Как отапливать помещение при помощи водорода
Interier-plus24.ru

Дизайнерский портал

Как отапливать помещение при помощи водорода

Особенности отопления на водороде

Для получения тепла в доме можно использовать различные источники энергии. Есть среди них и достаточно необычные варианты – например, водородное топливо. В настоящее время отопление водородом используется отечественными потребителями редко из-за некоторых сложностей в получении сырья.

Однако метод этот все равно считается самым экологически чистым и обеспечивает нагрев больших помещений. А расходы на такое отопление будут хотя и большими по сравнению с использованием в качестве энергоносителя газа, однако заметно меньшими по сравнению с эксплуатацией твердотопливных и электрических котлов.

Особенности водородного отопления

Впервые отопление дома на водороде было разработано итальянскими изобретателями. Созданный ими прибор практически не создавал шума и не выбрасывал в атмосферу вредные вещества. При этом температура внутри котлов была невысокой, и оборудование можно было делать не из чугуна или жаропрочной стали, а из обычного металла и даже пластика.

«Классическим», низкотемпературным вариантом отопления на водороде является выделение тепла в процессе образования воды из водорода и кислорода. Хотя существует и методика, предусматривающая обратный процесс – расщепление водных молекул для создания водородного топлива, сгорающего в котлах.

Котлам, работающим на водороде, не нужна специальная система отвода в атмосферу продуктов сгорания. Ведь в процессе выделяется только пар, безвредный для окружающей среды. А получение сырья практически не представляет особой проблемы, в отличие от таких энергоносителей, как газ, дизтопливо и пеллеты.

Расходы при использовании отопления на водороде будут идти только на электроэнергию для генератора.

Преимущества и недостатки

Распространению системы водородного отопления способствует целый ряд достоинств такого метода:

  1. Экологическая чистота выбросов.
  2. Работа без применения огня (только для обычных низкотемпературных систем). Так как тепло получается не при сгорании, а в результате химической реакции. Соединение водорода и кислорода приводит к получению воды, а выделившаяся при этом энергия идет в теплообменник. Температура теплоносителя при этом не превышает 40 градусов, что является практически идеальным режимом для системы «теплых полов».
  3. Использование водородного топлива экономит средства владельца частного дома.

Единственный более выгодный способ в плане эксплуатации – газовое отопление, далеко не всегда доступное для загородного жилья.

Также использование водорода снижает затраты углеводородов типа нефти и газа, представляющих собой невозобновляемые ресурсы.

Правда, имеются у методики и недостатки. Во-первых, водород является достаточно взрывоопасным и, за счет этого, трудно транспортируемым веществом, хотя эта проблема существует только для низкотемпературного варианта.

Во-вторых, специалистов, способных на правильную установку таких котлов и сертификацию водородных баллонов, в нашей стране немного.

Принцип и устройство

Работа отопления на водороде основана на выделении значительного объема тепловой энергии, получаемой в результате взаимодействия кислородных и водородных молекул. Процесс характеризуется большими размерами необходимой для его протекания емкости и высоким КПД (>80%). Для правильного функционирования оборудования необходимо:

  • подключение к источнику жидкости, роль которого чаще всего выполняет водородная система;
  • наличие электропитания, без которого невозможно поддерживать электролиз;
  • периодическая замена катализатора, частота зависит от производительности и конструкции котла;
  • соблюдение требований безопасности )хотя по сравнению с газовым отоплением их намного меньше за счет протекания всех реакций внутри котла, и от пользователя необходим только визуальный контроль процесса).

Впрочем, учитывая, что создать своими руками такое оборудование, как низкотемпературная водородная установка для отопления дома, вряд ли получится, чаще всего используют альтернативный метод – получение водорода и использование его в качестве энергоносителя. Такой вариант будет доступнее по цене и обеспечит большую температуру теплоносителя в отопительной системе (такую же, как и газ).

Сборка системы

В состав систем водородного отопления входят водородные генераторы, горелки и котлы. Первый необходим для разложения жидкости на составляющие (с использованием катализаторов для ускорения процесса или без них). Горелка создает открытое пламя, а котел служит теплообменным устройством. Все это можно приобрести в соответствующих магазинах, однако та же система, созданная своими руками, как правило, работает эффективнее.

Сборку генератора водорода можно осуществить несколькими способами. Для его изготовления понадобится несколько стальных трубок, бак для расположения конструкции, широтно-импульсный генератор мощностью от 30А и выше или другой источник питания. Кроме того, при сборке не обойтись без посуды для дистиллированной воды.

Подача жидкости, из которой будет выделяться водород, осуществляется внутрь герметичной конструкции, где находятся пластины из нержавеющей стали (чем их больше, тем больше получается водорода, хотя тратится и дополнительная электроэнергия), примыкающие друг к другу.

В емкости под действием тока происходит процесс расщепления молекул воды на кислород и водород, после чего последний подается в котел, где установлена горелка. Если же ток подается не от сети, а от ШИМ-генератора, эффективность системы увеличивается.

Применяемые материалы

В системе отопления применяется, как правило, дистиллированная вода, в которую добавляют гидроксид натрия в пропорции 10 л жидкости на 1 ст. л вещества. При отсутствии или проблематичности получения нужного количества дистиллята разрешается использование и обычной воды из крана, но только в том случае, если в ее составе отсутствуют тяжелые металлы.

В качестве металлов, из которых изготавливают водородные котлы, допустимо использовать любые виды нержавеющих сталей – отличным вариантом станет ферримагнитная сталь, к которой не притягиваются лишние частицы. Хотя основным критерием выбора материала все-таки должна быть устойчивость к коррозии и ржавчине.

Для сборки аппарата обычно используются трубки диаметром 1 или 1,25 дюйма. А горелка приобретается в соответствующем магазине или интернет-сервисе.

Если правильно подобрать материалы и тщательно изучить схему отопления, изготовление установки и ее присоединение к котлу не представляет собой ничего сложного.

Целесообразность методики

Причиной установки системы отопления на водороде в частном доме может быть отсутствие в нем природного газа и наличие электроэнергии. При этом расходы на обеспечение здания теплом оказываются меньшими по сравнению с использованием электронагревательных приборов.

Читать еще:  Как самостоятельно сделать накидку на стул?

Кроме того, отсутствует необходимость в трубах для отвода продуктов сгорания. Получается, что водородная установка вполне может использоваться в загородных домах в качестве самостоятельного или дополнительного отопительного оборудования.

Отопление водородом дома, делаем своими руками

Разработки новых и новых систем отопления идут полным ходом, и одним из самых последних достижений в этой отрасли является возможность отапливать дома при помощи водорода, используя его как топливо. При необходимости можно сделать отопление дома водородом своими руками. Несмотря на хорошие качества, система еще не успела завоевать популярность, но большинство домовладельцев очень внимательно присматриваются к ней.

Что такое водород и как он используется

Водород известен людям на протяжении многих столетий. Во времена средневековья проводилось большое количество опытов, и при проведении одного из них был замечен водород: при контакте серной кислоты с металлом выделялись воздушные пузырьки. Водород – это легкий бесцветный газ, не имеющий характерного запаха. При соединении с кислородом может образовать взрывоопасную смесь. Имеет свойство растворяться в этаноле, железе, платине, палладии и никеле. К тому же, водород совершенно не токсичен.

Процесс получения водорода осуществляется при помощи электричества и воды: применяя метод электролиза, можно расщеплять воду на водород и кислород, что дает возможность использовать эти вещества в своих целях. По статистике, водород является самым распространенным веществом в мире.

Его можно найти практически в любых природных ресурсах. Водород имеет некоторые свойства, которые очень сильно отличают его от собратьев: в жидком виде он является самой легкой жидкостью, а при затвердевании является самым легким веществом. Все это обуславливается очень маленькими габаритами атомов водорода.

Водород активно применяется при производстве различных веществ и материалов, например, для получения аммиака или жидких жиров. Ценность водорода для пищевой промышленности тоже обуславливается его уникальными характеристиками.

Этот элемент используется и в технологиях: например, кислородно-водородная горелка позволяет создать температуру выше двух тысяч градусов, что позволяет плавить кварц. Использовать водород можно даже в домашних условиях: практически в каждой домашней аптечке хранится перекись водорода. Для хранения такого топлива, как водород, используются специальные баллоны.

Водородное отопление

Если говорить в общем, то отопление дома водородом не является революционной идеей. Проблема прежних разработок была в том, что для сжигания водорода требовалась температуры свыше 1,7 тыс. градусов, что было неприемлемо, поскольку обычные материалы не выдерживали такой нагрузки, а использование термостойких веществ многократно удорожило бы систему.

Современная система водородного отопления позволяет сжигать водород при температуре около 300 градусов, что дает возможность создать отопление частного дома водородом без особых проблем. Продукты сгорания в таких устройствах никуда не выводятся, потому что их нет: при горении водорода выделяется исключительно пар, который не оказывает никакого влияния на экологию. Добыча водорода является довольно простым и дешевым процессом, и все затраты при этом будут исключительно на электричество, необходимое для расщепления воды. Используя альтернативные источники электроэнергии, можно минимизировать и этот показатель (прочитайте: “Альтернативное отопление частного дома – выбор достаточно большой”).

Самый первый разработанный водородный отопительный котел имел мощность в 30 кВт. Это сравнительно немного, но даже такого количества энергии достаточно для отопления здания площадью до 300 квадратных метров.

В состав такой систему входят котел и трубы с внутренним сечением от 25 до 32 мм. Трубы других диаметров, как правило, не используются.

При монтаже системы трубопровода необходимо соблюдать следующий алгоритм:

  • первым делом необходимо установить трубу Д32;
  • следующей трубой будет Д25;
  • на очередном разветвлении будет установлена труба Д20;
  • заканчивать установку необходимо трубой Д16.

Если эта последовательность будет выдерживаться, то система будет функционировать правильно и без перебоев.

Преимущества отопления водородом

Водородные отопительные котлы обладают рядом преимуществ по сравнению с другими видами обогревателей:

  1. Водород является экологически чистым материалом, поэтому ущерб окружающей среде при использовании водородных систем будет сводиться к нулю. Единственное вещество, которое будет попадать в атмосферу – это пар, являющийся водой в газообразном состоянии.
  2. Открытое пламя в водородных котлах отсутствует, а для выработки тепла используется каталитическая реакция: при соединении водорода с кислородом образуется вода, а сам это процесс сопровождается выделением тепловой энергии, которая и обеспечивает обогрев дома. Практика показывает, что лучше всего водородные системы подходят именно для обустройства теплых полов.
  3. Запасы водорода практически безграничны, поэтому в самом ближайшем будущем можно будет забыть о ставших привычными видах топлива: газе, дровах или нефти. Это окажет положительное влияние на окружающую среду и экономическую обстановку.
  4. Водородные отопительные системы крайне эффективны: при правильном монтаже КПД такого отопления может доходить до 96%.

Заключение

Сегодня отопление водородом находится в зачаточной стадии, но эти системы развиваются, и работа над их совершенствованием идет. Природные ресурсы в ближайшее время могут просто закончиться, и тогда водород повсеместно придет им на смену, поскольку его можно использовать в неограниченных объемах.

Отопление дома при помощи водородного котла: характеристики, преимущества и недостатки

Сегодня существует множество способов отопления частного дома: от обычной русской печи до инновационных солнечных батарей. Есть и такой способ, который предполагает использование котла, работающего на водороде. Водород – самый распространённый во Вселенной газ, что делает его доступным и дешёвым. Правда, пока ещё водородные котлы в России не так популярны, как газовые, но это лишь вопрос времени.

Читать еще:  Раздвижные шторы для ванной комнаты

Водородное отопление дома

Схема работы водородного котла и преимущества такого способа отопления

Способ отопления жилища при помощи водородного котла был придуман относительно недавно в Италии (а автомобильный двигатель на водороде, кстати, ещё в 1960-х годах). Раньше учёные тоже задумывались над использованием водорода в качестве “домашнего” топлива, однако, была одна проблема: сделать котёл из привычных материалов не получалось из-за очень высокой температуры горения этого газа.

Теперь же ситуация изменилась: водородные котлы делают из таких же материалов, как и все остальные. Отзывы о них преимущественно положительные, их можно найти, зайдя на любой тематический форум.

Если кто-то услышит выражение “газ Брауна”, то здесь волноваться не стоит: речь идёт не об иприте или смеси для активации ядерного заряда. Это смесь водорода и кислорода, которая должна активизироваться при помощи кислородно-водородного электролиза (в устройстве вставлен электролизёр). Большинство установок работает именно на этом газу.

Процесс получения водорода с помощью электролиза

Процесс отопления предельно прост: в специальной установке (котле) есть резервуар с водородом. При температуре в 300C° газ начинает взаимодействовать с кислородом, образуя воду и пар, которые и распределяется по системе трубопроводов внутри жилых домов.

Из преимуществ такого вида отопления можно выделить следующие:

Водород – это ещё и один из наиболее экологически чистых видов топлива

  • водород попросту не имеет продуктов горения за исключением воды (конденсируемая вода попадает в отопительный трубопровод – никаких дымоходов держать не придётся);
  • абсолютная экологическая безопасность;
  • водород не воспламеняется, а отдаёт большое количество тепловой энергии при взаимодействии с кислородом (в результате этой каталитической реакции и образуется вода);
  • фактическая температура теплоносителя – 40C° (может показаться, что немного, однако теплопотерь у такого способа отопления быть не может априори).

Покупать водородные генераторы производства Поднебесной небезопасно! В основном, они изготавливаются из самых дешёвых материалов, с использованием некачественной гарнитуры. Теоретически это может привести к взрыву котла.

Преимущества и недостатки водорода как топлива

Собственно, преимуществ у водорода много. Как уже отмечалось выше, это один из самых распространённых газов на планете (во Вселенной – самый распространённый), доступный и экологический чистый вид топлива.

В общем, среди достоинств можно выделить следующие:

Каталитическая реакция водорода позволяет получить очень большое количество энергии

  • повсеместно распространён (обычно его помещают в баллоны – как и сжиженный газ);
  • система отопления на водороде, по сути, образует собой замкнутый цикл, в который не требуется вмешательство человека;
  • относительная дешевизна топлива;
  • при использовании водорода среднестатистический прибор выделяет 121 МДж/кг энергии, а аналогичный показатель у того же популярного пропана – 40 МДж/кг.

Есть у водородного топлива и свои недостатки:

  • вероятность взрыва котла при превышении нормированного давления в котле;
  • если брать российские условия, то не всегда можно найти водородные баллоны в шаговой доступности (это не природный газ пропан всё-таки);
  • иногда температура, выделяемая при каталитической реакции, может быть настолько велика, что для выхода пара и воды нужно делать отдельный дымоход (правда, это если речь идёт о старых установках – в современных пар и вода сразу попадают в трубопровод, являясь теплоносителем);
  • высокий уровень шума;
  • большое потребление воды.

Схема устройства блока управления водородным котлом

Виды водородных котлов

Сразу надо сказать, что принципиально между собой водородные генераторы для отопления не различаются вовсе. Единственное различие будет наблюдаться в плане мощности, материала корпуса и других критериев. Для примера можно рассмотреть характеристики двух аналогичных американских водородных котлов “HHO” и “Star 1000” (номер модели – 1.1):

С помощью водородного котла даже небольшой мощности можно отапливать большое помещение

  • энергопотребление генератора – 1,2-3 КВт за 1 час;
  • расход воды – 5,5 литров за 24 часа;
  • генерирует от 1,2 до 2 литров топлива в течение суток;
  • может отапливать помещение, площадью до 250 м²;
  • минимальный эксплуатационный срок службы – 15 лет.
  • число контуров – 2 (один из них отопительный, второй – нагревательный, который может быть установлен дополнительно);
  • приблизительная стоимость на отечественном рынке – 3000-3500 USD.

Как и любой другой генератор, водородный работает не беспрерывно, а по мере нагрева помещения. Электроэнергии по этой причине генератор расходует мало – из-за этого точно переживать не стоит.

Критерии выбора котла

Генератор надо выбирать, обращая внимание на следующие критерии:

  1. Мощность;
  2. Число контуров;
  3. Уровень потребления электрической энергии;
  4. Производитель.

По мощности котлы могут быть самыми разными: от 27 Вт до, по сути, бесконечности. Можно купить один котёл очень большой мощности сразу для отопления всего дома, а можно и несколько маленьких.

Сегодня в сети можно найти множество видео, где народные умельцы показывают, как своими руками сконструировать генератор. Так делать категорически нельзя! Водород – крайне взрывоопасен, малейшее несоблюдение технологии постройки может привести к самым страшным последствиям!

Принцип работы водородного генератора

Несколько советов по эксплуатации котла

При правильной эксплуатации водородный агрегат прослужит не положенные ему 15 лет, а все 20 или даже 30. Да и починить такое оборудование не составит труда – принципиально схема котла не очень отличается от работающих на любом другом виде топлива.

Видео

Можете посмотреть видео о том, как отапливать дом при помощи водорода. Также там дана информация о преимуществах такого способа отопления частного жилья.

Как отапливать помещение при помощи водорода

Новинкой в области благоустройства жилья сегодня является система, позволяющая осуществлять отопление дома водородом, используя его в качестве топлива.

Отопление водородом — это новинка в благоустройстве дома. Которая позволяет использовать водопровод, как топливо.

Смонтировать ее можно своими руками. Эта установка пока не имеет очень широкого применения, хотя и привлекает к себе внимание потребителей.

Водород и его применение

Водород можно получать в любых количествах и практически везде, где присутствуют электричество и вода.

Еще в средние века знаменитый ученый Парацельс во время занятий опытами заметил выделение пузырьков воздуха при взаимодействии серной кислоты с железом. На самом деле это был не воздух, а водород. Это название переводится на русский язык, как «рождающий воду». Водород представляет собой легкий газ, не имеющий цвета и запаха. В смеси с кислородом взрывоопасен. Растворяется в этаноле, в железе, платине, палладии и никеле. Не токсичен.

Водород можно получать в любых количествах везде, где присутствуют электричество и вода. Молекулы воды под действием электролиза разделяются на кислород и водород. Оба газа можно использовать для разных целей.

Водород является самым распространенным химическим элементом во Вселенной. Он содержится в воде, в глине, в нефти, в природных газах. Отличается он от других химических элементов некоторыми своими уникальными свойствами. В жидком виде при температуре -250 °С это самая легкая жидкость, в твердом виде — самое легкое вещество. Даже атомы этого вещества являются самыми маленькими из всех известных веществ. Но при определенных условиях они могут достигать огромных размеров. В смеси с атмосферным воздухом водород образует гремучую смесь, которая взрывается от малейшей искры.

Водород используется при получении аммиака, который идет на производство удобрений и других веществ. С его помощью получают твердые жиры из растительных масел, находящихся в жидком состоянии. Твердые жиры очень походят на обычное сливочное масло. Пищевая промышленность активно их использует.

Производство изделий с применением кварцевого стекла невозможно без высокой температуры. Кислородно-водородная горелка обеспечивает температуру более 2000°С. Кварц при такой температуре легко плавится. Широко применяется водород в лабораториях при получении различного рода химических веществ и соединений. В условиях дома он применяется в виде перекиси водорода. Хранят водородное горючее в специальных стальных баллонах.

Водород в системах отопления

Установка для отопления помещений на водороде позволяет создать инновационную систему, которая может обогреть помещение большей площади и при этом является экологически чистым топливом.

Сегодня существует много вариантов систем отопления, которые монтируются своими руками. Сравнительно недавно к ним добавилась инновационная система, представляющая собой экологически чистый, очень мощный источник тепла, способный обогреть помещение большой площади. Работает установка для отопления помещений на водороде.

Разработана водородная отопительная система для применения в жилых помещениях одной из итальянских компаний. Никаких выбросов в процессе работы данной установки отопления нет. Экологическая чистота, бесшумность, эффективность — результаты работы ученых и конструкторов на протяжении 7 лет.

Первая презентация нового типа отопительного котла на водородном топливе состоялась в Турине в 2006 году, во время проведения Олимпийских игр. Сама идея создания систем отопления водородом не нова. Но для сжигания этого топлива в обычных условиях требуется температура около 1700°С. Котел, созданный из стандартных материалов, не выдерживают ее.

Ученым удалось разработать метод сжигания водорода при температуре всего 300°С. Это позволило производить котел из привычных материалов. Для работы котел такого типа не требует системы отвода в атмосферу продуктов сгорания, так как их просто нет. Выделяется только пар, который не оказывает вреда на окружающую среду. Получение водорода — процесс довольно дешевый. Затратная его часть — это только потребляемая электроэнергия. При использовании солнечных панелей и эти затраты можно свести к минимуму.

Мощность первого водородного котла не превышала 30 кВТ, но это достаточно чтобы обогреть помещение до 300 м² .

Первый котел отопления на водородном топливе был ограниченной мощности, которая не превышала 30 кВт. Но и этого вполне достаточно для обогрева жилого дома, любого другого помещения площадью до 300 м² в условиях климата России.

Чаще водородный котел используется для обогрева полов. Подобные установки сегодня выпускаются различной мощности. Устанавливаются они своими руками. На Западе применение таких систем для отопления дома получает довольно интенсивное распространение. Там привыкли экономить газ, нефть и уголь.

Состоит такая система из котла и труб диаметром от 25 до 32 мм. В дюймах это соответственно 1 и 1,25 дюйма. Реже используются трубы другого диаметра. Трубы монтируются своими руками. Тут нужно придерживаться такого правила: после каждого разветвления диаметр трубы должен уменьшаться. Порядок уменьшения диаметра такой: сначала идет труба D32, затем D25. После очередного разветвления применяется труба D20, в последнюю очередь — D16. При соблюдении этого правила система отопления дома должна работать качественно и бесперебойно.

Преимущества водородного топлива

Тепловой поток от водорода с температурой около 40°С поступает в теплообменник. Такая температура подходит для обогрева теплых полов в жилых помещениях.

  1. Водородные котлы — экологически чистые установки. Единственный побочный продукт, который выбрасывается в атмосферу в процессе работы котла, — это вода в виде пара. Пар не приносит никакого вреда для окружающей среды.
  2. Работают такие котлы без использования пламени. Тепловая энергия вырабатывается в результате каталитической реакции. Соединение водорода с кислородом образует воду. Эта реакция происходит с выделением большого количества тепловой энергии. Тепловой поток с температурой около 40°С поступает в теплообменник. Такая температура идеальна для обогрева теплых полов в жилых помещениях.
  3. В скором будущем этот энергоноситель может освободить человечество от добычи традиционных разновидностей топлива: дров, угля, нефти и газа. Это скажется очень благоприятно на экологической обстановке.
  4. КПД водородного котла отопления может достигать 96%.