Теплоотдача у каких батарей лучше: Теплоотдача радиаторов отопления – сравнение и расчет мощности

У каких батарей лучше тепловая мощность: таблица для алюминиевых, биметаллических

Ключевым параметром, определяющим, в какой мере будет эффективная работа внутридомовой системы отопления, считают теплоотдачу. Она является основным показателем для любой модификации батареи и характеризует ее индивидуальность. На теплоотдачу оказывает большое влияние вариант подсоединения нагревателя, специфики зоны установки и некоторые другие факторы такие как, габариты, материал, температурный перепад в помещении и уровень тепловых потерь здания. В свою очередь для выбора системы отопления и нагревательных элементов, принципиально важно понимать, что такое теплоотдача радиатора отопления, в чем измеряется показатель и как производится его расчет.

Содержание статьи:

Содержание

Что это такое

Теплоотдача — показатель характеризующий способность отопительного прибора передавать в помещении определенное количество тепловой энергии в единицу времени. Показатель имеет некоторое количество синонимов, он может обозначаться в паспортных данных в виде теплового потока, тепловой мощности или просто мощности батареи. Измеряется показатель во Вт или кВт. Порой в старой справочной литературе, возможно, наткнуться на старую размерность этого показателя в калориях в час (кал/ч). Соотношение между величинами в системе СИ: 1 Вт =859.80 кал/ч.

Процесс теплопередачи от приборов отопления воздуху в комнате осуществляется на базе трех основных процессах:

  • Теплопроводность, тепло переносится от молекулы к молекуле, от горячей воды — к внутренней стене батарей, от внутренней — к внешней стенки прибора, и далее от нее — к воздуху;
  • конвекция — перенос тепла выполняется за счет циркуляцией воды внутри прибора отопления и воздушных масс в комнате;
  • лучистый или радиационный теплообмен — источником движение тепла являются тепловые лучи. Этот процесс дал название радиаторам, часть тепла в которых передается с помощью этого вида теплопередачи.

 

Важно! Несмотря на то, что теплоотдача радиаторов отопления — одна из основных характеристик, но имеются и другие немаловажные параметры. Выбирать отопитель исключительно на базе тепловой мощности — ошибочно. Необходимо понимать, при каких критериях тот либо другой прибор способен передать нормативный тепловой поток и насколько продолжительно он сможет работать в системе отопления. Вследствие этого, будет корректнее проанализировать все ключевые технические данные популярных нагревателей.

Паспортная мощность радиаторов

Первоначально перед покупкой отопительного прибора пользователь должен изучить его паспортные данные. В нем обязательно указывается тепловая мощность одного элемента или в целом радиатора. Изучая в справочной литературе таблицы тепловой мощности разных модификаций нагревателей, можно узнать у каких батарей лучше теплоотдача. Указанный параметр имеет максимальное значение и не соответствует действительным показателям в реальных условиях на объекте от отопления.

Он определен при условиях, когда разница (DT) между температурами теплоносителя на подаче и обратке равна 70 С. Эта величина имеет название — температурный напор и определяется:

DT = (t подачи+ t обратки)/ 2- t воз

Где:

  • t подачи — в подающей тепловой магистрали, С;
  • t обратки —в обратной тепловой магистрали, С;
  • t воздуха — воздуха внутри комнаты, согласно санитарным нормам 19-20 С.

(110 + 70)/2 — 20 = 70 С

Данное значение характерно, для максимального температурного режима в тепловых сетях, обычно этот показатель ниже и равен (80+60)2-20= 50 С. Поэтому если в паспортных данных указана тепловая мощность, например, биметаллического радиатора 200 Вт при разности температур 70 С, а в реальных условиях она будет только 50 С, то он фактически будет отдавать тепла намного меньше:

200Х50/70=142 Вт

Теплоотдача батарей из разных материалов

При том, что на теплоотдачу прибора оказывают большое влияние материал и DT, который слабо зависит от модели радиатора, существует 3-ий фактор, определяющий реальную теплопередачу в помещении — площадь теплообмена. В этом случае конструктивные особенности аппаратов играют основную роль. При этом геометрически сопоставить стальной нагреватель с чугунной батареей не получится, поскольку, их поверхности нагрева чрезвычайно разнятся.

В автономной системе теплоснабжения дома усадебного типа могут быть установлены батареи равной тепловой мощности, но изготовленные из разных металлов, поэтому функционировать они также будут по-разному. Вследствие этого сопоставляют эффективность разных батарей:

  • Биметаллические и дюралевые имеют высокий КПД батареи, скоростной режим разогрева, но также быстро они и остывают. Передавая больше тепла за единицу времени, они скорее охлаждают теплоноситель, возвращая его холодным в обратный трубопровод.
  • Металлические панели занимают среднюю позицию рейтинга, они отдают тепловую энергию не так интенсивно, медленнее остывают и имеют самые низкие цены.
  • Самые инертные и дорогостоящие — это чугунные радиаторы, с большим периодом нагрева/остывания, что создает небольшую задержку при автоматическом регулировании термостатами.

Чугунные радиаторы

Эти модели располагают не очень большой площадью теплоотдачи и выделяются незначительной теплопроводимостью материала. Номинальная тепловая мощность у одного чугунного ребра/секции, например, МС-140, при DT 70С, равен 175 Вт. Наибольшая теплоотдача протекает за счет излучения, порядка 80 %, конвективный теплообмен обеспечивается всего лишь на 20%.

Учитывая, что в магистральных тепловых сетях температура на подаче не превышает 80 С, а на обратке 50 С, а внутренняя температура воздуха поддерживается не выше 18 С, фактическая мощность чугунных батарей МС-140 составляет:

175Х((80+50)/2-18)/70= 120 Вт

Таким образом, выбирая к установке этот тип батарей, потребуется предусмотреть 30% запаса, чтобы создать нормальный температурный режим в комнате.

Стальные радиаторы

В этих моделях совмещаются позитивные свойства секционных и конвекционных устройств. Конструктивно они выполняются из одной либо нескольких спаренных элементов, по которым внутри циркулирует греющая вода. Для того чтобы теплообмен металлических панельных приборов был выше на трубы наваривают особые ребра, выполняющих функции конвектора.

Теплоотдача металлических радиаторов ниже чугунных батарей отопления, порядка 110 Вт. Вследствие этого их превосходство обеспечивается только простой конструкцией и малым весом. Тем не менее, они значительно уступают чугунным нагревателям по срокам эксплуатации. Кроме того их эффективность очень низкая при работе с низкотемпературным теплоносителем в подающей сети до 70 С.

Алюминиевые и биметаллические радиаторы

Алюминиевые приборы имеют большую теплоотдачу, чем у первых двух моделей. Теплоотдача алюминиевых радиаторов довольно высокая, до 180 Вт, однако эти батареи имеют недостаток, сдерживающий их использование. Они обладают повышенным требованием к качеству теплоносителя. При циркуляции грязной воды, внутренняя поверхность алюминия повреждается коррозией. Поэтому эти устройства устанавливают в небольших индивидуальных системах отопления, не имеющих протяженных внешних тепловых сетей, собирающих грязь по всей длине.

Биметаллические радиаторы имею высшие показатели эффективности. Теплоотдача биметаллических радиаторов не менее 200 Вт, при этом они не так чувствительны к качеству сетевой воды. Высокотехнологический способ изготовления таких аппаратов сделал их самыми дорогими нагревательными приборами, что сдерживает их применение. Тем не менее, высокопрочные устройства, способные выдержат сверхвысокое давление, и обеспечить безаварийную работу в течение 20 лет, все больше находят своего потребителя, особенно при реконструкции систем отопления с переходом на энергоэффективные источники нагрева.

Зависимость теплоотдачи от способа подключения батареи

На теплоотдачу отопительных радиаторов воздействует не только материал изделия и температура греющей воды, но и избранная схема подключения батарей к внутридомовой системы отопления:


Прямое односторонне подключение — наиболее распространенная схема для малогабаритных квартир в старом жилом секторе. Она обеспечивает высокие показатели теплопередачи для чугунных приборов нагрева.
Диагональную схему подключения применяют, когда устанавливают приборы с большими габаритами, например, 12 и более чугунных секций. Перекрестное поступление теплоносителя обеспечивает полное заполнение внутреннего контура, тем самым повышая теплоотдачу и снижая тепловые потери.
Схемы нижнего подключения больше подходят для домов с индивидуальным источником теплоснабжения, когда трубы прячутся по настил пола. Это эффективная модель работы нагревательных приборов с потерями не выше 10 %.

Порядок расчета теплоотдачи радиатора отопления

Теплоотдачу можно рассчитать самостоятельно или воспользоваться табличным материалом. Поскольку фактическая тепловая мощность зависит от температурного напора, можно найти табличный коэффициент и применить его к паспортным данным.

Таблица коэффициентов, на которые умножается паспортная теплоотдача батареи в соответствии с величиной DT, в градусах С:

  • 40 — 0.48;
  • 50 — 0.65;
  • 60 −0.82;
  • 70 — 1.0;
  • 75 — 1.09.

Алгоритм расчета фактической теплоотдачи батареи:

  1. Определяют, температуры прямого/обратного теплоносителя и воздуха внутри помещения.
  2. Подставляют данные в формулу и определяют собственный тепловой напор DT.
  3. Находят в таблице коэффициент в соответствии с определенным DT.
  4. Умножают на него паспортный показатель теплоотдачи прибора.
  5. Произвести подсчет числа секций или целостных отопительных устройств .

Нормы теплоотдачи для помещения

Перед установкой системы отопления в доме требуется выполнить проект системы отопления объекта, самой главный задачей которого является определение, тепловой нагрузки, необходимой для обеспечения санитарных норм проживания в осенне-зимний период. Показатель теплоотдачи, указан в справочных таблицах для разных модификаций приборов отопления, в разрезе материалов из которых они изготовлены.

Теплоотдачу измеряют во Вт, многие заводы-изготовители в технической документации радиатора часто обозначают другую размерность — кал/час.

Обратите внимание! Для расчета, пользователь также сможет прибегнуть к онлайн калькулятору.

Формула точного расчета

Формулы для точного подсчета:

Qt=1000 х F х k1 х k2 х k4… хk7, Вт/час

где:

  • Qt — тепловая нагрузка тепла для нагрева помещения;
  • F — Площадь нагрева, метр квадратный;
  • k1 — теплопотери в окнах: двойное остекление 1.27, стеклопакет — 1.0;
  • k2 — теплопотери стен: низкая изоляция — 1.27; кирпичная кладка с теплоизоляцией — 1.0, качественная изоляция — 0.85.
  • k3 — потери при соотношении окон и пола: 50% — 1.2, 40% — 1.1, 10% — 0.8;
  • k4 — температура воздуха в помещении: 25 С — 1.3, 20 С — 1.1, 10 С — 0.7;
  • k5 — количество наружных стен: 1 — 1.1, 2 — 1.2, 3 — 1.3, 4 — 1.4;
  • k 6 — тип комнат над нагреваемым объектом: чердак необогреваемый — 1.0, чердак отапливаемый — 0.9, отапливаемая жилая комната помещение — 0.8;
  • k7 — высота потолков: 2.5 м — 1.0, 3.0 м — 1.05, 3.5 м — 1.1.

Дополнительная информация. После определения Qt, определяют количество батарей, при расчетном температурном перепаде в соответствии с нормативными паспортными данными, и далее приводят это количество в соответствии с фактическим температурным перепадом, по методике обозначенной выше.

Методы увеличения теплоотдачи

Сегодня, когда затраты на энергоносители ложатся тяжелым бременем на семейный бюджет, вне зависимости от модели радиаторов, собственники стараются максимально увеличить их теплоотдачу. Особенности важным подобное стремление становится с началом отопительного сезона. Тем более, что многие батарея установленные в старом жилом фонде зачастую не справляются качественно со своими функциями.
Мероприятия по увеличению тепловой мощности отопительных приборов:

  • Поддерживать в чистоте поверхности нагрева приборов, грязь плохо проводит тепло так же как и заржавевшие приборы, в особенности для чугунных радиаторов.
  • С целью обеспечения наибольшей теплоотдачи, нужно правильно собрать схему теплоснабжения, обратив внимание на уклоны, размещение от пола и стен, свободный доступ к радиаторам.
  • Необходимо проводить ежегодную ревизию и промывку внутренних поверхностей систем отопления.
  • Выполнить установку между стеной и батареей теплоотражающих экранов на основе фольгированного материала.

Таким образом, на основе вышеизложенного, можно сделать простой вывод: непринципиально, из какого металла сделан отопительный прибор. Главное, верно выбрать его по тепловой производительности и дизайну, соответствующего месту установки.

Теплоотдача радиаторов – выбор радиаторов для дома

В паспорте любого радиатора можно обнаружить данные производителя по теплоотдаче. Часто указываются цифры в диапазоне 180 – 240 Вт на одну секцию. Эти значения отчасти являются рекламным трюком, так как недостижимы при реальных условиях эксплуатации. А потребитель нередко тут же выбирает тот, у которого цифра больше.

  • Под цифрами мощности всегда имеется надпись об условиях, при которых она была достигнута, часто мелким шрифтом, например, — «при DT 50 град С».

Это и есть то условие, которое напрочь перечеркивает надежды потребителя на чудодейственный обогрев в домашних условиях от обычного радиатора. Разберемся, какая теплоотдача радиаторов будет действительно в домашней сети отопления, на что обращать внимание при выборе радиаторов и их монтаже…

Что такое ДТ,  DT, dt, Δt в характеристиках радиаторов

DT, dt, Δt – разные обозначения одного и того же, — так называемого, температурного напора. Это разница между средней температурой самого радиатора и температурой воздуха в комнате, где он установлен.

От этой разницы и будет зависеть реальная теплоотдача.

  • Чем горячей радиатор, тем, больше тепла он отдаст воздуху. Чем теплее воздух в комнате, тем меньше теплоотдача радиатора.
  • Что такое средняя температура радиатора? – это среднее значение между температурой теплоносителя на подаче и обратке. Например, подача 70 град, обратка 50 град, тогда средняя температура радиатора 60 град.

При температуре воздуха в комнате 20 град, разница с радиатором со средней температурой 60 град, составит 40 град. Т.е. DT, dt, Δt = 40 град С.

Производители чаще указывают телплоотдачу одной секции радиатора при тепловом напоре Δt = 50 град С. Или просто пишут: «при подаче 80 град, обратке 60 град, воздухе в комнате 20 град.», что и соответствует dt 50 град.

Какая реальная температура радиатора

Как видим, даже Δt = 50 град С оказывается практически не достижимым результатом в домашних условиях. Автоматизированные котлы отключаются при достижении температуры в теплообменнике 80 град, при этом на подаче радиаторов в лучшем случае бывает 74 град. Чаще же эксплуатируются до 70 град на подаче. Температура обратки может колебаться в зависимости от температуры воздуха в доме, мощности теплогенератора, настроек котла… Но чаще меньше от подачи на 20 град.

Таким образом, принимаем типичную среднюю температуру радиатора как 60 град. (подача 70, обратка 50). При температуре в комнате 20 град, — Δt оказывается равным 40 град С. А если воздух в комнате прогрелся до 25 град, то и Δt = 35 град С.

Какая теплоотдача радиатора во время эксплуатации

Какую следует принять мощность одной секции?

  • Если производитель указывает Δt = 50 град, то значение, обычно представленное как 170 – 180 Вт, следует поделить на 1,3.
  • Если указывается «при температуре подачи 90 град» (т.е. Δt = 60 град), то значение (обычно 200 Вт) нужно поделить на 1,5.

В любом случае для стандартного алюминиевого радиатора с межосевым расстоянием 500 мм получается приблизительно 130 Вт на секцию. Это и нужно принимать, в общем -то, но есть еще несколько условий…

Что делать если указана теплоотдача секции больше 200 Вт

Нередко пишут, что мощность радиатора (одной стандартной секции) составляет 240 или даже больше ватт, но при этом указывают что Δt = 70 град. Т.е. производитель принимает вовсе фантастические условия эксплуатации, когда, при температуре в комнате 20 град, подача будет 100 град, а обратка 80. Тогда средняя температура радиатора составит 90 град.

Понятно, что ни в каких домашних системах отопления 100 град на подаче, кроме аварийного случая с твердотопливным котлом, не достижимы. Тем не менее, производители указывают эти цифры для того, чтобы «блеснуть» самой большой рекламой по заманиванию покупателя. Для таких случаев, когда указан Δt = 70 град,  даже разработана таблица с коэффициентами для определения реальной мощности.

Переводим 240Вт на Δt = 40 град, получаем примерно 120 Вт…

Какую мощность радиаторов принять, что еще учитывать

В конечном итоге нас интересует сколько секций нужно поставить в ту или иную комнату радиатора стандартных размеров (глубина, ширина, высота) с межосевым расстоянием обычно 500 мм, или какой размер панели стального радиатора принять… Для этого нужно знать реальную теплоотдачу одной секции.

То, что мы здесь вычислили для стандартного размера алюминиевого (биметаллического, чугунного МС-140) радиатора, — мощность секции как 130 Вт, при разогретом «на всю» котле (74 град на выходе), — все же не совсем подходит для реальных условий. Часто нужен резерв мощности отопительных приборов. Т.е. желательно ставить радиаторы с запасом размеров.

  • Бывают дни с пиковыми морозами, когда желательно бы подтопить получше…
  • Многие хотят температуру побольше – все 25 град, а в отдельных местах 27 град…
  • Помещение может быть плохо утеплено, при строительстве нужно реально оценивать – «удовлетворительная» или нет теплоизоляция и вентиляция в жилище…
  • Многие рекомендуют низкотемпературный обогрев, как создающий меньше пыли.

Учитывая подобные обстоятельства можно рекомендовать устанавливать радиаторы из расчета, что мощность стандартной секции с межосевым расстоянием составляет всего 110 Вт. При этом котел большинство времени может работать в более низкотемпературном режиме – 55 – 60 град (но выше точки росы на теплообменнике).

  • Если же в доме есть теплые полы и их надежность оценивается близкой к 100%, то многие специалисты считают, что можно сэкономить и установить 50% мощности радиаторов или внутрипольные конвектора в угоду дизайну… Отказываться же вовсе от радиаторов недопустимо, разве что по обстоятельствам самой жесткой экономии…

 

таблица сравнения чугунных, стальных, алюминиевых и биметаллических батарей

Теплоотдача батарей должна перекрывать тепловые потери здания на 100-120 процентов. Иначе в вашем доме не будет комфортной температуры. Вы либо заморозите своих домочадцев, либо выбросите деньги на генерацию лишних «градусов».

Поэтому, собирая систему обогрева жилища, нужно иметь представление о том, какая максимальная теплоотдача радиаторов отопления возможна в конкретно вашем случае.

Традиционное отопление

Традиционное отопление в доме

Как определить теплоотдачу батареи?

На этот параметр влияют три фактора:

  • Температура поступающего в трубу теплоносителя – чем она больше, тем выше отдача батареи.
  • Теплопроводность конструкционного материала батареи – чем она выше, тем меньше будет потерь при трансляции энергии теплоносителя в отапливаемую комнату.
  • Площадь внешней поверхности батареи – чем она больше, тем лучше. Ведь в большой радиатор можно залить огромную порцию теплоносителя, «добирая» калории не качеством, а количеством даже в случае недостаточной теплопроводности и низкой температуры воды или пара в батарее.

Все эти параметры увязываются между собой в особой формуле, разбавленной дополнительными коэффициентами, итогом которой будет искомая теплоотдача.

Подобным образом можно вычислить теплоотдачу любой заполоненной горячей водой емкости. Однако в случае с батареями можно обойтись и без излишне сложных вычислений. Ведь все три вышеописанных параметра давно стандартизированы и учтены конструкторами батарей отопления.

Поэтому типовая теплоотдача секций радиаторов или готовых панелей в большинстве случаев определяется по составленным производителем справочникам, где эта информация представлена в виде табличных данных. В итоге для определения отдачи батареи вам нужно знать только марку радиатора. А если вы испытываете затруднение с определением этой информации, то для грубого расчета будет достаточно информации о типе конструкционного материала.

Таблица теплоотдачи радиаторов отопления

Упрощенный табличный справочник по теплоотдаче радиаторов, составленный на основе четырех наиболее распространенных конструкционных материалов выглядит следующим образом:

Наименование материалаДопустимое давление, барТеплоотдача стандартной секции, кВтДопустимая температура теплоносителя, °C.
Чугун (серый или ковкий)8-90,8-0,16150
Конструкционная сталь8-120,15120
Биметаллический материал (стальной сердечник и алюминиевые ребра)16-350,15-0,2130
Алюминий6-160,2130

То есть даже по упрощенному справочнику видно, что теплоотдача чугунных радиаторов отопления оставляет желать лучшего, хотя именно такие батареи выдерживают максимальную температуру теплоносителя. И если ваш котел отдает в системе перегретый теплоноситель, то вам придется приобрести относительно «холодную» батарею из чугуна.

Кроме того, по упрощенной таблице видно, что если вам нужна максимальная теплоотдача и высокая прочность, то идеальным вариантом для вас будет биметаллическая батарея, способная выдержать кратковременный скачек давление до 35 атмосфер.

Однако если вам нужна умеренная прочность и максимальная теплоотдача радиаторов отопления – алюминиевые батареи подойдут для вашего дома с большей вероятностью, чем биметаллические или стальные изделия.

Более точная таблица, составленная с учетом распространенных моделей чугунных,  алюминиевых или биметаллических батарей выглядит следующим образом:

Наименование модели радиатораТеплоотдача секции, кВт
Алюминиевая батарея RoyalTermo Evolution0,205
Биметаллическая батарея РИФАР Base0,204
Алюминиевая батарея RoyalTermo Optimal0,195
Чугунная батарея М-140-АО0,175
Биметаллическая батарея RoyalTermo BiLiner0,171
Чугунная батарея РД-900,137

Эти данные подтверждают высокую отдачу алюминиевых батарей, задекларированную в первой таблице. Такие радиаторы генерируют от 0,19 до 0,20 кВт тепловой энергии на секцию. Вместе с тем становится понятно, что теплоотдача биметаллических радиаторов отопления засвистит скорее от стараний производителя, чем от конструкционного материала. Ведь такие батареи генерируют от 0,17 до 0,2 кВт тепловой энергии на одну секцию.

Теплоотдача стальных радиаторов отопления панельного типа зависит от их габаритов. Например, радиатор размером 500х500 миллиметров излучает 0,8 кВт, а батарея с габаритами 500х1000 мм генерирует целых 2 кВт. Поэтому в таблицах для секционных радиаторов сведений о панельных стальных батареях просто нет. Информация о теплоотдаче таких конструкций идет в отдельном справочнике.

Как увеличить теплоотдачу радиатора?

Что делать в том случае, если батарея уже куплена, а ее теплоотдача не соответствует заявленным значениям? Причем к качеству радиатора у вас претензий нет.

В этом случае возможны два варианта действий, направленных на увеличение теплоотдачи батареи, а именно:

  • Повышение температуры теплоносителя.
  • Оптимизация схемы подключения радиатора.

В первом случае вам придется закупить более мощный котел или повысить давление в системе, подстегнув скорость циркуляции теплоносителя, который просто не успеет  остыть в обратке. Это достаточно эффективный способ, хотя и очень затратный.

Оптимизация схемы подключения радиатора

Оптимизация схемы подключения радиатора

Во втором случае вам нужно пересмотреть схему подключения батареи. Ведь согласно нормативам и паспорту радиатора 100-процентную тепловую мощность можно получить только при одностороннем прямом подключении (напор вверху, обратка – внизу и обе трубы – на одной стороне батареи).

Перекрестный монтаж – по диагонали: напор вверху, обратка внизу – предполагает потери мощности на уровне 2-5 процентов от паспортного значения. Нижняя схема подключения – напор и обратка внизу – приведет к потерям 10-15 процентов тепловой мощности. Ну и самым неудачным считается однотрубное соединение – напор и обратка внизу. С одной стороны батареи. В этом случае радиатор теряет до 20 процентов мощности.

Таким образом, вернув рекомендованный способ врезки батареи в разводку, вы получите 5- или 20-процентный прирост тепловой мощности на каждом радиаторе. Причем безо всяких капиталовложений.

Также советуем посмотреть:


Теплоотдача радиаторов отопления – таблица и сравнение моделей

Когда проводится проектирование системы отопления дома, проектировщики в первую очередь стараются определить, какое количество тепла необходимо будет использовать, чтобы в доме создались комфортные условия проживания. От чего это зависит? В первую очередь от такого показателя, как теплоотдача радиаторов отопления (таблица будет указана ниже).

Итак, что такое теплоотдача отопительной батареи? Это критерий тепловой энергии, которая выделяется за определенный промежуток времени. Измеряется она в Вт/м*К, некоторые производители в паспорте указывают другую единицу измерения — кал/час. По сути, это одно и то же. Чтобы перевести одну в другую, придется воспользоваться соотношением: 1,0 Вт/м*К= 859,8452279 кал/ч.

Что влияет на коэффициент теплоотдачи

  • Температура теплоносителя.
  • Материал, из которого изготавливаются отопительные батареи.
  • Правильно проведенный монтаж.
  • Установочные размеры прибора.
  • Размеры самого радиатора.
  • Тип подключения.
  • Конструкция. К примеру, количество конвекционных ребер в панельных стальных радиаторах.

С температурой теплоносителя все понятно, чем она выше, тем больше тепла прибор отдает. Со вторым критерием тоже более или менее понятно. Приведем таблицу, где можно ознакомиться, какой материал и сколько отдает тепла.

Материал для батареи отопленияТеплоотдача (Вт/м*К)
Чугун52
Сталь65
Алюминий230
Биметалл380

Скажем прямо, это показательное сравнение говорит о многом, из него можно сделать вывод, что, к примеру, алюминий имеет теплоотдачу практически в четыре разы выше, чем чугун. Это дает возможность снижать температуру теплоносителя, если используются алюминиевые батареи. А это приводит к экономии топлива. Но на практике получается все по-другому, ведь сами радиаторы изготавливаются по разным формам и конструкциям, к тому же модельный ряд их настолько огромен, что говорить о точных цифрах здесь не приходится.

Теплоотдача в зависимости от температуры теплоносителя

Для примера можно привести вот такой разброс степени отдачи тепла у алюминиевых и чугунных радиаторов:

  • Алюминиевые – 170-210.
  • Чугунные – 100-130.

Во-первых, сравнительная степень резко упала. Во-вторых, диапазон разброса самого показателя достаточно большой. Почему так получается? В первую очередь из-за того, что производители используют различные формы и толщину стенки отопительного прибора. А так как модельный ряд достаточно широк, отсюда и пределы теплоотдачи с сильным разбегом показателей.

Давайте рассмотрим несколько позиций (моделей), объединенных в одну таблицу, где будут указаны марки радиаторов и их показатели теплоотдачи. Это таблица не сравнительная, просто нам хочется показать, как меняется тепловая отдача прибора в зависимости от его конструкционных отличий.

МодельТеплоотдача
Чугунный М-140-АО175
М-140155
М-90130
РД-90137
Алюминиевый RIfar Alum183
Биметаллический РИФАР Base204
РИФАР Alp171
Алюминиевый RoyalTermo Optimal195
RoyalTermo Evolution205
Биметаллический RoyalTermo BiLiner171
RoyalTermo Twin181
RoyalTermo Style Plus185

Как видите, теплоотдача радиаторов отопления во многом зависит от модельных отличий. И таких примеров можно приводить огромное количество. Необходимо обратить ваше внимание на один очень важный нюанс – некоторые производители в паспорте изделия указывают теплоотдачу не одной секции, а нескольких. Но в документе все это прописывается. Здесь важно быть внимательным и не совершить ошибку при проведении расчета.

Тип подключения

Хотелось бы подробнее остановиться на этом критерии. Дело все в том, что теплоноситель, проходя по внутреннему объему батареи, заполняет его неравномерно. И когда дело касается теплоотдачи, то эта самая неравномерность очень сильно влияет на степень данного показателя. Начнем с того, что существует три основных типа подключения.

  1. Боковое. Чаще всего используется в городских квартирах.
  2. Диагональное.
  3. Нижнее.

Если рассматривать все три типа, то выделим второй (диагональное), как основу нашего разбора. То есть, все специалисты считают, что именно данная схема может быть взята за такой коэффициент, как 100%. И это на самом деле так и есть, ведь теплоноситель по этой схеме проходит от верхнего патрубка, спускаясь вниз к нижнему патрубку, установленного с противоположной стороны прибора. Получается так, что горячая вода движется по диагонали, равномерно распределяясь по всему внутреннему объему.

Теплоотдача в зависимости от модели прибора

Боковое подключение в данном случае имеет один недостаток. Теплоноситель заполняет радиатор, но при этом последние секции охватываются плохо. Вот почему теплопотери в этом случае могут быть до 7%.

И нижняя схема подключения. Скажем прямо, не совсем эффективная, теплопотери могут составлять до 20%. Но оба варианта (боковой и нижний) будут работать эффективно, если использовать их в системах с принудительной циркуляцией теплоносителя. Даже небольшое давление будет создавать напор, которого хватит, чтобы довести воду до каждой секции.

Правильная установка

Не все обыватели понимают, что отопительный радиатор должен быть правильно установлен. Существуют определенные позиции, которые могут влиять на теплоотдачу. И эти позиции в некоторых случаях должны выполняться жестко.

К примеру, горизонтальная посадка прибора. Это немаловажный фактор, именно от него зависит, как будет двигаться теплоноситель внутри, будут ли образовываться воздушные карманы или нет.

Поэтому совет тем, кто решается установить батареи отопления своими руками – никаких перекосов или смещений, старайтесь использовать необходимые измерительные и контролирующие инструменты (уровень, отвес). Нельзя допустить, чтобы батареи в разных комнатах устанавливались не на одном уровне, это очень важно.

И это еще не все. Многое будет зависеть от того, на каком расстояние от ограничительных поверхностей радиатор будет установлен. Вот только стандартные позиции:

  • От подоконника: 10-15 см (погрешность 3 см допустима).
  • От пола: 10-15 см (погрешность 3 см допустима).
  •  От стены: 3-5 см (погрешность 1 см).

Внимание! Если необходимо установить экраны для радиаторных батарей, то выбирайте лучшие из них!

Как может отразиться увеличение погрешности на теплоотдачу? Рассматривать все варианты нет смысла, приведем пример нескольких основных.

  • Увеличение в большую сторону погрешности расстояния между подоконником и прибором уменьшает показатель тепловой отдачи на 7-10%.
  • Уменьшение погрешности расстояния между стеной и радиатором уменьшает теплоотдачу до 5%.
  • Между полом и батарей – до 7%.

Казалось бы, какие-то сантиметры, но именно они могут снизить температурный режим внутри дома. Вроде бы снижение не такое уж и большое (5-7%), но давайте сравнивать все это с потреблением топлива. Оно на эти же проценты будет возрастать. За один день это не будет заметно, а за месяц, а за весь отопительный сезон? Сумма сразу вырастает до астрономических высот (учитывайте цены на 2020 год). Так что стоит и на это обратить особое внимание.

чугунный или биметаллический, сравнительная таблица теплоотдачи

Радиаторная батарея выбирается по определенным параметрам.Радиаторная батарея выбирается по определенным параметрам.На стадии проекта дома выбираются радиаторы отопления помещений. В частном строительстве часто это право передается владельцу дома. Как выбрать необходимый радиатор: чугунный, биметаллический, алюминиевый? Не всегда в выборе преобладает здравый смысл и реальные данные приборов отопления, перевешивает экономическая составляющая стоимости дома. Не всегда что дешево, правильный выбор, постараемся раскрыть параметры теплоотдачи разных радиаторов.

Радиатор отопления, сравнение нескольких видов

Коэффициент теплопередачи представлен в таблице.Коэффициент теплопередачи представлен в таблице.Основной характеристикой отопительного устройства является теплоотдача, это способность радиатора создать тепловой поток необходимой мощности. Выбирая отопительное устройство, надо понимать, что для каждого из них существуют определенные условия, при которых создается указанный в паспорте тепловой поток. Основными радиаторами выбора в отопительных системах являются:

  1. Секционный чугунный радиатор.
  2. Алюминиевый прибор отопления.
  3. Биметаллические секционные приборы отопления.

Сравнивать разного вида отопительные устройства будем по параметрам, которые влияют на их выбор и установку:

  • Трубы для отопления также выбирают по данным, приведенным в таблице.Трубы для отопления также выбирают по данным, приведенным в таблице.Величина тепловой мощности прибора отопления.
  • При каком рабочем давлении, происходит эффективное функционирование прибора.
  • Необходимое давление для опрессовки секций батареи.
  • Занимаемый объем теплового носителя одной секцией.
  • Какой вес отопительного прибора.

Необходимо отметить, что в процессе сравнения не стоит учитывать максимальную температуру теплового носителя, высокий показатель этой величины разрешает применение этих радиаторов в жилых помещениях.

В городских тепловых сетях всегда разные параметры рабочего давления теплового носителя, этот показатель надо учитывать, выбирая радиатор, а также параметры испытательного давления. В загородных домах, в поселках с коттеджами теплоноситель почти всегда ниже показателя в 3 Бар, но в городской черте централизованное отопление подается с давлением до 15 Бар. Повышенное давление необходимо, так как много зданий с большим количеством этажей.

Важные аспекты выбора радиатора

Радиаторные батареи очень распространены для отопления.Радиаторные батареи очень распространены для отопления.Выбирая радиатор надо помнить о гидравлическом ударе, который происходит в сетях централизованного отопления при первых запусках системы в работу. По этим причинам не каждый радиатор подходит для этого вида систем отопления. Теплоотдачу прибора отопления желательно проводить с учетом характеристик прочности отопительного устройства.

Важными показателя выбора радиатора являются его вес и вместимость теплового носителя, особенно для частного строительства. Емкость радиатора поможет в расчетах нужного количества теплового носителя в системе частного отопления, провести расчет расходов на энергию нагрева его до необходимой температуры.

Необходимо при выборе отопительных устройств учитывать и климатические условия региона. Радиатор крепится обычно к несущей стене, по периметру дома располагаются приборы отопления, поэтому их вес необходимо знать для расчета и выбора способа креплений. В качестве сравнений теплоотдачи радиаторов отопления таблица, в ней приводятся данные известной компании RIFAR, выпускающие отопительные устройства из биметалла и алюминия, а также параметры чугунных приборов отопления марки МС-410.

ПараметрыАлюминиевый от.прибор межосевое 500 мм.Алюминиевый от.прибор межосевое 350 мм.Биметалл. устройство межосевое 500 мм.Биметалл. устройство межосевое 350 мм.Чугунный от.прибор межосевое 500 мм.Чугунный от.прибор межосевое 300 мм.
Тепловая отдача секция (Вт.)183139204136160140
Давление рабочее (Бар.)2020202099
Давление испытательное (Бар.)303030301515
Емкость секции (Л.)0,270,190,20,181,451,1
Вес секции (кг.)1,451,21,921,367,125,4

Пояснения сравнительных величин приборов отопления

Из представленных выше данных, видно, что наиболее высоким показателем теплоотдачи обладает биметаллическое отопительное устройство. Конструктивно такой прибор представлен компанией RIFAR в ребристом алюминиевом корпусе, в котором располагаются металлические трубки, вся конструкция крепится сварным каркасом. Этот вид батарей ставится в домах с большой этажностью, а также в коттеджах и частных домах. К недостатку этого вида отопительного устройства относится его дороговизна.

На таблице наглядно показаны параметры разных приборов.На таблице наглядно показаны параметры разных приборов.Более востребованы алюминиевые отопительные приборы, у них на немного ниже параметры теплоотдачи, но стоят значительно дешевле биметаллических устройств отопления. Показатели испытательного давления и рабочего позволяют этот вид батарей устанавливать в зданиях без ограничения этажности.

Важно! Когда этот вид батарей ставится в домах с большим количеством этажей, рекомендуется иметь собственную котельную станцию, в которой есть узел водоподготовки. Это условие предварительной подготовки теплоносителя связано со свойствами алюминиевых батарей, они могут подвергаться электрохимической коррозии, когда он поступает в некачественном виде через центральную сеть отопления. По этой причине отопительные приборы из алюминия рекомендуется ставить в отдельных системах отопления.

Чугунные батареи в этой сравнительной системе параметров значительно проигрывают, у них низкая теплоотдача, большой вес отопительного прибора. Но, несмотря на эти показатели, радиаторы МС-140 пользуются спросом населения, причиной которого являются такие факторы:

  1. Глубина секции напрямую влияет на качество отопления вашего дома.Глубина секции напрямую влияет на качество отопления вашего дома.Длительность безаварийной эксплуатации, что важно в отопительных системах.
  2. Стойкость к негативному воздействию (коррозии) теплового носителя.
  3. Тепловая инерционность чугуна.

Данный вид устройств отопления работает более 50 лет, для него нет разницы в качестве подготовки теплового носителя. Нельзя их ставить в домах, где, возможно, высокое рабочее давление сети отопления, чугун не относится к прочным материалам.

Как правильно сделать расчет тепловой мощности

Грамотное обустройство системы отопления в доме не может обойтись без теплового расчета мощности отопительных устройств необходимых для обогрева помещений. Существуют простые проверенные способы расчета тепловой отдачи отопительного прибора, необходимой для обогрева комнаты. Здесь также учитывается расположение помещения в доме по сторонам света.

Тепловая мощность - формула расчета и таблица значений.Тепловая мощность - формула расчета и таблица значений.Что надо знать для расчета тепловой мощности:

  • Южная сторона дома обогревается на метр кубический помещения 35 Вт. тепловой мощности.
  • Северные комнаты дома на метр кубический обогреваются 40 Вт. тепловой мощности.

Для получения общей тепловой мощности необходимой для обогрева помещений дома надо реальный объем комнаты умножить на представленные величины и сложить их по количеству комнат.

Важно! Представленный вид расчета не может быть точным, это укрупненные величины, ими пользуются для общего представления необходимого количества отопительных приборов.

Расчет биметаллических устройств отопления, а также алюминиевых батарей проводится исходя из параметров указанных в паспортных данных изделия. По нормативам секция такой батареи равняется 70 единицам мощности (DT).

Что это такое, как понимать? Паспортный тепловой поток секции батареи может быть получен при соблюдении условия подачи теплового носителя с температурой 105 градусов. Для получения в обратной системе отопления дома температуры 70 градусов. Начальная температура в комнате принимается за 18 градусов тепла.

Биметаллические батареи - современное решение.Биметаллические батареи - современное решение.Важно! Надо понимать, что данные для батарей показаны, когда теплоноситель нагрет до 105 градусов, что в реальных системах бывает редко, означает и меньшую теплоотдачу. Для расчета реального теплового потока надо определить величину DT, это делается при помощи формулы:

DT= (температура носителя подачи + температура носителя обратки)/2, минус комнатная температура. Затем данные в паспорте изделия умножить на коэффициент поправочный, которые для разных значений DT приводятся в специальных справочниках. На практике это выглядит так:

  • Система отопительная работает в прямой подаче 90 градусов в обработке 70 градусов, комнатная температура 20 градусов.
  • По формуле получается (90+70)/2-20=60, DT= 60

По справочнику ищем коэффициент для этой величины, он равен 0,82. В нашем случае тепловой поток 204 умножаем на коэффициент 0,82, получаем реальный поток мощности = 167 Вт.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Теплоотдача стальных радиаторов отопления таблица

Домой » Коммуникации » Отопление » Теплоотдача радиаторов отопления — таблица характеристик и рекомендации по выбору

Теплоотдача радиаторов отопления — таблица характеристик и рекомендации по выбору

В преддверии холодного сезона многие задаются вопросом, какой выбрать радиатор. Если Вы столкнулись с такой проблемой, то эта статья для вас. Здесь мы подробно разберём характеристики различных типов обогревателей, а также рассмотрим таблицу теплоотдачи радиаторов отопления.

Классификация радиаторов

В зависимости от материала изготовления радиаторы бывают:

Характеристики радиаторов будут зависеть от:

Чугунные батареи

Плюсы такой батареи – высокая инертность и хорошая теплоотдача радиаторов отопления, таблица приводит результат 80 – 150 Вт посекционное.

Такая батарея долго нагревается, но и долго отдает «впитанное» тепло. Но минусов у такого варианта тоже немало – большой вес, требование к хорошему уходу. Такие батареи не устойчивы к гидроударам. Плохое строение (высокая разница между проходным сечением стояка и батареи) приведет к быстрому загрязнению, вследствие медленного течения воды по радиатору.

Если сравнивать чугунные радиаторы с другими – видно, что они сильно отстают от других предложенных вариантов и становится трудно понять, почему их до сих пор применяют? Ответ прост – батареи из этого материала долговечны, устойчивы к коррозии. При правильном пользовании и должном уходе такие батареи прослужат много лет (25 – 100).

Технические характеристики чугунных батарей:

  • Макс. давление – 6 – 9 бар;
  • Мощность (тепловая) секции – 80 – 160 Вт ;
  • Макс. температура теплоносителя – 150 градусов по Цельсию.
  • Массу спрашивайте у продавца, в среднем одна секция – 7,5 кг.

Алюминиевые радиаторы

Батареи из алюминия имеют много преимуществ. Они не требуют постоянного ухода. Низкий вес батарей значительно снизит расходы на транспортировку. Более устойчивы к гидроударам, нежели чугунные. Высокое прохождение теплоносителя не дает загрязняться таким радиатором изнутри. Это связано с проходным сечением, меньшим, либо равным внутреннему диаметру стояка.

Вы можете услышать распространённый миф о том, что такие батареи имеют низкую теплоотдачу, из-за маленького сечения. Это ложь. Сечение компенсируется площадью оребрения радиатора. Минусы у такой батареи тоже есть – зачастую они не выдерживают высоких скачков давления. Также при изготовлении алюминиевых батарей часто используют сплавы, что сильно повышает их разрушаемость.

Неправильное подключение приведет к окислению внутренней поверхности батареи. Также, теплоноситель в России содержит много примесей, что приведет к коррозии, значительно сокращающей срок службы. Поэтому не стоит устанавливать их самостоятельно.

Технические характеристики алюминиевых батарей:

  • Давление – 12 – 16 бар;
  • Мощность (тепловая) секции – 138 – 210 В;
  • Макс. температура теплоносителя – 130 градусов по Цельсию;
  • Масса одной секции, в среднем 1,12 – 1,5 кг.

Стальные радиаторы

Стальной радиатор имеет много вариаций. В основном можно выделить панельные и трубчатые радиаторы. Плюсы и минусы такого радиатора сильно зависят от стоимости. Чем дороже – тем качественнее и лучше будет отопление. Такой радиатор имеет отличную теплоотдачу, за счет нагрева не только посредством воздуха, но и нагрева путем конвенции. Радиатор по конструкции прост, поэтому мала возможность поломки чего-то трудно заменимого. Небольшой вес такого радиатора позволит самому его монтировать, а если что-то не подходит по строению, то Вы можете ознакомиться с другими типами таких радиаторов – их достаточно много.

Радиатор из стали дешевле аналогичного радиатора из алюминия. Также такой радиатор выглядит достаточно привлекательно. Недостаток таких радиаторов в основном заключается в трудной эксплуатации. Такая батарея не устойчива к гидроударам, а краска на стали плохо удерживается, что непременно приведёт к её отшелушиванию. Самым большим недостатком является отсутствие, какого либо противостояния коррозии. Если воды в батарее нет, то она начинает ржаветь. Обычно во время теплых времен года такие батареи снимают, сливая воду, для техобслуживания.

Технические характеристики стальных батарей:

  • Давление – 8,6 – 10 бар.
  • Мощность (тепловая) – 1200 – 1800 Вт (для 10 секций).
  • Макс. температура теплоносителя – 110 – 120 градусов по Цельсию
  • Масса одной секции, в среднем – 1,36 – 1,707 кг

Биметаллические радиаторы

Биметаллические радиаторы – лучшие радиаторы на рынке на данный момент из всех представленных. У них нет минусов в плане работы. Такие батареи имеют небольшой вес и прекрасный «хай-тек» стиль. Радиатор имеет теплоотдачу примерно равную алюминиевому. Такие трубы выдерживают высокую температуру теплоносителя 135 – 210 температуры по Цельсию. Проходное сечение устройства меньше стояка, поэтому сильного загрязнения от биметаллических радиаторов можно не ждать. Хвалить такой радиатор можно бесконечно долго, но все же он имеет один серьезный недостаток – высокую стоимость.

Технические характеристики биметаллических батарей:

  • Давление – 16 – 36 бар.
  • Теплоотдача – 138 – 200 Вт.
  • Максимальная температура теплоносителя – 135 – 210 градусов по Цельсию.
  • Масса одной секции – 1,75 кг в среднем.

Расчет нужного количества тепла для отопления

Для примерного значения нужного количества тепла для квартиры нужно брать в расчет:

Типы подключения могут быть следующими:

Боковое подключение – самое используемое в городской квартире. Диагональное – самое оптимальное, если хотите получать максимальное количество теплоты. Так теплоноситель будет распределяться равномерно, заполняя все внутреннее пространство батареи.

Сколько требуется тепла для отопления квартиры?

Если брать для расчёта три типа регионов — это центральные, северные и южные, то для отопления квартиры в центральной части России для отопления десяти квадратных метров жилплощади вам потребуется приблизительно 1кВт тепловой мощности, для юга страны эта цифра будет составлять 0.7 кВт, а для северных регионов 1.3 кВт. Конечно, эти цифры приблизительны, чтобы посчитать реальное количество энергии нужной для отопления надо учитывать теплопотери на окна и двери.

Мощность одной секции
(в среднем; Вт)

Таблицы теплоотдачи радиаторов отопления разных материалов

Главная задача радиаторов отопления — эффективный и качественный обогрев комнаты, в которой он установлен.

Это зависит от такой характеристики как теплоотдача. Этот показатель измеряется в Вт и указывает на то, сколько тепловой энергии выделяется радиатором в течение определенного периода времени.

Он является уникальным для каждого радиатора и зависит от его размера, материала, из которого он изготовлен и от теплоносителя.

На теплоотдачу может влиять также способ его подключения и особенности размещения. Это можно понять на простом примере — радиатор, встроенный в нишу, будет отапливать помещение медленнее, чем установленный обычным образом.

Расчет теплоотдачи радиатора

Теплоотдача радиатора рассчитывается по формуле:

где: k — коэффициент теплопередачи радиатора, Вт/м*К;

А — площадь поверхности радиатора, м²;

ΔT — температурный напор — разность между температурой радиатора и отапливаемого помещения, °С.

В данном случае, значение разницы температур будет одинаковым при вычислении ее в градусах и Кельвина и Цельсия .

Таблица. 1 Коэффициент теплоотдачи радиаторов по материалу

Тип радиатора по материалу

Коэффициент теплоотдачи (Вт/м*К)

Итак, биметаллические обогреватели по сравнению с другими являются самыми эффективными. Все дело в их конструктивных особенностях. они представляют собой алюминиевый корпус с прочным каркасом из стальных трубок внутри него. Такой радиатор подойдет как для квартиры в многоэтажном доме, так и в коттедже.

Алюминиевые радиаторы уступают биметаллическим в плане эффективности теплопередачи, но они имеют меньший вес и стоят дешевле. Помимо этого алюминиевый сплав может быть подвержен негативному воздействию некачественного теплоносителя.

Чугунные радиаторы существенно отличаются от всех остальных. Обладая значительным весом, они являются наименее эффективными. Их главные преимущества — долговечность и высокая тепловая инерция. Они дольше держат тепло и продолжают обогревать помещение даже спустя какое-то время после отключения котла.

No related posts.

Добавить комментарий Отменить ответ

© Copyright 2017. Все права защищены.

Как узнать мощности стальных радиаторов отопления: их особенности

Что может быть неприятней дорогих и холодных батарей в зимний сезон?

Иногда при замене старой отопительной системы люди задаются вопросом, какие установить обогреватели, вместо того, чтобы подумать, как узнать мощность панельного радиатора и сверить ее с имеющимся в системе давлением и теплоносителем.

Только понимая, что такое теплоотдача и от чего зависит ее уровень, можно правильно подобрать радиаторы в помещения.

Свойство теплоотдачи

Мощность стальных радиаторов отопления, так же как и всех остальных видов обогревателей основана на принципе их работы:

  1. Теплоноситель, попадая в батарею, циркулирует по резервуару (у стальных панельных моделей – это каналы), при этом в горячем состоянии он направлен вверх, тогда как при остывании идет вниз. В автономной или централизованной отопительной системе нагревом носителя занимается котел.
  2. За время, что горячая вода соприкасается с радиатором, она отдает ему свое тепло, нагревая его стенки. Этот момент очень важен, так как от размера обогревателя зависит, какой длины будет ее путь, и чем он дольше, тем горячее радиатор.
  3. Нагретые стенки конструкции отдают свою температуру воздуху, который распространяется по помещению под воздействием потоков тепла.
  4. Чтобы увеличить уровень теплоотдачи, производители «снабжают» отопительный прибор теплообменниками, как это видно по стальным радиаторам типа 11, 22 и 33.

Наличие теплообменников значительно увеличивает мощность стальных радиаторов, работая по двум нагревательным принципам: радиаторному, при котором используется тепло стенок устройства, и конвекторному, который образует движение разогретого воздуха.

Как правило, показатели мощности изготовитель указывает в техпаспорте, поэтому можно ориентироваться по нему, но еще лучше самостоятельно произвести расчеты с учетом площади помещения, температуре воздуха и количеству теплопотерь.

Последствиями неправильно подобранного обогревателя являются:

  1. Так называемое перетапливание, когда в помещении настолько жарко, что приходится держать форточку открытой. Это создает вредный для организма микроклимат, вынуждает платить больше за энергозатраты или устанавливать термостаты, чтобы снижать нагрузку на систему.
  2. Если мощность панельных стальных радиаторов отопления ниже необходимого уровня, то в комнате холодно даже при их максимальной нагрузке.
  3. Сильные перепады давления в отопительной системе, оснащенной слабыми батареями, приведет к аварии, так как они не выдержат подобных «стрессов».

Всех перечисленных проблем можно избежать, если знать, что именно влияет на теплоотдачу батарей отопления, и как поднять их эффективность.

Что влияет на теплоотдачу?

При выборе модели обогревателя нужна таблица мощности стальных радиаторов, которую потребителям должен предоставлять производитель или продавец-консультант.

Так же следует учесть несколько нюансов, которые им присущи:

  1. Перед покупкой новых батарей отопления следует поинтересоваться, какая температура теплоносителя в системе. Чем она горячее, тем выше будет нагрет радиатор, а значит, и теплоотдача будет больше. Узнав точную температуру, нужно сравнить ее с показателями выбранной модели, которые указываются в техпаспорте. Для безопасной и эффективной работы они должны совпадать.
  2. Размер радиатора имеет значение. Чем он больше, тем дольше в нем находится носитель, а от этого горячее становятся его стенки.
  3. Теплопроводность материала так же важна. В данном случае речь идет о листовой стали не более 1.5 мм толщины, что указывает на способность быстро нагреваться.

Из таких нюансов складывается мощность панельных радиаторов, поэтому при ее расчете следует учитывать все их параметры.

Мощность стальных радиаторов отопления (таблица)

Особенности батарей из стали

Конструкция панельных радиаторов такова, что они изготавливаются из двух штампованных листов стали, соединенных вместе, внутри которых находятся 2 горизонтальных канала вверху и внизу и по 3 вертикальных на каждые 10 см длины.

Слабым «звеном» подобных обогревателей является узость этих каналов, поэтому так важно, чтобы теплоноситель был без примесей. В централизованной отопительной системе это невозможно поэтому, сделав выбор в пользу радиаторов из стали, нужно устанавливать фильтр на входе подачи теплоносителя в подающую трубу квартиры.

Как правило, кВт стальных радиаторов зависит от их типа и в среднем составляет 0.1-014 на секцию:

  1. Для типа 11. который состоит из одной секции и конвектора при глубине 63 мм мощность равна 1.1 кВт.
  2. Для 22 типа. состоящего из двух секций с двумя конвекторами при глубине 100 мм – это 1.9 кВт.
  3. 33-тий тип признан самым эффективным, так как состоит из трех секций с тремя конвекторами при глубине 150 мм. Мощность панельного стального радиатора этого типа равна 2.7 кВт.

Для примера были взяты конструкции с конвекторами, так как без них стальные панели малоэффективны и годятся для небольших автономных систем отопления.

Чтобы сделать правильный выбор, следует перед покупкой ознакомиться со следующими параметрами:

  1. Сколько кВт в 1 секции стального радиатора.
  2. Как влияет высота и длина изделия на его мощность.
  3. Сколько в нем секций и конвекторов.

Только получив ответы на эти вопросы, можно подобрать оптимальный вариант обогревателя для каждого помещения в отдельности.

Источники: http://zg-dom.ru/kommunikatsii/otoplenie/teplootdacha-radiatorov-otopleniya-tablitsa-harakteristik-i-rekomendatsii-po-vyboru.html, http://holodine.net/dopolnitelnoe-uteplenie/radiator/type/tablicy-teplootdachi-radiatorov-otopleniya/, http://netholodu.com/elementy-otopleniya/radiatory/stalnye/moshhnost.html

Какая теплоотдача биметаллических радиаторов отопления? Обзор и что лучше и как рассчитать: Виды +Видео

Радиатор в детскойТеплоотдача биметаллических радиаторов отопления: какие лучше? Многие из тех, кому приходилось заниматься заменой и ремонтом батарей, не понаслышке знают, что самыми дорогими из всех доступных водяных конструкций обогревателей (среди которых стальные, чугунные и алюминиевые) являются именно биметаллические радиаторы отопления.

Для наглядного подтверждения того, что биметаллические батареи эффекты, есть условная таблица теплоотдачи, где указаны данные о биметаллических радиаторах, теплопроводность других металлов и измерение температуры воздуха. Действительно ли это устройство настолько эффективно?

Что это такое?

По своей сути, биметаллический обогревать – это смешанный тип конструкции, который смог воплотить в себе преимущества алюминиевой и стальной системы отопления.

Именно на этих элементах основано устройства радиатора:

  • В середине биметаллический радиаторОбогреватель, который состоит их 2-х корпусов – наружного (алюминиевого) и внутреннего (стального).
  • Благодаря крепкой внутренней оболочке из стали корпус конструкции не боится воздействия сильно горячей воды, может выдерживать даже высокое давление и дает отличные показатели прочности соединения каждых секций радиатора в единую батарею.
  • Корпус из алюминия отлично передает и рассеивает тепло в воздухе, не подвержен коррозии снаружи.

Для подтверждения того, какая теплоотдача у биметаллических радиаторов отопления, была создана сравнительная таблица. Ближайшее и сильнейшие конкурента – это радиатор из ЧГ чугуна, из алюминия АЛ и АА, стали ТС, но биметаллический радиатор БМ имеет лучшие показатели теплоотдачи, хорошие данные рабочего давления и стойкость к коррозии.

Интересно, что почти во всех таблицах есть сведения производителей об уровне теплоотдачи, которые приведены к стандарту в виде высоты радиатора 0.5 м и разница температур 70 градусов.

Но на самом деле все куда хуже, так как в последнее время 70% производителей указывают теплоотдачу тепловой мощности на одну секцию и за час, т.е. данные могут существенно отличаться.  Делается это специально, данные специально не приводят для упрощения восприятия покупателя, чтобы тому не пришлось высчитывать данные о том или ином радиаторе.

Выгоден ли биметаллический радиатор и насколько?

Чтобы подтвердить высокие показатели теплоотдачи, часто приводят данные с таблиц.

Материал, из которого изготовлен радиатор отопленияПоказатели теплоотдачи (Вт/м*К)
Чугун53
Сталь66
Алюминий230
Биметалл380

Такие сведения, которые выгодно отличаются на фоне «собратьев» часто используют и для рекламы в роли достоверных данных о теплоотдаче различных систем водяного отопления. Хотя о том, что теплоотдача биметаллических радиаторов выше, чем у аналогов, хорошо известно всем и без данных из справочника, но неужели разница и правда может быть до 40%?

Если рассмотреть таблицу из справочника, то видно, что самая большая разница в теплоотдаче – это 10%, но никак не 40%.

От чего зависит фактор теплоотдачи

Перед тем, как попытаться оценить или сравнить эффективность теплоотдачи биметаллического радиатора, напомним, от чего зависит тепловая мощность отопительной системы:

  • Тепловой напор радиатора играет следующую роль – выше больше разница между  температурой воздуха и средних данных температуры поверхности, тем сильнее тепловой потом, который передается в воздух помещения.
  • Теплопроводность материала, из которого выполнен радиатор – чем выше показатель теплопроводности, тем меньше будет разница между наружной стенкой радиатора и температурой носителя.
  • Размеры обогревательной системы и количество секций.
  • Давление и температура теплоносителя.

Обратите внимание, что в тех системах отопления, где используют воду, на 98% передача тепла от стенок к воздуху осуществляется за счет конвенции, поэтому помимо размеров очень важна и форма. Но на практике достаточно сложно учесть все конфигурации, поэтому используют только линейный учет размеров.

Биметаллический радиаторТепловой напор  — это первый критерий, который рассчитывают как разность полусумм и температуры воздуха в помещении. Есть даже определенный поправочный коэффициент, который помогает уточнить теплоотдачу радиатора при расчете мощности системы для комнаты.

По таблице поправочных коэффициентов можно сделать вывод, что те данные о теплоотдаче биметаллического радиатора будут соответствовать реальности только при первом часе работы системы отопления, так как такие данные возможны только при перепаде температур в холодном помещении. Обычно теплоносители редко нагреваются выше, чем 85 градусов, а значит, максимальная отдача тепла доступна при комнатных 15 градусах.

Теплопроводность материала стенки радиатора  — это второй критерий, при котором радиатор, сделанный из биметалла, сильно проигрывает конструкции из алюминия. Приведенное на схеме устройство секции отопления из биметалла ясно показывает, что стенки состоит из алюминия и стали. Даже если толщина стенки будет одинаковой в аналогичных условиях, биметаллический корпус не сможет быть лучше по теплоотдаче, чем алюминиевая система отопления.

Обычно размеры этих двух отопительных систем совпадают и рассчитаны на установку под подоконником. Отметим, что конструкция из алюминия и биметалла занимает больше по площади места, чем стальные или чугунные модели. По этой причине теплоотдача может быть сильнее, чем при стандартом расчете на основании одних лишь свойств металлов – теплоемкости и теплопроводности. Теперь осталось разобраться с давлением и температурой теплоносителя.

Идеальные условия использования биметаллических радиаторов

Во многом устройство и схема алюминиевой биметаллической системы похожи. Внутри секции есть основной канала, по которому и будет двигаться разогретый теплоноситель. Размеры и форма канала будут соответствовать сечению подводящей трубы, а это значит, что жидкость не будет подвержена дополнительным завихрениям и не будет локальных мест перегрева.

Из табличных данных, на которые мы уже опирались выше, становится ясно, что эти два типа радиаторных конструкций проектируют при расчете на высокое давление и высокую температуру теплоносителя.  В этом случае все преимущества очевидны. Для начала, разность температур увеличивается, и вместо обычных 70 градусов разницы может быть уже и 100. К примеру, на входе в систему отопления давление и температура теплоносителя равны 18 бар и 110 градусов, а для паровых систем и все 120 градусов. Значит, имеем поправочный коэффициент эффективности теплоотдачи 1,2 , что равно 20%.

А еще, чем больше давление теплоносителя, тем выше будет коэффициент теплоотдачи и теплопередачи от жидкости к металлу. Благодаря повышению значения из-за увеличения давления окончательные данные могут возрасти до 7%. При суммировании всех условий, оказывается, что биметаллические радиаторы отлично подойдут для отопления высоток.

Хотя все производители дают одинаковый срок службы и гарантии для двух типов теплообменников, на самом деле работать на протяжении длительного времени может только биметалл. При наличии различных присадок горячая вода все равно будет действовать разрушительно для алюминия. Другое ли дело легирующая сталь с добавками в виде никеля и марганца, срок службы которой может быть равен и 15 лет.

Заключение

Вы можете получить высокую теплоотдачу на биметаллическом радиаторе не только при подаче высокого давления. Для всех типов радиатора можно увеличить теплоотдачу как минимум на 20%, если в домашних котельных использовать не воду, а антифриз или тосол. Давление останется неизменным, а температура на выходе будет равна 97 градусам, а это прибавка в теплоотдаче 20%. Помимо этого, тосол хорошо сохраняет чугунные, алюминиевые, стальные трубы и теплообменники.

Как тепло и нагрузка влияют на срок службы батареи

Узнайте о температуре и о том, как старт-стоп сокращает срок службы стартерной батареи.

Тепло убивает все батареи, но не всегда можно избежать высоких температур. Это случай с аккумулятором внутри ноутбука, стартовым аккумулятором под капотом автомобиля и стационарными аккумуляторами в жестяном укрытии под жарким солнцем. Как правило, каждое повышение температуры на 8 ° C (15 ° F) сокращает срок службы герметичной свинцово-кислотной батареи вдвое.Это означает, что батарея VRLA для стационарных применений, рассчитанная на 10 лет работы при 25 ° C (77 ° F), будет работать только 5 лет, если будет постоянно подвергаться воздействию 33 ° C (92 ° F), и 30 месяцев, если хранится в постоянной пустыне. температура 41 ° C (106 ° F). Если батарея повреждена из-за нагрева, ее емкость не восстанавливается.

Согласно исследованию режима отказа BCI 2010 года, стартерные батареи стали более термостойкими. В исследовании 2000 года повышение температуры на 7 ° C (12 ° F) сказалось на сроке службы батареи примерно на один год; в 2010 году жаропрочность была увеличена до 12 ° C (22 ° F).Другие статистические данные показывают, что в 1962 году стартерная батарея работала 34 месяца; Технические улучшения увеличили продолжительность жизни в 2000 году до 41 месяца. В 2010 году BCI сообщил о среднем возрасте 55 месяцев для стартовых батарей, при этом холодный север достиг 59 месяцев, а теплый южный — 47 месяцев. Разговорное свидетельство 2015 года показало, что батарея, хранившаяся в багажнике автомобиля, прослужила на один год дольше, чем если бы она находилась в моторном отсеке.

Срок службы аккумулятора также зависит от активности, и срок службы сокращается, если аккумулятор подвергается частой разрядке.Запуск двигателя несколько раз в день создает небольшую нагрузку на стартерную батарею, но это меняет процесс запуска-остановки микрогибрида. Микрогибрид выключает двигатель внутреннего сгорания (ДВС) на красных светофорах и перезапускает его при возобновлении движения, что приводит к примерно 2000 микроциклам в год. Данные, полученные от производителей автомобилей, показывают, что после 2 лет использования емкость падает примерно до 60 процентов. Для увеличения продолжительности цикла автопроизводители используют специальные AGM и другие системы. (См. BU-211: Системы с альтернативными аккумуляторами.)

На рисунке 1 показано падение емкости от 100 до 50 процентов после того, как аккумулятор подвергся 700 микроциклам. Имитация теста «старт-стоп» проводилась в лабораториях Cadex. CCA остается высоким и показывает снижение только после 2000 циклов.

Рисунок 1. Падение емкости стартерной батареи в конфигурации «старт-стоп». Емкость падает примерно до 50 процентов после 2 лет использования.Аккумулятор AGM более надежный.

Предоставлено Cadex, 2010

Метод испытаний: Батарея была полностью заряжена, а затем разряжена до 70%, чтобы напоминать SoC микрогибрида в реальной жизни. Затем батарея разряжалась при 25 А в течение 40 секунд, чтобы имитировать двигатель при включенных фарах. Для имитации запуска и вождения аккумулятор был кратковременно разряжен при 400 А, а затем снова заряжен.ССА была снята с Spectro CA-12.


При последовательном соединении напряжение каждого элемента должно быть равномерным, и это особенно важно в больших стационарных батарейных системах. Со временем отдельные элементы выходят из строя, но применение выравнивающего заряда каждые 6 месяцев или около того должно привести к тому, что элементы вернутся к аналогичным уровням напряжения. (См. BU-404: Выравнивание заряда). Что усложняет эту услугу, так это предоставление правильных средств правовой защиты каждой ячейке. В то время как выравнивание будет стимулировать нуждающиеся клетки, здоровая клетка испытывает стресс, если уравнительный заряд применяется небрежно.Аккумуляторы Gel и AGM имеют меньшую допустимую избыточную зарядку, чем затопленная версия, и применяются другие условия выравнивания.

Залитые свинцово-кислотные батареи являются одной из самых надежных систем и хорошо подходят для жаркого климата. При хорошем обслуживании эти батареи служат до 20 лет. Недостатками являются необходимость полива и хорошая вентиляция.

Когда VRLA был представлен в 1980-х годах, производители заявили, что ожидаемая продолжительность жизни аналогична затопленным системам, и телекоммуникационная отрасль была склонна переключиться на эти необслуживаемые батареи.К середине 1990 года стало очевидно, что жизнь VRLA не соответствует затопленному типу; типичный срок службы VRLA составляет 5–10 лет, что составляет менее половины затопленного эквивалента. Кроме того, было замечено, что воздействие на батареи VRLA температур выше 40 ° C (104 ° F) может привести к тепловому разгону из-за высыхания.

Отказы североамериканских автомобильных аккумуляторов

Исследование режима отказа в 2005 году было проведено Douglas, East Penn., Exide Technologies и Johnson Controls.Образец пула батарей включал 2681 батарею, протестированную в период с 2003 по 2004 год. Основные характеристики:

  • Срок службы батареи в среднем составил 50 месяцев. Это улучшение по сравнению с предыдущими годами, которые имели только 41 месяц (2000 г.) и 34 месяца (1962 г.). Улучшенные материалы продлевают срок службы батареи.
  • Северные и южные районы Северной Америки имеют различную продолжительность жизни. Батареи в более теплом климате умирают быстрее, чем в более холодных регионах. Смотрите рисунок 2.
  • Короткие элементы и сбои в работе сети являются основными причинами сбоев батареи в этом обзоре.

failure mode as a funct

.

Терморегулятор батареи

Температурные эффекты

Температурные рабочие пределы

Все батареи зависят от их воздействия на электрохимический процесс, будь то зарядка или разрядка, и мы знаем, что эти химические реакции каким-то образом зависят от температуры.Номинальная производительность батареи обычно указывается для рабочих температур где-то в диапазоне от + 20 ° C до + 30 ° C, однако фактическая производительность батареи может существенно отличаться от этого, если батарея работает при более высоких или более низких температурах. См. Температурные характеристики для типичных графиков производительности.

Закон Аррениуса говорит нам, что скорость, с которой протекает химическая реакция, увеличивается экспоненциально с ростом температуры (см. Срок службы батареи).Это позволяет извлекать больше мгновенной энергии из батареи при более высоких температурах. В то же время более высокие температуры улучшают подвижность электронов или ионов, уменьшая внутренний импеданс ячейки и увеличивая ее емкость.

На верхнем конце шкалы высокие температуры могут также инициировать нежелательные или необратимые химические реакции и / или потерю электролита, которые могут привести к необратимому повреждению или полному отказу батареи. Это, в свою очередь, устанавливает верхний предел рабочей температуры для батареи.

На нижнем конце шкалы электролит может замерзнуть, установив предел производительности при низких температурах. Но значительно выше точки замерзания электролита, производительность батареи начинает ухудшаться по мере снижения скорости химической реакции. Даже если батарея может работать при температуре до -20 ° C или -30 ° C, производительность при температуре 0 ° C и ниже может серьезно ухудшиться.

Обратите внимание также, что нижний предел рабочей температуры батареи может зависеть от ее состояния зарядки.Например, в свинцово-кислотной батарее, когда батарея разряжается, электролит серной кислоты становится все более разбавленным водой, и соответственно увеличивается его температура замерзания.

Таким образом, аккумулятор должен находиться в ограниченном диапазоне рабочих температур, чтобы можно было оптимизировать как зарядную емкость, так и срок службы. Поэтому для практической системы может потребоваться как нагрев, так и охлаждение, чтобы поддерживать ее не только в пределах установленных рабочих пределов производителя батареи, но и в более ограниченном диапазоне для достижения оптимальной производительности.

Управление температурным режимом — это не только соблюдение этих ограничений. Аккумулятор подвергается нескольким одновременным внутренним и внешним тепловым воздействиям, которые должны контролироваться.

Источники тепла и мойки

Электрическое отопление (Джоулевское отопление)

При работе любой батареи выделяется тепло из-за потерь I 2 R при прохождении тока через внутреннее сопротивление батареи независимо от того, заряжается она или разряжается.Это также называется джоулевым нагревом. В случае разряда общая энергия внутри системы является фиксированной, и повышение температуры будет ограничено доступной энергией. Однако это может вызывать очень высокие локальные температуры даже в аккумуляторах малой мощности. Такой автоматический предел не применяется во время зарядки, поскольку ничто не мешает пользователю продолжать накачивать электрическую энергию в аккумулятор после того, как он полностью зарядится. Это может быть очень рискованной ситуацией.

Разработчики аккумуляторов стремятся поддерживать как можно более низкое внутреннее сопротивление элементов, чтобы свести к минимуму потери тепла или выделение тепла внутри аккумулятора, но даже при сопротивлении элементов, составляющем всего 1 миллиОм, нагрев может быть значительным.См. Эффекты внутреннего импеданса для примеров.

Термохимический нагрев и охлаждение

В дополнение к джоулевому нагреву химические реакции, которые происходят в клетках, могут быть экзотермическими, увеличивая выработанное тепло, или они могут быть эндотермическими, поглощая тепло в процессе химического воздействия. Поэтому перегрев, скорее всего, будет проблемой для экзотермических реакций, в которых химическая реакция усиливает тепло, генерируемое потоком тока, а не для эндотермических реакций, где химическое действие противодействует этому.Во вторичных батареях, поскольку химические реакции являются обратимыми, химические реакции, которые являются экзотермическими во время зарядки, будут эндотермическими во время разряда и наоборот. Так что не избежать проблемы. В большинстве случаев нагрев Джоуля будет превышать эффект эндотермического охлаждения, поэтому необходимо принимать меры предосторожности.

Свинцово-кислотные батареи являются экзотермическими во время зарядки, а батареи VRLA подвержены тепловому разряду (см. Ниже). Ячейки NiMH также являются экзотермическими во время зарядки, и когда они приближаются к полной зарядке, температура элемента может резко возрасти.Следовательно, зарядные устройства для никель-металлогидридных элементов должны быть спроектированы так, чтобы воспринимать это повышение температуры и отключать зарядное устройство для предотвращения повреждения элементов. Аккумуляторы на основе никеля с щелочными электролитами (NiCads) и литиевые батареи, напротив, являются эндотермическими во время зарядки. Тем не менее, тепловой заряд все еще возможен во время зарядки с этими батареями, если они подвергаются чрезмерной зарядке.

Термохимия литиевых элементов немного сложнее, в зависимости от состояния внедрения ионов лития в кристаллическую решетку.Во время зарядки реакция первоначально является эндотермической, а затем переходит в слегка экзотермическую в течение большей части цикла зарядки. Во время разряда реакция обратная, сначала экзотермическая, затем переходящая в слегка эндотермическую для большей части цикла разряда. Как и в случае других химикатов, эффект джоулева нагрева больше, чем термохимический эффект, пока ячейки остаются в своих расчетных пределах.

Внешние тепловые эффекты

Тепловое состояние батареи также зависит от окружающей среды.Если его температура выше температуры окружающей среды, он будет терять тепло за счет проводимости, конвекции и излучения. Если температура окружающей среды выше, батарея будет нагреваться от окружающей среды. Когда температура окружающей среды очень высокая, система управления температурой должна работать очень усердно, чтобы держать температуру под контролем. Один элемент может работать очень хорошо при комнатной температуре сам по себе, но если он является частью аккумуляторной батареи, окруженной подобными элементами, все вырабатывающими тепло, даже если он несет ту же нагрузку, он вполне может превысить свои температурные пределы.

Температура — Ускоритель

Конечным результатом термоэлектрических и термохимических эффектов, которые могут быть усилены условиями окружающей среды, обычно является повышение температуры, и, как мы отмечали выше, это приведет к экспоненциальному увеличению скорости, с которой протекает химическая реакция. Мы также знаем, что если повышение температуры будет чрезмерным, может произойти много неприятностей.

    • Активные химические вещества расширяются, вызывая набухание клетки
    • Механическое искажение компонентов ячейки может привести к короткому замыканию или обрыву цепи.
    • Могут произойти необратимые химические реакции, которые вызывают постоянное снижение активных химических веществ и, следовательно, емкость элемента
    • Длительная работа при высокой температуре может привести к растрескиванию пластиковых деталей ячейки
    • Повышение температуры вызывает ускорение химической реакции, увеличивая температуру еще больше и может привести к тепловому убеганию
    • Газы могут быть выделены
    • Давление растет внутри ячейки
    • Ячейка может в конечном итоге разорваться или взорваться
    • Токсичные или легковоспламеняющиеся химические вещества могут выделяться
    • судебных исков последует за

Тепловая мощность — Конфликт

По иронии судьбы, поскольку инженеры по производству аккумуляторов стремятся втиснуть все больше и больше энергии во все меньшие объемы, инженеру прикладных программ становится все труднее получить его снова.Огромная сила батарей новой технологии, к сожалению, также является источником их наибольшей слабости.

Теплоемкость объекта определяет его способность поглощать тепло. Проще говоря, для данного количества тепла, чем больше и тяжелее объект, тем меньше будет повышение температуры, вызванное теплом.

В течение многих лет свинцово-кислотные батареи были одним из немногих источников питания, доступных для мощных применений.Из-за их большого объема и веса повышение температуры во время работы не было основной проблемой. Но в поисках меньших, более легких батарей с более высокой мощностью и плотностью энергии неизбежным последствием является то, что тепловая емкость батареи будет уменьшена. Это, в свою очередь, означает, что для данной выходной мощности повышение температуры будет выше.

(Это предполагает аналогичный внутренний импеданс и аналогичные термохимические свойства, которые не обязательно могут иметь место.) Результатом является то, что рассеяние тепла является основной инженерной проблемой для батарей с высокой удельной энергией, используемых в приложениях большой мощности. Клеточные дизайнеры разработали инновационные технологии конструирования клеток, чтобы получить тепло от клетки. Разработчики аккумуляторных батарей должны найти такие же инновационные решения, чтобы получить тепло от батареи.

EV и HEV Аккумулятор Тепловые Соображения

Подобные конфликты возникают с батареями EV и HEV.Аккумулятор EV большой по размеру с хорошими возможностями рассеивания тепла за счет конвекции и проводимости и подвержен низкому повышению температуры из-за своей высокой теплоемкости. С другой стороны, батарея HEV с меньшим количеством ячеек, но каждый с большим током, должен выдерживать ту же мощность, что и батарея EV, менее чем в одной десятой от размера. С более низкой теплоемкостью и более низкими теплоотдающими свойствами это означает, что батарея HEV будет подвергаться гораздо более высокому повышению температуры.

EV and HEV Thermal Considerations

Принимая во внимание необходимость поддержания работы ячеек в допустимом температурном диапазоне (см. «Жизненный цикл» в разделе «Отказы литиевых батарей»), у аккумуляторной батареи с большей вероятностью возникнут проблемы, чтобы она оставалась теплой в нижней части температурного диапазона, пока Батарея HEV с большей вероятностью будет иметь проблемы с перегревом в условиях высокой температуры, даже если они оба рассеивают одинаковое количество тепла.

В случае электромобиля, при очень низких температурах окружающей среды, самонагрев (I 2 R нагрев) потоком тока во время работы, скорее всего, будет недостаточным для поднятия температуры до желаемых рабочих уровней из-за объема батареи и внешние нагреватели могут потребоваться для повышения температуры. Это может быть обеспечено путем отведения части емкости аккумулятора для целей отопления. С другой стороны, то же самое тепловыделение I 2 R в аккумуляторе HEV, работающем в высокотемпературных средах, может привести к тепловому разгону, и необходимо обеспечить принудительное охлаждение.

См. Также спецификации EV, HEV и PHEV в разделе «Тяговая батарея»

.

Тепловой побег

Рабочая температура, которая достигается в батарее, является результатом температуры окружающей среды, увеличенной за счет тепла, выделяемого батареей. Если аккумулятор подвергается воздействию чрезмерных токов, возникает вероятность теплового разгона, что приводит к катастрофическому разрушению аккумулятора.Это происходит, когда скорость тепловыделения внутри батареи превышает ее способность рассеивать тепло. Есть несколько условий, которые могут привести к этому:

  • Первоначально тепловые потери I 2 R тока зарядки, протекающего через элемент, нагревают электролит, но сопротивление электролита уменьшается с температурой, так что это, в свою очередь, приведет к более высокому току, приводящему к еще более высокой температуре, усиливающей реакция до сбегающего состояния.
  • Во время зарядки ток зарядки вызывает экзотермическую химическую реакцию химических веществ в элементе, которая усиливает тепло, генерируемое зарядным током.
  • Или во время разряда тепло, производимое экзотермическим химическим воздействием, генерирующим ток, усиливает резистивный нагрев из-за тока, протекающего внутри ячейки.
  • Температура окружающей среды чрезмерная.
  • Неадекватное охлаждение

Если не будут приняты какие-либо защитные меры, последствия теплового разгона могут привести к расплавлению ячейки или повышению давления в результате взрыва или пожара в зависимости от химического состава и конструкции ячейки. Подробнее смотрите в разделе «Отказы литиевых батарей».

Система терморегулирования должна держать все эти факторы под контролем.

Примечание

Тепловой выход из строя может произойти во время зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов с регулирующим клапаном, когда газообразование блокируется, а рекомбинация способствует повышению температуры. Это не относится к залитым свинцово-кислотным батареям, поскольку электролит испаряется.

Контроль температуры

Отопление

Условия эксплуатации при низких температурах относительно легко справляются.В простейшем случае в батарее обычно достаточно энергии для питания самонагревающихся элементов, которые постепенно приводят батарею к более эффективной рабочей температуре, когда нагреватели можно отключить. В некоторых случаях достаточно держать аккумулятор на зарядке, когда он не используется. В более сложных случаях, например, при использовании высокотемпературных аккумуляторов, таких как аккумуляторы Zebra, работающие при температурах, значительно превышающих нормальные температуры окружающей среды, может потребоваться некоторое внешнее нагревание для доведения аккумулятора до его рабочей температуры при запуске и может потребоваться специальная теплоизоляция температура как можно дольше после его выключения.

Охлаждение

Для аккумуляторов с низким энергопотреблением нормальных цепей защиты достаточно, чтобы поддерживать аккумулятор в пределах рекомендуемых рабочих температур. Однако цепи высокой мощности требуют особого внимания к управлению температурой.

Цели проекта

  • Защита от перегрева —
    В большинстве случаев это просто включает в себя мониторинг температуры и прерывание пути тока, если температура при достижении температурных пределов достигается с использованием обычных защитных цепей.Хотя это предотвратит повреждение батареи от перегрева, она может отключить батарею до того, как будет достигнут ее текущий предел переноса, серьезно ограничивающий ее производительность.
  • Рассеяние избыточного тепла —
    Отвод тепла от батареи позволяет проводить более высокие токи до достижения температурных пределов. Тепло вытекает из батареи за счет конвекции, проводимости и излучения, и задача дизайнера упаковки состоит в том, чтобы максимизировать эти естественные потоки, поддерживая низкую температуру окружающей среды, обеспечивая твердый, хороший теплоотводящий путь от батареи (используя металлические охлаждающие стержни или пластины между ячеек при необходимости), увеличивая площадь поверхности, обеспечивая хороший естественный воздушный поток через или вокруг пакета и устанавливая его на проводящую поверхность.
  • Равномерное распределение тепла —
  • Несмотря на то, что тепловая конструкция батареи может быть более чем достаточной для рассеивания общего тепла, выделяемого батареей, в батарейном блоке все же могут быть локальные горячие точки, которые могут превышать указанные температурные пределы. Это может быть проблемой с ячейками в середине многоэлементной упаковки, которые будут окружены теплыми или горячими ячейками по сравнению с внешними ячейками в упаковке, которые обращены к более прохладной среде.

    Градиент температуры на батарейном блоке может серьезно повлиять на срок службы батареи. Закон Аррениуса указывает, что на каждые 10 ° C повышение температуры скорость химической реакции примерно удваивается. Это создает неуравновешенную нагрузку на элементы в батарее, а также усугубляет любое старение элементов. Смотрите также Взаимодействия между клетками и балансировки клеток.

    Разделение ячеек, чтобы избежать этой проблемы, увеличивает объем упаковки.Тепловидение может потребоваться для выявления потенциальных проблемных зон.

    Пассивное рассеяние может быть еще более улучшено путем установки элементов в блок из теплопроводящего материала, который действует как теплоотвод. Теплопередача от ячеек может быть максимизирована, если для этой цели используется материал с фазовым переходом (PCM), поскольку он также поглощает скрытую теплоту фазового перехода при переходе от твердого к жидкому состоянию. Оказавшись в жидком состоянии, конвекция также вступает в игру, увеличивая вероятность теплового потока и выравнивания температуры в аккумуляторном блоке.Для этого применения доступны графитовые губчатые материалы с высокой проводимостью, насыщенные воском, который поглощает дополнительное тепло при достижении температуры плавления.

    Минимальное прибавление в весе


  • Для приложений с очень высокой мощностью, таких как тяговые батареи, используемые в электромобилях и электромобилях, естественного охлаждения может быть недостаточно для поддержания безопасной рабочей температуры, и может потребоваться принудительное охлаждение. Это должно быть последним средством, поскольку это усложняет конструкцию батареи, увеличивает ее вес и потребляет энергию.Однако если принудительное охлаждение неизбежно, первым выбором обычно будет принудительное воздушное охлаждение с использованием вентилятора или вентиляторов. Это относительно просто и недорого, но теплоемкость теплоносителя, воздуха, который предназначен для отвода тепла, является относительно низкой, что ограничивает его эффективность. В худшем случае может потребоваться жидкостное охлаждение.
    Для очень высоких скоростей охлаждения требуются рабочие жидкости с более высокой теплоемкостью. Вода обычно является первым выбором, потому что она недорогая, но могут быть использованы другие жидкости, такие как этиленгликоль (антифриз), которые имеют лучшую теплоемкость.Вес охлаждающей жидкости, насосов для ее циркуляции, охлаждающих рубашек вокруг ячеек, трубопроводов и коллекторов для переноса и распределения охлаждающей жидкости и радиатора или теплообменника для его охлаждения значительно увеличивают общий вес, сложность и стоимость. батареи. Эти штрафы могут значительно перевесить ожидаемые выгоды от использования химических батарей с высокой плотностью энергии.

Восстановление тепла

В некоторых приложениях, таких как электромобили, как отмечалось выше, есть возможность использовать отработанное тепло для обогрева салона, и большинство автомобильных систем включают некоторую форму интеграции управления температурой аккумулятора с климат-контролем автомобиля.Это, однако, полезно только в холодную погоду. В жарком климате высокая температура окружающей среды создает дополнительную нагрузку для управления температурой батареи.

,

различных типов батарей и их применение

Батарея — это совокупность одного или нескольких элементов, которые подвергаются химическим реакциям для создания потока электронов в цепи. В области аккумуляторных технологий ведется много исследований и достижений, и в результате революционные технологии в настоящее время испытываются и используются во всем мире. Батареи вступили в игру из-за необходимости хранить генерируемую электрическую энергию. Несмотря на то, что генерировалось хорошее количество энергии, было важно хранить энергию, чтобы ее можно было использовать, когда генерация прекращена или когда есть необходимость питания автономных устройств, которые не могут быть привязаны к источнику питания от сети.Здесь следует отметить, что в батареях может храниться только постоянный ток, а переменный ток не может быть сохранен.

Элементы батареи обычно состоят из трех основных компонентов;

  1. Анод (отрицательный электрод)
  2. катод (положительный электрод)
  3. электролиты

Анод — это отрицательный электрод, который вырабатывает электроны во внешней цепи, к которой подключена батарея. Когда батареи подключены, на аноде начинается накопление электронов, что вызывает разность потенциалов между двумя электродами.Затем электроны естественным образом пытаются перераспределиться, это предотвращается электролитом, поэтому, когда электрическая цепь подключена, она обеспечивает четкий путь для перемещения электронов от анода к катоду, тем самым запитывая цепь, к которой он подключен.

Типы батарей

Батареи, как правило, могут быть классифицированы по различным категориям и типам, в зависимости от химического состава, размера, форм-фактора и вариантов использования, но под всеми ними понимаются два основных типа батарей;

  1. Первичные батареи
  2. Вторичные батареи

1.Первичные батареи

Первичные батареи — это батареи, которые не могут быть перезаряжены после истощения. Первичные батареи сделаны из электрохимических ячеек, электрохимическая реакция которых не может быть обращена вспять.

Первичные батареи существуют в различных формах , начиная от монетных элементов и заканчивая батареями AA . Они обычно используются в автономных приложениях, где зарядка нецелесообразна или невозможна. Хороший пример этого — устройства военного уровня и аккумуляторное оборудование.Будет непрактично использовать перезаряжаемые батареи, так как перезарядка батареи будет последней вещью в сознании солдат. Первичные батареи всегда имеют высокую удельную энергию, и системы, в которых они используются, всегда рассчитаны на потребление небольшого количества энергии, чтобы батарея работала как можно дольше.

Primary Batteries

Некоторые другие примеров устройств, использующих первичные батареи, включают ; Создатели кардиостимуляторов, трекеры для животных, наручные часы, пульты дистанционного управления и детские игрушки и многое другое.

Наиболее популярным типом первичных батарей являются щелочных батарей . Они имеют высокую удельную энергию и являются экологически чистыми, экономически эффективными и не протекают даже при полной разрядке. Они могут храниться в течение нескольких лет, иметь хорошие показатели безопасности и могут перевозиться на воздушном судне без соблюдения правил ООН по транспорту и других правил. Единственным недостатком щелочных батарей является низкий ток нагрузки, что ограничивает его использование устройствами с низкими требованиями к току, такими как пульты дистанционного управления, фонарики и портативные развлекательные устройства.

2. Вторичные батареи

Вторичные батареи — это батареи с электрохимическими элементами, чьи химические реакции могут быть изменены, если приложить определенное напряжение к батарее в обратном направлении. Также называемые перезаряжаемых батарей , вторичные элементы в отличие от первичных элементов могут быть перезаряжены после того, как энергия на батарее была израсходована.

Они, как правило, используются в приложениях с высоким расходом и в других сценариях, где использование однозарядных батарей будет либо слишком дорогим, либо практически нецелесообразным.Вторичные аккумуляторные батареи малой емкости используются для питания портативных электронных устройств, таких как мобильные телефоны , и другие гаджеты и устройства, в то время как сверхмощные аккумуляторы используются для питания различных электрических транспортных средств и других приложений с высоким потреблением энергии, таких как выравнивание нагрузки при производстве электроэнергии. Они также используются в качестве автономных источников питания наряду с инверторами для подачи электроэнергии . Хотя первоначальная стоимость приобретения перезаряжаемых батарей всегда намного выше, чем у первичных батарей, но они наиболее рентабельны в долгосрочной перспективе.

Вторичные батареи могут быть далее классифицированы на несколько других типов на основе их химии . Это очень важно, потому что химический состав определяет некоторые атрибуты батареи, включая ее удельную энергию, срок службы, срок годности и цену, чтобы упомянуть некоторые.

Существует в основном четыре основных химии для аккумуляторов;

  1. Литий-ионный (Li-ion)
  2. никель-кадмиевый (Ni-Cd)
  3. никель-металлогидрид (Ni-MH)
  4. Свинцово-кислотный

1.Никель-кадмиевые батареи

Никель-кадмиевая батарея (NiCd-батарея или NiCad-батарея) — это тип перезаряжаемой батареи, которая разработана с использованием гидроксида никеля и металлического кадмия в качестве электродов. Никель-кадмиевые батареи превосходно поддерживают напряжение и удерживают заряд, когда они не используются. Тем не менее, аккумуляторы NI-Cd легко становятся жертвой страшного эффекта «памяти» при перезарядке частично заряженного аккумулятора, что снижает будущую емкость аккумулятора.

600mAh Ni-Cd battery

По сравнению с другими типами перезаряжаемых элементов никель-кадмиевые аккумуляторы обладают хорошим жизненным циклом и эффективностью при низких температурах с достаточной емкостью, но их наиболее существенным преимуществом будет способность обеспечивать полную номинальную емкость при высоких скоростях разряда.Они доступны в различных размерах, включая размеры, используемые для щелочных батарей, от AAA до D. Ячейки Ni-Cd используются индивидуально или собраны в пакеты из двух или более ячеек. Маленькие пакеты используются в портативных устройствах, электронике и игрушках, в то время как большие находят применение в батареях для запуска самолетов, электромобилях и резервных источниках питания.

Некоторые свойства никель-кадмиевых аккумуляторов перечислены ниже.

  • Удельная энергия: 40-60 Вт-ч / кг
  • Плотность энергии: 50-150 Вт-ч / л
  • Удельная мощность: 150 Вт / кг
  • Эффективность зарядки / разрядки: 70-90%
  • Уровень саморазряда: 10% / месяц
  • Долговечность / срок службы: 2000 циклов

2.Никель-металлогидридные батареи

Никель-металлогидрид (Ni-MH) — это другой тип химической конфигурации, используемый для аккумуляторных батарей. Химическая реакция на положительном электроде батарей аналогична реакции никель-кадмиевого элемента (NiCd), причем оба типа батарей используют один и тот же гидроксид оксида никеля (NiOOH). Тем не менее, отрицательные электроды в никель-металлогидридных вместо кадмия используют водородопоглощающий сплав, который используется в никель-кадмиевых батареях

Ni-MH Batteries

Никель-металлогидридные батареи

находят применение в устройствах с высоким расходом благодаря их высокой емкости и плотности энергии.Никель-металлогидридная батарея может в два-три раза превышать емкость никель-кадмиевой батареи того же размера, а ее плотность энергии может приближаться к емкости литий-ионной батареи. В отличие от химического состава NiCd, аккумуляторы на основе химического состава NiMH не подвержены эффекту памяти , который испытывает NiCads.

Ниже приведены некоторые свойства батарей, основанные на химии никель-металлгидридов;

  • Удельная энергия: 60-120 ч / кг
  • Плотность энергии: 140-300 Вт / л
  • Удельная мощность: 250-1000 Вт / кг
  • Эффективность зарядки / разрядки: 66% — 92%
  • Скорость саморазряда: 1.3-2,9% / месяц при 20 o C
  • Цикл Долговечность / срок службы: 180-2000

3. Литий-ионные аккумуляторы

Литий-ионные аккумуляторы являются одним из самых популярных типов аккумуляторов. Они находятся в различных портативных устройствах, включая мобильные телефоны, интеллектуальные устройства и некоторые другие аккумуляторные устройства, используемые дома. Они также находят применение в аэрокосмической и военной областях благодаря своей легкой природе.

Lithium-Ion Battery

Литий-ионные батареи — это тип перезаряжаемой батареи, в которой ионы лития от отрицательного электрода мигрируют к положительному электроду во время разряда и мигрируют обратно к отрицательному электроду, когда батарея заряжается.В литий-ионных батареях в качестве материала одного электрода используется интеркалированное литиевое соединение по сравнению с металлическим литием, используемым в неперезаряжаемых литиевых батареях.

Литий-ионные аккумуляторы, как правило, обладают высокой плотностью энергии, небольшим эффектом памяти или вообще не имеют его и низким саморазрядом по сравнению с другими типами аккумуляторов. Их химический состав, а также производительность и стоимость варьируются в зависимости от различных случаев использования, например, литий-ионные аккумуляторы, используемые в портативных электронных устройствах, обычно основаны на оксиде лития-кобальта (LiCoO 2 ), который обеспечивает высокую плотность энергии и низкие риски безопасности при повреждении, в то время как литий Ионные аккумуляторы на основе литий-фосфата железа с более низкой плотностью энергии более безопасны из-за уменьшенной вероятности возникновения нежелательных явлений и широко используются для питания электрических инструментов и медицинского оборудования.Литий-ионные аккумуляторы обеспечивают наилучшее соотношение производительности и веса, а литий-серные аккумуляторы предлагают самое высокое соотношение.

Некоторые атрибуты литий-ионных батарей перечислены ниже;

  • Удельная энергия: 100: 265 Вт-ч / кг
  • Плотность энергии: 250: 693 Вт-ч / л
  • Удельная мощность: 250: 340 Вт / кг
  • Процент заряда / разряда: 80-90%
  • Долговечность цикла: 400: 1200 циклов
  • Номинальное напряжение элемента: NMC 3,6 / 3,85 В

4.Свинцово-кислотные батареи

Свинцово-кислотные аккумуляторы — это недорогая надежная рабочая лошадка, используемая в тяжелых условиях. Они обычно очень большие и из-за своего веса они всегда используются в непереносимых приложениях, таких как накопители энергии на солнечных батареях, зажигание и освещение транспортных средств, резервное питание и выравнивание нагрузки при выработке / распределении электроэнергии. Свинцово-кислотный аккумулятор является старейшим типом аккумуляторной батареи и до сих пор очень актуален и важен в современном мире. Свинцово-кислотные батареи имеют очень низкое соотношение энергии к объему и энергии к массе, но имеют относительно большое отношение мощности к массе и в результате могут при необходимости подавать огромные импульсные токи.Эти свойства наряду с его низкой стоимостью делают эти батареи привлекательными для использования в нескольких приложениях с большим током, таких как питание автомобильных стартеров и для хранения в резервных источниках питания.

Lead Acid Batteries

Каждая из этих батарей имеет свою область наилучшего соответствия, и изображение ниже, чтобы помочь выбрать между ними.

Graph Between Types of Batteries

Выбор подходящей батареи для вашего приложения

Одной из основных проблем, препятствующих технологическим революциям, таким как IoT, является энергопотребление, срок службы батареи влияет на успешное развертывание устройств, для которых требуется длительный срок службы батареи, и хотя для увеличения срока службы батареи применяются несколько методов управления питанием, совместимая батарея все еще должна быть выбран для достижения желаемого результата.

Ниже приведены некоторые факторы, которые следует учитывать при выборе правильного типа батареи для вашего проекта.

1. Плотность энергии: Плотность энергии — это общее количество энергии, которое можно сохранить на единицу массы или объема. Это определяет, как долго ваше устройство остается, прежде чем оно нуждается в перезарядке.

2. Плотность мощности: Максимальная скорость разряда энергии на единицу массы или объема. Низкое энергопотребление: ноутбук, I-Pod. Высокая мощность: электроинструменты.

3.Безопасность : важно учитывать температуру, при которой будет работать устройство, которое вы собираете. При высоких температурах некоторые компоненты батареи могут выйти из строя и могут подвергнуться экзотермическим реакциям. Высокие температуры обычно снижают производительность большинства батарей.

4. Долговечность жизненного цикла: Стабильность плотности энергии и плотности мощности батареи с повторяющимися циклами (зарядка и разрядка) необходима для длительного срока службы батареи, требуемого большинством приложений.

5. Стоимость: Стоимость является важной частью любых инженерных решений, которые вы будете принимать. Важно, чтобы стоимость выбранного вами аккумулятора была сопоставима с его производительностью и не повлияла бы ненормально на общую стоимость проекта.

,

заряд в секундах, в последние месяцы

Хотя смартфоны, умные дома и даже умные носимые устройства становятся все более продвинутыми, они все еще ограничены по мощности. Аккумулятор не продвинулся в течение десятилетий. Но мы находимся на грани силовой революции.

Крупные технологические и автомобильные компании слишком осведомлены об ограничениях литий-ионных аккумуляторов.В то время как чипы и операционные системы становятся все более эффективными для экономии энергии, мы все же смотрим только на один или два дня использования на смартфоне, прежде чем перезаряжаться.

Несмотря на то, что может пройти некоторое время, прежде чем мы сможем получить недельную жизнь от наших телефонов, развитие идет хорошо. Мы собрали все лучшие открытия аккумуляторов, которые могут быть у нас в ближайшее время, от беспроводной зарядки до сверхбыстрой 30-секундной зарядки. Надеюсь, вы скоро увидите эту технологию в своих гаджетах.

Исследователи из Университета Техаса разработали литий-ионную батарею, в которой в качестве катода не используется кобальт.Вместо этого он переключился на высокий процент никеля (89 процентов), используя марганец и алюминий для других ингредиентов. «Кобальт — наименее распространенный и самый дорогой компонент в катодных батареях», — сказал профессор Арумугам Мантирам, механический факультет Уокера и директор Техасского института материалов. «И мы полностью устраняем это». Команда говорит, что они преодолели общие проблемы с этим решением, обеспечивая хорошее время автономной работы и равномерное распределение ионов.

SVOLT представляет аккумуляторы без кобольта для электромобилей

Несмотря на то, что свойства электромобилей по снижению выбросов широко распространены, все еще существуют противоречия в отношении аккумуляторов, особенно использования редкоземельных металлов, таких как коболт.SVOLT, базирующаяся в Чанчжоу, Китай, объявила, что она производит безоболтовые батареи, предназначенные для рынка электромобилей. Помимо сокращения содержания редкоземельных металлов, компания утверждает, что они имеют более высокую плотность энергии, что может привести к дальности до 800 км (500 миль) для электромобилей, а также к увеличению срока службы аккумулятора и повышению безопасности. Где мы увидим эти батареи, мы не знаем, но компания подтвердила, что работает с крупным европейским производителем.

Тимо Иконен, Университет Восточной Финляндии

На шаг ближе к литий-ионным батареям с кремниевым анодом

Чтобы решить проблему нестабильного кремния в литий-ионных батареях, исследователи из Университета Восточной Финляндии разработали метод получения гибридного анода с использованием мезопористых кремниевых микрочастиц и углеродных нанотрубок. В конечном итоге цель состоит в том, чтобы заменить графит в качестве анода в батареях и использовать кремний, емкость которого в десять раз больше. Использование этого гибридного материала улучшает рабочие характеристики батареи, в то время как кремниевый материал устойчиво производится из золы шелухи ячменя.

Университет Монаш

Литий-серные батареи могут превзойти Li-Ion и снизить воздействие на окружающую среду.

Исследователи Университета Монаш разработали литий-серные аккумуляторы, которые могут питать смартфон в течение 5 дней, превосходя литий-ионные. Исследователи изготовили эту батарею, имеют патенты и интерес производителей. Группа имеет финансирование для дальнейших исследований в 2020 году, заявив, что продолжатся исследования в области автомобилей и энергосистемы.

Говорят, что новая технология аккумуляторов оказывает меньшее воздействие на окружающую среду, чем литий-ионные, и снижает производственные затраты, а также обеспечивает возможность питания транспортного средства на 1000 км (620 миль) или смартфона в течение 5 дней.

Батарея IBM получена из морской воды и превосходит литий-ионный

IBM Research сообщает, что обнаружила новый химический состав аккумуляторов, который не содержит тяжелых металлов, таких как никель и кобальт, и потенциально может превзойти литий-ионные. IBM Research утверждает, что этот химический состав никогда ранее не использовался в сочетании в батарее и что материалы могут быть извлечены из морской воды.

Производительность батареи многообещающая, поскольку IBM Research заявляет, что она может превзойти литий-ионную батарею в ряде различных областей — она ​​дешевле в изготовлении, она может заряжаться быстрее, чем литий-ионная, и может работать как при более высокой мощности и плотности энергии.Все это доступно в батарее с низкой воспламеняемостью электролитов.

IBM Research отмечает, что эти преимущества сделают его новую аккумуляторную технологию пригодной для электромобилей, и она вместе с Mercedes-Benz разрабатывает эту технологию в качестве жизнеспособной коммерческой батареи.

Panasonic

Система управления батареями Panasonic

Несмотря на то, что литий-ионные батареи используются повсеместно и их использование растет, управление этими батареями, в том числе определение того, когда их батареи достигли конца срока службы, затруднено.Panasonic, работающий с профессором Масахиро Фукуи из Университета Рицумейкан, разработал новую технологию управления батареями, которая значительно упростит мониторинг батарей и определение в них остаточного содержания литий-ионных батарей.

Panasonic говорит, что ее новая технология может быть легко применена с заменой системы управления батареями, которая упростит мониторинг и оценку батарей с несколькими сложенными ячейками, что можно встретить в электромобиле. Panasonic сказал, что эта система поможет продвинуться к устойчивому развитию, способствуя более эффективному управлению повторным использованием и утилизацией литий-ионных аккумуляторов.

Асимметричная температурная модуляция

Исследования показали, что метод зарядки позволяет нам приблизиться к экстремально быстрой зарядке — XFC — чтобы достичь расстояния в 200 миль от электромобиля примерно за 10 минут при зарядке 400 кВт. Одной из проблем при зарядке является литирование в батареях, поэтому асимметричный метод температурной модуляции заряжает при более высокой температуре, чтобы уменьшить покрытие, но ограничивает это 10-минутными циклами, избегая роста между твердыми электролитами и интерфазами, что может сократить срок службы батареи.Сообщается, что этот метод снижает степень деградации батареи, позволяя заряжать XFC.

Pocket-lint

Песочная батарея обеспечивает в три раза больший срок службы батареи

Этот альтернативный тип литий-ионной батареи использует кремний для достижения в три раза лучшей производительности, чем современные графитовые литий-ионные батареи. Аккумулятор по-прежнему литий-ионный, как и в вашем смартфоне, но он использует кремний вместо графита в анодах.

Ученые из Калифорнийского университета в Риверсайде некоторое время занимались нанокремнием, но он слишком быстро разлагается и его сложно производить в больших количествах.Используя песок, он может быть очищен, измельчен в порошок, затем измельчен с солью и магнием перед нагреванием для удаления кислорода, что приводит к чистому кремнию. Это пористый и трехмерный материал, который помогает в производительности и, возможно, сроке службы батарей. Изначально мы взялись за это исследование в 2014 году, и теперь оно приносит свои плоды.

Silanano — это стартап, специализирующийся на аккумуляторных технологиях, который выводит эту технику на рынок, и на которую были вложены крупные инвестиции таких компаний, как Daimler и BMW. Компания заявляет, что ее решение может быть внедрено в существующее производство литий-ионных аккумуляторов, поэтому оно предназначено для масштабируемого развертывания, обещая повышение производительности аккумуляторов на 20% сейчас или на 40% в ближайшем будущем.

Захват энергии от Wi-Fi

Несмотря на то, что беспроводная индуктивная зарядка является обычной практикой, возможность захвата энергии от Wi-Fi или других электромагнитных волн остается проблемой. Команда исследователей, однако, разработала ректенну (антенну для сбора радиоволн), которая, по мнению всего лишь нескольких атомов, делает ее невероятно гибкой.

Идея состоит в том, что устройства могут включать эту ректенну на основе дисульфида молибдена, чтобы можно было получать энергию переменного тока от Wi-Fi в воздухе и преобразовывать ее в постоянный ток, чтобы либо перезарядить батарею, либо напрямую питать устройство.Это может привести к появлению медицинских таблеток без необходимости использования внутренней батареи (безопаснее для пациента) или мобильных устройств, которые не требуют подключения к источнику питания для зарядки.

Энергия, полученная от владельца устройства

Вы можете стать источником энергии для своего следующего устройства, если исследование TENG будет осуществлено. ТЭНГ — или трибоэлектрический наногенератор — это технология сбора энергии, которая улавливает электрический ток, образующийся при контакте двух материалов.

Исследовательская группа из Суррейского института передовых технологий и Университета Суррея дала представление о том, как эта технология может быть использована для питания таких устройств, как носимые устройства. Хотя мы пока еще не увидели его в действии, исследования должны предоставить дизайнерам инструменты, необходимые для эффективного понимания и оптимизации будущей реализации TENG.

Золотые батареи нанопроволоки

В Калифорнийском университете в Ирвине великие умы взломали батареи нанопроволоки, которые могут выдержать большое количество перезарядок.Результатом могут стать будущие батареи, которые не умирают.

Нанопроволоки, в тысячу раз тоньше человеческого волоса, открывают большие возможности для будущих батарей. Но они всегда ломались при перезарядке. Это открытие использует золотые нанопроволоки в гелевом электролите, чтобы избежать этого. Фактически, эти батареи были проверены на перезарядку более 200 000 раз за три месяца и не показали никакого ухудшения качества.

Твердотельные литий-ионные

Твердотельные батареи традиционно обеспечивают стабильность, но за счет передачи электролита.В статье, опубликованной учеными Toyota, говорится об испытаниях твердотельной батареи, в которой используются сульфидные суперионные проводники. Все это означает превосходную батарею.

В результате получается батарея, которая может работать на уровнях суперконденсаторов для полной зарядки или разрядки всего за семь минут, что делает ее идеальной для автомобилей. Поскольку он твердотельный, это также означает, что он намного стабильнее и безопаснее, чем современные батареи. Твердотельное устройство также должно работать при температуре до минус 30 градусов по Цельсию и до ста.

Электролитные материалы по-прежнему создают проблемы, поэтому не ожидайте увидеть их в автомобилях в ближайшее время, но это шаг в правильном направлении в направлении более безопасных и более быстрых аккумуляторов.

графеновые батареи Grabat

графеновые батареи потенциально могут быть одними из самых превосходных из доступных. Grabat разработал графеновые аккумуляторы, которые могут предложить электромобилям пробег до 500 миль на зарядке.

Graphenano, компания, занимающаяся разработкой, говорит, что батареи могут быть полностью заряжены всего за несколько минут и могут заряжаться и разряжаться в 33 раза быстрее, чем ион лития.Разряд также имеет решающее значение для таких вещей, как автомобили, которым требуется огромное количество энергии, чтобы быстро оторваться.

Нет сведений о том, используются ли батареи Grabat в настоящее время в каких-либо продуктах, но у компании есть аккумуляторы для автомобилей, беспилотных летательных аппаратов, велосипедов и даже дома.

Лазерные микро-суперконденсаторы

Rice Univeristy

Ученые из Университета Райса сделали прорыв в области супер-суперконденсаторов. В настоящее время они дорогостоящие, но с использованием лазеров, которые могут скоро измениться.

При использовании лазеров для прожигания рисунков электродов в листах пластика затраты на производство и объем работ значительно снижаются. В результате батарея может заряжаться в 50 раз быстрее, чем современные батареи, и разряжаться даже медленнее, чем современные суперконденсаторы. Они даже жесткие, способны работать после того, как согнулись более 10000 раз в тестировании.

Пенные батареи

Прието считает, что будущее за батареями — это 3D. Компании удалось взломать это с ее батареей, которая использует подложку из медной пены.

Это означает, что эти батареи будут не только более безопасными, благодаря отсутствию легковоспламеняющихся электролитов, но они также будут предлагать более длительный срок службы, более быструю зарядку, в пять раз более высокую плотность, дешевле в изготовлении и будут меньше, чем в настоящее время.

Prieto стремится сначала размещать свои батареи в небольших предметах, например, в носимых. Но в нем говорится, что батареи можно увеличить, чтобы мы могли видеть их в телефонах и, возможно, даже в автомобилях в будущем.

Carphone Warehouse

Складная батарея, как бумага, но прочная

The Jenax J.Аккумулятор Flex был разработан для создания гибких гаджетов. Бумажная батарея может складываться и быть водонепроницаемой, что означает, что она может быть встроена в одежду и предметы одежды.

Батарея уже была создана и даже прошла испытания на безопасность, в том числе сложена более 200 000 раз без потери производительности.

Ник Билтон / New York Times

uBeam по воздуху заряжается

uBeam использует ультразвук для передачи электроэнергии. Сила превращается в звуковые волны, не слышимые для людей и животных, которые передаются и затем преобразуются в энергию при достижении устройства.

Концепция uBeam была найдена 25-летним выпускником астробиологии Мередит Перри. Она основала компанию, которая позволит заряжать гаджеты по воздуху с помощью пластины толщиной 5 мм. Эти передатчики могут быть прикреплены к стенам или изготовлены в декоративном стиле для передачи энергии на смартфоны и ноутбуки. Гаджетам просто нужен тонкий приемник, чтобы получить заряд.

StoreDot

StoreDot заряжает мобильные телефоны за 30 секунд

StoreDot, стартап, родившийся в отделе нанотехнологий в Тель-Авивском университете, разработал зарядное устройство StoreDot.Он работает с современными смартфонами и использует биологические полупроводники, сделанные из естественных органических соединений, известных как пептиды — короткие цепочки аминокислот — которые являются строительными блоками белков.

Результатом является зарядное устройство, которое может заряжать смартфоны за 60 секунд. Батарея содержит «невоспламеняющиеся органические соединения, заключенные в многослойную защитную конструкцию, предотвращающую перенапряжение и нагрев», поэтому при ее взрыве не должно быть проблем.

Компания также сообщила о планах по производству аккумулятора для электромобилей, который заряжается за пять минут и предлагает пробег в 300 миль.

Нет сведений о том, когда батареи StoreDot будут доступны в глобальном масштабе — мы ожидали, что они появятся в 2017 году, — но когда они появятся, мы ожидаем, что они станут невероятно популярными.

Pocket-lint

Прозрачное солнечное зарядное устройство

Alcatel продемонстрировал мобильный телефон с прозрачной солнечной панелью над экраном, которая позволит пользователям заряжать свой телефон, просто поместив его на солнце.

Несмотря на то, что в течение некоторого времени он вряд ли будет коммерчески доступен, компания надеется, что он каким-то образом решит повседневные проблемы, связанные с отсутствием достаточного заряда аккумулятора.Телефон будет работать как под прямыми солнечными лучами, так и со стандартными лампами, точно так же, как обычные солнечные панели.

Phienergy

Алюминиево-воздушный аккумулятор обеспечивает 1100 миль за зарядку.

Автомобиль смог проехать 1100 миль за один заряд аккумулятора. Секрет этого супердиапазона — это технология аккумуляторов, называемая алюминий-воздух, которая использует кислород из воздуха для заполнения катода. Это делает его намного легче, чем заполненные жидкостью литий-ионные аккумуляторы, чтобы дать автомобилю гораздо больший радиус действия.

Бристольская робототехническая лаборатория

Аккумуляторы для мочи

Фонд Билла Гейтса финансирует дальнейшие исследования Бристольской роботизированной лаборатории, которая обнаружила аккумуляторы, которые могут питаться от мочи. Он достаточно эффективен для зарядки смартфона, который ученые уже продемонстрировали. Но как это работает?

Используя микробный топливный элемент, микроорганизмы забирают мочу, расщепляют ее и вырабатывают электричество.

Звуковое питание

Исследователи из Великобритании создали телефон, способный заряжаться с использованием окружающего звука в атмосфере вокруг него.

Смартфон был построен с использованием принципа, называемого пьезоэлектрическим эффектом. Были созданы наногенераторы, которые собирают окружающий шум и преобразуют его в электрический ток.

Наностержни даже реагируют на человеческий голос, а это значит, что болтливые мобильные пользователи могут на самом деле питать свой телефон во время разговора.

Зарядка в два раза быстрее, двухуглеродная батарея Ryden

Power Japan Plus уже анонсировала эту новую технологию батарей под названием Ryden dual carbon. Он не только прослужит дольше и будет заряжаться быстрее, чем литий, но и может быть изготовлен на тех же заводах, где производятся литиевые батареи.

В аккумуляторах используются углеродные материалы, что означает, что они более экологичны и экологичны, чем существующие альтернативы. Это также означает, что батареи будут заряжаться в двадцать раз быстрее, чем ион лития. Они также будут более долговечными, способными выдерживать до 3000 циклов зарядки, плюс они безопаснее с меньшей вероятностью пожара или взрыва.

Натриево-ионные аккумуляторы

Ученые в Японии работают над новыми типами аккумуляторов, которым не требуется литий, как аккумулятор вашего смартфона.Эти новые батареи будут использовать натрий, один из самых распространенных материалов на планете, а не редкий литий, и они будут в семь раз эффективнее обычных батарей.

Исследования натриево-ионных батарей ведутся с восьмидесятых годов в попытке найти более дешевую альтернативу литию. Используя соль, шестой самый распространенный элемент на планете, батареи можно сделать намного дешевле. Ожидается, что в ближайшие пять-десять лет начнется коммерциализация аккумуляторов для смартфонов, автомобилей и других устройств.

Upp

Зарядное устройство для водородных топливных элементов Upp

В настоящее время доступно портативное зарядное устройство для водородных топливных элементов Upp. Он использует водород для питания вашего телефона, сохраняя вас от пеленки и оставаясь экологически чистым.

Одна водородная ячейка обеспечивает пять полных зарядок мобильного телефона (емкость 25 Вт / ч на ячейку). И единственный произведенный побочный продукт — водяной пар. Разъем USB типа A означает, что он будет заряжать большинство USB-устройств с выходом 5 В, 5 Вт, 1000 мА.

Аккумуляторы со встроенным огнетушителем

Часто литий-ионные аккумуляторы перегреваются, загораются и, возможно, даже взрываются.Аккумулятор в Samsung Galaxy Note 7 является ярким примером. Исследователи из Стэнфордского университета придумали литий-ионные аккумуляторы со встроенными огнетушителями.

Батарея имеет компонент, называемый трифенилфосфат, который обычно используется в качестве антипирена в электронике, добавляемый к пластиковым волокнам, чтобы помочь разделить положительный и отрицательный электроды. Если температура батареи поднимается выше 150 градусов C, пластмассовые волокна плавятся и выделяется трифенилфосфатный химикат.Исследования показывают, что этот новый метод может предотвратить возгорание батарей за 0,4 секунды.

Mike Zimmerman

Аккумуляторы, которые безопасны от взрыва

Литий-ионные аккумуляторы имеют довольно летучий слой пористого материала с жидким электролитом, расположенный между слоями анода и катода. Майк Циммерман, исследователь из Университета Тафтса в штате Массачусетс, разработал батарею, которая обладает удвоенной емкостью по сравнению с литий-ионными, но без присущих ей опасностей.

Батарея Циммермана невероятно тонкая, немного толще двух кредитных карт и заменяет электролитную жидкость пластиковой пленкой с аналогичными свойствами.Он может противостоять прокалыванию, измельчению и может подвергаться воздействию тепла, поскольку он не воспламеняется. Еще многое предстоит сделать, прежде чем технология сможет выйти на рынок, но хорошо знать, что есть более безопасные варианты.

Аккумуляторы Liquid Flow

Гарвардские ученые разработали аккумулятор, который накапливает энергию в органических молекулах, растворенных в воде с нейтральным pH. Исследователи говорят, что этот новый метод позволит батарее Flow работать исключительно долго по сравнению с существующими литий-ионными батареями.

Маловероятно, что мы увидим эту технологию в смартфонах и т. П., Поскольку жидкий раствор, связанный с батареями Flow, хранится в больших резервуарах, чем больше, тем лучше. Считается, что они могут быть идеальным способом хранения энергии, созданной с помощью решений в области возобновляемых источников энергии, таких как ветер и солнце.

Действительно, исследование Стэнфордского университета использовало жидкий металл в проточной батарее с потенциально большими результатами, требуя удвоенного напряжения обычных проточных батарей. Команда предположила, что это может быть отличным способом хранения прерывистых источников энергии, таких как ветер или солнечная энергия, для быстрого поступления в сеть по требованию.

IBM и ETH Zurich разработали гораздо меньшую батарею с жидкостным потоком, которая потенциально может использоваться в мобильных устройствах. Эта новая батарея утверждает, что она может не только подавать питание на компоненты, но и одновременно охлаждать их. Обе компании обнаружили две жидкости, которые подходят для этой задачи, и будут использоваться в системе, которая может производить 1,4 Вт мощности на квадратный см, при этом 1 Вт мощности зарезервирована для питания батареи.

Zap & Go Углеродно-ионная батарея

Оксфордская компания ZapGo разработала и выпустила первую углеродно-ионную батарею, которая готова к использованию в настоящее время.Углеродно-ионная батарея сочетает в себе возможности сверхбыстрой зарядки суперконденсатора с характеристиками литий-ионной батареи, и при этом она полностью утилизируется.

Компания имеет зарядное устройство powerbank, которое полностью заряжается за пять минут, а затем полностью зарядит смартфон за два часа.

воздушно-цинковые батареи

Ученые из Сиднейского университета считают, что они придумали способ производства воздушно-цинковых батарей гораздо дешевле, чем современные методы.Цинк-воздушные батареи можно считать превосходящими литий-ионные, потому что они не загораются. Единственная проблема — они полагаются на дорогие компоненты для работы.

Sydney Uni удалось создать воздушно-цинковую батарею без дорогих компонентов, а с более дешевыми альтернативами. Более безопасные и дешевые батареи могут быть в пути!

Умная одежда

Исследователи из Университета Суррея разрабатывают способ использования вашей одежды в качестве источника энергии.Аккумулятор называется трибоэлектрическими наногенераторами (TENG), которые преобразуют движение в накопленную энергию. Затем накопленное электричество можно использовать для питания мобильных телефонов или таких устройств, как фитнес-трекеры Fitbit.

Технология может быть применена не только к одежде, но и к дорожному покрытию, поэтому, когда люди постоянно ходят по ней, она может накапливать электричество, которое затем может использоваться для питания фонарей или в шине автомобиля, чтобы может привести машину в действие.

Эластичные аккумуляторы

Инженеры из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали растяжимую биотопливную ячейку, которая может вырабатывать электричество из пота.Говорят, что вырабатываемой энергии достаточно для питания светодиодов и радиомодулей Bluetooth, что означает, что однажды они смогут питать носимые устройства, такие как умные часы и фитнес-трекеры.

Графеновая батарея Samsung

Samsung удалось разработать «шарики графена», способные повысить емкость существующих литий-ионных аккумуляторов на 45 процентов и перезарядить в пять раз быстрее, чем нынешние батареи. Чтобы показать это, Samsung заявляет, что ее новая батарея на основе графена может быть полностью заряжена за 12 минут, по сравнению с примерно часом для текущего устройства.

Samsung также заявляет, что она использует не только смартфоны, заявив, что ее можно использовать для электромобилей, поскольку она может выдерживать температуру до 60 градусов по Цельсию.

Более безопасная и быстрая зарядка современных литий-ионных аккумуляторов

Ученые из WMG Университета Уорика разработали новую технологию, позволяющую заряжать современные литий-ионные аккумуляторы в пять раз быстрее, чем рекомендуемые в настоящее время пределы. Технология постоянно измеряет температуру батареи гораздо точнее, чем современные методы.

Ученые выяснили, что современные аккумуляторы действительно можно вытолкнуть за их рекомендуемые пределы, не влияя на производительность или перегрев. Может быть, нам не нужны какие-либо другие упомянутые новые батареи!

,

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о