Батареи расчет: калькулятор и примеры ручных вычислений

При расчете системы автономного или резервного электроснабжения очень важно правильно выбрать емкость аккумуляторной батареи. Специалисты компании «Ваш Солнечный Дом» помогут Вам правильно рассчитать необходимую емкость АБ для вашей энергосистемы.

Для предварительного расчета Вы можете руководствоваться следующими простыми правилами.

1. емкость, которую должна выдавать аккумуляторная батарея, рассчитывается исходя из количества электроэнергии в Вт*ч, потребляемого от АБ в режиме разряда. Значение количества электроэнергии рассчитывается исходя из данных вашей нагрузки и режимов ее работы (т.е. когда и сколько будет работать нагрузка данной мощности в течение определенного периода времени, например дня или недели). Это количество электроэнергии нужно поделить на напряжение аккумуляторной батареи (12, 24 или 48 В) для получения значения необходимой потребляемой емкости
2. номинальная емкость АБ (т.е. та, которая указывается в спецификации или названии АБ), будет зависеть от ряда факторов, таких как допустимая глубина разряда, температура окружающей среды, тип АБ и т.д. Значение, полученное в первом пункте, нужно будет умножить на коэффициенты, учитывающие эти условия работы.
3. в общем случае нужно руководствоваться следующими параметрами:
   • допустимая глубина разряда не должна превышать 30-40% для герметичных необслуживаемых батарей, и не более 20% для стартерных батарей.
   • При циклических режимах работы аккумулятора нужно применять гелевые аккумуляторы или специальные аккумуляторы с жидким электролитом. Циклические режимы работы лучше переносят свинцово-кислотные аккумуляторы с панцирными электродами (OPzV и OPzS).
   • При буферном режиме работы (т.е. если основное время аккумуляторы находятся в заряженном состоянии и иногда, при пропадании электрической сети, отдают свою энергию) можно применять аккумуляторы AGM и даже хорошие автомобильные.

   • Необходимо учитывать, что степень заряда аккумулятора не зависит жестко от его напряжения. При быстром разряде большими токами допускается более низкое конечное напряжение батарей (до 9,8В), а если аккумулятор разряжается малым током длительное время, то он может быть разряжен на 100% даже при напряжении на нем более 11,5В.

4. емкость АБ понижается с понижением температуры. Используется коэффициент от 1 до 2,5. Более подробно — в разделах по аккумуляторам. Гелевые аккумуляторы меньше теряют емкость при понижении температуры, AGM и стартерные обычно имеют емкость в 2 раза ниже номинальной уже при 0°C и при дальнейшем понижении температуры их полезная емкость резко падает.
5. срок службы АБ понижается при увеличении температуры окружающей среды выше 25 °C.

Определение емкости аккумуляторной батареи

Емкость аккумуляторной батареи выбирается из стандартного ряда емкостей аккумуляторов с округлением в большую сторону от расчетной. Количество аккумуляторов, соединяемых последовательно, определяется делением номинального напряжения системы (12, 24, 48, 120V) на номинальное напряжение одного аккумулятора. (

Укажите глубину разряда АКБ и количество дней, в течении которых питание будет поступать только с АКБ (если вы рассчитываете ёмкость для использования с генераторами — поставьте 1 день, если батареи будут заряжаться ветрогенератором или солнечной батареей — нужно указать вероятное количество безветренных/пасмурных дней подряд)

Для определения примерной емкости АБ Вы можете использовать онлайн-форму.

Эта статья прочитана 20039 раз(а)!

Продолжить чтение

• 10000

  Аккумуляторы для систем электроснабжения. Руководство покупателя В интернете есть много разрозненной информации по разным типам аккумуляторов, их возможностям, характеристикам, областям применения, достоинствам и недостаткам. При этом во многих случаях информация эта однобокая — связано это бывает или с недостаточными знаниями…

• 10000

  Раздел «Оборудование — Аккумуляторы» Раздел «Основы — Аккумулирование энергии» Раздел «Библиотека — про аккумуляторы» См. также полную карту нашего сайта со списком всех статей. Купить Аккумуляторы в нашем Интернет-магазине

• 68

  Типы аккумуляторных батарей и области их применения В этой заметке содержатся общие советы по выбору аккумуляторов для систем с возобновляемыми источниками энергии. В заметке затронуты 3 основные технологии: литий-ионные, никель-металл-гидридные и свинцово-кислотные (AGM, или Gel). Мы постараемся избегать формул и…

• 63

  Применение и эксплуатация кислотно-свинцовых герметичных аккумуляторов Автор: Журавлев О.
  В. В статье рассмотрены вопросы применения и эксплуатации кислотно-свинцовых герметичных аккумуляторных батарей, наиболее широко используемых для резервирования аппаратуры охранно-пожарной сигнализации (ОПС) Появившиеся на российском рынке в начале 90-х годов кислотно-свинцовые герметичные…

• 62

  Как продлить срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов? Зачастую представляет определенные трудности использовать напрямую энергию, генерируемую солнечными, ветровыми или микрогидроэлектрическими установками. Поэтому электричество обычно сохраняется в специальных аккумуляторных батареях для последующего использования. Эти батареи очень часто работают по тому же принципу, что…

• 50

  Основные характеристики аккумуляторов Наиболее важными показателями качества АБ являются: емкость, напряжение, габариты, вес, стоимость, допустимая глубина разряда, срок службы, КПД, диапазон рабочих температур, допустимый ток заряда и разряда. Также, необходимо учитывать, что все характеристики производитель дает при определенной температуре -…

Реклама

Расчет чугунных батарей отопления на площадь

Как рассчитать количество секций радиаторов

Для расчета количества радиаторов существует несколько методик, но суть их одна: узнать максимальные теплопотери помещения, а затем рассчитать количество отопительных приборов, необходимое для их компенсации.

Методы расчета есть разные. Самые простые дают приблизительные результаты. Тем не менее, их можно использовать, если помещения стандартные или применить коэффициенты, которые позволяют учесть имеющиеся «нестандартные» условия каждого конкретного помещения (угловая комната, выход на балкон, окно во всю стену и т.п.). Есть более сложный расчет по формулам. Но по сути это те же коэффициенты, только собранные в одну формулу.

Есть еще один метод. Он определяет фактические потери. Специальное устройство — тепловизор — определяет реальные потери тепла. И на основании этих данных рассчитывают сколько нужно радиаторов для их компенсации. Чем еще хорош этот метод, так это тем, что на снимке тепловизора точно видно, где тепло уходит активнее всего. Это может быть брак в работе или в строительных материалах, трещина и т.д. Так что заодно можно выправить положение.

Расчет радиаторов зависит от потерь тепла помещением и номинальной тепловой мощности секций

Расчет радиаторов отопления по площади

Самый простой способ. Посчитать требуемое на обогрев количество тепла, исходя из площади помещения, в котором будут устанавливаться радиаторы. Площадь каждой комнаты вы знаете, а потребность тепла можно определить по строительным нормам СНиПа:

• для средней климатической полосы на отопление 1м 2 жилого помещения требуется 60-100Вт;
• для областей выше 60 о требуется 150-200Вт.

Исходя из этих норм, можно посчитать, сколько тепла потребует ваша комната. Если квартира/дом находятся в средней климатической полосе, для отопления площади 16м 2. потребуется 1600Вт тепла (16*100=1600). Так как нормы средние, а погода постоянством не балует, считаем, что требуется 100Вт. Хотя, если вы проживаете на юге средней климатической полосы и зимы у вас мягкие, считайте по 60Вт.

Расчет радиаторов отопления можно сделать по нормам СНиП

Запас по мощности в отоплении нужен, но не очень большой: с увеличением количества требуемой мощности возрастает количество радиаторов. А чем больше радиаторов, тем больше теплоносителя в системе. Если для тех, кто подключен к центральному отоплению это некритично, то для тех у кого стоит или планируется индивидуальное отопление, большой объем системы означает большие (лишние) затраты на обогрев теплоносителя и большую инерционность системы (менее точно поддерживается заданная температура). И возникает закономерный вопрос: «Зачем платить больше?»

Рассчитав потребность помещения в тепле, можем узнать, сколько потребуется секций. Каждый из отопительных приборов выделять может определенное количество тепла, которое указывается в паспорте. Берут найденную потребность в тепле и делят на мощность радиатора. Результат — необходимое количество секций, для восполнения потерь.

Посчитаем количество радиаторов для того же помещения. Мы определили, что требуется выделить 1600Вт. Пусть мощность одной секции 170Вт. Получается 1600/170=9,411шт. Округлять можно в большую или меньшую сторону на ваше усмотрение. В меньшую можно округлить, например, в кухне — там хватает дополнительных источников тепла, а в большую — лучше в комнате с балконом, большим окном или в угловой комнате.

Система проста, но недостатки очевидны: высота потолков может быть разной, материал стен, окна, утепление и еще целый ряд факторов не учитывается. Так что расчет количества секций радиаторов отопления по СНиП — ориентировочный. Для точного результата нужно внести корректировки.

Как посчитать секции радиатора по объему помещения

При таком расчете учитывается не только площадь, но и высота потолков, ведь нагревать нужно весь воздух в помещении. Так что такой подход оправдан. И в этом случае методика аналогична. Определяем объем помещения, а затем по нормам узнаем, сколько нужно тепла на его обогрев:

• в панельном доме на обогрев кубометра воздуха требуется 41Вт;
• в кирпичном доме на м 3 — 34Вт.

Обогревать нужно весь объем воздуха в помещении потому правильнее считать количество радиаторов по объему

Рассчитаем все для того же помещения площадью 16м 2 и сравним результаты. Пусть высота потолков 2,7м. Объем: 16*2,7=43,2м 3 .

Дальше посчитаем для вариантов в панельном и кирпичном доме:

• В панельном доме. Требуемое на отопление тепло 43,2м 3 *41В=1771,2Вт. Если брать все те же секции мощностью 170Вт, получаем: 1771Вт/170Вт=10,418шт (11шт).
• В кирпичном доме. Тепла нужно 43,2м 3 *34Вт=1468,8Вт. Считаем радиаторы: 1468,8Вт/170Вт=8,64шт (9шт).

Как видно, разница получается довольно большая: 11шт и 9шт. Причем при расчете по площади получили среднее значение (если округлять в ту же сторону) — 10шт.

Корректировка результатов

Для того чтобы получить более точный расчет нужно учесть как можно больше факторов, которые уменьшают или увеличивают потери тепла. Это то, из чего с деланы стены и как хорошо они утеплены, насколько большие окна, и какое на них остекление, сколько стен в комнате выходит на улицу и т.п. Для этого существуют коэффициенты, на которые нужно умножить найденные значения теплопотерь помещения.

Количество радиаторов зависит от величины потерь тепла

На окна приходится от 15% до 35% потерь тепла. Конкретная цифра зависит от размеров окна и от того, насколько хорошо оно утеплено. Потому имеются два соответствующих коэффициента:

• соотношение площади окна к площади пола:
  • 10% — 0,8
  • 20% — 0,9
  • 30% — 1,0
  • 40% — 1,1
  • 50% — 1,2
• остекление:
  • трехкамерный стеклопакет или аргон в двухкамерном стеклопакете — 0,85
  • обычный двухкамерный стеклопакет — 1,0
  • обычные двойные рамы — 1,27.

Стены и кровля

Для учета потерь важен материал стен, степень теплоизоляции, количество стен, выходящих на улицу. Вот коэффициенты для этих факторов.

• кирпичные стены толщиной в два кирпича считаются нормой — 1,0
• недостаточная (отсутствует) — 1,27
• хорошая — 0,8

Наличие наружных стен:

• внутреннее помещение — без потерь, коэффициент 1,0
• одна — 1,1
• две — 1,2
• три — 1,3

На величину теплопотерь оказывает влияние отапливаемое или нет помещение находится сверху. Если сверху обитаемое отапливаемое помещение (второй этаж дома, другая квартира и т.п.), коэффициент уменьшающий — 0,7, если отапливаемый чердак — 0,9. Принято считать, что неотапливаемый чердак никак не влияет на температуру в и (коэффициент 1,0).

Нужно учесть особенности помещений и климата чтобы правильно рассчитать количество секций радиатора

Если расчет проводили по площади, а высота потолков нестандартная (за стандарт принимают высоту 2,7м), то используют пропорциональное увеличение/уменьшение при помощи коэффициента. Считается он легко. Для этого реальную высоту потолков в помещении делите на стандарт 2,7м. Получаете искомый коэффициент.

Посчитаем для примера: пусть высота потолков 3,0м. Получаем: 3,0м/2,7м=1,1. Значит количество секций радиатора, которое рассчитали по площади для данного помещения нужно умножить на 1,1.

Все эти нормы и коэффициенты определялись для квартир. Чтобы учесть теплопотери дома через кровлю и подвал/фундамент, нужно увеличить результат на 50%, то есть коэффициент для частного дома 1,5.

Климатические факторы

Можно внести корректировки в зависимости от средних температур зимой:

Внеся все требуемые корректировки, получите более точное количество требуемых на обогрев комнаты радиаторов с учетом параметров помещений. Но это еще не все критерии, которые оказывают влияние на мощность теплового излучения. Есть еще технические тонкости, о которых расскажем ниже.

Расчет разных типов радиаторов

Если вы собрались ставить секционные радиаторы стандартного размера (с осевым расстоянием 50см высоты) и уже выбрали материал, модель и нужный размер, никаких сложностей с расчетом их количества быть не должно. У большинства солидных фирм, поставляющих хорошее отопительное оборудование, на сайте указаны технические данные всех модификаций, среди которых есть и тепловая мощность. Если указана не мощность, а расход теплоносителя, то перевести в мощность просто: расход теплоносителя в 1л/мин примерно равен мощности в 1кВт (1000Вт).

Осевое расстояние радиатора определяется по высоте между центрами отверстий для подачи/отведения теплоносителя

Чтобы облегчить жизнь покупателям на многих сайтах устанавливают специально разработанную программу-калькулятор. Тогда расчет секций радиаторов отопления сводится к внесению данных по вашему помещению в соответствующие поля. А на выходе вы имеете готовый результат: количество секций данной модели в штуках.

Осевое расстояние определяют между центрами отверстий для теплоносителя

Но если просто пока прикидываете возможные варианты, то стоит учесть, что радиаторы одного размера из разных материалов имеют разную тепловую мощность. Методика расчета количества секций биметаллических радиаторов от расчета алюминиевых, стальных или чугунных ничем не отличается. Разной может быть только тепловая мощность одной секции.

Чтобы считать было проще, есть усредненные данные, по которым можно ориентироваться. Для одной секции радиатора с осевым расстоянием 50см приняты такие значения мощностей:

• алюминиевые — 190Вт
• биметаллические — 185Вт
• чугунные — 145Вт.

Если вы пока только прикидываете, какой из материалов выбрать, можете воспользоваться этими данными. Для наглядности приведем самый простой расчет секций биметаллических радиаторов отопления, в котором учитывается только площадь помещения.

При определении количества отопительных приборов из биметалла стандартного размера (межосевое расстояние 50см) принимается, что одна секция может обогреть 1,8м 2 площади. Тогда на помещение 16м 2 нужно: 16м 2 /1,8м 2 =8,88шт. Округляем — нужны 9 секций.

Аналогично считаем для чугунные или стальные баратери. Нужны только нормы:

• биметаллический радиатор — 1,8м 2
• алюминиевый — 1,9-2,0м 2
• чугунный — 1,4-1,5м 2 .

Это данные для секций с межосевым расстоянием 50см. Сегодня же в продаже есть модели с самой разной высоты: от 60см до 20см и даже еще ниже. Модели 20см и ниже называют бордюрными. Естественно, их мощность отличается от указанного стандарта, и, если вы планируете использовать «нестандарт», придется вносить коррективы. Или ищите паспортные данные, или считайте сами. Исходим из того, что теплоотдача теплового прибора напрямую зависит от его площади. С уменьшением высоты уменьшается площадь прибора, а, значит, и мощность уменьшается пропорционально. То есть, нужно найти соотношение высот выбранного радиатора со стандартом, а потом при помощи этого коэффициента откорректировать результат.

Расчет чугунных радиаторов отопления. Считать может по площади или объему помещения

Для наглядности сделаем расчет алюминиевых радиаторов по площади. Помещение то же: 16м 2. Считаем количество секций стандартного размера: 16м 2 /2м 2 =8шт. Но использовать хотим маломерные секции высотой 40см. Находим отношение радиаторов выбранного размера к стандартным: 50см/40см=1,25. И теперь корректируем количество: 8шт*1,25=10шт.

Корректировка в зависимости от режима отопительной системы

Производители в паспортных данных указывают максимальную мощность радиаторов: при высокотемпературном режиме использования — температура теплоносителя в подаче 90 о С, в обратке — 70 о С (обозначается 90/70) в помещении при этом должно быть 20 о С. Но в таком режиме современные системы отопления работают очень редко. Обычно используется режим средних мощностей 75/65/20 или даже низкотемпературный с параметрами 55/45/20. Понятно, что требуется расчет откорректировать.

Для учета режима работы системы нужно определить температурный напор системы. Температурный напор — это разница между температурой воздуха и отопительных приборов. При этом температура отопительных приборов считается как среднее арифметическое между значениями подачи и обратки.

Нужно учесть особенности помещений и климата чтобы правильно рассчитать количество секций радиатора

Чтобы было понятнее произведем расчет чугунных радиаторов отопления для двух режимов: высокотемпературного и низкотемпературного, секции стандартного размера (50см). Помещение то же: 16м 2. Одна чугунная секция в высокотемпературном режиме 90/70/20 обогревает 1,5м 2. Потому нам потребуется 16м 2 /1,5м 2 =10,6шт. Округляем — 11шт. В системе планируется использовать низкотемпературный режим 55/45/20. Теперь найдем температурный напор для каждой из систем:

• высокотемпературная 90/70/20- (90+70)/2-20=60 о С;
• низкотемпературный 55/45/20 — (55+45)/2-20=30 о С.

То есть если будет использоваться низкотемпературный режим работы, понадобится в два раза больше секций для обеспечения помещения теплом. Для нашего примера на комнату 16м 2 требуется 22 секции чугунных радиаторов. Большая получается батарея. Это, кстати, одна из причин, почему этот вид отопительных приборов не рекомендуют использовать в сетях с низкими температурами.

При таком расчете можно принять во внимание и желаемую температуру воздуха. Если вы хотите, чтобы в помещении было не 20 о С а, например, 25 о С просто рассчитайте тепловой напор для этого случая и найдите нужный коэффициент. Сделаем расчет все для тех же чугунных радиаторов: параметры получатся 90/70/25. Считаем температурный напор для этого случая (90+70)/2-25=55 о С. Теперь находим соотношение 60 о С/55 о С=1,1. Чтобы обеспечить температуру в 25 о С нужно 11шт*1,1=12,1шт.

Зависимость мощности радиаторов от подключения и места расположения

Кроме всех описанных выше параметров теплоотдача радиатора изменяется в зависимости от типа подключения. Оптимальным считается диагональное подключение с подачей сверху, в таком случае потерь тепловой мощности нет. Самые большие потери наблюдаются при боковом подключении — 22%. Все остальные — средние по эффективности. Приблизительно величины потерь в процентах указаны на рисунке.

Потери тепла на радиаторах в зависимости от подключения

Уменьшается фактическая мощность радиатора и при наличии заграждающих элементов. Например, если сверху нависает подоконник, теплоотдача падает на 7-8%, если он не полностью перекрывает радиатор, то потери 3-5%. При установке сетчатого экрана, который не доходит до пола, потери примерно такие же, как и в случае с нависающим подоконником: 7-8%. А вот если экран закрывает полностью весь отопительный прибор, его теплоотдача уменьшается на 20-25%.

Количество тепла зависит и от установки

Количество тепла зависит и от места установки

Определение количества радиаторов для однотрубных систем

Есть еще один очень важный момент: все вышеизложенное справедливо для двухтрубной системы отопления. когда на вход каждого из радиаторов поступает теплоноситель с одинаковой температурой. Однотрубная система считается намного сложнее: там на каждый последующий отопительный прибор вода поступает все более холодная. И если хотите рассчитать количество радиаторов для однотрубной системы, нужно каждый раз пересчитывать температуру, а это сложно и долго. Какой выход? Одна из возможностей — определить мощность радиаторов как для двухтрубной системы, а потом пропорционально падению тепловой мощности добавлять секции для увеличения теплоотдачи батареи в целом.

В однотрубной системе вода на каждый радиатор поступает все более холодная

Поясним на примере. На схеме изображена однотрубная система отопления с шестью радиаторами. Количество батарей определили для двухтрубной разводки. Теперь нужно внести корректировку. Для первого отопительного прибора все остается по-прежнему. На второй поступает уже теплоноситель с меньшей температурой. Определяем % падения мощности и на соответствующее значение увеличиваем количество секций. На картинке получается так: 15кВт-3кВт=12кВт. Находим процентное соотношение: падение температуры составляет 20%. Соответственно для компенсации увеличиваем количество радиаторов: если нужно было 8шт, будет на 20% больше — 9 или 10шт. Вот тут и пригодится вам знание помещения: если это спальня или детская, округлите в большую сторону, если гостиная или другое подобное помещение, округляете в меньшую. Принимаете во внимание и расположение относительно сторон света: в северных округляете в большую, в южных — в меньшую.

В однотрубных системах нужно в расположенных дальше по ветке радиаторах добавлять секции

Этот метод явно не идеален: ведь получится, что последняя в ветке батарея должна будет иметь просто огромные размеры: судя по схеме на ее вход подается теплоноситель с удельной теплоемкостью равной ее мощности, а снять все 100% на практике нереально. Потому обычно при определении мощности котла для однотрубных систем берут некоторый запас, ставят запорную арматуру и подключают радиаторы через байпас, чтобы можно было отрегулировать теплоотдачу, и таким образом компенсировать падение температуры теплоносителя. Из всего этого следует одно: количество или/и размеры радиаторов в однотрубной системе нужно увеличивать, и по мере удаления от начала ветки ставить все больше секций.

Приблизительный расчет количества секций радиаторов отопления дело несложное и быстрое. А вот уточнение в зависимости от всех особенностей помещений, размеров, типа подключения и расположения требует внимания и времени. Зато вы точно сможете определиться с количеством отопительных приборов для создания комфортной атмосферы зимой.

Расчет количества радиаторов отопления на площадь

При проектировании нового дома или замене старой обогревательной системы требуется знать необходимое число батарей для каждой комнаты. Замеры «на глазок» являются малоэффективными. Необходим точный расчет количества радиаторов отопления на площадь, в противном случае в помещении будет либо очень холодно, если источников тепла недостаточно, либо, наоборот, слишком жарко при их избытке, что приведет к нежелательному регулярному перерасходу ресурсов.

Для расчета количества радиаторов на площадь применяют разные методики, суть которых сводится к одному – определить теплопотери помещения при разной уличной температуре и рассчитать необходимое количество батарей, чтобы компенсировать теплопотери.

Классическая методика

На сегодняшний день методов расчета достаточно много. Элементарные схемы – по площади, высоте потолков и региону дают лишь приблизительные результаты. Более точные, где учитываются все характеристики помещения (расположение, наличие балкона, качество дверей и окон и т.д.) и используются специальные коэффициенты, дают действительно оптимальный результат, когда в помещении всегда будет комфортная для человека температура.

В большинстве случаев строители или владельцы жилья перед ремонтом используют популярный метод расчета радиатора отопления по площади. Он актуален для помещений, имеющих высоту потолков около 2,5 метра. Эта минимальная санитарная норма действует еще с советских времен, поэтому основная масса многоквартирных домов ориентировалась на данное значение.

Стоит учесть, что перед тем, как рассчитать алюминиевые радиаторы отопления на площадь или чугунные, в этом методе не берутся ко вниманию многие поправочные коэффициенты, касающиеся индивидуальных особенностей помещения (толщина стен, застекленность и т.д.).

Расчет батареи отопления по площади выполняется исходя из константы, которая определяет, что для обогрева 1 м 2 в комнате требуется 100 Вт тепловой энергии.

Пример для комнаты в 20 кв.м:

20 м 2 х 100 Вт = 2000 Вт

Расчетная тепловая необходимая мощность для такого помещения составляет около 2000 Вт.

Каждая батарея состоит из нескольких обособленных секций, собираемых при монтаже в единый модуль. Подбор радиатора по площади помещения осуществляется исходя из его выходных характеристик, заданных производителем. Подобные данные указываются в паспорте, идущем вместе с радиатором. Перед тем, как рассчитать количество секций радиатора отопления, желательно узнать эти цифры. Вся эта информация есть в техническом паспорте, также ее можно узнать у консультанта при покупке или в интернете на сайте производителя.

Например, когда в инструкции приведено значение для одной секции в 180 Вт, то чтобы выяснить общее количество секций, понадобится суммарную требуемую мощность поделить на выдаваемое значение отдельной секции:

2000 Вт. 180 Вт = 11,11 штук

Значение, которое даст этот расчёт радиаторов отопления необходимо правильно округлить. Делать это нужно всегда в бо́льшую сторону, чтобы в полной мере обеспечить теплом интерьер. То есть, на указанном выше примере будет установлено 12 батарей.

Данная методика является актуальной для многоквартирных домов, где температура теплоносителя составляет около 700С. Также можно пользоваться еще одним упрощенным методом. По следующему расчету батарей отопления на площадь константой является значение в 1,8 м 2. Его должна обогревать одна условная секция средних габаритов.

Для помещения в 22 кв.м получится расчет:

22 м 2. 1,8 м2 = 12,2 штук (округляем до 13)

Однако, этот приблизительный расчёт радиаторов отопления не допускается при монтаже модулей, имеющих повышенную теплоотдачу на уровне 150-200 Вт от каждой секции.

Обогревать необходимо весь объем воздуха, поэтому рациональнее определять нужное количество радиаторов по объему.

Применение поправочных коэффициентов

Во время предварительного более строгого расчета батарей по площади понадобится делать поправку на индивидуальные особенности, связанные со зданием, системой отопления, самими секциями и т.п.

В большинстве случаев понизить погрешность удается, зная следующую информацию:

• вода, используемая в качестве теплоносителя, обладает меньшей теплопроводностью, чем нагретый пар;
• для угловой комнаты необходимо поднять количество радиаторов на 15-20 %, в зависимости от ее степени и качества утепления;
• для комнат с потолками выше 3 метров проводят расчёт радиатора отопления не по площади, а по кубатуре помещения;
• большее количество окон даст менее теплые начальные условия, в комнате желательно поделить секции для установки под каждым окном;
• у разного материала радиаторов различная степень теплопроводности;
• для более холодной климатической зоны необходимо делать увеличенный поправочный коэффициент;
• старые деревянные рамы обладают худшими показателями теплопроводности, чем новее стеклопакеты;
• при движении теплоносителя сверху вниз заметно повышение мощности до 20%

• используемая вентиляция предполагает повышенную мощность.

Почему батареи всегда ставят под окно

Любой радиатор, независимо от типа, конструкции и материала, основан на конвекции теплого воздуха. Нагреваясь, воздух поднимается вверх, на его место «приходит» холодный, который также нагревается, поднимается и снова новая порция холодного воздуха. Подобная постоянная циркуляция и обеспечивает равномерный прогрев всей площади помещения при условии правильного расчета количества источников тепла.

Окно в любом помещении – мост холода, который за счет конструкции и большой теплоотдающей поверхности, пропускает больше холодного воздуха, чем стены и даже входная дверь. Установленный под окном источник тепла успевает прогреть поступающий от окна холодный воздух и в помещение он попадает уже теплым. Если нагревательные элементы не ставить под окно, а в любом другом месте помещения, идущий от окна холодный поток будет циркулировать по помещению. И даже самого мощного радиатора не хватит на то, чтобы незаметно нейтрализовать холод.

ВИДЕО: С какими можно столкнуться ошибками при расчете

Вычисление, базирующееся на объеме комнаты

Предлагаемый расчёт радиатора отопления по объему по своей сути похож на расчёт секций радиаторов по площади помещения. Однако, здесь базовым значением является не площадь, а кубатура помещения. Предварительно необходимо получить значение объема помещения. Отечественные нормы СНИП предполагают для обогрева 1 м 3 помещения 41 Вт тепла. Чтобы найти объем, необходимо перемножить высоту, длину и ширину комнаты.

Для примера берем площадь комнаты в 22 кв.м с потолками в 3 м высоты. Получим необходимый объем:

Главная » Отопление » Как рассчитать количество секций радиатора

Как рассчитать количество секций радиатора

При модернизации системы отопления кроме замены труб меняют и радиаторы. Причем сегодня они есть из разных материалов, разных форм и размеров. Что не менее важно, имеют они разную теплоотдачу: количество тепла, которые могут передать воздуху. И это обязательно учитывают, когда делают расчет секций радиаторов.

В помещении будет тепло, если количество тепла, которое уходит, будет компенсироваться. Поэтому в расчетах за основу берут теплопотери помещений (они зависят от климатической зоны, от материала стен, утепления, площади окон и т.д.). Второй параметр — тепловая мощность одной секции. Это то количество тепла, которое она может выдать при максимальных параметрах системы (90°C на входе и 70°C на выходе). Эта характеристика обязательно указывается в паспорте, зачастую присутствует на упаковке.

Делаем расчет количества секций радиаторов отопления своими руками, учитываем особенности помещений и системы отопления

Один важный момент: проводя расчеты самостоятельно, учтите, что большинство производителей указывают максимальную цифру, которую они получили при идеальных условиях. Потому любое округление производите в большую сторону. В случае с низкотемпературным отоплением (температура теплоносителя на входе ниже 85°C) ищут тепловую мощность для соответствующих параметров или делают перерасчет (описан ниже).

Расчет по площади

Это — самая простая методика, позволяющая примерно оценить число секций, необходимое для отопления помещения. На основании многих расчетов выведены нормы по средней мощности отопления одного квадрата площади. Чтобы учесть климатические особенности региона, в СНиПе прописали две нормы:

• для регионов средней полосы России необходимо от 60 Вт до 100 Вт;
• для районов, находящихся выше 60°, норма отопления на один квадратный метр 150-200 Вт.

Почему в нормах дан такой большой диапазон? Для того, чтобы можно было учесть материалы стен и степень утепления. Для домов из бетона берут максимальные значения, для кирпичных можно использовать средние. Для утепленных домов — минимальные. Еще одна важная деталь: эти нормы просчитаны для средней высоты потолка — не выше 2,7 метра.

Как рассчитать количество секций радиатора: формула

Зная площадь помещения, умножаете ее норму затрат тепла, наиболее подходящую для ваших условий. Получаете общие теплопотери помещения. В технических данных к выбранной модели радиатора, находите тепловую мощность одной секции. Общие теплопотери делите на мощность, получаете их количество. Несложно, но чтобы было понятнее, приведем пример.

Пример расчета количества секций радиаторов по площади помещения

Угловое помещение 16 м 2. в средней полосе, в кирпичном доме. Устанавливать будут батареи с тепловой мощностью 140 Вт.

Для кирпичного дома берем теплопотери в середине диапазона. Так как помещение угловое, лучше взять большее значение. Пусть это будет 95 Вт. Тогда получается, что для обогрева помещения требуется 16 м 2 * 95 Вт = 1520 Вт.

Теперь считаем количество: 1520 Вт / 140 Вт = 10,86 шт. Округляем, получается 11 шт. Столько секций радиаторов необходимо будет установить.

Расчет батарей отопления на площадь прост, но далеко не идеален: высота потолков не учитывается совершенно. При нестандартной высоте используют другую методику: по объему.

Считаем батареи по объему

Есть в СНиПе нормы и для обогрева одного кубометра помещений. Они даны для разных типов зданий:

• для кирпичных на 1 м 3 требуется 34 Вт тепла;
• для панельных — 41 Вт

Этот расчет секций радиаторов похож на предыдущий, только теперь нужна не площадь, а объем и нормы берем другие. Объем умножаем на норму, полученную цифру делим на мощность одной секции радиатора (алюминиевого, биметаллического или чугунного).

Формула расчета количества секций по объему

Пример расчета по объему

Для примера рассчитаем, сколько нужно секций в комнату площадью 16 м 2 и высотой потолка 3 метра. Здание построено из кирпича. Радиаторы возьмем той же мощности: 140 Вт:

• Находим объем. 16 м 2 * 3 м = 48 м 3
• Считаем необходимое количество тепла (норма для кирпичных зданий 34 Вт). 48 м 3 * 34 Вт = 1632 Вт.
• Определяем, сколько нужно секций. 1632 Вт / 140 Вт = 11,66 шт. Округляем, получаем 12 шт.

Теперь вы знаете два способа того, как рассчитать количество радиаторов на комнату.

Теплоотдача одной секции

Сегодня ассортимент радиаторов большой. При внешней схожести большинства, тепловые показатели могут значительно отличаться. Они зависят от материала, из которого изготовлены, от размеров, толщины стенок, внутреннего сечения и от того, насколько хорошо продумана конструкция.

Потому точно сказать, сколько кВт в 1 секции алюминиевого (чугунного биметаллического) радиатора, можно сказать только применительно к каждой модели. Эти данные указывает производитель. Ведь есть значительная разница в размерах: одни из них высокие и узкие, другие — низкие и глубокие. Мощность секции одной высоты того же производителя, но разных моделей, могут отличаться на 15-25 Вт (смотрите в таблице ниже STYLE 500 и STYLE PLUS 500). Еще более ощутимые отличия могут быть у разных производителей.

Технические характеристики некоторых биметаллических радиаторов. Обратите внимание, что тепловая мощность одинаковых по высоте секций может иметь ощутимую разницу

Тем не менее, для предварительной оценки того, сколько секций батарей нужно для отопления помещений, вывели средине значения тепловой мощности по каждому типу радиаторов. Их можно использовать при приблизительных расчетах (приведены данные для батарей с межосевым расстоянием 50 см):

• Биметаллический — одна секция выделяет 185 Вт (0,185 кВт).
• Алюминиевый — 190 Вт (0,19 кВт).
• Чугунные — 120 Вт (0,120 кВт).

Точнее сколько кВт в одной секции радиатора биметаллического, алюминиевого или чугунного вы сможете, когда выберете модель и определитесь с габаритами. Очень большой может быть разница в чугунных батареях. Они есть с тонкими или толстыми стенками, из-за чего существенно изменяется их тепловая мощность. Выше приведены средние значения для батарей привычной формы (гармошка) и близких к ней. У радиаторов в стиле «ретро» тепловая мощность ниже в разы.

Это технические характеристики чугунных радиаторов турецкой фирмы Demir Dokum. Разница более чем солидная. Она может быть еще больше

Исходя из этих значений и средних норм в СНиПе вывели среднее количество секций радиатора на 1 м 2 :

• биметаллическая секция обогреет 1,8 м 2 ;
• алюминиевая — 1,9-2,0 м 2 ;
• чугунная — 1,4-1,5 м 2 ;

Как рассчитать количество секций радиатора по этим данным? Все еще проще. Если вы знаете площадь комнаты, делите ее на коэффициент. Например, комната 16 м 2. для ее отопления примерно понадобится:

• биметаллических 16 м 2 / 1,8 м 2 = 8,88 шт, округляем — 9 шт.
• алюминиевых 16 м 2 / 2 м 2 = 8 шт.
• чугунных 16 м 2 / 1,4 м 2 = 11,4 шт, округляем — 12 шт.

Эти расчеты только примерные. По ним вы сможете примерно оценить затраты на приобретение отопительных приборов. Точно рассчитать количество радиаторов на комнату вы сможете выбрав модель, а потом еще пересчитав количество в зависимости от того, какая температура теплоносителя в вашей системе.

Расчет секций радиаторов в зависимости от реальных условий

Еще раз обращаем ваше внимание на то, что тепловая мощность одной секции батареи указывается для идеальных условий. Столько тепла выдаст батарея, если на входе ее теплоноситель имеет температуру +90°C, на выходе +70°C, в помещении при этом поддерживается +20°C. То есть, температурный напор системы (называют еще «дельта системы») будет 70°C. Что делать, если в вашей системе выше +70°C на входе на бывает? или необходима температура в помещении +23°C? Пересчитывать заявленную мощность.

Для этого необходимо рассчитать температурный напор вашей системы отопления. Например, на подаче у вас +70°C, на выходе 60°C, а в помещении вам необходима температура +23°C. Находим дельту вашей системы: это среднее арифметическое температур на входе и выходе, за минусом температуры в помещении.

Формула расчета температурного напора системы отопления

Для нашего случая получается: (70°C+ 60°C)/2 — 23°C = 42°C. Дельта для таких условий 42°C. Далее находим это значение в таблице пересчета (расположена ниже) и заявленную мощность умножаем на этот коэффициент. Поучаем мощность, которую сможет выдать эта секция для ваших условий.

Таблица коэффициентов для систем отопления с разной дельтой температур

Находим в столбцах, подкрашенных синим цветом, строчку с дельтой 42°C. Ей соответствует коэффициент 0,51. Теперь рассчитываем, тепловую мощность 1 секции радиатора для нашего случая. Например, заявленная мощность 185 Вт, применив найденный коэффициент, получаем: 185 Вт * 0,51 = 94,35 Вт. Почти в два раза меньше. Вот эту мощность и нужно подставлять когда делаете расчет секций радиаторов. Только с учетом индивидуальных параметров в помещении будет тепло.

Источники: http://teplowood.ru/raschet-radiatorov-otopleniya.html, http://www.portaltepla.ru/radiatori-otopleniya/kak-rasschitat-kolichestvo-sekcij-radiatora-otopleniya/, http://stroychik.ru/otoplenie/raschet-sekcij-radiatorov

Расчет емкости аккумуляторной батареи

При расчете системы автономного электроснабжения очень важно правильно выбрать емкость аккумуляторной батареи (АКБ).

Для предварительного расчета Вы можете руководствоваться следующими простыми правилами.

емкость, которую должна выдавать АКБ, рассчитывается исходя из количества электроэнергии в Вт*ч, потребляемого от АКБ в режиме разряда.

Допустим емкость 1 АКБ 100 АЧ, и вольтаж 12 В. Соответственно полная емкость составит 100 АЧ *12 В=1200 Вт*ч. Беда в том, что если разрядить такой АКБ на 100% он выйдет из строя. Поэтому нужно оставлять 30% емкости. Соответствено 100 АЧ * 12 В * 0.7=840 Вт*ч

Если батарей несколько — то количество энергии в них складывается.

в общем случае нужно руководствоваться следующими параметрами: допустимая глубина разряда не должна превышать 30-40% для герметичных необслуживаемых батарей, и не более 50% для стартерных батарей. При циклических режимах работы аккумулятора нужно применять гелевые аккумуляторы или специальные аккумуляторы с жидким электролитом. При буферном режиме работы (т.е. если основное время аккумуляторы находятся в заряженном состоянии и иногда, при пропадании электрической сети, отдают свою энергию) можно применять аккумуляторы AGM. Необходимо учитывать, что степень заряда аккумулятора не зависит жестко от его напряжения. При быстром разряде большими токами допускается более низкое конечное напряжение батарей (до 9,8В), а если аккумулятор разряжается малым током длительное время, то он может быть разряжен на 100% даже при напряжении на нем более 11,5В.

емкость АКБ понижается с понижением температуры Гелевые аккумуляторы меньше теряют емкость при понижении температуры, AGM и стартерные обычно имеют емкость в 2 раза ниже номинальной уже при 0°C и при дальнейшем понижении температуры их полезная емкость резко падает.

срок службы АБ понижается при увеличении температуры окружающей среды выше 25 °C.

Иногда, информация о том до какого напряжения проседает АКБ при разряде разными токами указывает производитель в пасспорте на аккумулятор.

Предположим, что нам нужно обеспечить работу прибора мощностью 2000 Вт в течении 5 часов — т.е. его потребление будет 10000Вт*ч. и  для этого  мы хотим использовать  аккумуляторы на рабочее напряжение 12В и емкостью 100 АЧ. 

Давайте рассчитаем  сколько таких АКБ нам потребуется.

 Количество запасенной энергии у заряженного аккумулятора будет равно:

P=RxV=100Ачx12В=1200 Вт.ч

Такое количество энергии можно получить при полном разряде полностью заряженного аккумулятора. Но, аккумуляторы могут быть и не полностью заряженными. Кроме того, глубокий полный разряд после небольшого количества циклов заряд-разряд, быстро выведет аккумуляторы из строя. Например, обычный хороший аккумулятор при разряде на 30 % его емкости и последующей сразу после разряда зарядке способен выдержать 1000 таких циклов. Если при разряде отобрать 70% емкости, то количество циклов уменьшится примерно до 200. Поэтому, при расчетах нужно вводить коэффициент, который учитывает глубину разряда.

Извлекаемое количество энергии в АКБ равно

P=RxVxk

P=100Ачx12Вx0. 7

Соответственно, для определения емкости нужно количество потребляемой энергии разделить на напряжение аккумулятора умноженное на коэффициент емкости.

Тогда формула определения необходимой емкости будет иметь такой вид:

E=Q / (V x k)

Где Е — необходимая общая емкость аккумуляторов в Ач;

Q- количество энергии, которую нужно получить от аккумуляторов в Вт.ч;

V-напряжение каждого из аккумуляторов;

k-коэффициент использования емкости, учитывающий, какую часть энергии всех используемых аккумуляторов можно реально использовать потребителям.

Разобравшись с теорией, можно определить необходимую емкость аккумуляторов по заданным параметрам.

 Для того чтобы определить, какую емкость можно отобрать от аккумуляторов, чтобы получить электрическую энергию в количестве 10000 Вт. ч, делим это количество энергии на рабочее напряжение каждого аккумулятора равное 12В. В результате получаем, что надо отобрать 833 А.ч от имеющейся емкости аккумуляторов. Если применить коэффициент емкости равный 0, 7 , учитывающий то обстоятельство , что недопустимо часто полностью разряжать кислотные аккумуляторы, то получаем значение необходимой установленной емкости аккумуляторов равное 1190 Ач.

E=10000Вт.ч/(12Вх07)=1190 Ач

Поскольку мы в нашем примере хотели использовать АКБ 100 Ач, то в этом случае необходимо будет 12 АКБ  такой емкости.

Расчет батарей отопления: сколько радиаторов ставить

Как рассчитать тепловую мощность радиатора

Чтобы эффективно обогревать помещение, тепло, вырабатываемое батареями должно компенсировать помещению всю возможную бытовую теплопотерю, которая неизменно будет. Так, общепринятыми расчетными единицами считаются обязательные 1 кВт тепловой мощности на каждые 10 квадратных метров помещения. Но мастера обычно увеличивают этот показатель на 15% (1,15 кВт) для достижения практических результатов. Но это грубые обобщенные расчеты для бытового пользования, которые обычно чуть завышены, но это позволяет повысить эффективность отопительной системы. Специалисты же применяют более точные методики вычисления нужной мощности радиаторов.

(Предупредим заранее: в Москве и Подмосковье расчет требуемых радиаторов отопления за Вас могут сделать специалисты МосДэз — вызов замерщика бесплатный!)

Когда радиатор приобретается в магазине, в его паспорте среди прочих характеристик, указана в обязательном порядке и тепловая мощность. Она вписана или в киловаттах, или же определена по расходу воды–теплоносителя.

Когда применяются данные по расходу теплоносителя, соотношение модно применять следующее: 1 литр в минуту соответствует тепловой мощности в 1 кВт.

Кроме мощности теплопроизводства в документации радиатора можно найти его физические характеристики: размеры, вес, внутренний объем. Так, размеры указываются обычно в миллиметрах. Сейчас чаще всего можно встретить батареи 20, 30, 40, 50 и 60 см в высоту. Самые малые из них, 20-тисантиметровые носят название плинтусных, а традиционная бытовая высота батареи – 60 см. Именно такой размер имели привычные чугунные радиаторы.

Поскольку современная архитектура диктует моду на большие окна, которые оставляют совсем небольшое пространство, все чаще используются 50-тисантиметровые батареи. Это обосновано необходимостью нормативного расстояния в 5 см между подоконником и самой батареей. Зазор же между радиатором и полом обязательно должен быть не менее 6 см. Для компенсации утраченной площади, а значит, и снижения обогревательной функции,  в укороченных радиаторах добавляются секции, что делает их длиннее, но не всегда планировка позволяет использовать такую длинную конструкцию.

Кроме вышеобозначенных характеристик, паспорт устройства содержит информацию о допустимом возможном расчетом перепаде температур. Указывается она обычно в одном ряду с тепловой мощностью прибора и выглядит примерно так: 1905 Вт 70/55. Читать эти данные следует как размер мощности в 1905 Вт., которую отдает радиатор со своей поверхности при охлаждении с 70 до 55 градусов. В подавляющем большинстве случаев, указывается тепловая мощность радиаторов при перепадах 90/70, но использование такой системы для среднетемпературного отопления даст мощность, меньшую той, которая заявлена в документации устройства.

Поэтому, выбирая радиатор для систем со средним или низкотемпературным режимом (к примеру, 55/45), для получения объективной картины, тепловую мощность следует пересчитать адаптировано к практическим условиям использования.

Для этого можно использовать формулу: Q = k×A×ΔT , в которой
k — показатель теплопередачи радиатора, Вт/м² °С;
А — площадь поверхности прибора, отдающая тепло, м²;
ΔT — напор температур, °С

Данные, которые нужны для формулы, берем из паспорта изделия: мощность радиатора (Q) и напор температур (ΔT), который соответствует указанной мощности.

Подставляя значения в приводимую формулу, определим результат умножения  k×A. Когда будут получены все значения, нужно применить коэффициент ΔT, равный средним и низкотемпературным режимам – 50 или 30°С, соответственно.

Кроме того, тепловую мощность батареи возможно пересчитать на тот температурный напор, который соответствует вашей системе, если 50 и 30°С не соответствуют ее показателям.

Предположим, необходимо купить радиаторы для помещения, площадью 20². Необходимая тепловая мощность радиаторов для такого помещения равна 20*1,15 = 23 кВт. В магазине выбираем прибор, соответствующий данным показателям. Останавливаем выбор на том, в паспорте которого указана номинальная тепловая мощность 2405 Вт (24кВт). Знакомимся с паспортными данными далее и видим, что такую мощность радиаторы выдает при напоре температуры 60°С, т.е. предусмотренный перепад 90/70. Но, система отопления под которую мы подыскиваем радиатор планируется с возможной регулировкой температуры воды внутри системы, т. е. рассчитана на трехходовые смесители, а температурный режим отопительной системы — низкий (55/45), напор температур в ней ΔT = 30°С.

Значит, тепловую мощность рассматриваемого радиатора надо пересчитывать в соответствии с реалиями по приведенной выше формуле. Если оказывается, что присмотренный радиатор не дотягивает до нужной мощности 40-50%, то можно купить два таких и полностью удовлетворить потребности помещения. Если разница меньше 40%. Тогда проще рассчитать по той же формуле мощность каждой секции и подобрать батарею нужного размера и теплоотдачи.

Стоит также знать, что для низкотемпературных режимов в отопительных системах (температурный напор 30°С) радиаторы с показателем 60°С будут аналогично малоэффективны.

Но применяя только расчет мощности радиатора, все же можно ошибиться и не получить ожидаемый результат, т.е. на теплоотдачу влияет немало составляющих: конфигурация помещения, наличие тепловыводящих факторов (окна, балкон, двери), размещение радиатора и то, как он будет подключен к системе.

В бытовом обиходе, батареи устанавливаются под окнами. Это обосновано и привычкой, т.к. до появления стеклопакетов окно было наибольшим фактором потери тепла, и сегодняшней необходимостью взаимодействия с пластиковыми окнами, которые отлично функционируют в соседстве с батареей. Теплый воздух от радиатора, поднимаясь, создает защитный экран от уличного холода, сообщаемого комнате окном. Более того, такая циркуляция воздуха обеспечивает и масштабную конвекцию во всем помещении, что помогает быстрее нагреть воздух в комнате. Именно для этого идеальная батарея устанавливается во всю ширину оконного проема. Угловые помещения же требуют монтажа дополнительных радиаторов вдоль внешних стен.

В случае, если в помещении предусмотрен стояк, то наиболее подходящим местом для него будут наружные углы, т.е. именно они больше подвержены влиянию внешнего холода. В таком углу стояк одновременно распространяет тепло в направлении обеих стен, не допускает отсыревания и развитие грибка.

Любой отопительный прибор требует ухода, поэтому монтируются они так, чтобы была возможность мытья, чистки, ремонта.

Использование декоративных экранов, которые закрывают батарею от взоров, требует корректировке в расчете мощности теплоотдачи радиатора, т.к. создают преграду для выделяемого тепла.

Установка радиаторов может быть как с односторонним вводом трубы отопления, так и с двухсторонним. Во втором варианте теплоотдача батареи будет выше. Обязательным двухсторонним соединением должны монтироваться многосекционные радиаторы, в противном случае они просто не прогреются до конца.

Высокой теплоотдача будет, если вода из системы отопления поступает в верхнюю часть батареи, а выводится из нижней части, создавая, таким образом, эффективную циркуляцию. В организации противоположного направления тока теплоносителя, теплоотдача радиатора снижается. Если система устанавливается в двух- и более этажных зданиях, наиболее рациональной будет последовательная подача теплоносителя сверху вниз, т.е. от верхних этажей к нижним по снисхождению.

Для достижения наибольших показателей комфорта существуют ручки или автоматические системы регулировки теплопередачи. Они ограничивают пропуск воды так, чтобы отдаваемое тепло соответствовало заданным показателям.

Как рассчитать время работы от аккумуляторов при проектировании оборудования с использованием аккумуляторов; Технические ресурсы по батареям для инженеров-конструкторов от PowerStream

Примечания для инженеров-проектировщиков: как подсчитайте, какая емкость аккумулятора вам нужна.

Я знаю, я чувствую Ваша боль. Отдел маркетинга дал вам спецификацию, и все, что в ней сказано, « максимизирует время работы, минимизирует размер батареи и стоимость .» Но они не скажу вам, сколько времени работы приемлемо, сколько размера и веса будет рынок мирится, какая стоимость приемлема?

Эй, причина что они не более конкретны, они надеются на чудо и не хотят укажите больше, если они не получат чудо. Чудо ты был надеясь, что это была полная спецификация, но давайте начнем с реальности.

Ваша месть подождать 2 недели и вернуться с « Хорошие новости, я поместил его в фонтан ручку для спецификации всего за 5000 долларов и урезав бюджет мощности (т.е. устранение все, кроме одной из функций), мы заставили его работать более 5,5 секунд, прежде чем подзарядка. ”А потом расслабьтесь и надейтесь на лучшее руководство от маркетинг!

Ты уже знал, что не смогу помочь вам с вашей спецификацией, но, по крайней мере, вы могут использовать следующие инструменты оценки дизайна, чтобы дать отделу маркетинга матрица выбора.

Сколько емкость аккумулятора вам нужна для запуска вашего устройства? Вот как вы оцениваете Это.18 электронов,.

Q = я * т

где Q — заряд в кулонах, I — ток в амперах, t — ток в амперах. время в секундах.

Сумма заряд, проходящий через этот провод (проводящий 1,0 ампер) за 60 секунд, составляет 60 кулонов, и через час вы бы поздоровались и «прощай» заряду в 3600 кулонов.

Батареи были очевидно, разработан инженерами, подписавшимися на самая простая» система измерения. Они устали вытаскивать свой слайд правила делить на 3600 каждый раз, когда они хотят знать, какова длина 24000 кулонов хватило бы их и придумали самовольную единицу на ампер-часов . Позже, когда стали использовать батареи меньшего размера, они придумали миллиампер-часов .

Не будь смущает дефис.Ампер-часы означают амперы, умноженные на часы. Разделите на амперы и Вы получаете часы, делите на часы, и вы получаете усилители. Так что это не усилители, и это это не ампер в час, это ампер-час. И, кстати, я даже использовал термин ампер-секунды, потому что, когда вы говорите «кулоны», все идут стеклянные глаза на вас.

Не получить Я ошибаюсь, я люблю ампер-часы для единиц, это удобное практическое правило. Ампер-часы сколько заряда хранится в аккумуляторе.Так как батарея меняет напряжение во время разряда это не идеальная мера того, сколько энергии хранится, для этого вам понадобятся ватт-часы. Умножение среднего или номинального напряжение батареи, умноженное на емкость батареи в ампер-часах, дает оценку от того, сколько ватт-часов содержит батарея.

Где E — запасенная энергия в ватт-часах, C — это емкость в ампер-часах, а Вср — среднее напряжение при разряде.Да, ватт-часов — это мера энергии, как и киловатт-часы. Умножьте на 3600, и вы получите ватт-секунд , что также известно как Джоулей .

Пока мы находятся в прелюдии, я мог бы также упомянуть, что, поскольку заряд в конденсаторе Если Q=CV, то батарея также может быть оценена в фарадах. 1,5 вольт AA щелочной батарея, которая хранит 2 ампер-часа заряда (это 7200 кулонов), имеет эквивалентная емкость 4800 Фарад.Конечно, батарея делает ужасно странный конденсатор, потому что напряжение не падает пропорционально накопленный заряд, имеет высокое эквивалентное сопротивление и т. д.

Также я должен упомяните, что вы не всегда получаете все ампер-часы, которые вы ожидаете от батарея. Это объясняется в Части 3 ниже как эффект Пейкарта. Вот почему я назвал это эмпирическим правилом, а не теоремой. Самые большие ошибки случаются, когда вы быстро разряжаете батареи.Некоторые батареи, такие как угольно-цинковые, щелочные или Свинцово-кислотные становятся менее эффективными при быстрой разрядке. Типичный герметичный свинцово-кислотный аккумулятор отдаст только половину своей номинальной емкости при разряде при скорость C/1 по сравнению со скоростью C/20.

Следующий метод предполагает, что вы знаете, сколько ампер нужен гаджет под напряжением. Если вы знаете мощность, перейдите к шагу A ниже.

Шаг 1. Обратная сторона конверта

Если текущий нарисовано x ампер, время T часов, затем мощность C в ампер-часах

                         С = хТ

Например, если ваша помпа потребляет 120 мА, и вы хотите, чтобы она работала в течение 24 часов

                         С = 0,12 Ампер * 24 часа = 2. 88 ампер-часов

Шаг 2 . Соображения о сроке службы

Это не так хорошо разряжать аккумулятор до нуля во время каждого цикла зарядки. Для Например, если вы хотите использовать свинцово-кислотную батарею в течение многих циклов, вам не должен запускать его выше 80% заряда, оставляя 20% в батарее. Это не только увеличивает количество циклов, которые вы получаете, но и позволяет батарее ухудшится на 20%, прежде чем вы начнете получать меньше времени выполнения, чем требует дизайн за

             С’ = С/0.8

Для примера выше

             С’ = 2,88 Ач / 0,8 = 3,6 Ач

Этап 3 : Рассмотрение скорости сброса

Немного батареи химические вещества дают гораздо меньше ампер-часов, если вы разряжаете их быстро. Это называется эффектом Пекарта. Это большой эффект в щелочных, углеродных, цинковых, воздушно-цинковые и свинцово-кислотные батареи. Например, если вы рисуете на 1С на свинцово-кислотном аккумулятор, вы получите только половину емкости, которую вы бы имели, если бы у вас был нарисовано в 0. 05С. Это небольшой эффект в NiCad, литий-ионных, литий-полимерных, и NiMH батареи.

Для свинцово-кислотных батареи номинальная емкость (т.е. число Ач, проштампованное на боковой стороне батарея) обычно дается за 20-часовую скорость разряда. Если ты разряжая с медленной скоростью, вы получите номинальное количество ампер-часов из их. Однако при высоких скоростях разряда емкость резко падает. Правило большим пальцем является то, что для 1-часовой скорости разряда (т.е. берет 10 ампер из 10 ампер час батареи, или 1С) вы получите только половину номинальной емкости (или 5 ампер-часов от аккумулятора емкостью 10 ампер-часов). Диаграммы, которые детализируют этот эффект для Для большей точности можно использовать разную скорость разряда. Например, данные листы, перечисленные в /BB.htm

Например, если ваш портативный гитарный усилитель потребляя стабильные 20 ампер, и вы хотите, чтобы это длилось 1 час, вы бы начали с шагом 1:

            C=20 Ампер * 1 час = 20 Ач

Затем перейдите к шагу 2

            C’ = 20 Ач/0. 8 = 25 АХ

Тогда учитывайте высокую скорость

            C’‘=25 /,5 = 50 Ач

Таким образом, вам понадобится герметичный свинцово-кислотный аккумулятор на 50 ампер-часов. батарея для работы усилителя в течение 1 часа при среднем токе 20 ампер рисовать.

Шаг 4. Что, если вы нет постоянной нагрузки? Очевидное, что нужно сделать, это то, что нужно сделать. Вычислите среднюю потребляемую мощность. Рассмотрим повторяющийся цикл, в котором каждый цикл составляет 1 час.Он состоит из 20 ампер в течение 1 секунды, а затем 0,1 ампер в течение 1 секунды. остаток часа. Средний ток рассчитывается следующим образом.

20*1/3600 + 0,1(3599)/3600 = 0,1044 ампер в среднем ток.

Другими словами, выяснить, сколько ампер потребляется среднего и использовать шаги 1 и 2. Шаг 3 очень трудно предсказать в случае где у вас есть небольшие периоды высокого тока.Новости хорошие, стабильная ничья 1C снизит емкость намного больше, чем короткие импульсы 1C, за которыми следует пауза период. Таким образом, если средний потребляемый ток составляет около 20 часов, то вы приблизиться к мощности, предсказанной 20-часовой скоростью, даже если вы рисуя его в сильноточных импульсах. Фактические данные испытаний трудно получить без делать тест самостоятельно.

Если вы знаете ватты вместо ампер, выполните следующие действия. процедура

Шаг A: Преобразование ватт в ампер

Фактически, ватт — это основная единица мощности, а ватт-часы — запасенная энергия.То ключ в том, чтобы использовать известные вам ватты для расчета ампер при напряжении батареи.

Например, вы хотите запустить 250-ваттный Лампочка 110VAC от инвертора на 5 часов.
Ватт-часы = ватты * часы = 250 ватт * 5 часов = 1250 ватт-часов

Учет эффективности инвертор, скажем, 85%

Ватт-часы = ватты * часы / КПД = 1250 / 0,85 = 1470 ватт-часов

Поскольку ватты = амперы * вольты, разделите ватт-часы на напряжение батареи для получения ампер-часов аккумуляторной батареи

ампер-часов (при 12 вольтах) = ватт-часы / 12 вольт = 1470 / 12 = 122. 5 ампер-часов.
Если вы используете аккумулятор другого напряжения, ампер-часы изменятся, разделив его напряжением батареи, которую вы используете.

Теперь вернитесь к шагам 2-4 выше, чтобы уточните расчет.

Подбор 12-вольтовой батареи для нагрузки

У вас есть 12-вольтовое устройство, которое нужно запитать, но вы не знаете, какая 12-вольтовая батарея вам нужна? Этот калькулятор предназначен для того, чтобы помочь вам найти батарею глубокого разряда при постоянной нагрузке 12 В.

Если вы знаете, сколько энергии требуется вашему приложению для работы и сколько времени вы хотели бы его запустить, мы рекомендуем 12-вольтовую батарею. Этот калькулятор предназначен для работы с аккумулятором соответствующего размера в ампер-часах без чрезмерного разряда аккумулятора.

Имейте в виду, что если вы используете инвертор мощности, вам сначала потребуется преобразовать ампер переменного тока в ампер постоянного тока, прежде чем использовать этот калькулятор.

Выберите аккумулятор

Прохождение

Была ли эта информация полезной? Подпишитесь, чтобы получать обновления и предложения.

Написано 9 ноября 2021 г. в 10:01

Как рассчитать ток и время зарядки аккумулятора?

Простое время зарядки аккумулятора и формула зарядного тока для аккумуляторов.(На примере аккумулятора 120 Ач).

В следующем простом руководстве мы покажем, как определить подходящий ток зарядки аккумулятора, а также как рассчитать необходимое время зарядки аккумулятора в часах на примере свинцово-кислотного аккумулятора 12 В, 120 Ач.

Ниже приведены формулы для требуемого времени зарядки аккумулятора в часах и необходимого зарядного тока в амперах следующим образом.

Время зарядки аккумулятора = Аккумулятор-Ач ÷ Зарядный ток

Т = Ач ÷ А

и

Требуемая зарядка Ток для аккумулятора = Аккумулятор Ач x 10%

А = Ач x 10%

Где,

Пример:

Рассчитайте подходящий зарядный ток в амперах и необходимое время зарядки в часах для аккумулятора 12 В, 120 Ач.

Решение:

Ток зарядки аккумулятора:

В первую очередь рассчитаем зарядный ток для аккумулятора 120 Ач. Как мы знаем, зарядный ток должен составлять 10% от номинальной емкости Ач батареи .

Следовательно,

Зарядный ток для аккумулятора 120 Ач = 120 Ач x (10 ÷ 100) = 12 Ампер.

Но в связи с некоторыми потерями, мы можем взять 12-14 Ампер для зарядки аккумуляторов вместо 12 Ампер.

Похожие сообщения

Время зарядки аккумулятора:

Допустим, мы взяли 13 ампер для зарядки,

потом

Время зарядки аккумулятора 120 Ач = 120 ÷ 13 = 9,23 часа.

Но это был идеальный случай…

Практически было замечено, что 40% потерь происходит при зарядке аккумулятора.

Тогда 120 x (40 ÷ 100) = 48    ……    (120 Ач x 40% потерь)

Следовательно, 120 + 48 = 168 Ач (120 Ач + потери)

Сейчас Время зарядки аккумулятора = Ач ​​÷ Ток зарядки

Ввод значений;

168 ÷ 13 = 12.92 или 13 час. (в реальном случае)

Таким образом, для полной зарядки аккумулятора 120 Ач потребуется 13 часов при требуемом зарядном токе 13A .

Похожие сообщения:

Как долго работает батарея? (Ах, В, Часы)

В нашей статье, посвященной Ач (ампер-часам) и Втч (ватт-часам), мы получили массу вопросов о долговечности батарей. На вопрос «Как долго работает батарея?» был преобладающим.Чтобы помочь всем, кто пытается рассчитать, как долго будет работать батарея, мы создали Калькулятор срока службы батареи .

Очень полезно знать, когда у нас сдохнет аккумулятор. Пример: если мы отправимся в поход и будем полагаться на батареи для удовлетворения всех наших потребностей в энергии, и у нас нет других средств для производства электроэнергии.

Прежде чем мы рассмотрим Калькулятор срока службы батареи, давайте отметим, что вычислить, как долго будет работать батарея, довольно просто в теории (на практике это довольно сложно).Мы используем это уравнение для времени разряда батареи:

Срок службы батареи (в часах) = Емкость батареи (в Ач) / Ток нагрузки (в А)

Пример: Как долго прослужит аккумулятор емкостью 100 Ач (ампер-час), если мы подключим его к электрическому устройству емкостью 1 Ач? Итак, емкость батареи = 100 Ач, ток нагрузки = 1 А, таким образом такой батареи хватит на 100 Ач / 1 А = 100 часов.

По сути, батарея емкостью 100 Ач означает, что такая батарея может обеспечить ток 100 А в течение 1 часа.Он также может обеспечить ток 1 А в течение 100 часов. Или 0,1 А или 100 мА на 1000 часов.

Вроде все просто, да?

Если у вас есть 100 единиц емкости (100 Ач) и вы подключаете его к устройству, которому требуется 1 единица емкости (1 А) каждый час, батарея будет разряжаться ровно через 100 часов.

Почему не так просто рассчитать срок службы батареи

Вот сделка:

На практике нам нужно всего два числа, чтобы рассчитать, когда у нас разрядится батарея.Это:

1. Емкость аккумулятора (Ач) . Это довольно легко получить; это написано прямо на аккумуляторе. Типичная батарея AA имеет емкость 2,5 Ач или 2500 мАч (миллиампер-часы), батарея AAA имеет емкость 1 Ач, батарея ноутбука имеет емкость от 2 Ач до 6 Ач, батарея 100 Ач имеет емкость Ач и так далее. Подробнее о емкости аккумуляторов можно прочитать здесь.
2. Ток нагрузки или потребляемый ток (в А) . Это самое сложное; и вся причина, по которой вычислить срок службы батареи сложно.Ток нагрузки определяет, насколько быстро электрическая емкость будет потребляться от батареи, и зависит от мощности подключенного к ней устройства. Кондиционер мощностью 1000 Вт, например, будет иметь в 10 раз больший ток нагрузки, чем персональный испарительный охладитель мощностью 100 Вт.

Если вы получите эти два числа, вы просто разделите емкость батареи на ток нагрузки и получите, сколько часов проработает батарея.

Проблема в том, что вопросы о времени автономной работы не ставятся так:

«У меня есть аккумулятор емкостью 100 Ач, и я хочу, чтобы с ним работал фонарь для кемпинга с током нагрузки 1 Ач.Сколько времени осталось до того, как разрядится батарея?»

Большинство из нас имеет дело с ваттами (Вт). Мы не знаем, каков ток нагрузки лампы мощностью 100 Вт. Мы просто знаем, что это свет на 100 Вт, верно. Вот почему большинство вопросов о том, как долго работают батареи, звучат примерно так:

«У меня есть аккумулятор емкостью 100 Ач, и я хочу использовать его для кемпингового фонаря мощностью 100 Вт. Сколько времени осталось до того, как разрядится батарея?»

Чтобы правильно рассчитать срок службы батареи, нам нужно преобразовать эти 100 Вт в Ач.Здесь ключевую роль играет напряжение (В).

Мы хотим, чтобы каждый мог определить, как долго будет работать его батарея. Вот почему у нас есть 3 ключевых раздела, которые помогут вам сделать именно это:

1. Как рассчитать ток нагрузки любого устройства. Начнем со знания мощности (Вт) и напряжения (В), и мы сможем рассчитать, сколько ампер (А) нужно такому устройству для работы. Если вы можете рассчитать потребляемый ток (или ток нагрузки), вы можете использовать калькулятор срока службы батареи.
2. Калькулятор срока службы батареи. Вы просто вводите емкость батареи, указанную на вашей батарее (в Ач), и расчетное потребление тока (ток нагрузки), и калькулятор сообщит вам, сколько часов прослужит батарея.

Начнем с основ: как перейти от ватт к амперам?

Как рассчитать ток нагрузки (ампер) по мощности?

Представьте себе достаточно простой сценарий. У вас есть большая литиевая батарея емкостью 200 Ач, и вы хотите, чтобы с ней работал небольшой портативный кондиционер мощностью 800 Вт.Как долго вы можете работать от такого переменного тока, прежде чем батарея разрядится?

Ну, мы уже знаем, что нам нужно 2 числа:

1. Емкость аккумулятора. У нас есть это; это 200 Ач.
2. Потребляемый ток. Чего у нас нет; мы должны вычислить его.

Чтобы рассчитать потребляемую мощность (А) из ватт (Вт), нам также необходимо знать напряжение (В). Для расчета ампер мы используем основное уравнение электрической мощности:

P (в Вт) = I (в А) * В (в В)

Обычно электрическая мощность P (мощность) рассчитывается путем умножения электрического тока I (ампер) на напряжение V (вольт).Чтобы рассчитать ампер, вы должны выразить электрический ток I (ампер) следующим образом:

I (в А) = P (в Вт) / В (в В)

Это в основном говорит нам о том, что мы получаем амперы, разделив ватты на вольты.

Пример: У нас есть блок переменного тока мощностью 800 Вт, который работает от электрической сети 120 В. При чем здесь мощность усилителя? Просто делим 800 Вт на 120 В и получаем 800 Вт/120 В = 6,67 А.

Если вас это немного сбивает с толку, вы можете воспользоваться нашим калькулятором преобразования ватт в ампер здесь, чтобы помочь вам с расчетами.

В приведенном выше примере мы рассчитали потребляемую мощность переменного тока мощностью 800 Вт. Это 6,67 А. Теперь у нас есть оба числа; у нас есть батарея на 200 Ач, и мы знаем, что переменный ток потребляет 6,67 А. Как долго прослужит аккумулятор емкостью 200 Ач, если он должен питать этот переменный ток? Подсчитаем:

200 Ач Ресурс батареи = 200 Ач / 6,67 А = 30 часов

Короче говоря, аккумулятор емкостью 200 Ач сможет питать кондиционер мощностью 800 Вт 120 В в течение примерно 30 часов.

Теперь важно, чтобы мы чувствовали влияние различных напряжений.Допустим, у нас есть тот же аккумулятор на 200 Ач, тот же блок потребляемой мощности 800 Вт, но он работает от сети 240 В, а не от сети 120 В.

Из-за того, что напряжение отличается, потребляемый ток — количество ампер, необходимое для работы такого переменного тока, — также изменится. Давайте рассчитаем потребляемую мощность нового усилителя, используя базовое уравнение мощности:

Потребляемый ток (в А) = 800 Вт/ 240 В = 3,33 А

Как мы видим, потребляемый ток уже не 6,67 А; это 3.33 А. Когда мы увеличиваем напряжение, нам нужно меньше ампер, чтобы получить ту же электрическую мощность (мощность). Исходя из этого, теперь мы можем рассчитать, как долго аккумулятор емкостью 200 Ач сможет питать кондиционер мощностью 800 Вт 240 В:

200 Ач Ресурс батареи = 200 Ач / 3,33 А = 60 часов

Как мы видим, из-за того, что потребляемый ток уменьшился вдвое, срок службы батареи увеличился. Это связано с тем, что кондиционер мощностью 800 Вт на 240 В требует меньше ампер, чем кондиционер на 120 В.

Теперь мы знаем, как вычислить амперы из ватт.Мы можем использовать это знание для расчета второго жизненно важного значения в калькуляторе срока службы батареи:

Калькулятор срока службы батареи (укажите емкость батареи и потребляемый ток)

Когда вы выяснили, насколько большой у вас аккумулятор (емкость аккумулятора в Ач) и сколько ампер потребляет устройство, которое вы хотите подключить к аккумулятору, вы можете ввести оба числа в этот калькулятор. В результате вы получите, на сколько хватит батареи (в часах):

Вы можете в значительной степени рассчитать срок службы батареи для любого типа батареи, питающей любое электрическое устройство.

EV – расчет батареи – x-engineer.org

Высоковольтная батарея является одним из наиболее важных компонентов аккумуляторной батареи электромобиля (BEV) . Параметры аккумулятора оказывают существенное влияние на другие компоненты и атрибуты транспортного средства, такие как:

• максимальный тяговый момент двигателя
• максимальный крутящий момент рекуперативного тормоза
• запас хода автомобиля
• общий вес автомобиля
• цена автомобиля

Практически все основные аспекты чисто электрического транспортного средства (EV) зависят от параметров высоковольтной батареи .

Для нашей конструкции аккумуляторной батареи электромобиля мы начнем с 4 основных входных параметров:

• химический состав
• напряжение
• среднее энергопотребление транспортного средства в ездовом цикле
• запас хода

или несколько электрохимических элементов ( аккумуляторных элементов ), которые преобразуют химическую энергию в электрическую (во время разрядки) и электрическую энергию в химическую энергию (во время зарядки).Тип элементов, содержащихся в батарее, и химические реакции во время разрядки-зарядки определяют химический состав батареи .

Аккумуляторная батарея состоит из пяти основных компонентов: электродов – анода и катода, сепараторов, клемм, электролита и корпуса или кожуха. Для автомобильных приложений используются различные типы элементов [1]:

Изображение: Различные формы элементов литий-ионных аккумуляторов
Авторы и права: [1]

Существует несколько типов батарей (химия), используемых в силовых установках гибридных и электрических транспортных средств, но мы будем рассматривать только литий-ионные элементы . Основная причина заключается в том, что литий-ионные аккумуляторы имеют более высокую удельную энергию [Втч/кг] и удельную мощность [Вт/кг] по сравнению с другими типами [2].

Изображение: Уровень ячейки на диаграмме Рагона адаптировано из Van Den Bossche 2009
Авторы и права: [2]

Чем выше ток, тем больше диаметр высоковольтных проводов и выше тепловые потери. По этой причине ток должен быть ограничен до максимума, а номинальная мощность должна быть получена за счет более высокого напряжения. Для нашего приложения мы рассмотрим номинальное напряжение 400 В .

В статье «Конструкция электромобиля — потребление энергии» мы рассчитали среднее потребление энергии для движения E _p как 137.8 Втч/км в ездовом цикле WLTC. Помимо энергии, необходимой для движения, высоковольтная батарея должна поставлять энергию для вспомогательных устройств автомобиля E _aux [Втч/км] , таких как: электрическая система 12 В, отопление, охлаждение и т. д. Кроме того, мы необходимо учитывать КПД трансмиссии η _p  [-] при преобразовании электрической энергии в механическую.

Для вспомогательных устройств Энергопотребление будем использовать данные из [3], где приведены типичные требования к мощности некоторых распространенных электрических компонентов автомобиля (вспомогательных нагрузок).Продолжительные электрические нагрузки (фары, мультимедиа и т. д.) и прерывистые нагрузки (обогреватель, стоп-сигналы, дворники и т. д.) потребляют в среднем 430 Вт электроэнергии. Продолжительность цикла WLTC составляет 1800 с (0,5 ч), что дает энергию 215 Втч для вспомогательных нагрузок. Если мы разделим его на длину ездового цикла WLTC (23,266 км), мы получим среднее потребление энергии для вспомогательных нагрузок E _aux из 9,241 Втч/км .

Даже если Втч/км на самом деле не энергия, а факторизованная энергия, поскольку она измеряется на единицу расстояния (км), для простоты мы будем называть ее средней энергией.

Постоянный ток (DC), подаваемый аккумулятором, преобразуется инвертором в переменный ток (AC). Это преобразование происходит с сопутствующими потерями. Кроме того, электродвигатель и трансмиссия имеют некоторые потери, которые необходимо учитывать. Для этого упражнения мы будем использовать среднюю эффективность η _p из 0,9 от аккумулятора до колеса.

Замена значений в (2) дает среднее потребление энергии:

Аккумулятор рассчитан на среднее энергопотребление 161,7451 Втч/км .

Архитектура блоков батарей

Все блоки батарей высокого напряжения состоят из элементов батареи , расположенных в ряды и модули. Аккумуляторную ячейку можно рассматривать как наименьшее деление напряжения.

Изображение: Ячейка батареи

Отдельные ячейки батареи могут быть сгруппированы параллельно и/или последовательно в виде модулей .Кроме того, аккумуляторные модули могут быть соединены параллельно и/или последовательно для создания аккумуляторной батареи . В зависимости от параметров батареи может быть несколько уровней модульности.

Общее напряжение аккумуляторной батареи определяется количеством последовательно соединенных элементов. Например, общее (строчное) напряжение 6 последовательно соединенных ячеек будет суммой их индивидуальных напряжений.

Изображение: Цепочка элементов батареи

Чтобы увеличить токоемкость емкости батареи, необходимо параллельно соединить больше цепочек.Например, 3 цепочки, соединенные параллельно, втрое увеличат емкость и ток аккумулятора.

Изображение: Параллельные цепочки аккумуляторных батарей

Высоковольтный аккумуляторный блок Mitsubishi i-MiEV состоит из 22 модулей, состоящих из 88 последовательно соединенных элементов. Каждый модуль содержит 4 призматические ячейки. Напряжение каждой ячейки составляет 3,7 В, а общее напряжение аккумуляторной батареи 330 В.

Изображение: Аккумуляторная батарея (модули и элементы)
Кредит: Mitsubishi

Другим примером является высоковольтная аккумуляторная батарея Tesla Model S, которая имеет:

• 74 ячейки в параллельной группе
• 6 групп последовательно для модуля
• 16 модулей последовательно
• Всего 7104 ячейки

Изображение: аккумуляторный блок Tesla Model S
Кредит: Tesla

Для того, чтобы выбрать, какие аккумуляторы будут в нашем комплекте, мы проанализируем несколько моделей аккумуляторов, доступных на рынке.В этом примере мы сосредоточимся только на литий-ионных элементах. Входные параметры аккумуляторных элементов приведены в таблице ниже.

Примечание : Поскольку производители аккумуляторных элементов постоянно выпускают новые модели, возможно, данные, используемые в этом примере, устарели. Это менее важно, поскольку цель статьи состоит в том, чтобы объяснить, как выполняется расчет. Тот же метод может быть применен для любых других аккумуляторных элементов.

На основе параметров ячеек, предоставленных производителями, мы можем рассчитать энергосодержание, объем, гравиметрическую плотность и объемную плотность для каждой ячейки.2}{4} \cdot L_{bc} \tag{1}\]

где:
D _bc [м] – диаметр элемента батареи
L _bc [м] – длина элемента батареи

где:
H _bc [м] – высота аккумуляторной батареи
W _bc [м] – ширина ячейки батареи
T _bc [м] – толщина ячейки батареи

Энергия ячейки батареи E _bc [Втч] рассчитывается как:

где:
C _bc [Ач] – емкость элемента батареи
U _bc [В] – напряжение элемента батареи

Плотность энергии элемента батареи  рассчитывается как:

• объемная плотность энергии , u _В [Втч/м ³ ]

• гравиметрическая плотность энергии , u _G [Втч/кг]

где:
м _bc [кг] – масса элемента батареи

Плотность энергии для каждого элемента приведена в таблице ниже.