Особенности отопления на водороде

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.

Получение водорода

Водород можно получить при помощи электролиза воды, точнее, щелочного раствора гидроксида натрия (каустической соды, едкого натра, это все названия одного и того же вещества). Гидроксид добавляют в воду для ускорения реакции.

Для получения водорода достаточно опустить в раствор два электрода и подать на них постоянный ток. В ходе электролизного процесса на положительном электроде будет выделяться кислород, на отрицательном – водород. Объем выделяемого водорода будет в два раза больше, чем объем выделяемого кислорода.

В химическом выражении реакция выглядит следующим образом:

Остается технически разделить эти два газа и воспрепятствовать их смешиванию, поскольку в результате образуется смесь, обладающая огромной потенциальной энергией. Оставлять процесс без контроля крайне опасно.

Для сварки водород получают при помощи специальных аппаратов – электролизеров. Для их питания необходимо электричество напряжением от 230 В. Электролизеры, в зависимости от конструкции, могут работать на трехфазном токе и на однофазном.

Применение метода

Газопламенная сварка осуществляется за счет горения газообразной смеси. Самой часто используемой является ацетиленовая сварка. Она основана на окислении карбида в воде.

Если необходима небольшая температура, например, для работы с мелкими деталями или тонким металлом, используется пропан. Он подается из баллона в смесительную камеру, а затем в горелку.

В эту же камеру подается кислород, поддерживающий горение газа. Регулируя давление кислорода можно достичь температуры горения до 3000 градусов, что позволяет осуществлять не только сварку, но и резку металла.

Недостатком этой технологии является необходимость использование баллона с газом. Это накладывает ограничения на применение сварки во многих сложных условиях.

Агрегат для водородной сварки.

Принцип работы водородной сварки основан на процессе разделения воды на водород и кислород. В результате последующей рекомбинации одноатомного водорода в двухатомный происходит высвобождение энергии, ускоряющей сварку.

Область сварки оказывается защищенной водородом от кислорода, что исключает окисление поверхности и обеспечивает гладкие швы.

Использовать водородные баллоны для сплава опасно. Его утечка в замкнутых помещениях может привести к удушью или головокружению. Также он является взрывоопасным.

Производство водорода, необходимого для работы сварочного аппарата, осуществляется непосредственно на месте проведения сварочных работ в электролизной камере. Это исключает указанные риски при правильном использовании оборудования и соблюдении техники безопасности.

Водородная сварка широко применяется в сложных условиях: тоннелях, шахтах, коллекторах. Использовать в таких задачах пропилен-ацетиленовые баллоны невозможно из-за высокого риска утечки смеси и ее взрыва.

Электролизное оборудование лишено этих недостатков и широко применяется в указанных областях.

[box type=”fact”]Использовать водородные сварочные аппараты достаточно просто. Они не требуют частой перезарядки и быстро выходят на рабочие температуры.[/box]

Кроме того, они могут работать от бытовой сети, что делает их весьма привлекательными для простого пользователя. Особенно учитывая то, что водородная сварка может быть изготовлена своими руками по одной из многочисленных схем электролизера для сварки доступной в интернете.

Достоинства и недостатки водородной сварки

Соединение деталей подобным способом обладает множеством преимуществ, о которых нельзя не упомянуть:

  • высокая эффективность,
  • безопасность выполнения сварочных работ,
  • экологичность, поскольку в атмосферу не выделяются вредные токсины,
  • аппараты компактные и удобные в управлении,
  • подходят для обработки деталей, выполненных из различных материалов: сталь, стекло, чугун, цветные металлы,
  • работают на воде, для нормального бесперебойного функционирования не требуются другие составляющие,
  • сварочный аппарат не нужно перезаряжать.

Несмотря на большое количество плюсов, выделяются и некоторые недостатки:

  • маленькие горелки могут применяться исключительно для тонких изделий, для толстых деталей нужны мощные сварочные аппараты,
  • если вы соединяете детали из меди или из легированной стали, то полученные швы будут сопровождаться множеством пор,
  • пламя от чистого водорода практически невозможно рассмотреть невооруженным глазом.

Схема создания устройства

На первом этапе создания водородной горелки для отопления дома мастеру нужно проделать специальные ячейки, предназначенные для генерации водорода. Топливная ячейка отличается своей укомплектованностью (немного меньше длины и ширины корпуса генератора), поэтому не займет слишком много места. Высота блока с электродами внутри доходит до 2/3 высота главного корпуса, в который устанавливаются основные детали конструкции.

Ячейку можно создать из оргстекла либо текстолита (толщина стенки варьируется от 5 до 7 миллиметров). Для этого текстолитовая пластина разрезается на пять равных частей. Далее из них формируют прямоугольник и склеивают границы эпоксидным клеем. Нижняя часть полученной фигуры должна оставаться открытой.

Из таких пластин принято создавать корпус топливной ячейки водородного отопителя. Но в этом случае специалисты применяют немного другой способ сборки с использованием винтов.

На внешней стороне готового прямоугольника высверливают небольшие отверстия, предназначенные для проведения электродных пластин, а также одно маленькое отверстие для датчика уровня. Для комфортного высвобождения водорода потребуется дополнительное отверстие шириной от 10 до 15 миллиметров.

Внутрь вставляются платины электродов, контактные хвостики которых проводят через высверленные отверстия на верхней части прямоугольника. Далее встраивается датчик уровня воды на отметке 80 процентов заполнения ячейки. Все свободные отверстия в текстолитовой пластине (исключая то, из которого будет выходить водород) заливаются эпоксидным клеем.

Способы применения водородного сварочного аппарата

Сварочный водородный аппарат может функционировать как от электрической трехфазной сети, так и от бытовой. Также применяется в ручном и автоматическом режимах. В процессе работы в горелку подаются смесь кислорода и водорода, температурный режим пламени составляет 600-2500°С.

Стоит отметить, что атомно-водородная сварка с таким аппаратом отличается простотой использования. Обычно нужный рабочий режим задается в считанные минуты, что зависит от требуемого расхода газа и температуры в месте, где производится процесс. При сварке водородом, в отличие от ацетилена, окружающая среда не загрязняется вредными веществами. Это обусловлено тем, что приборы, в которых как горючее выступает углеводород, выделяют только чистый пар. Работает аппарат благодаря водороду, который вырабатывается в самом приборе. Он образуется за счет того, что вода (которая заливается вручную) расщепляется на атомы кислорода и водорода, в результате чего образуется газовая смесь с большой энергией, которая необходимо для проведения сварки. Для эффективной работы такого устройства нужно 1,5 литра дистиллированной воды и электричество.

Несмотря на то, что водородный сварочный аппарат безопасен, в процессе эксплуатации стоит надеть защитную одежду и очки.

Используя такие приборы можно выполнить такие процедуры как: пайка, сваривание, порошковое напыление, наплавка, кислородная резка. Исходя из того, какой рабочий режим выбрать, можно выполнить самые разные по сложности работы: от соединения деталей маленькой толщины до резки толстых и прочных стальных листов. Помимо основного своего предназначения, такие аппараты активно применяются у стоматологов, ювелиров, мастеров по ремонту холодильников, а также во время кузовных работ, при обслуживании и ремонте радиаторов и т.д.

Высокая безопасность сварочных работ обеспечивается благодаря тому, что в комплектацию устройства входит система автоматического отключения, которая отключает прибор, если рабочее давление превысит норму.

Преимущества и недостатки

Сварка в водородной среде пока не так известная как аргонодуговая, или же ручная. Однако, у этого метода имеется ряд положительных моментов, о которых необходимо знать:

  • максимальное время входа в рабочий режим всего 5 минут;
  • сварочный аппарат не требует частой перезарядки, а это экономия времени;
  • компактность оборудования не влияет на мощность;
  • обеспечение высоких рабочих температур позволяет работать с тугоплавкими металлами, стеклом и даже керамикой;
  • готовые соединения не подвергаются окислению;
  • работа аппарата от обычной бытовой сети;
  • оборудование на основе воды абсолютно пожаробезопасно;
  • для работы без сбоев достаточно наличие воды (по возможности, дистиллированной) и источника электрического тока;
  • возможность сварки мелких довольно мелких деталей.
Читайте также  Тонкая тюль

К достоинствам водородной сварки можно отнести то, что высокая рабочая температура горелки позволяет не только сваривать металл аккуратными и прочными швами, но и осуществлять его резку.

Перечисленные положительные свойства сварки водородом позволяют осуществлять работы при плохой вентиляции, в закрытых помещениях, туннелях, шахтах, подвалах, а также в замкнутых пространствах.

При многообразии положительных моментов, недостатком данного метода можно считать только зависимость сварочного аппарата от электрической сети.

Преимущества и недостатки

Водородная технология в сравнении с другими видами термического соединения металлов выигрывает по многим позициям:

  • эффективности;
  • безопасности;
  • экологичности.

Компактные аппараты удобны для соединения многих материалов:

  • углеродистых, низколегированных и сталей;
  • стекла;
  • литейного чугуна;
  • некоторых цветных сплавов;
  • стекла;
  • керамики;
  • композитных материалов.

Сварочный процесс не связан с частой зарядкой оборудования, экономится много времени. На генерацию газа уходит не более 5 минут. При небольших габаритах у аппаратов большая рабочая мощность. В отличие от ацетиленовой сварки водородная не загрязняет атмосферу продуктами горения, парами азота. Оборудование отличается пожаробезопасностью, у конструкции риски возгорания, взрывов минимальные. В процессе работы швы не окисляются.

Несколько слов о недостатках водородных аппаратов:

  • область применения ограничена размерами сопла, маленькой горелкой сваривают только тонкостенные детали;
  • при работе с некоторыми цветными металлами не избежать пористости, прочность соединения снижается;
  • пламя сложно регулировать «на глазок», факел невидим невооруженным глазом.

КОМПЛЕКТАЦИЯ СИСТЕМЫ

ГОРЕЛКА

Правильнее всего купить или сделать самостоятельно 4-форсунковую горелку. Можно использовать горелку, которая использовалась для природного газа.

КОТЕЛ

Водородный котел отопления выполняет функцию передачи тепла от горелки к теплоносителю. В качестве котла можно использовать любой котел на твердом топливе. Поскольку топочная камера все равно не будет использоваться в соответствии с ее назначением, специалисты рекомендуют наполнить ее гранитными камнями, которые будут нести ряд полезных функций:

  • гранит способствует равномерному распределению тепловой энергии;
  • после окончания горения газа Брауна, аккумулированное гранитом тепло будет отдаваться теплоносителю;
  • гранит защищает теплообменник аппарата от непосредственного воздействия огня, что серьезно продлит срок эксплуатации этого элемента системы.

НЕСКОЛЬКО СОВЕТОВ ПО СОЗДАНИЮ ВОДОРОДНОГО ОТОПЛЕНИЯ

Специалисты рекомендуют слегка модернизировать отопительный систему.

  • Если на горелке поставить датчик пламени, это увеличит безопасность отопительной системы. При незапланированном затухании пламени, датчик автоматически передаст электролизеру команду о прекращении подачи газа Брауна в горелку.
  • Необходимо установить температурные датчики в теплообменном устройстве, которые будут откликаться на перегрев воды.
  • К водородной горелке желательно прибавить запорную арматуру, работающую в автоматическом режиме и соединенную с температурным датчиком котла.

Важно! Категорически не рекомендуется модернизировать водородную систему самостоятельно, так как велики шансы, что это приведет к разгерметизации оборудования и проникновению газа в помещение.

Водородное отопление требует знаний и умелых рук при его обустройстве в частном доме. Поэтому поручать такую работу можно только квалифицированным специалистам. опубликовано econet.ru

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ: