Батарея отопления из чего состоит: виды, характеристики, принцип работы, варианты монтажа

Разбираем устройство батареи отопления — форма, типы и материалы для изготовления

Схема устройства

Современные отопительные системы отличаются друг от друга не только по виду используемого топлива, но и по типу теплоносителя, способу его циркуляции и конструкции отопительных приборов. В России чаще всего используются центральные и автономные водяные системы, в которые встроены конвекторы и радиаторы. Их конструкции могут быть разными, причем от устройства батарей отопления во многом зависит эффективность работы системы в целом.

Из чего же изготавливают современные радиаторы, и каковы границы использования каждой модели?

Несколько общих вопросов

Техническое устройство радиаторов включает в себя несколько параметров. Это вариант исполнения конструкции, материал, из которого они производятся, и рабочие технические характеристики. До недавнего времени в нашей стране для организации водяной системы использовались исключительно чугунные батареи, являющиеся отечественным изобретением. Реберную конструкцию придумал инженер-литейщик Франц Сангали. Он же и назвал необычный отопительный прибор батареей.

Сегодня на рынке отопительных агрегатов есть несколько разновидностей радиаторов с разными техническими характеристиками, поэтому необходима грамотная оценка каждого варианта. Техническое устройство отображает возможности эксплуатации той или иной модели, определяет тип и качество используемого теплоносителя, допустимое рабочее давление, выбор системы подключения и особенности монтажа. Поэтому есть смысл обо всем этом поговорить подробнее.

https://www.youtube.com/watch?v=3BaaUUG4JZE

 

Форма исполнения

Современный радиатор отопления — это надежный прибор, способный продемонстрировать свою эффективность только при соответствии своих технических параметров той системе отопления, в связке с которой он функционирует. Например, для обогрева помещений большой площади выбирают одни варианты, малой — другие.

Существует несколько видов конструкций:

1. Секционные радиаторы.
2. Трубчатые батареи.
3. Панельные модели.
4. Пластинчатые варианты.

Различия их технических параметров велики. Теплоотдача зависит от объема радиатора. Чем он больше, тем выше эффективность, тем сильнее должно быть давление в системе, и тем тяжелее сам радиатор. Существуют некоторые нюансы, позволяющие сделать правильный выбор. Они касаются формы отопительных приборов. Рассмотрим каждый вариант отдельно.

Секционные радиаторы

Секционные модели

Радиатор, конструкция которого состоит из отдельных ребер, называется секционным. Это самые популярные модели, позволяющие самостоятельно корректировать мощность прибора, увеличивая или уменьшая число секций. Имея на руках расчетную ведомость мощности отдельного ребра батареи, легко рассчитать параметры работы батареи отопления.

Каждая секция имеет простую конструкцию, а соединяются они между собой системой ниппелей. Ниппель — это соединительный узел, имеющий с двух сторон резьбу. При помощи него секции формируют верхний и нижний коллектор, образующие горизонтальные каналы. По ним циркулирует теплоноситель, отдавая свое тепло. Нижний канал имеет конверты, где скапливается мусор, тяжелые частицы металлов и другие крупные примеси, неизменно присутствующие в бегущей по трубам горячей воде.

Такая конструктивная особенность предотвращает засорение секционных радиаторов. В подобном варианте чаще всего изготавливаются чугунные, алюминиевые и биметаллические батареи.

Обратите внимание! Отдавая предпочтение секционным батареям, необходимо учитывать их существенный недостаток. В местах соединения секций велика вероятность возникновения протечек. Они обязательно появятся, если монтаж отопления выполнен без учета свойств материалов, из которых изготовлены те или иные отопительные приборы.

Трубчатые батареи

В техническом плане трубчатые батареи отличаются от секционных тем, что в них теплоноситель циркулирует по трубкам, а не по секциям. Их центральные элементы — верхний и нижний горизонтальные коллекторы. Они методом высокотехнологичной лазерной спайки соединены между собой вертикальными трубчатыми элементами.

Delta Laserline

В результате получается цельная герметичная конструкция, в которой трубки могут идти в один или два ряда. Различное сечение труб — овальное, прямоугольное или круглое —позволяет создавать оригинальные модели, менять внешний вид изделий, максимально вписывая их в концепцию интерьера.

На теплопроводность такого отопительного прибора влияет несколько факторов:

1. Размер трубок.
2. Их количество.
3. Диаметр основных элементов.
4. Материал, из которого они изготовлены.

На прочность радиаторов влияет толщина стенок трубок. Если она равна 2 мм, прибор способен выдержать давление в 22 атмосферы.

Обратите внимание! Только модели отечественных производителей имеют толщину стенок трубок 22 мм. У зарубежных аналогов этот показатель составляет 1,5 мм, поэтому использование таких радиаторов невозможно там, где давление в системе превышает 15 атмосфер.

Панельные модели

Современный панельный радиатор похож на ребристый прямоугольник, состоящий из одной, двух или трех панелей. Они выполнены из двух пластин, соединенных между собой методом оттиска ребра. Такое устройство увеличивает теплоотдачу, улучшает теплообмен, а также обеспечивает необходимую жесткость устройства.

Отопительное оборудование

Из ребер образуются каналы. Они соединяются между собой, и по ним циркулирует горячая вода. Чем больше панель, тем больше объем теплоносителя, и тем выше мощность радиатора. В продаже есть модели панельных батарей трех типов, и каждый имеет свою маркировку — 11, 22 или 33.

Число 11 говорит о том, что у радиатора одна панель, 22 — две панели, 33 — три. Их крепление не вызывает особых затруднений. Минимальная длина панели — 40 см, а максимальная — 2 м. Высота может колебаться в пределах от 30 до 90 см.

Пластинчатые варианты

В основе конструкции пластинчатой батареи лежит трубка. На ней на одинаковом расстоянии закреплены одинаковые пластины. Горячая вода, которая движется по центральной трубе, нагревает пластины, а те отдают тепло воздуху. Эффективное отопление осуществляется конверторным способом.

Существует два варианта исполнения пластинчатых радиаторов. В одном и трубка, и пластины выполнены из стали. В другом центральная трубка медная. Второй вариант позволяет ускорять теплообмен.

Классификация по материалу изготовления

При изготовлении секционных радиаторов чаще всего используются три материала — чугун, алюминий и биметалл.

Старые добрые чугунки

Чугунные батареи состоят из отдельных секций, которые соединяются между собой при помощи специальных прокладок, обеспечивающих герметичность. Внутренние ребра располагаются вертикально. Внутри них движется теплоноситель, температура которого не должна превышать +150 градусов. Рабочее давление — 12 бар. Мощность одной секции — 150 Вт. В продаже сегодня представлены три разновидности чугунных батарей — одноканальные, двухканальные и трехканальные.

Алюминиевый радиатор изготавливается несколько иначе. В процессе производства применяется литой и экструдированный метод. В первом случае батарея под высоким давлением выливается полностью, так что конструкция получается абсолютно герметичной. Во втором случае выливаются отдельные секции, которые потом соединяются между собой при помощи ниппелей, прокладок и клея. Наивысшей прочностью на разрыв обладают изделия, изготовленные методом литья.

Рабочее давление алюминиевого радиатора — 6–10 атмосфер, а максимально допустимая температура теплоносителя +130 градусов.

Цельными и секционными могут быть и биметаллические радиаторы. Их изготавливают из стали и алюминия, алюминия и меди. По устройству такие модели несколько отличаются от алюминиевого радиатора. Сердечник выполняется из стали или меди, а вот ребра — из алюминия. Такое конструктивное решение помогло избавиться от недостатков, которыми обладают чугунные и алюминиевые модели.

Теплоноситель соприкасается только со сталью, поэтому технические показатели изделия таковы:

• Максимально допустимая температура теплоносителя +110 градусов.
• Рабочее давление 40 бар.

Стильный дизайн

Стальной сердечник имеет непростую конструкцию. Две горизонтальные трубки соединены между собой вертикальной колонкой, имеющей с двух сторон резьбу. При помощи резьбы вертикальная колонка надежно крепится к горизонтальным сердечникам снизу и сверху. На нее надевается алюминиевая секция. Преимуществ у такого устройства много. Самые главные — это простой монтаж, устойчивость к ржавчине и возможность самостоятельно регулировать мощность.

Батареи из стали изготавливают методом штамповки, гибки и сварки. Сталь — прочный металл, но он боится окисления. Поэтому использовать стальные батареи стоит только там, где можно обеспечить постоянное присутствие воды внутри замкнутой системы.

Обобщение по теме

Как видите, устройство батарей может быть совершенно разным. Нередко именно конструкция и материал, из которого изготовлено изделие, определяют технические особенности радиатора. Поэтому так важно обращать внимание на все описанные выше нюансы, выполняя монтаж отопления частного дома или квартиры в многоэтажном массиве.

Наилучший ли выбор для систем обогрева? Особенности устройства биметаллических радиаторов отопления

Биметаллические радиаторы устойчиво занимают лидирующую позицию среди отопительных систем. Они оставили далеко позади чугунные, алюминиевые и стальные аналоги.

Производители успешно совмещают в этих изделиях все инновационные технологии, получая в итоге лёгкий, компактный и прочный, надёжный элемент отопления.

Основная идея этого устройства состоит в использовании двух видов металла с разными физическими и структурными свойствами. Материал корпуса обладает высокой теплоотдачей, а металл внутреннего каркаса более устойчив к коррозии и перепадам давления, часто возникающим в системе отопления.

Конструкция биметаллических радиаторов отопления

Основное отличие таких батарей — их оригинальное внутреннее устройство. Оно представляет собой стальной или медный каркас, который помещён в алюминиевую оболочку. Каркас состоит из вертикальных и горизонтальных труб, соединённых при помощи дуговой сварки и заполненных теплоносителем. При этом исключена возможность контакта теплоносителя с алюминиевыми деталями. Корпус радиатора имеет специальную форму, позволяющую получить максимальное количество тепла.

Фото 1. Схема устройства биметаллического радиатора отопления. Стрелками показаны составные части конструкции.

Использование в конструкции стального каркаса обусловлено следующими причинами:

• Сталь не реагирует на перепады давления, периодически возникающие в системе отопления.
• Для стыковых сварных соединений типа «сталь-сталь» характерна высокая прочность.
• Сталь может контактировать с любым теплоносителем, она практически не подвержена химическим воздействиям.
• Стальные элементы не подвержены коррозии.

Алюминиевая оснастка биметаллических радиаторов быстро реагирует на изменение температуры, тем самым обеспечивая эффективную теплоотдачу. Соответственно требуется меньшее количество теплоносителя, чем, например, при использовании чугунного радиатора. Эта особенность позволяет снизить габариты конструкции, сделать её более изящной, не сокращая тепловой поток.

Виды устройства биметаллических радиаторов

Все биметаллические батареи по конструкции можно разделить на две группы:

• секционные — изготовлены из стального каркаса и алюминиевой оболочки;
• цельные — сердечник из меди, покрытой алюминием.

Как устроены секционные батареи

Каждый сегмент батареи состоит из сердечника, по которому транспортируется теплоноситель.

Сердечник представляет собой две короткие стальные трубы, соединённые вертикальной колонкой небольшого диаметра.

На концах горизонтальных элементов имеется специальная резьба, при помощи которой секции совмещаются в единую конструкцию.

Каждый сердечник помещён в оболочку из алюминия со специально разработанной системой конвекционных лепестков для максимальной теплоотдачи.

Достоинство секционной конструкции — возможность соединять необходимое количество элементов для получения требуемой мощности.

Сталь не реагирует на перепады давления в системе отопления, не подвержена коррозии, обладает устойчивостью к воздействию химических примесей, встречающихся в теплоносителях. Алюминий прекрасно проводит тепло, поэтому секционные биметаллические радиаторы очень быстро обогревают помещение.

Цельные устройства

В данной конструкции вместо стальных деталей используются медные. В качестве оболочки применяется алюминий, который одновременно служит и теплообменником. Между собой медные элементы спаиваются, поэтому такая батарея не разбирается. Это не совсем удобно, однако, стоимость цельных биметаллических радиаторов гораздо выше, чем секционных.

Объясняется это тем, что медь обладает более высокой теплопроводностью и ещё меньше подвержена коррозии, чем сталь. Внутренняя поверхность медных труб более гладкая, поэтому не происходит накопления карбонатных отложений, следовательно, срок службы такого устройства будет ещё дольше.

Фото 2. Биметаллическая батарея отопления цельного типа. Конструкция закреплена на стене.

Вам также будет интересно:

Особенности оребрения

Для того чтобы максимально повысить площадь теплоотдачи батареи, используется оребрение.

Теплоотдача увеличивается в несколько раз, благодаря профилированию конвекционных каналов, проходящих между рёбрами радиатора, а также вводу в схему дополнительных алюминиевых рёбер специальной конфигурации. В результате площадь нагрева трубы возрастает в несколько раз, увеличивая продуктивность устройства.

Внимание! Подбирая размер радиатора, не забывайте о технических нормах: прибор должен быть установлен на расстоянии не менее 10 см от подоконника и 6 см от пола.

При помощи инженерных расчётов, подкреплённых практическими методами, производители сумели получить наиболее эффективную конструкцию для оптимального пути следования воздушного потока. В ней предусмотрен захват холодного воздуха, поступающего с нижней стороны устройства и равномерное распределение нагретого воздушного потока, полученного после обтекания горячих поверхностей.

Комплектующие: запорные устройства, фитинги и другие

Любые батареи нуждаются в дополнительных элементах, которые используются при установке или эксплуатации системы отопления. Биметаллические радиаторы не являются исключением.

Современные комплектующие подразделяются на три вида:

• крепёжные элементы;
• запорная арматура;
• регулирующие устройства.

Кронштейны могут быть напольными и настенными, в зависимости от места установки радиатора. На каждые 3 секции предусмотрен верхний и нижний кронштейн. Напольные крепления применяются редко.

Запорные устройства (заглушки) служат для того, чтобы можно было перекрыть поток теплоносителя в случае необходимости. Они входят в комплект радиатора.

Задача регулирующих устройств — определение оптимального пути для теплоносителя. К ним принадлежат удлинитель потока и байпас.

Фитинги являются важной частью любой сети коммуникаций. Это крепёжная составляющая с двусторонней внутренней резьбой, которая служит для скрепления элементов трубопровода.

Полезное видео

Посмотрите видео, в котором рассказывается, на что обращать внимание при выборе биметаллического радиатора отопления.

Заключение

При выборе комплектующих надо помнить, что экономить на их качестве не стоит, это может привести к серьёзной аварии и выходу из строя всей системы отопления.

Преимущества биметаллических конструкций — их высокая теплоотдача, длительный срок службы, элегантный внешний вид.

вариации типов батарей и их характеристика

Отопительные приборы постоянно совершенствуются. Разрабатываются новые модели и типы, которые более эффективно обогревают помещение и могут использоваться в современном интерьере. Стандартные чугунные радиаторы для отопления встречаются сегодня все реже. Им на смену пришли другие металлические обогреватели. Технические характеристики и внешний вид этих приборов выгодно выделяют их среди стандартных батарей.

Сегодня на рынке отопительного оборудования ассортимент металлических батарей очень разнообразный. Благодаря этому можно легко подобрать вариант, идеально подходящий по всем параметрам и пожеланиям. Но чтобы знать, какой именно радиатор выбрать, надо уметь разбираться в типах данных устройств, знать их достоинства и недостатки. Стоит отметить, что прежде чем радиаторы отопления металлические купить, следует определиться с типом и техническими характеристиками устройства.

Типы металлических устройств для отопления

В зависимости от материала выделяют стальные, чугунные, алюминиевые и биметаллические радиаторы. Остановимся на каждом из этих видов более подробно.

Стальные батареи

Конструкционно оборудование состоит из двух металлических листов, спаянных между собой. Для производства используются марки стали высокой прочности. Такие батареи отопления металлические отличаются эффективностью и подходят для разных режимов эксплуатации. Широко применяются как в городских квартирах с централизованным теплоснабжением, так и в частном секторе в автономных системах отопления. Многие известные торговые марки изготавливаются из стали холодного проката с толщиной от 1,25 до 1,75 мм. Это позволяет достичь высокой прочности готового изделия.

Такие металлические радиаторы могут быть секционными, панельными и трубчатыми. Секционные характеризуются высокой прочностью. Идеально подходят для систем с высоким рабочим давлением теплоносителя. Ведь такой радиатор может выдерживать давление от 10 до 16 атмосфер. Внешне стальная батарея отопления чем-то напоминает советские чугунные обогреватели. Правда отличается более высокой надежностью, практичностью и долговечностью.

Конструкция секционного прибора представляет собой несколько секций, сваренных между собой. Используется точечная сварка. Надо отметить, что технологически это достаточно сложный процесс. Поэтому на такие металлические радиаторы отопления цена гораздо выше, чем на другие разновидности стальных батарей.

Панельные изделия сочетают в себе характеристики конвекторов и радиаторов. Изготавливают данные батареи в форме панелей.

Радиаторы отопления металлические плоские отличаются простотой конструкции.

Панель представляет собой две пластины из металла с рельефными выступами, которые получают путем штамповки. Теплоноситель циркулирует по вертикально расположенным каналам.

В зависимости от количества панелей радиаторы могут быть таких типов: 33, 22 и 11. Панельные стальные радиаторы тип 22 – идеальный вариант для небольших жилых помещений. Различаются данные типы количеством панелей. Но надо отметить, что на радиаторы отопления стальные тип 22 цены выше, нежели на тип 11. Поскольку стоимость батареи зависит от количества панелей.

Трубчатые приборы стоят очень дорого. И в связи с этим используются намного реже. Состоят из горизонтальных и вертикальных рядов труб, которые соединяются коллекторами. Отличаются высокой теплоотдачей. Оборудование нагревается очень быстро. Дизайн может быть самым разным.

Все модели стальных отопительных приборов имеют такие преимущества:

1. высокая производительность;
2. простота в эксплуатации и уходе;
3. широкий выбор;
4. современный дизайн;
5. долговечность.

На стальные батареи отопления отзывы в основном положительные. Но некоторые пользователи выделяют и ряд минусов. К ним можно отнести склонность к коррозии, чувствительность сварочных швов к гидроударам. Качество лакокрасочного покрытия зависит от производителя. Есть модели, которые могут прослужить десятилетия. А есть приборы, покрытие которых достаточно быстро разрушается.

Покупая такие батареи надо учитывать, что мощность стальных радиаторов отопления выбирать следует исходя из площади помещения, количества окон, наружных стен, наличия стеклопакетов и проведенного утепления. Чтобы рассчитать количество тепла, необходимое для определенной комнаты, надо мощность радиатора умножить на площадь отапливаемого помещения.

Так как бывает разная мощность стальных радиаторов отопления таблица тепловой мощности поможет сделать потребителю правильный выбор. Такая таблица у каждого производителя своя. Конечно, данные в ней не сильно различаются, но все же имеют некоторые расхождения.

Из разных стран, которые производят стальные радиаторы Турция занимает одно из ведущих мест по изготовлению приборов с оптимальным соотношением цены и качества. Тут стоит выделить фирму Radiatori. Изделия этой компании соответствуют европейским стандартам. Продукция проходит жесткий тест на герметичность. Поэтому высокое качество и надежность гарантированы. На турецкие радиаторы отопления стальные отзывы пользователей сводятся к следующим: высокое качество, замечательный дизайн и доступная цена.

Медные радиаторы

Что касается степени теплопроводности и передачи тепла, радиаторы медные отопления являются лидерами. Помимо этого к достоинствам обогревателей данного типа можно отнести:

• рабочее давление составляет 16 атмосфер;
• теплоноситель максимально может нагреваться до +150 градусов;
• высокая устойчивость к разным химически активным веществам, которые входят в состав теплоносителя;
• широкий выбор: купить радиаторы отопления медные можно разных размеров, расцветок и дизайна;
• медь обладает способностью препятствовать размножению вредных микроорганизмов. Поэтому такие батареи являются экологичными;
• высокая прочность;
• гибкость материала;
• простой монтаж;
• срок службы очень большой – более 50 лет.

Недостаток у таких батарей один – на медные радиаторы отопления цена достаточно высокая. Что немного ограничивает широкое применение оборудования данного типа. Но те домовладельцы, которые уже установили такие батареи, ничуть не жалеют о своем выборе.

На отечественном рынке наиболее популярны такие чугунные радиаторы: Roca, Konner, Eхеmet и Нова. Также очень востребованы чешские батареи Viadrus styl. Продукция отличается достаточно демократичной ценой и высоким качеством.

Алюминиевые батареи

По уровню теплоотдачи, весу и дизайну алюминиевые батареи превосходят стальные и чугунные изделия. Правда оборудование из такого материала имеет ряд отрицательных характеристик:

1. низкая механическая прочность. Конечно, относится это не ко всем моделям. Но большинство марок не подходят для установки в системах централизованного теплоснабжения;
2. алюминий несовместим с медью. А для теплообменников часто используется именно медь. Поэтому это нужно учитывать при покупке радиатора.

В России есть несколько предприятий, которые выпускают алюминиевые радиаторы. Стоит выделить завод Анкор и компанию Рифар. Помимо отечественных моделей, на рынке есть и импортные изделия. Самыми качественными считаются обогреватели из Италии и Венгрии.

На вопрос, какой фирмы выбрать алюминиевые радиаторы отопления, однозначного ответа нет. Все зависит от предпочтений потребителя и размера бюджета. Отечественные модели стоят дешевле импортных, но по качественным характеристикам могут немного уступать известным зарубежным брендам.

Биметаллические батареи

Наиболее практичным вариантом для обогрева квартир многоэтажного дома являются именно биметаллические батареи. Изготавливают их из алюминия и стали. Алюминиевые ребра обеспечивают высокую теплоотдачу. А стальной сердечник – хорошую прочность конструкции.

Биметаллическая батарея имеет высокую устойчивость к гидроударам и агрессивной среде.

Может выдержать давление до 37 атмосфер. Монтаж простой, особо не отличается от установки чугунного либо алюминиевого аналога. Внешне биметаллические обогреватели очень похожи на алюминиевые, но весят на 60% больше.

Если бюджет ограничен, лучше остановить выбор на полностью металлическом изделии. Поскольку на батареи отопления металлические цена гораздо демократичнее. Самые недорогие радиаторы из биметалла представлены производителями из России и Китая. Китайские изделия самые дешевые, но отличаются низким качеством. Среди производителей высококачественных биметаллических приборов можно назвать итальянские компании Sira и Global.

Биметаллические радиаторы отлично вписываются в любой интерьер. Очень компактны. Обогреватели подходят для всех отопительных систем. Многие модели оснащаются термостатом. Что позволяет регулировать температуру нагрева. Срок службы таких батарей большой, но при эксплуатации с низкокачественным теплоносителем, существенно снижается.

Какой металлический радиатор выбрать?

Выбор отопительного прибора зависит в первую очередь от того, что планируется отапливать. Если это городская квартира в многоэтажке с централизованным отоплением, то лучше отдать предпочтение биметаллическим радиаторам. С точки зрения эстетики, безопасности эксплуатации и теплоотдачи это будет наиболее оптимальным решением. Но если бюджет ограничен, то можно приобрести и радиаторы стальные для отопления помещения. Прочность у такого прибора такая же, как и у биметаллического.

Для частного сектора, где теплоснабжение осуществляется через автономную систему, больше подойдут алюминиевые радиаторы. Теплоотдача у них отличная. И цена невысокая. Температуру и давление можно регулировать.

Радиаторы водяного отопления — различные виды и их характеристики

 

Прогресс не стоит на месте, коснулся он и радиаторов водяного отопления. На смену однотипным радиаторам появились новые, обладающие большей теплоотдачей, меньшой массой и современной эстетической формой источники тепла. Как правильно выбрать радиатор, на какие параметры и характеристики обратить первоочередное внимание, как рассчитать необходимое количество секций — со всем этим необходимо определится перед покупкой и установкой новых радиаторов. Для начала рассмотрим основные разновидности радиаторов их свойства и особенности.

Виды радиаторов отопления.

По виду материала из которого изготовлены радиаторы водяного отопления разделяются на 4 группы:
 — чугунные 
 — стальные 
 — алюминиевые
 — биметаллические

По внешнему виду на 2 группы: 

 – радиаторы с типовым дизайном
 — радиаторы, изготовленные под индивидуальный заказ

По надежности использования на 2 группы:
 — для обычного потребления
 — повышенной надежности

Если все показатели суммировать, то можно сказать, что все радиаторы делятся на:

• Радиаторы эконом класса (панельные стальные радиаторы, чугунные радиаторы).

• Радиаторы среднего класса (биметаллические и алюминиевые радиаторы).

• Радиаторы премиум-класса (Трубчатые стальные радиаторы специального проекта, радиаторы художественного литья из чугуна. А так же оригинальные биметаллические и алюминиевые радиаторы). 

Основные характеристики различных видов радиаторов 

Чугунные радиаторы

Эти батарее знакомы всем, так как раньше были самыми распространенными, как в многоэтажных домах, так и частных.  Имеют малую поверхность отдачи тепла и низкую теплопроводность металла, производят нагрев в основном излучением и около 20 % тепла передают воздуху конвекцией. 
Тепловая мощность одной секции чугунной батареи  79-160 Вт, максимальное рабочее давление до 15 атм. Чугунные батареи могут работать при температуре теплоносителя до +150 градусов по Цельсию. Пригодны к установке в домах, общественных зданиях, коттеджах, и т.д.

К плюсам можно отнести – неприхотливость при монтаже, устойчивость к любым типам теплоносителя, долгий срок службы (около 35 лет и более), высокое максимальное давление теплоносителя и невысокая стоимость.

Минус такой батареи, помимо низкой теплоотдачи – они очень тяжелые, их нужно красить, хотя некоторые современные производители предлагают уже окрашенные батареи.
В большой квартире или особняке вес всех чугунных батарей и воды в них составляет тонны, приходится применять трубы большого диаметра, которые невозможно спрятать в стены. Движение теплоносителя в системе происходит гравитационным путем, что сильно замедляет передачу тепла.
Чугунным радиаторам присуща большая инертность. Они долго разогреваются и так же долго остывают. При резком и частом изменении температуры это довольно не удобно и не экономно. Если на улице резко похолодало, то нужно, чтобы радиатор отопления нагрелся, как можно быстрее. А если потеплело, то нам совершенно не нужно, чтобы радиатор долго держал температуру.

Больше о том, как можно повысить КПД системы отопления в частном доме.

Стальные радиаторы 

Стальные радиаторы обладают меньшим сроком службы (около 25 лет) по сравнению с чугунными, но обладают лучшей теплоотдачей. В сравнение с алюминиевыми радиаторами, стальные радиаторы стоят дешевле. Обычно такие радиаторы имеют  сублимационную покраску.
В связи с тем, что такие радиаторы не состоят из секций, а как правило, производятся уже готовым комплектом, то тепловая мощность зависит от глубины, высоты и длинны радиатора – от 450 до 5700 Вт;
рабочее давление  от 6 до 10 атм. – это панель прямоугольной формы: два стальных листа, сваренные между собой, с отштампованными каналами для теплоносителя.

Стальные панельные радиаторы в квартиру на центральное отопления лучше не ставить. Во-первых, толщина стенок трубчатых элементов составляет от 1,5 до 2,5 мм. Бывают и  1,25 мм. Потому коррозия их быстро съест, велика вероятность затопления как своей квартиры, так и соседей, не говоря уже о  ремонте и замене батареи среди зимы. Давление они выдерживают меньше чем биметаллические секционные или чугунные.

Такие радиаторы стоят дешево и подходят обычно для частного дома как эконом вариант. По сравнению с теплоотдачей и занимаемым местом они обходят секционные радиаторы. То есть такой радиатор будет меньше занимать места и при этом больше выделять тепло. Не забывайте – при установке таких радиаторов необходимо ставить запорные арматуры, для постоянного заполнения радиатора водой. В противном случае он начнет ржаветь. Также производители не рекомендуют устанавливать металлические радиаторы в ванных комнатах, банях, бассейнах и т.д.

 К плюсам относится тот факт, что такие батареи имеют маленькую глубину и большую площадь нагревания, соответственно, нагреваются быстрее, и им необходима меньшая температура теплоносителя для нагревания. Преимущество малой инерционности состоит в незамедлительном реагирование температуры и расхода теплоносителя, то есть в быстром нагреве и остывании, что приводит к существенной экономии энергоресурсов. Низкая цена.

Недостатки – низкое рабочее давление, чувствительность к коррозии и ударам.

Алюминиевые радиаторы

Существует две технологии производства алюминиевых радиаторов: 

• Литые — каждая секция отливается как цельная деталь, к которой привариваются донные части;

• Экструзионные — произведенные методом экструзии. При экструзии алюминиевый сплав продавливается через сильеру стальные пластины с отверстиями определенной формы и сечения (экструдеры), в результате чего получают длинные профили определенной формы. После остывания полученные заготовки нарезают по размерам алюминиевого радиатора, после чего привариваются донные и верхние части.

Литые радиаторы всегда более качественные и надежные приборы, в сравнении с экструзионными. Вес одной секции хорошего алюминиевого радиатора — не ниже одного килограмма.
Секция алюминиевого радиатора имеют глубину всего 110 мм и толщина стенки 2-3 мм. Алюминиевые секционные радиаторы около половины тепла отдают излучением, остальное конвекцией. Некоторые типы алюминиевых радиаторов имеют сильно развитую поверхность в виде дополнительных тонких ребер, размещенных внутри секции, при этом площадь нагрева одной секции возрастет.  

Тепловая мощность одной секции  в районе 160 Вт, максимальное рабочее давление — 16 атм. Алюминиевые радиаторы имеют высокую тепловую отдачу, достаточно быстро нагреваются. Подходят для автономных и центральных систем отопления.

Достоинства алюминиевых радиаторов отопления в том, что они имеют: 

 

 — Современный дизайн
— Возможность заменить одну отдельно взятую секцию
— Легкий вес и небольшие размеры
— Оптимальная цена
— Высокая теплоотдача 

 

 Самый большой минус алюминиевого радиатора —  чувствительность алюминия к резкому изменению давления в системе отопления (что в наших домах происходит регулярно).
Еще одним недостатком является то, что они чувствительны к химическому составу воды в системе отопления. При повышенной кислотности теплоносителя происходит внутренняя коррозия материала, что может привести к закупорке и выходу из строя радиатора. По этой причине рекомендуется устанавливать такие радиаторы в системах отопления домов, где осуществляется постоянный контроль химического состава воды.
У данных приборов существует проблема газообразования, которое может привести к постоянному завоздушиванию отопительной системы, если она не проектируется с учетом данного фактора. В связи с этим, на каждом приборе понадобится устанавливать автоматический клапан для спуска воздуха, потому как в процессе эксплуатации будет происходить активное выделение водорода.
Наименее прочное место алюминиевых радиаторов — резьбовые соединения секций (по сравнению со стальными). 

Биметаллические радиаторы

Радиаторы этого типа удачно сочетают лучшие свойства секционных алюминиевых и трубчатых стальных радиаторов.
Наружные поверхности и оребрение биметаллических радиаторов выполнены из алюминия, но проводящие каналы у них стальные. Проще говоря, это алюминиевые отопительные радиаторы, внутрь которых заделаны в процессе изготовления стальные трубки. Алюминий нагревается быстрее стали и улучшает тепловые характеристики батареи.

Тепловая мощность одной секции биметаллического радиатора — 200 Вт, среднее рабочее давление – до 35 атм. Применяются такие батареи в квартирах и офисах с центральным отоплением. Не целесообразно использовать биметаллические радиаторы в частных домах, коттеджах с автономным отоплением, так как переплата за их использование не оправдана в связи с низким давлением в закрытых системах отопления (до 2 атм.).

Основными преимуществами биметаллических радиаторов являются повышенная стойкость к агрессивному теплоносителю и высокое рабочее давление. Повышенная химическая стойкость достигается за счет применения стали, в результате с теплоносителем контактирует сталь, а не алюминий. Также применение стали в вертикальном коллекторе радиатора позволяет увеличить рабочее давление. Конечно, стоит понимать, что реальное давление в системе очень редко превышает значение 12 – 15 атмосфер, тем не менее биметаллические радиаторы более устойчивы к гидравлическими ударам, что создает дополнительную надежность.

Плюсы – очень практичные, у них повышенная стойкость к агрессивному теплоносителю и высокое рабочее давление. Повышенная химическая стойкость достигается за счет применения стали, в результате с теплоносителем контактирует сталь, а не алюминий. Биметаллические радиаторы легкие, с хорошими показателями теплоотдачи и сроком эксплуатации до 20 лет.

К минусам можно отнести тот факт, что сердечник снижает теплоотдачу и, конечно же, высокая цена, такие радиаторы – это одни из наиболее дорогих радиаторов на рынке. 

Какой же все-таки радиатор отопления выбрать?

Исходя из характеристик различных радиаторов отопления видно, что у каждого типа есть, как преимущества, так и недостатки, которые следует брать во внимание при выборе батареи. 

Так, основным недостатком чугунных радиаторов является их низкая регулятивная способность. Она вызвана большой массой самой батареи и находящегося внутри теплоносителя. Установив перед чугунным радиатором автоматический  клапан, Вы не получите ожидаемого результата. Например, солнце стало светить в окно и подняло температуру в помещении. В ответ на это клапан перекрывает или уменьшает поток теплоносителя. Но, из-за большой массы и низкой теплопроводности, эффект после действия автомата наступит нескоро. Пока батарея остынет, солнце уже может спрятаться и в сочетании с холодной батареей в помещении станет холодно. Посему, в силу большой инерционности, чугунные радиаторы не стоит выбирать для систем, в которых используется автоматический регулятор.

Покупая стальные панельные радиаторы стоит обращать внимание на производителя и место изготовления, так как характеристики отечественных и иностранных изделий разнятся весьма существенно. Так, к примеру, на западе воду из системы не сливают и она всегда заполнена. Это весьма важный момент, по причине того, что процесс коррозии в системе заполненной воздухом, идет гораздо быстрее, нежели в системе с водой. Кроме этого на западе обеспечивают плавный запуск и увеличение давления в начале отопительного сезона. У нас все происходит проще. Просто включается рубильник, и насос сразу же начинает работать на полную мощность. Это неизбежно приводит к гидравлическим ударам. А также проверяют систему, подавая повышенное давления, для выявления «узких мест», и ваша батарея может стать одним из таких мест.
Последнее время многие выбирают алюминиевые радиаторы, главным преимуществом которых является высокая теплопроводность. Однако, отечественные теплоносители нередко содержат всевозможные примеси, которые приводят к быстрой коррозии данного материала. И заявленный производителем срок эксплуатации снижается в разы. Кроме этого, стоит отметить, что устанавливая в систему алюминиевый изделия, важно помнить о таком явлении, как антагонизм алюминия и меди. Посему, если у вас при разводке теплоносителя использованы трубы из меди, об установке алюминиевого радиатора не стоит даже думать. Гальваническая пара, которая образуется в системе, приведет к печальным последствиям. 

Ну  и конечно же все зависит от Ваших финансовых возможностей и того, где этот радиатор будет использоваться. Несколько общих рекомендаций.

Радиаторы для частного и загородного дома.

В частном доме мы советуем использовать стальные панельные радиаторы. Они долговечны и их теплоотдача незначительно уступает алюминиевым радиаторам. Вы избавлены от проблем со спуском воздуха. Ваши радиаторы не шумят от пузырьков, и Вы экономите на фитингах. Если Вам не нравится внешний вид стальной панели, устанавливайте алюминиевые, но с автоматическими развоздушивателями. Советуем использовать в системе дистиллированную воду или специальный антифриз.

Радиаторы для квартиры.

Не рекомендуем в квартирах использовать стальные панели из-за агрессивной среды теплоносителя. Сталь подвержена коррозии больше чем алюминий. Учитывая повышенное давление и возможность «прессовки» рекомендуем устанавливать биметаллические радиаторы или алюминиевые радиаторы от хороших, проверенных, известных производителей, которые представлены на рынке хотя бы лет 10. В таком случае есть не только отзывы от их эксплуатации, но и достаточное количество ремонтных материалов. 

Рассчитываем, сколько секций радиатора нам нужно для комнаты

В народе существует довольно простая формула расчета количества радиаторов на метр квадратный – она сводится к одной секции батареи на 2 кв.м. То есть, если у вас комната 20 кв.м., то вам нужно 10 секций в батарее. Так же советуем добавлять еще одну секцию, на случай если будет открыта дверь в помещении или стены тонкие и не утеплены.

Есть и другая, более сложная формула. В ней нужно учитывать много нюансов, это необходимо для того, чтобы узнать, сколько тепловой энергии нужно для обогрева квартиры.

Тип помещения.  У каждого помещения есть свое количество тепловой энергии, которое оно требует для обогрева. Для нагрева комнаты в панельном доме на 1 кубический метр нужно 41 Вт теплоэнергии. В кирпичном доме (полностью утепленном и со стеклопакетами), на тот же объем необходимо 34 Вт теплоэнергии. Для современных, утепленных домов необходимо всего 20 Вт теплоэнергии.

Например для маленькой комнаты панельного дома, определяем ее объем: 2.30*3.50*2.70=21.73 м3

Теперь мы можем узнать, сколько тепла нужно  для обогрева этой комнаты:  41 Вт * 21.73 = 890.93 Вт. Именно столько теплоэнергии нам нужно, чтобы нормально обогреть помещение.

Стоит помнить, что современный стеклопакет уменьшает теплопотерю почти на 15% (это число может значительно повлиять на количество секций батареи). Так же на теплопотерю помещения влияет и температура теплоносителя (согласно СНиП 2.04.01.-85, температура теплоносителя должна быть не менее 50 градусов по Цельсию, и по СНиПу 2.08.01.-89, температура в квартире должна быть не меньше 18 градусов по Цельсию) При расчете также нужно учитывать, на каком этаже квартира, угловая комната или нет. Еще важно знать, что при закрытии батареи различного рода декоративной панелью вы теряете до 25% тепла. Многие, при проведении ремонта не учитывают этот факт, что приводит к печальным последствиям.

Учитывая все факторы, прежде чем менять батареи отопления, проанализируйте различные варианты. Если Вы планируете заменить окна на стеклопакеты, то замените окна и перезимуйте, во многих случаях, потребность в замене батарей просто отпадает. Ну а если решили менять, рекомендуем посмотреть отзывы в «солидном» интернет магазине по выбранному Вами изделию и берегитесь подделок и с китаем лучше не связываться — затопление сведет на нет всю Вашу экономию, которая может очень дорого Вам обойтись как финансово так и морально.  

Типы стальных радиаторов отопления

Радиатор отопления (батарея) – это изготовленный из металла с высокой теплопроводностью элемент отопительной системы квартиры, дома или офиса, внутри которого по секциям или каналам циркулирует теплоноситель: вода или перегретый пар. Чем больше подходит отопительный прибор, который вы выбрали, по техническим параметрам к условиям вашего помещения, тем более эффективной будет система отопления, тем дольше она прослужит, тем меньше вы будете платить за тепло. Выбор отопительного оборудования зависит от цены, дизайна, от толщины и материала стен помещения, в котором оно будет установлено.

При проектировании отопительной системы нужно учесть, есть ли в доме аллергики и маленькие дети, в каких комнатах вы планируете разместить батареи отопления, будет ли теплоноситель поступать централизованно или вы собираетесь греть воду с помощью котла и если последнее, то какого именно котла. Представленные в продаже радиаторы могут быть алюминиевыми, чугунными, медными, стальными и биметаллическими. У каждого материала свои преимущества и недостатки. Чугунные надёжные и долговечные, но очень тяжёлые, не для стен из пено- или газоблока. Дизайн, если не учитывать изготовленные на заказ супердорогие шедевры, – без особых изысков.

Бюджетные алюминиевые радиаторы лёгкие, компактные, хорошо проводят тепло. А вот устойчивость к коррозии и нагрузкам у них, хоть и не ржавеют, очень низкая. Алюминий, как один из активных металлов, даже при невысоких температурах легко вступает в реакцию с примесями, содержащимися в воде, вплоть до газообразования. А если батарея случайно окажется в роли заземлителя, сквозные отверстия в её корпусе могут появиться в течение одного сезона. Медные считаются лучшими. Лёгкие. Красивые. Выдерживают высокие температуры, давление и даже заморозку. Стоят дорого. И вряд ли это компенсируется их долговечностью.

Мягкая медь очень чувствительна к частицам абразива в водопроводной воде, а кусочки окалины, фрагменты известковых отложений, грязь и ржавчина в ней не редкость. Свойства биметаллических радиаторов определяются металлом контактирующих с водой частей. Если это медь, велика вероятность истирания внутренних стенок. Если сталь – зачем переплачивать, когда можно купить стальные? При доступной цене стальные батареи энергоэффективны, надёжны, легки в монтаже. Их износоустойчивость зависит от толщины стали и конструкции. Выбирая радиатор, не стоит опираться на раскрученность бренда.

Зная особенности устройства имеющихся в продаже радиаторов и технические параметры вашей системы отопления, которых не так уж и много, и ориентируясь на указанные производителями в паспорте характеристики, вы даже без помощи профессионального сантехника легко определите, какие отопительные приборы подойдут вам лучше всего.

По конструкции стальные радиаторы практически не отличаются от многих других. Они тоже могут быть секционными, панельными и трубчатыми. Горячий теплоноситель, поступающий от котла или ТЭЦ, под давлением в несколько атмосфер перемещается по трубам или каналам отопительного прибора, разогревая панели или секции, которые начинают излучать тепловую энергию в окружающую среду. Если радиатор оснащён конвектором, теплоотдача существенно увеличивается, поскольку площадь соприкосновения с окружающей средой конвектора значительно больше, чем у практически плоской панели.

Горячий воздух интенсивно поднимается вверх. Холодный движется к отопительному прибору. Отдавший часть тепловой энергии теплоноситель перемещается в следующий радиатор или в общую систему, где нагревается снова.

Секционные радиаторы встречаются нечасто. Их секции представляют собой небольшие по ширине панели из двух сваренных между собой по контуру профилей, в каждом из которых выдавлены штамповкой вертикальные каналы для теплоносителя. Между собой секции свариваются точечной сваркой или соединяются с помощью резьбовых ниппелей. Преимуществом подобной конструкции является способность радиатора выдержать давление до 15 атмосфер.

Панельные батареи отопления представляют собой конструкцию из одной или нескольких панелей, изготовленных из стальных профилей с выдавленными в них штамповкой каналами, по которым перемещается теплоноситель. Двухрядные и трёхрядные радиаторы оснащены приваренными к панелям с внутренней стороны конвекторами.

Трубчатые радиаторы могут быть секционными, где каждая секция похожа на элемент конструкции чугунной батареи, но с увеличенным количеством каналов-труб для перемещения теплоносителя, например с шестью. Трубы, по которым перемещается теплоноситель, изготавливаются свариванием половинок секций, полученных штамповкой. В некоторых моделях установленные вертикально трубки, иногда лишь играющие роль конвектора (теплоноситель по ним не перемещается), привариваются к двум, расположенным в верхней и нижней частях конструкции, горизонтальным коллекторам.

Вакуумная батарея отопления состоит из заполненных литиево-бромидной жидкостью стальных секций, в нижней части приваренных к такому же стальному коллектору, по которому перемещается горячая вода. Коллектор разогревает секции. При температуре 35 °C литиево-бромидная жидкость испаряется. Пар, продолжая разогреваться от коллектора, передаёт тепло стенкам секций, охлаждается, стекает в виде конденсата вниз и процесс повторяется сначала. Разогреться до температуры кипения воды такой радиатор может только в случае, если кипящая вода будет подаваться в коллектор. Закон сохранения энергии, что бы ни писали в интернете, продолжает действовать.

Чаще всего встречаются панельные и трубчатые стальные батареи.

Панельные батареи отопления выдерживают рабочее давление до 10 атмосфер и опрессовочное до 13. Опрессовка по окончании и в начале отопительного сезона может спровоцировать разрыв сварочных швов. Поэтому их обычно подключают к автономным системам отопления. Температура теплоносителя, используемая с такими радиаторами, может достигать 110–120 °C. Толщина стали 1,2–1,8 мм обеспечивает небольшой вес радиатора и лёгкость монтажа. Маркировка в виде чисел 21, 20, 32 подсказывает, сколько панелей и конвекторов в отопительном приборе. Первая цифра обозначает количество панелей. Вторая – число конвекторов. Например, маркировка 32 говорит о том, что конструкция данного радиатора включает 3 панели и 2 конвектора, приваренные к ним с внутренней стороны.

Рекомендуемые товары

Совет! На самом деле практически все радиаторы можно устанавливать как в закрытых системах отопления, так и в централизованных. В многоэтажных домах до 9 этажей рабочее давление в отопительных системах составляет 5–7 атмосфер, в домах, где количество этажей больше 10, оно по нормативам не должно превышать 10 атмосфер. Реально в большинстве высоток рабочее давление составляет 5–8 атмосфер. Чем выше этаж, на котором находится ваша квартира, тем ниже давление в батареях. Чтобы защитить радиаторы в момент гидравлических испытаний, которые проводит ТЭЦ, вмонтируйте в систему редуктор или просто перекрывайте поступление в радиаторы воды с помощью предварительно установленной конической запорной арматуры.

Стальные панельные радиаторы быстро прогреваются и отлично отдают тепло. Практически каждый производитель позволяет выбрать размер и глубину конструкции, что даёт возможность легко обустроить отопительную систему в любом нестандартном помещении. Самые тонкие батареи можно ставить там, где мало места, например в узких коридорах и ванных комнатах. Трёхпанельные радиаторы подойдут для больших помещений с высокими потолками. Разнообразие окрасок позволяет вписать их в любой интерьер.

Небольшой внутренний объём батареи больше подходит для централизованной системы отопления, где затраты определяются среди прочего и расходом теплоносителя. В частном доме котёл отопления будет из-за этого включаться чаще. Внутренняя поверхность отопительного прибора может ржаветь, поэтому внутри системы всегда должна присутствовать вода, а её жёсткость не должна превышать 9,5 единиц. Толщина трёхпанельных батарей может достигать 16 см, в результате вес конструкции также существенно увеличится. Панельные радиаторы плохо переносят гидроудары.

Трубчатые батареи отопления, так же как и панельные, могут работать с теплоносителем, температура которого достигает 120 °C, но при этом некоторые модели способны выдержать непродолжительное повышение давления до 15 бар, что делает их пригодными для установки в многоэтажных квартирных домах.

Высота трубных радиаторов может достигать трех метров, что позволяет учесть при разработке дизайна интерьера не только цвет, но и конфигурацию отопительных приборов, которые в вертикальной версии выпускаются в виде колон из одинаковых по размеру труб, в виде полукруглых конструкций или с трубами, длина которых плавно уменьшается в какую-либо из сторон. Обычно трубчатые радиаторы изготавливают из более толстой стали, поэтому они меньше подвержены коррозии и могут выдерживать кратковременное повышение давление до 15 бар.

Степень теплоотдачи трубчатых радиаторов ниже, чем панельных, а вот цена из-за возможности использовать оригинальную форму в дизайне интерьера – выше.

В российских магазинах вы можете встретить стальные радиаторы панельного типа следующих брендов:

• итальянские – DeLonghi RADEL;
• чешские – KORADO Radik;
• немецкие – Buderus;
• финские – PURMO;
• белорусские – «Лидея»;
• российские – «Конрад»;
• российские – Prado;
• немецкие – Kermi.

Трубчатые батареи отопления на российском рынке представлены такими брендами, как Arbonia, Charleston, Zehnder Charleston, Kermi, Israp Tesi, КЗТО.

Двухпанельный радиатор ЛК 20–515 без конвекторного оребрения глубиной 8,4 см, высотой 50 см и длиной 1,5 м оснащён в верхней части съёмной воздуховыпускной решёткой. Ввиду отсутствия конвектора подходит для помещений, где проживают люди с аллергическими заболеваниями. Может применяться в двухтрубной или однотрубной системе отопления производственных, административных и жилых зданий, в том числе в детских и медицинских учреждениях. Выдерживает рабочее давление 8,5 атмосфер.

Двухпанельный радиатор стальной ЛК 22–510 с двумя конвекторами, приваренными к панелям с внутренней стороны, глубиной 10,2 см, высотой 50 см и длиной 1 м также оснащён съёмной верхней воздуховыпускной решёткой. Отопительный прибор рассчитан на рабочее давление 8,5 атмосфер и может применяться в системах автономного теплоснабжения производственных и административных зданий, включая детские и медицинские учреждения, в жилых помещениях. Подходит как для однотрубных, так и для двухтрубных отопительных систем.

Двухпанельный радиатор стальной ЛК 22–518 с двумя конвекторами, приваренными с внутренней стороны каждой панели, глубиной 10,2 см, высотой 50 см и длиной 1,8 м оборудован съёмной воздуховыпускной решёткой. Прибор может работать в системах автономного теплоснабжения жилых, производственных и административных зданий, в том числе в детских и медицинских учреждениях. Подходит для однотрубных и двухтрубных систем с рабочим давлением 8,5 атмосфер.

Выбор отопительного оборудования на современном строительном рынке даёт возможность подобрать радиаторы отопления для любых отопительных систем, вариантов дизайна, типов помещения с учётом запланированной вами интенсивности использования и выделенного бюджета. Чтобы купленное оборудование служило долго, вам необходимо сопоставить его возможности с условиями, в которых оно будет эксплуатироваться.

Радиаторы отопления «Prado»

Стальные радиаторы отопления — это уникальный продукт, сочетающий европейский дизайн и качественную окраску. Стальные панельные радиаторы PRADO не скопированы с западных образцов, а разработаны крупнейшим российским специалистом в области систем отопления В. И. Сасиным.

Стальные панельные радиаторы PRADO обладают целым рядом неоспоримых преимуществ перед традиционными чугунными, иногда называемыми «батареи отопления». Наша продукция поставляется окрашенной в комплекте с заглушками, кранами Маевского, термостатическими клапанами и кронштейнами крепления. Радиаторы PRADO окрашиваются методом электропогружного анафореза с окончательным нанесением порошкового покрытия, после чего упаковываются в пленку, исключающую появление сколов и царапин при перевозке и установке. Радиаторы устанавливаются и функционируют непосредственно в пленке, удаляемой лишь по завершении всех отделочных работ. Низкая масса радиаторов PRADO по сравнению с чугунными при равном тепловом потоке, позволяет резко сократить затраты на их перевозку, а также допускает монтаж на гипсокартон.

Крупным преимуществом радиаторов PRADO перед алюминиевыми секционными является нечувствительность нашей продукции к колебаниям PH теплоносителя, что в случае использования алюминиевых радиаторов приводит к выделению водорода, коррозии, а иногда и разрыву отопительного прибора. В случае же монтажа антифризонаполненных систем отопления, стальным панельным радиаторам просто нет альтернативы, поскольку антифриз разрушает как резиновые, так и паронитовые прокладки в секционных отопительных приборах и использование в такой ситуации алюминиевых либо чугунных радиаторов может привести к постоянным утечкам теплоносителя из системы.

Широкая номенклатура типоразмеров наших радиаторов удовлетворит самого взыскательного заказчика. В настоящий момент производятся стальные радиаторы 6 типов высотой в 300 и 500 мм и длиной от 400 до 3000 мм с шагом по длине в 100 мм, что позволяет при проектировании системы отопления подобрать отопительный прибор, который с крайне высокой точностью отвечает запросам потребителя как по мощности, так и по площади теплоотдачи. Продукция «НИТИ «ПРОГРЕСС» может устанавливаться в двухтрубных и однотрубных, гравитационных и насосных системах отопления с боковым или нижним подводом теплоносителя.

Радиаторы PRADO c нижним подводом теплоносителя оснащаются термостатическими клапанами фирмы Danfoss. Использования радиаторов Prado c термостатическими клапанами позволяет автоматически регулировать температуру для создания комфортной атмосферы в помещении. Низкая тепловая инерционность радиаторов Prado значительно экономить энергию при регулировке температуры.

Внешний вид:

 

Тип 10 – с одним рядом панели по глубине без оребрения.«НИТИ «ПРОГРЕСС» выпускает радиаторы шести типов

Тип 11 – с одним рядом панели по глубине, с одним рядом оребрения, приваренным к тыльной стороне панели, с воздуховыпускной решеткой и боковыми стенками.
Тип 20 – с двумя рядами панелей по глубине без оребрения, с воздуховыпускной решеткой и боковыми стенками.

Тип 21 – с двумя рядами панелей по глубине, с однорядным оребрением, расположенным между панелями и приваренным к тыльной панели.

Тип 22 – с двумя рядами панелей по глубине с оребрением, расположенным между панелями и приваренным к каждой панели.

Тип 33 – с тремя рядами панелей по глубине, с оребрением расположенным между панелями и приваренным к каждой панели.

Радиаторы типов 11, 20, 21, 22, 33 оснащены боковыми декоративными планками и верхней воздуховыпускной решеткой. Теплопередающая поверхность радиаторов типов 11, 21, 22, 33 развита за счет оребрения из стального гофрированного листа, приваренного контактной сваркой непосредственно к вертикальным каналам для прохода теплоносителя.
Радиаторы рассчитаны на рабочее давление в системе – 9 атм., максимальная температура теплоносителя – 120°С.

полный обзор, размеры, виды, характеристики, выбор

Лето — лучшее время для замены радиаторов отопления. Прежде, чем заняться покупкой и монтажом, следует разобраться, какая батарея отопления лучше, чтобы сделать самый правильный выбор. Существует несколько видов устройств, у каждого из которых есть весомые преимущества перед другими. Однако, у них есть недостатки, и их также нужно принимать во внимание. Чтобы не ошибиться с выбором, следует учесть несколько факторов: стоимость, долговечность, прочность и эффективность.

Трубчатые стальные радиаторы

Выбирая, какие батареи отопления лучше, покупатели часто смотрят на самые недорогие варианты. Именно к такой категории относятся трубчатые стальные радиаторы. По своему внешнему виду они похожи на традиционные чугунные, но более тонкие и даже изящные. Конструкция состоит из двух коллекторов, соединенных стальными трубками по вертикали, сварка выполняется лазером, поэтому швы практически невидимы. К преимуществам трубчатой стали относится устойчивость перед воздействием жесткой воды, а также простота в уходе: благодаря отсутствию острых углов и сложных изгибов протирать пыль предельно легко.

Однако изделие обладает существенными недостатками. По сравнению с другими радиаторами, стальные трубы характеризуются наименьшей теплоотдачей, поэтому стоимость отопления значительно повышается. В области сварочных швов со временем образуются протечки, поэтому данный вид изделий нельзя назвать долговечным. По этой причине трубчатые радиаторы не рекомендованы для использования в многоквартирных домах: в случае аварии размер ущерба может быть огромен. Также эта система не способна выдержать перепады давления и поэтому непригодна для современных реалий.

Панельные стальные радиаторы

Этот вид батарей отопления для дома может справиться с давлением 6-9 атмосфер, поэтому предназначается только для частных или малоэтажных домов с автономной системой отопления. Конструкция включает в себя два стальных листа толщиной 1,2-1,5 мм, сваренных между собой. Форма листов предусматривает наличие продольных углублений, которые увеличивают площадь батареи и улучшают показатели теплоотдачи. Благодаря этому конвекция воздушных масс значительно усиливается.

Низкоуглеродистая сталь, которая используется для производства данного вида радиаторов, отличается устойчивостью к коррозии. Также металл проходит процесс обезжиривания, затем фосфатирование, покраску порошковой краской и специальную термообработку. После таких процедур устойчивость к коррозии возрастает.

К основным достоинствам панельных стальных радиаторов относятся: малая тепловая инерция, небольшой вес и широкий выбор дизайна, а к недостаткам — неспособность переносить перепады давления и небольшие возможности для применения.

Алюминиевые радиаторы

Алюминиевые радиаторы — одни из лучших металлических батарей на сегодняшний день, благодаря высоким показателям теплоотдачи, красивому внешнему виду и небольшой массе. Этот вид устройств производится двумя способами: методом литья и экструзирования.

В первом варианте создается цельный блок без промежуточных соединений, поэтому устройство отличается надежностью. Во втором случае из алюминиевого профиля формуются отдельные элементы, которые затем соединяются в секцию, посредством сварки. Дополнительные прокладки и уплотнители повышают герметичность. Если процесс производства был выполнен без нарушений, сварное устройство не уступает по надежности монолитному, однако, литые радиаторы все же практичней. К достоинствам метода экструзирования относится большая вариативность: покупатель имеет возможность компоновать секции и выбирать нужный размер. Это особенно важно, когда необходимо получить радиатор нестандартной длины.

Выбирая, какая батарея отопления лучше, следует обратить внимание на преимущества алюминия. Этот металл быстро нагревается и также быстро отдает тепло, поэтому позволяет экономить до 35% топлива по сравнению с другими видами радиаторов. Уже после 10-15 минут после включения отопления в помещении устанавливается заданная температура. Минималистичный дизайн делает батареи почти незаметными, поэтому система отопления не портит интерьер. Алюминиевые конструкции одинаково легко вписываются в обстановку офиса, квартиры или частного дома. Радиаторы имеют компактный размер и небольшой вес, поэтому установка батарей отопления возможна на любые стены.

Недостатки характерны преимущественно для сварных устройств. Резиновые уплотнители имеют меньший срок эксплуатации, чем металл, поэтому быстро приходят в негодность и батареи начинают протекать. По той же причине запрещается добавлять в воду антифриз и другие химикаты.

Перепады давления также могут разрушить сварные швы, поэтому в системе централизованного отопления можно применять только литые цельные блоки. Кроме этого, вода, загрязненная твердыми абразивными частицами, со временем стирает тонкий защитный слой на внутренней поверхности металла и в батареях начинается процесс коррозии. В этом случае срок службы алюминия снижается.

Биметаллические радиаторы

Биметаллические радиаторы более надежны, чем алюминиевые, так как в основу положены прочные стальные трубы. Сталь легко переносит скачки давления до 10 атмосфер, а также присутствие в воде твердых частиц, а алюминиевые ребра быстро нагреваются и отдают тепло в помещение. Таким образом, достигается идеальный баланс прочности конструкции и скорости обогрева. Биметаллические устройства имеют небольшой вес, поэтому установка батарей отопления не требуют использования специальных кронштейнов, а сам процесс достаточно прост. Лаконичный дизайн позволяет вписать биметалл в любой интерьер и не нарушить эстетику обстановки.

Однако, кроме преимуществ, такие радиаторы обладают и недостатками. Сталь может вступать в химическую реакцию с некоторыми другими веществами. Если они попадут в воду, которая наполняет трубы, произойдет газообразование и батарея может лопнуть. Избежать такого исхода позволит монтаж воздушных клапанов. Еще один важный минус — это стоимость. Биметаллические радиаторы значительно дороже всех прочих вариантов, поэтому, несмотря на отличные потребительские свойства, не являются лидерами продаж.

Чугунные радиаторы

Чугунные батареи отопления состоят из нескольких аналогичных секций, количество которых в одном блоке может быть разным. Изготавливаются конструкции посекционно, а затем соединяются ниппелями и герметизируются теплостойкими прокладками. Конструкция может иметь разную ширину, высоту и глубину, поэтому покупатель может выбрать вариант практически для любого помещения.

К позитивным характеристикам относится великолепная стойкость к качеству воды. Ни наличие химических реагентов, ни твердые частицы не способны нарушить целостность внутреннего защитного слоя. Чугун является химически пассивным металлом, поэтому не вступает в реакции и не подвержен коррозии. Когда летом воду из радиаторов сливают, они не проржавеют изнутри. Допустимое давление для чугуна составляет не менее 9 атмосфер, поэтому батареи идеально подходят для использования в городских квартирах, а период эксплуатации составляет не менее 50 лет. При этом стоимость чугунных батарей отопления примерно сопоставима с алюминиевыми и значительно ниже, чем цена биметаллических устройств.

К недостаткам чугуна принято относить его медленный нагрев. Однако, и остывает этот металл значительно медленнее. Чугун обладает большим весом, поэтому доставка, занос в дом и последующая установка представляют довольно серьезную проблему: не каждый монтажник возьмется за такую задачу. Еще одним минусом является внешний вид: громоздкие и неуклюжие металлические батареи отопления далеки от эстетического идеала, но современный дизайн чугунных радиаторов способен порадовать глаз лаконичной, обтекаемой формой.

Особенности монтажа чугунных радиаторов

Так как чугунная батарея системы отопления обладает значительным весом, необходимо использовать прочные кронштейны. Крепить такие радиаторы можно только на прочные стены из бетона или кирпича. Для других ситуаций предусмотрена система установки на ножках.

Половой конвектор

Обзор батарей отопления был бы неполным без половых конвекторов. Это относительно новое инженерное сооружение, которое монтируется прямо под пол. Конструкция состоит из теплообменника, корпуса и защитной решетки. Данный вид часто применяется в коммерческих зданиях, где установлены панорамные окна, идущие от пола, например, в аэропортах, торговых центрах, бассейнах. К плюсам относится компактный размер, а к минусам — сравнительно низкая эффективность и высокая стоимость в обслуживании.

Конвекторы плинтусные

Высота данного типа конвектора составляет всего 20-25 см, а глубина — 10 см. Из-за маленького размера плинтусные батареи обладают небольшой эффективностью и чаще всего используются как вспомогательные.

Такие радиаторы применяются в тех случаях, когда невозможно использовать централизованную или автономную газовую систему отопления. Стоимость эксплуатации таких устройств достаточно высока, однако, они имеют некоторые неоспоримые преимущества. Электробатареи отличаются простым процессом монтажа, высокой пожаробезопасностью и возможностью программирования. Электрическое батареи отопления могут быть масляными, водяными и инфракрасными, они чрезвычайно удобны в автономных помещениях.

Дизайнерские радиаторы в интерьере

Система отопления может выполнять не только прямые функции, но и украшать интерьер. Стильные и необычные батареи способны украсить обстановку, ведь они выглядят словно настоящие арт-объекты. Размер и вид батарей отопления в этом случае может быть совершенно разный.

Какие батареи лучше ставить в квартире и частном доме

В частном доме, где оборудована автономная система, легче решить, какая батарея отопления лучше: здесь подходят и стальные, и алюминиевые модели. В городских квартирах, отапливаемых централизованно, часто случаются скачки давления в трубах, поэтому не рекомендуется устанавливать стальные варианты, а также алюминиевые, изготовленные методом экструзирования. Биметаллические и чугунные батареи можно применять без ограничений.

Непросто решить, какая батарея отопления лучше. Каждый вид имеет свои преимущества, однако, и недостатки следует принимать во внимание.

DOE объясняет … Батареи | Министерство энергетики

Батареи и аналогичные устройства принимают, хранят и отпускают электроэнергию по запросу. В батареях используется химия в форме химического потенциала для хранения энергии, как и во многих других повседневных источниках энергии. Например, бревна хранят энергию в своих химических связях, пока при горении энергия не преобразуется в тепло. Бензин — это запасенная химическая потенциальная энергия, пока она не преобразуется в механическую энергию в автомобильном двигателе. Точно так же, чтобы батареи работали, электричество должно быть преобразовано в форму химического потенциала, прежде чем оно может быть легко сохранено.Батареи состоят из двух электрических клемм, называемых катодом и анодом, разделенных химическим материалом, называемым электролитом. Чтобы принимать и высвобождать энергию, батарея подключается к внешней цепи. Электроны движутся по цепи, в то время как одновременно ионы (атомы или молекулы с электрическим зарядом) движутся через электролит. В перезаряжаемой батарее электроны и ионы могут двигаться в любом направлении через цепь и электролит. Когда электроны движутся от катода к аноду, они увеличивают химическую потенциальную энергию, заряжая таким образом аккумулятор; когда они движутся в другом направлении, они преобразуют эту химическую потенциальную энергию в электрическую цепь и разряжают батарею.Во время зарядки или разрядки противоположно заряженные ионы перемещаются внутри батареи через электролит, чтобы уравновесить заряд электронов, проходящих через внешнюю цепь, и создать устойчивую перезаряжаемую систему. После зарядки аккумулятор может быть отключен от цепи для хранения химической потенциальной энергии для последующего использования в качестве электричества.

Батареи были изобретены в 1800 году, но их химические процессы сложны. Ученые используют новые инструменты, чтобы лучше понять электрические и химические процессы в батареях, чтобы создать новое поколение высокоэффективных аккумуляторов электроэнергии.Например, они разрабатывают улучшенные материалы для анодов, катодов и электролитов в батареях. Ученые изучают процессы в аккумуляторных батареях, потому что они не полностью меняются, когда батарея заряжается и разряжается. Со временем отсутствие полной замены может изменить химический состав и структуру материалов батареи, что может снизить производительность и безопасность батареи.

Департамент науки и хранения электроэнергии Министерства энергетики США

Исследования, проведенные при поддержке Управления науки Министерства энергетики США и Управления фундаментальных энергетических наук (BES), привели к значительным улучшениям в хранении электроэнергии.Но мы все еще далеки от комплексных решений для хранения энергии следующего поколения с использованием совершенно новых материалов, которые могут значительно увеличить количество энергии, которое может хранить батарея. Это хранилище имеет решающее значение для интеграции возобновляемых источников энергии в нашу систему электроснабжения. Поскольку усовершенствование аккумуляторных технологий имеет важное значение для повсеместного использования подключаемых к электросети электромобилей, хранение также является ключом к уменьшению нашей зависимости от нефти при транспортировке.

BES поддерживает исследования отдельных ученых и в многопрофильных центрах.Самый крупный центр — Объединенный центр исследований в области накопления энергии (JCESR), центр энергетических инноваций Министерства энергетики США. Этот центр изучает электрохимические материалы и явления на атомном и молекулярном уровне и использует компьютеры для разработки новых материалов. Эти новые знания позволят ученым разработать более безопасные накопители энергии, которые служат дольше, заряжаются быстрее и обладают большей емкостью. По мере того как ученые, поддерживаемые программой BES, достигают новых успехов в науке об аккумуляторах, эти достижения используются прикладными исследователями и промышленностью для продвижения приложений в области транспорта, электросетей, связи и безопасности.

Факты о хранении электрической энергии

• Нобелевская премия по химии 2019 года была присуждена совместно Джону Б. Гуденафу, М. Стэнли Уиттингему и Акире Йошино «за разработку литий-ионных батарей».
• Электролитный геном в JCESR создал вычислительную базу данных с более чем 26 000 молекул, которую можно использовать для расчета ключевых свойств электролита для новых, усовершенствованных батарей.

Ресурсы и связанные термины

Научные термины могут сбивать с толку.DOE Explains предлагает простые объяснения ключевых слов и концепций фундаментальной науки. В нем также описывается, как эти концепции применяются к работе, которую проводит Управление науки Министерства энергетики США, поскольку это помогает Соединенным Штатам преуспевать в исследованиях по всему научному спектру.

Зажигание> Электрооборудование> Резистивное нагревание

Зажигание> Электрооборудование> Резистивное нагревание

Нагрев сопротивления
Свинцово-кислотные батареи

Свинцово-кислотные батареи служили основой двигателя. транспортных средств в течение многих десятилетий, снабжая электроэнергией для запуска двигателя и аксессуары для бега.Электрохимическая система внутри батареи состоит из свинца, диоксида свинца. и серная кислота. Со временем многие конструкции введены доработки для повышения надежности, сервиса жизнь и долговечность.

При расследовании пожара имеется несколько обстоятельств. в котором аккумуляторные батареи могут выступать в качестве источника воспламенения.

1) Смещение или физическое повреждение аккумулятора может привести к короткому замыканию. Свободный аккумулятор может сместиться из-за вибрации или неровностей дороги, что приведет к контакту клемм проводящие поверхности.Если поддерживать контакт, это может привести к перегреву и возгоранию. Уровень заряда батареи высокий; обычно ожидается, что любая короткометражка, включающая клемма аккумулятора или заземляющий кабель оставят хорошо заметный след. Столкновение Повреждение может вызвать смещение аккумулятора, короткое замыкание кабелей или повреждение корпуса аккумулятора, что может привести к возгоранию.

Пример пожара, вызванного повреждение аккумулятора в результате столкновения можно найти в отчете о краш-тесте General Motors [1].Этот тест проводился со стандартными жидкостями и заряженным аккумулятором. Во время испытания из-за деформации острый винт пробил корпус аккумулятор, закорачивая внутренние пластины, и что привело к пожару.

2) Батарейки выпуска газообразный водород во время зарядки. Были случаи газообразного водорода воспламенение при воздействии искр от статического электричества или других источников. Эта тема будет обсуждаться в разделе «Топлива». Раздел.

3) Корпуса аккумуляторных батарей также могут нагреваться до точки возгорания. Это не кажется быть частым явлением, но задокументировано как минимум 2 режима отказа:

а) Проводящий Загрязнение поверхности аккумулятора может вызвать короткое замыкание с высоким сопротивлением. между клеммами аккумулятора. Например, утечка электролита на поверхность батарея создаст цепь между клеммами [4]. В большинстве случаев можно было бы ожидайте, что сам обогрев изменит местные условия и тем самым прервет контур без нагрева до точки возгорания.Однако в редких случаях при сохранении короткого замыкания аккумулятор может перегреться и воспламениться [4]. Работа автомобиля с ослабленными или отсутствующими прижимами может вызвать вибрацию аккумулятора. и утечка электролита через форточки.

б) Злоупотребление батареей также может привести к перегреву [2-6]. При перезарядке аккумуляторов выделяется тепло, водород выделяется газ, и уровень электролита снижается. В старом, оскорбленном или перезаряженные батареи, внутреннее повреждение батареи может усугубиться использованием.Ожидается, что этот режим отказа будет сопровождаться запахом. серы (тухлые яйца). История жалоб на систему зарядки или аккумулятор проблемы указывает на повышенную вероятность того, что пожар был вызван перегрев АКБ.

c) В последнее время тесты на неправильное использование аккумуляторной батареи (в соответствии с SAE J2464, «Электромобиль Тестирование на неправильное использование батарей ») 12 и 36-вольтовые батареи подверглись короткому замыканию. через положительные и отрицательные клеммы. Короткое замыкание внутри батареи остановило ток перед значительным нагревом [7] Перегрев все еще возможен, если короткое замыкание на клеммах имело достаточное сопротивление нагреву, но недостаточное для вызвать преждевременный выход из строя аккумуляторной батареи.

Как и в случае других факторов электрической причинности, ожоговое повреждение батареи, обнаруженные после пожара, могут быть результатом пожара, а не потому, что аккумулятор был источником возгорания. При расследовании возгорания батареи в автопарк, состояние аккумуляторных батарей в негорючих транспортных средствах аналогичной конструкции, использование или обслуживание может дать информация о вероятности возгорания аккумуляторной батареи в исследуемом автомобиле. Этот методика обследования негорючих транспортных средств в парке может быть применена к пожарным расследование в целом.

Для просмотра ссылок для этого раздела прежде чем продолжить, нажмите здесь.

Производитель тепловых ячеек | Технология тепловых батарей

Самая надежная конструкция тепловых батарей в мире

В большинстве новых конструкций тепловых батарей используется пара литий-кремний / дисульфид железа, поскольку она обеспечивает максимальную емкость на единицу объема.Эвтектическая смесь неорганических солей с неорганическим связующим служит электролитом между анодом и катодом. Между каждой ячейкой помещен токопроводящий источник тепла, состоящий из железа и перхлората калия. При инициировании тепловые гранулы воспламеняются, выделяя тепло и плавя эвтектический электролит, создавая напряжение и ток. Контроль веса тепловой гранулы обеспечивает получение надлежащих электрических характеристик в требуемом диапазоне температур.

Тепловая батарея полностью инертна и не реагирует, пока не будет активирована.Поскольку большинство внешних условий практически не влияет на инактивированную батарею, ее можно хранить более 20 лет. Батарею можно активировать в любой момент без подготовки, и она начнет подавать питание практически сразу. После активации батарея быстро достигает пикового напряжения, которое постепенно снижается в течение оставшейся части ее активного срока службы. После активации батарея функционирует до тех пор, пока не истощится критически важный активный материал или пока батарея не остынет ниже точки плавления электролита.

Запросить информацию

Электрохимический состав

Усовершенствованные тепловые батареи состоят из набора последовательных ячеек. Каждая ячейка состоит из катода, сепаратора электролита, анода и пиротехнического источника тепловой энергии.

Анод

Анод

EaglePicher представляет собой запатентованную смесь с литием в качестве активного ингредиента. Этот анод позволяет изменять емкость в зависимости от более высокого содержания в нем лития. LiSi обычно использует 44% лития по сравнению с 20% для LiAl.

Катод

Дисульфид железа, который в настоящее время используется всеми производителями тепловых батарей, смешивается с электролитом и связующим для предотвращения течения при более высоких рабочих температурах и для лучшего использования.

Электролит

Наш электролит-сепаратор представляет собой эвтектическую смесь неорганических солей, сплавленных вместе в запатентованном процессе, а затем снова измельченных в порошкообразную форму. В эту гомогенную смесь добавляется связующее, чтобы она не текла при расплавлении.

Электролит — это секрет длительного срока хранения усовершенствованных тепловых батарей, и определение диапазона температур, в котором электролит работает должным образом, является одной из основных задач при разработке тепловой батареи.

Источник тепла

Источником тепла является гомогенная смесь порошка железа и перхлората калия. Смесь используется для обеспечения отличного воспламенения и получения очень тонких гранул.

Проектирование, разработка и производство

Стандартизация сводит к минимуму производственные затраты. Во время разработки EaglePicher оптимизирует вес анода и катода, площадь поверхности и толщину элементов для каждой батареи. Мы исследуем возможные проблемные области, которые могут повлиять на изготовление и сборку аккумуляторов.

В процессе проектирования тепловой батареи, помимо электрохимии ячеек, мы учитываем внутренние выводы, электрическую изоляцию, систему зажигания, теплоизоляцию, сборку коллектора и контейнера с кронштейном. Работая с EaglePicher, вы можете быть уверены, что мы разрабатываем, проверяем и поставляем передовые, но практичные проекты, готовые к производству.

Работать с нами

Тестирование

В EaglePicher все испытания на воздействие окружающей среды и вибрации проводятся на месте.Аккумуляторы для разработки подвергаются критическим динамическим нагрузкам в нашей лаборатории, чтобы гарантировать удовлетворительную работу конструкции в реальных полевых условиях.

История нашей электрохимии

1974: EaglePicher была первой компанией, которая произвела усовершенствованные тепловые батареи LiAl / FeS (40 кВт · ч) для выравнивания нагрузки и применения в электромобилях по различным контрактам с Аргоннской национальной лабораторией.

1976: Мы были первой компанией в мире, которая адаптировала эту перезаряжаемую систему к первичной тепловой батарее LiAl / FeS2, чего мы достигли в рамках контракта с авиабазой Райт-Паттерсон для улучшения характеристик тепловой батареи.

1979: EaglePicher была первой компанией, которая процитировала и получила программу квалификации с твердой фиксированной ценой на LiAl / FeS2 тепловые батареи для использования в программе Advanced Medium Range Air-to-Air Missile (AMRAAM).

1982: Мы были первой компанией, которая произвела LiSi / FeS2 тепловые батареи для Министерства энергетики США (DoE) на производственной основе. На сегодняшний день мы произвели тысячи батарей с использованием этой системы.

1984: Компания EaglePicher создала отдельный исследовательский отдел, занимающийся исключительно развитием тепловых технологий.Этот отдел, финансируемый за счет внутренних программ исследований и разработок, занимается исследованиями анодов, катодов и электролитов.

Подойдет ли тепловая батарея для вашей отрасли? EaglePicher разработала передовые конструкции тепловых батарей для клиентов, работающих на оборонном и космическом рынках.

О Аккумуляторы
Гэри Л. Бертран
Профессор химии
Университет Миссури-Ролла
Симуляторы Вернуться к началу

Батарея состоит из одного или нескольких электрохимических элементов.Каждая ячейка содержит два металлических электрода и как минимум один раствор электролита. (раствор, содержащий ионы, которые могут проводить электричество). Батарея действует посредством электрохимических реакций, называемых окислением и восстановлением. Эти реакции включают обмен электронами между химическими частицами. Если химическое соединение теряет один или несколько электронов, это называется окислением. Противоположный процесс — усиление электронов — называется редукцией.

Окисление происходит на аноде.

Восстановление происходит на катоде.

Если реактивные компоненты электрохимические ячейки контактируют друг с другом, они будут реагируют прямым переносом электронов ( окисление — реакция восстановления) и там невозможно использовать эту энергию для выполнения электромонтажных работ. Большинство из энергия реакции выделяется в виде тепла. Выделяемое тепло тесно связан со стандартным изменением энтальпии (дельта-Н °) реакции.

В большинстве аккумуляторов используются разные материалы. два электрода, так что они хотят реагировать с одним материалом, окисляется, а другой восстанавливается. В ячейке ниже цинк используется для электрода слева (анод), контактирующего с раствором ионов цинка (II), возможно, раствор Цинк Нитрат. Медь используется для электрод справа (Катод) в контакте с раствором, содержащим Медь (II) ионы, возможно Нитрат меди. Разделяя материалы, электроны, производимые окисление на аноде может быть использовано для выполнения электрических работ в том виде, в котором они переносятся на катод, где они будут потребляться восстановлением процесс. Количество электромонтажных работ, которые может произвести аккумулятор. тесно связано со стандартным изменением свободной энергии (дельта-G °) реакции.

Однако процесс окисления дает положительный ионов или удаляет отрицательные ионы из раствора на аноде (или это может заменить один ион на более положительный), и процесс восстановления либо удаляет положительные ионы или производит отрицательные ионы в растворе на катод.В результате получаются электрически заряженные растворы, и очень быстро останавливает процесс до того, как будет перенесено измеримое количество электронов.

Должен быть путь для перемещения ионов между два решения, чтобы электроны могли непрерывно течь через провод. Это создает «ионный ток» внутри аккумулятор с катионами (положительно — заряженный ионы) движутся от анода к катоду, а анионы (отрицательно заряженные ионы) движутся от катода к аноду.

Этот путь может быть обеспечен двумя решениями контактируют друг с другом, но это позволяет диффузию всех ионов и довольно быстро «разряжает» аккумулятор. Это распространение может быть замедляется за счет разделения растворов мембраной или пористой пробкой. Все это может привести к «потенциалу жидкого перехода». из-за различной скорости движения катионов и анионов. Соль мост »можно использовать для разделения двух растворов с помощью третьего концентрированного раствор хорошо подобранных катионов и анионов, полностью устраняя «потенциал жидкого перехода».В несколько корпусов, можно сконструировать батарею так, чтобы оба электрода могли быть помещен в тот же контейнер только с одним раствором.

*********************************************** *

Напряжение ячейки может зависеть от многих факторов: материалы электродов, компоненты и концентрации растворов, тип жидкостного перехода, температура и давление. В Напряжение также зависит от электрического тока, протекающего из ячейки. Напряжение (E) и ток (I) связаны с сопротивлением (R) через Закон Ома: E = IR Ток напрямую связан к скорости, с которой электроны прокачиваются через провод и любые сопротивления в цепи. Когда сопротивление понижается до нуля (короткое замыкание), ток увеличивается, а напряжение ячейки уменьшается до нуля. В качестве сопротивление увеличивается, ток уменьшается, а напряжение увеличивается к предельному значению.В химии, нас в первую очередь интересует это предельное значение, максимальное напряжение что может доставить электрохимический элемент. Этот максимум напряжение или электрохимический потенциал — это мера максимума электромонтажные работы, которые можно получить от химическая реакция, происходящая внутри клетки, и это может быть связано к свободной энергии Гиббса Изменения, связанные с химической реакцией.

Прежде чем мы закончим обсуждение, обсудим термодинамику. аккумуляторов, нам необходимо устранить влияние концентрации на напряжение ячейки.Это может быть несколько сложным и запутанным. Мы собираемся избежать этих проблем, сосредоточив внимание на ячейках с очень специфическим тип химической реакции.

*********************************************** *

В ячейке выше электроны производятся свинцом. металл окисляется до ионов свинца (II), а ионы меди (II) восстанавливаются к металлической меди. Даже если ионы движутся через границу между в растворах наблюдается увеличение концентрации ионов свинца на слева и уменьшение ионов меди справа.Это вызывает напряжение батареи уменьшится, и в конечном итоге напряжение будет уменьшаются до нуля. Некоторые батареи рассчитаны на перезарядку. заставляя электроны течь назад через ячейку, обращая химическая реакция.

Уравнение Нернста описывает влияние концентраций на максимальное напряжение, которое реакция может быть произведена путем соотнесения напряжения со стандартом Электрохимический потенциал (E °). Этот стандарт Электрохимический потенциал представляет собой максимальное напряжение реакции может производить со всеми стандартными компонентами состояниях или при единичной деятельности.

*********************************************** *

Остальная часть этого обсуждения будет касаться с электрохимическими ячейками, не предполагающими изменения концентраций ионов или газов. В этих ячейках Стандарт Электрохимический потенциал можно измерить напрямую.

Один из способов сделать это — использовать металл / металл. Солевые электроды, которые получают путем покрытия металла одним его нерастворимых солей (или оксида), как в Silver / Silver Хлорид, свинец / сульфат свинца или ртуть / ртуть Хлоридные (каломелевые) электроды.Эти обычно являются твердым металлом и твердой солью, хотя в случае ртути металл — чистая жидкость. Электрический контакт обычно осуществляется через платиновую проволоку, контактирующую с ртуть.

Эта ячейка построена с отведением / отведением Сульфатный анод и серебро / сульфат серебра катод, оба в растворе сульфата натрия. Два раствора разделены анионным обменом. мембрана, позволяющая проходить через нее отрицательно заряженным ионам, но положительно заряженные ионы не могут.Напряжение этой ячейки все еще зависит от тока, протекающего от него, и от температуры. Однако при любой фиксированной температуре максимальное напряжение (при очень малом токе) не зависит от концентрации электролита и равна Стандартный электрохимический потенциал для это реакция.

верх

Статьи о

BatteryStuff | Объяснение свинцово-кислотной батареи

Сту Олтман — технический редактор журнала Wing World Magazine
Отредактировано и перепечатано с разрешения

Аккумулятор для мотоциклов на 12 В состоит из пластикового корпуса, содержащего шесть ячеек.Каждая ячейка состоит из набора положительных и отрицательных пластин, погруженных в разбавленный раствор серной кислоты, известный как электролит, и каждая ячейка имеет напряжение около 2,1 В при полной зарядке. Шесть элементов соединены вместе, чтобы получить полностью заряженную батарею примерно на 12,6 вольт.

Это здорово, но как вливание свинцовых пластин в серную кислоту производит электричество? Батарея использует электрохимическую реакцию для преобразования химической энергии в электрическую. Давайте посмотрим.Каждая ячейка содержит пластины, напоминающие крошечные квадратные теннисные ракетки, сделанные из свинцовой сурьмы или свинцово-кальциевого сплава. Затем к пластинам приклеивается паста из так называемого «активного материала»; губчатый свинец для отрицательных пластин и диоксид свинца для положительных. В этом активном материале происходит химическая реакция с серной кислотой, когда на клеммы батареи подается электрическая нагрузка.

Как это работает

Позвольте мне сначала дать вам общую картину для тех, кто не очень ориентирован на детали.В основном, когда батарея разряжается, серная кислота в электролите истощается, так что электролит больше напоминает воду. В то же время сульфат кислоты покрывает пластины и уменьшает площадь поверхности, на которой может происходить химическая реакция. Зарядка меняет процесс, возвращая сульфат обратно в кислоту. Это вкратце, но читайте дальше, чтобы лучше понять. Если вы уже убежали из комнаты, крича и волоча за волосы, не волнуйтесь.

Электролит (серная кислота и вода) содержит заряженные ионы сульфата и водорода. Ионы сульфата заряжены отрицательно, а ионы водорода — положительно. Вот что происходит при включении нагрузки (фары, стартера и т. Д.). Ионы сульфата перемещаются к отрицательным пластинам и теряют свой отрицательный заряд. Оставшийся сульфат соединяется с активным материалом на пластинах с образованием сульфата свинца. Это снижает прочность электролита, а сульфат на пластинах действует как электрический изолятор.Избыточные электроны уходят с отрицательной стороны батареи через электрическое устройство и обратно к положительной стороне батареи. На положительном выводе батареи электроны устремляются обратно и принимаются положительными пластинами. Кислород в активном материале (диоксид свинца) реагирует с ионами водорода с образованием воды, а свинец реагирует с серной кислотой с образованием сульфата свинца.

Ионы, движущиеся в электролите, создают ток, но по мере того, как элемент разряжается, количество ионов в электролите уменьшается, и площадь активного материала, доступного для их приема, также уменьшается, поскольку он покрывается сульфатом.Помните, что химическая реакция происходит в порах активного материала, прикрепленного к пластинам.

Многие из вас, возможно, заметили, что батарея, используемая для запуска велосипеда, который просто не заводится, быстро достигает точки, в которой даже двигатель не заводится. Однако, если эту батарею оставить на некоторое время, она, кажется, оживает. С другой стороны, если вы оставите переключатель в положении «парк» на ночь (горят только пара маленьких лампочек), аккумулятор будет совершенно бесполезен утром, и никакие перерывы не приведут к его восстановлению.Почему это? Поскольку ток возникает в результате химической реакции на поверхности пластин, сильный ток быстро восстанавливает электролит на поверхности пластин до воды. Напряжение и ток будут снижены до уровня, недостаточного для работы стартера. Требуется время, чтобы большее количество кислоты диффундировало через электролит и достигло поверхности пластин. Это достигается за счет короткого периода отдыха. Кислота не расходуется так быстро, когда ток небольшой (например, для питания лампы заднего фонаря), а скорость диффузии достаточна для поддержания напряжения и тока.Это хорошо, но когда напряжение в конечном итоге падает, кислота больше не прячется за пределами ячейки, чтобы мигрировать к пластинам. Электролит в основном состоит из воды, а пластины покрыты изолирующим слоем из сульфата свинца. Теперь требуется зарядка.

Саморазряд

Одна не самая приятная особенность свинцово-кислотных аккумуляторов заключается в том, что они разряжаются сами по себе, даже если не используются. Общее практическое правило — норма саморазряда один процент в день.Эта скорость увеличивается при высоких температурах и уменьшается при низких температурах. Не забывайте, что ваше Gold Wing с часами, стереосистемой и радио CB никогда не выключается полностью. Каждое из этих устройств имеет «поддерживающую память», чтобы сохранить ваши предварительные настройки радио и время, и эти воспоминания потребляют около 20 миллиампер, или 0,020 ампер. Это будет высасывать из вашей батареи около получаса в день при температуре 80 градусов по Фаренгейту. Эта тяга, в сочетании со скоростью саморазряда, разряжает вашу батарею на 50 процентов за две недели, если велосипед оставить без присмотра и без седла.

Когда аккумулятор заряжается

Зарядка — это процесс, обращающий электрохимическую реакцию в обратном направлении. Он преобразует электрическую энергию зарядного устройства в химическую энергию. Помните, батарея не накапливает электричество; в нем хранится химическая энергия, необходимая для производства электроэнергии.

Зарядное устройство для аккумулятора меняет направление тока на противоположное, при условии, что зарядное устройство имеет большее напряжение, чем аккумулятор. Зарядное устройство создает избыток электронов на отрицательных пластинах, и положительные ионы водорода притягиваются к ним.Водород реагирует с сульфатом свинца с образованием серной кислоты и свинца, и когда большая часть сульфата уходит, водород поднимается с отрицательных пластин. Кислород в воде реагирует с сульфатом свинца на положительных пластинах, снова превращая их в диоксид свинца, и пузырьки кислорода поднимаются от положительных пластин, когда реакция почти завершается.

Многие люди думают, что внутреннее сопротивление аккумулятора велико, когда аккумулятор полностью заряжен, но это не так. Если вы задумаетесь, то вспомните, что сульфат свинца действует как изолятор.Чем больше сульфата на пластинах, тем выше внутреннее сопротивление аккумулятора. Более высокое сопротивление разряженной батареи позволяет ей принимать более высокую скорость заряда без выделения газов или перегрева, чем когда батарея почти полностью заряжена. Почти полностью заряжен, остается не так много сульфата, чтобы поддерживать обратную химическую реакцию. Уровень зарядного тока, который может применяться без перегрева батареи или разрушения электролита на водород и кислород, известен как «естественная скорость поглощения батареи».«Когда зарядный ток превышает эту естественную скорость поглощения, происходит перезарядка. Аккумулятор может перегреться, и электролит будет пузыриться. На самом деле, часть зарядного тока тратится в виде тепла даже при правильных уровнях зарядки, и эта неэффективность создает необходимость чтобы вернуть в аккумулятор больше ампер-часов, чем было извлечено. Подробнее об этом позже.

Как долго прослужит моя батарея?

Есть много вещей, которые могут привести к выходу аккумулятора из строя или резко сократить срок его службы.Одна из этих вещей позволяет батарее оставаться в частично разряженном состоянии . Мы говорили о том, что сульфат образуется на поверхности пластин аккумулятора при разряде, а также сульфат образуется в результате саморазряда. Сульфат также образуется быстро, если уровень электролита упадет до точки, при которой пластины будут обнажены. Если позволить этому сульфату оставаться на пластинах, кристаллы станут больше и затвердеют до тех пор, пока их невозможно будет удалить загрузкой.Следовательно, количество доступной площади поверхности для химической реакции будет постоянно уменьшаться. Это состояние известно как «сульфатирование», и оно необратимо снижает емкость аккумулятора. Батарея на 20 ампер-час может начать работать как батарея на 16 ампер-час (или меньше), быстро теряя напряжение под нагрузкой и не в состоянии поддерживать достаточное напряжение во время проворачивания коленчатого вала для работы системы зажигания велосипеда. Это последнее условие очевидно, когда двигатель отказывается запускаться, пока вы не уберете палец с кнопки запуска.Когда вы отпускаете стартер, напряжение аккумулятора мгновенно поднимается до достаточного уровня. Поскольку двигатель все еще кратковременно вращается, при включенном зажигании зажигаются свечи зажигания. В следующей статье мы увидим, почему повышенное внутреннее сопротивление из-за сульфатирования приводит к снижению мощности, подаваемой на стартер.

Глубокая разрядка — еще один убийца батареи. Каждый раз, когда батарея глубоко разряжается, часть активного материала падает с пластин и падает на дно батарейного отсека.Естественно, остается меньше материала для проведения химической реакции. Если на дне корпуса скапливается достаточно этого материала, пластины закоротятся, и аккумулятор выйдет из строя.

Перезарядка — коварный убийца; его эффекты часто не очевидны для невиновного покупателя капельного зарядного устройства за десять долларов, который оставляет его подключенным к батарее на длительные периоды времени. Https://www.batterystuff.com/battery-chargers/#mce_temp_url# заряжается с постоянной скоростью независимо от уровня заряда аккумулятора.Если эта скорость больше, чем естественная скорость поглощения батареи при полной зарядке, электролит начнет разрушаться и выкипать. Многие гонщики всю зиму хранят велосипед на зарядном устройстве, а весной обнаруживают, что аккумулятор практически разряжен. Кроме того, поскольку зарядка имеет тенденцию окислять положительные пластины, продолжающаяся перезарядка может привести к коррозии пластин или разъемов, пока они не ослабнут и не сломаются.

Недозаряд — это состояние, которое встречается на многих мотоциклах. Ваш регулятор напряжения настроен на поддержание напряжения вашей системы на уровне от 14 до 14.4 вольта. Если вы один из тех, кто ездит по автомагистралям между штатами, а ваш вольтметр показывает только 13,5 вольт, потому что вы сжигаете больше огней, чем рождественский дисплей Macy, вы должны знать, что этого напряжения достаточно для поддержания заряженной батареи, но недостаточно для полного заряда. перезарядить разряженный.

Помните, мы говорили, что газовыделение происходит, когда весь или большая часть сульфата свинца превращается обратно в свинец и диоксид свинца. Напряжение, при котором это обычно происходит, известное как напряжение газовыделения, обычно чуть выше 14 вольт.Если напряжение в вашей системе никогда не становится таким высоким, и если вы никогда не компенсируете это путем подключения к зарядному устройству дома, сульфат начнет накапливаться и затвердевать, как налет во рту. Считайте, что периодическая тщательная зарядка — это как хорошая чистка зубов нитью и зубной нитью. Если вы плохо соблюдаете гигиену полости рта, вы можете пойти к дантисту и попросить его взорвать и поскрести всю эту мерзость. Когда ваша батарея достигает этой стадии, это занавески!

Какой тип зарядного устройства и почему

Ваш генератор переменного тока и стандартное автомобильное зарядное устройство имеют много общего; они стремятся поддерживать постоянное напряжение.Вот проблема с попыткой быстро зарядить сильно разряженный аккумулятор любым из них. Помните, мы обсуждали, как сильное потребление тока может сделать аккумулятор разряженным. Затем, когда кислота диффундирует через элементы, концентрация на поверхности пластин увеличится, и батарея вернется к жизни.

Аналогичным образом напряжение аккумулятора во время заряда увеличивается из-за концентрации кислоты, которая возникает на поверхности пластин. Если скорость заряда значительная, напряжение будет быстро расти.Конусное зарядное устройство или автомобильный регулятор напряжения резко снизят скорость заряда, когда напряжение поднимется выше 13,5, но соизмеримо ли состояние заряда аккумулятора с напряжением? Нет! Опять же, требуется время, чтобы кислота распространилась по клеткам.

Хотя напряжение может быть высоким, электролит на внешней стороне элементов все еще слаб, и батарея может быть на гораздо более низком уровне заряда, чем может указывать напряжение. Только после продолжительной зарядки при пониженном токе будет достигнута полная емкость.По этой причине нельзя судить о состоянии заряда аккумулятора, измеряя напряжение во время зарядки. Проверяйте его только после того, как дайте батарее посидеть хотя бы час. Напряжение будет снижаться и стабилизироваться по мере того, как кислота распространяется по клеткам.

В течение последних нескольких лет несколько компаний разработали зарядные устройства, которые могут быстро зарядить разряженную батарею, а затем удерживать батарею под напряжением, которое не вызовет газообразования и не допустит саморазряда. Их иногда называют «умными зарядными устройствами» или многоступенчатыми зарядными устройствами.Вот как они работают.

Мы сказали, что аккумулятор может принимать гораздо более высокую скорость заряда, когда он частично разряжен, чем когда он почти полностью заряжен. Эти многоступенчатые зарядные устройства используют этот факт, начиная заряд с постоянным током или в режиме «объемной зарядки». Обычно они обеспечивают заряд от 650 мА до 1,5 А, в зависимости от марки и модели. Этот объемный заряд поддерживается постоянным (или должен быть) до тех пор, пока напряжение аккумулятора не достигнет 13,5 В, что позволяет аккумулятору поглотить большее количество заряда за короткое время и без повреждений.Затем зарядное устройство переключается на постоянное напряжение или «абсорбционный» заряд.

Идея состоит в том, чтобы позволить батарее поглотить последние 15 процентов своего заряда с естественной скоростью поглощения, чтобы предотвратить чрезмерное выделение газов или нагрев. Наконец, эти зарядные устройства переключаются в «плавающий» режим, в котором напряжение аккумулятора поддерживается на уровне, достаточном для предотвращения разрядки, но недостаточном для возникновения перезарядки. Различные компании в целом расходятся во мнениях относительно того, каким должно быть это напряжение холостого хода, но обычно оно находится в пределах 13.2 и 13,4 вольт. Фактически, напряжение холостого хода должно иметь температурную компенсацию от 13,1 вольт при 90 градусах по Фаренгейту до 13,9 вольт при 50 градусах. Большинство очень дорогих многоступенчатых зарядных устройств высокой мощности для использования с более крупными батареями для жилых автофургонов имеют температурную компенсацию, но, насколько мне известно, ни одно из мотоциклетных устройств не работает; они используют компромиссную настройку с плавающей запятой.

Итак, я могу просто установить его и забыть, верно? Не совсем так. Во-первых, вам нужно время от времени проверять уровень жидкости в аккумуляторе (если только у вас нет герметичного аккумулятора).Еще одна проблема — это проба батареи. Даже если его удерживать на уровне 13 вольт, постоянное напряжение позволит аккумулятору со временем начать сульфатироваться. Для большинства этих устройств я рекомендую отключать зарядное устройство от сети не реже одного раза в 60 дней во время сезонного хранения. Дайте батарее отдохнуть пару дней, а затем снова подключите зарядное устройство.

Все еще здесь?

Если вы все еще читаете это, вы настоящий солдат. Я понимаю, что эта тема может сбивать с толку или даже скучать, но наберись духа; Я легкомысленно относился к тебе.Остается гораздо больше невысказанного, чем то, что здесь показано. Это были «Лучшие хиты Battery». Я надеюсь, что этого было достаточно, чтобы заинтересовать вас, не отправляя вас в информационную перегрузку, и, возможно, теперь, когда вы знаете, сколько способов сократить срок службы батареи, вы знаете, почему никто не может предсказать, как долго прослужит батарея. Многие райдеры, которые считают, что отлично заботятся о своих батареях, на самом деле убивают их добротой.

Выберите зарядное устройство

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

(PDF) Упрощенный подход к выделению тепла из-за изменения энтропии в цилиндрической батарее LCO

и классификация типов внутреннего сопротивления.

Y. Reynier

et al. [4,5] объяснили изменение энтропии

LiCoO

2

и LiC

6

, а также процессы измерения

, которые должны быть реализованы с другими типами батарей. V. V. Viswanathan et al.,

,

al.

[6] и Р.E. Williford

et al. [7] обнаружили, что изменение энтропии

у LiCoO

2

больше, чем у других химикатов, что

может быть преимуществом для исследования термического поведения

, поскольку могут быть показаны очевидные различия между обоими источниками тепла

.

В этом исследовании измерение тепловыделения из-за изменения энтропии

будет проводиться с использованием комбинации

экспериментальных методов и методов моделирования.Результаты

представлены путем сравнения температурного профиля между

экспериментальными методами и методами моделирования с использованием этого упрощенного подхода

при скоростях разряда 0,5 ° C и 1 ° C.

II. M

ЭДТОДОЛОГИЯ

A. Геометрия и условия эксплуатации

На рис. 1 показана методика, использованная для измерения выработки тепла

из-за изменения энтропии. Ячейка батареи LCO

разряжена для сбора температурного профиля в качестве эталона для

моделирования.Затем в ячейке измеряется внутреннее сопротивление

, чтобы сгенерировать функцию сопротивления во временной области.

Эта функция вводится в программное обеспечение CAE для моделирования температурного профиля

. Мы ожидаем, что результат моделирования

будет меньше, чем результат эксперимента, потому что он содержит

только один источник тепла. На основании данных об изменении энтропии

LiCoO

2

от Y. Reynier et al. [5], тепловыделение составляет

, рассчитанное в небольшом диапазоне, который используется как второй источник тепла

изменения энтропии.Метод проб и ошибок

реализован для приближения к экспериментальным результатам. Это исследование

основано на батарее 18650 LiCoO

2

(LCO), которая имеет диаметр 18 мм при диаметре

и высоте 65 мм. 0 представляет собой цилиндрическую форму, показанную на

Рис. 2. В этом эксперименте используется цилиндрический элемент Toriyama-18650 емкостью 2,6 Ач

. Модель изображена как

простой цилиндрической формы, но содержит свойства, указывающие на

компонентов внутри.В основном, внутренние компоненты батареи

состоят из желейно-роликовой конструкции — анод, катод и разделительный лист

свернуты как желейный валик в жестяной банке.

относительно трудно передавать тепло в радиальном направлении, где оно блокируется

разделительным листом. Следовательно, теплопроводность в вертикальном

и радиальном направлениях рассматривается по-разному. Упрощенная модель

рассматривается как однородный источник тепла для всего объема

с трехмерными координатами.На весь объем

влияет теплопроводность через батарею

проводимости, а внешние поверхности

применяются для тепловой конвекции

в качестве границ. Детали и свойства перечислены

в

ТАБЛИЦЕ I.

Эксперимент и моделирование проводятся при температуре окружающей среды

, равной 25

o

C с постоянными значениями 0,5 и 1,0 C

для демонстрации результатов. этого подхода.

B. Источник тепловыделения

Согласно DH Jeon и SM Baek

[2], джоулевое нагревание

и тепловыделение за счет изменения энтропии рассматриваются как источники тепла

, генерирующие батарею за счет протекания тока

.

через ячейку. Бернарди и др. [9] выразили разработанное

выражение тепловыделения внутри батареи следующим образом:

()

уловая энтропия

00

qq

qiV V iT V

T

∂

§ ·

= −− = +

¨¸

∂

© ¹





(1)

• Джоулевое нагревание

Джоулевое нагревание является следствием потерь электроэнергии в виде

тепла.Из (1) термин

()

0

iV V−

указывает на ту потерю, которая

может быть замечена в виде уменьшения напряжения из-за внутреннего сопротивления

, описываемого как:

( )

02

джоуль int

qiVVir = — = ⋅



(2)

Л. Лам [3] утверждал, что внутреннее сопротивление состоит из

трех различных членов сопротивлений, выраженных в (1) : диффузия

сопротивление (r

d

), вызванное градиентом концентрации в электролите

, сопротивление переносу заряда (r

ct

), вызванное движением иона

, и омическое сопротивление (r

o

), вызванные материалом

и соединительным швом.Перенос заряда и омическое сопротивление

кажутся довольно постоянными при любом состоянии заряда

(SOC), в то время как сопротивление диффузии становится выше при увеличении SOC на

. Это влияет на изменение внутреннего сопротивления

относительно SOC батареи. Общее внутреннее сопротивление

можно измерить с помощью точного измерения сопротивления или с помощью тестера батареи

в состоянии покоя при различных состояниях заряда.

int dctOhm

rrrr = ++

(3)

• Выделение тепла из-за изменения энтропии

Выделение тепла из-за изменения энтропии внутри батареи

происходит при электрохимических реакциях.

Согласно (1), термин

0

iT V

T

∂

—

∂

указывает на образование тепла

из-за изменения энтропии, которое может быть выражено

как:

0

энтропия

S

qiTViT

TnF

∂Δ

= — = —

∂

§ ·

¨¸

9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000

ТАБЛИЦА I.СВОЙСТВА БАТАРЕИ LCO [9]

Тип Диаметр Высота

Плотность (

) Удельная теплоемкость (C

p

) Теплопроводность (

k

)

LiCoO

2

(

2) 65 мм 2300 кг / м

3

800 Дж / кг-К Радиальный 1 Вт / м

2

-K

Вертикальный 30 Вт / м

2

-K

Рис.2 Аккумулятор 18650 имеет простую цилиндрическую форму

18 мм, диаметр

65 мм, высота

0, форма цилиндра

Литий-ионная батарея, самонагревающаяся при низких температурах

Литий-ионные батареи сильно теряют мощность при температурах ниже нуля градусов Цельсия, что ограничивает их использование в таких приложениях, как электромобили в холодном климате и высотные дроны ^1,2 .Практические последствия такой потери мощности заключаются в необходимости использования более крупных и дорогих аккумуляторных батарей для запуска двигателя холодным коленчатым валом, медленной зарядки в холодную погоду, ограничения рекуперативного торможения и сокращения запаса хода транспортного средства на целых 40% ³ . Предыдущие попытки улучшить низкотемпературные характеристики литий-ионных батарей ⁴ были сосредоточены на разработке добавок для улучшения низкотемпературных характеристик электролитов ^5,6 , а также на внешнем нагреве и изоляции элементов ^{7,8, 9} .Здесь мы сообщаем о структуре литий-ионной батареи, элементе «климатической батареи», который нагревается до температуры ниже нуля градусов по Цельсию, не требуя внешних нагревательных устройств или добавок к электролиту. Механизм самонагрева создает электрохимический интерфейс, который способствует высокой мощности разряда / заряда. Мы показываем, что внутренний разогрев такой ячейки до нуля градусов Цельсия происходит в течение 20 секунд при минус 20 градусах Цельсия и в течение 30 секунд при минус 30 градусах Цельсия, потребляя только 3.8% и 5,5% емкости ячеек соответственно. Самонагревающийся всеклиматический аккумуляторный элемент обеспечивает мощность разряда / регенерации 1061/1425 Вт на килограмм при 50-процентном уровне заряда и при температуре минус 30 градусов Цельсия, обеспечивая в 6,4–12,3 раз большую мощность, чем в современном состоянии. -арт литий-ионные элементы. Мы ожидаем, что универсальная аккумуляторная батарея позволит использовать технологию остановки и запуска двигателя, способную сэкономить 5–10 процентов топлива для 80 миллионов новых автомобилей, производимых ежегодно ¹⁰ .