar elementele care elimină căldura și o distribuie în toată casa sunt de asemenea conectate.

Care apă este mai bună - obișnuită sau distilată?

Una dintre întrebările pe care și le pun deseori proprietarii de cazane cu hidrogen se referă la apa folosită pentru funcționarea dispozitivelor.

Apa distilată pentru funcționarea unui cazan pe hidrogen poate fi achiziționată din magazine sau puteți configura singur producția acesteia folosind o instalație simplă

Potrivit experților, dispozitivele din fabrică sau de casă demonstrează cele mai bune performanțe atunci când se lucrează cu apă distilată, la care s-a adăugat foarte puțin hidroxid de sodiu (o lingură la 10 litri de H2O).

Cu toate acestea, un cazan pe hidrogen poate funcționa cu succes și pe apa de la robinet, principalul lucru este că nu conține săruri de metale grele.

Concluzii și video util pe această temă

În videoclipul de mai jos veți vedea o imagine de ansamblu asupra unui model de cazan pe gaz care funcționează cu combustibil hidrogen, produs de celebra companie coreeană DAEWOO.

Hidrogenul este numit nu fără motiv combustibilul viitorului: acest gaz poate deveni o resursă aproape nelimitată de combustibil ieftin, prietenos cu mediul, care poate fi folosit în diverse instalații.

Un cazan pe combustibil cu hidrogen, fabricat într-o fabrică sau independent, vă va permite să creați un sistem de încălzire autonom. Acest lucru va ajuta la reducerea semnificativă a plăților pentru locuințe și servicii comunale și va rezolva problema menținerii unei temperaturi confortabile în camerele de zi și încăperile utilitare.

Ai vreo experiență în utilizarea hidrogenului ca combustibil? Vrei să pui întrebări pe această temă sau să vorbești despre invenția ta? Vă rugăm să comentați postarea, să participați la discuții și să lăsați fotografii cu produsele dvs. de casă. Blocul de feedback este situat mai jos.