Мощность батареи отопления от площади: Расчет радиаторов отопления, количество секций и мощность батареи

Содержание

Мощность радиатора отопления по площади

Расчет радиаторов отопления по площади. Расчет радиаторов отопления частного дома

Перед приобретением и монтажом секционных радиаторов (обычно это биметаллические и алюминиевые) у большинства возникает вопрос о том, как сделать расчет радиаторов отопления по площади помещения.

В данном случае самым правильным будет произвести расчет теплопотерь. Но в нем используется огромное количество коэффициентов, а в результате может выйти что-то заниженное или, наоборот, завышенное. В связи с этим многие используют упрощенные варианты. Рассмотрим их более подробно.

Основные параметры

Обратите внимание, что правильность работы отопительной системы, а также ее эффективность во многом зависят от ее типа. Однако существуют и другие параметры, которые на данный показатель оказывают влияние тем или иным образом. К таким параметрам относится:

  • Мощность котла.
  • Количество нагревательных приборов.
  • Мощность циркуляционного насоса.

Проводимые расчеты

В зависимости от того, какой из вышеперечисленных параметров будет подлежать детальному изучению, производится соответствующий расчет. К примеру, определение требуемой мощности насоса или газового котла.

Кроме того, очень часто приходится производить расчет отопительных приборов. В процессе данного расчета необходимо также рассчитать тепловые потери здания. Это объясняется тем, что, сделав расчет, к примеру, требуемого количества радиаторов, можно легко ошибиться при подборе насоса. Подобная ситуация возникает в том случае, когда насос не справляется с подачей ко всем радиаторам необходимого количества теплоносителя.

Укрупненный расчет

Расчет радиаторов отопления по площади можно назвать самым демократичным способом. В регионах Урала и Сибири показатель составляет 100-120 Вт, в средней полосе России – 50-100 Вт. Стандартный отопительный прибор (восемь секций, межосевое расстояние одной секции — 50 см) имеет теплоотдачу, равную 120-150 Вт. У биметаллических радиаторов мощность несколько выше – порядка 200 Вт. Если речь идет о стандартном теплоносителе (горячая вода), то для помещения в 18-20 м 2 высотой 2,5-2,7 м потребуется два чугунных прибора по 8 секций.

От чего зависит количество приборов

Имеется множество факторов, которые рекомендуется учитывать, когда выполняется расчет радиаторов отопления частного дома:

  • Теплоотдача парового теплоносителя значительно больше, чем у водного.
  • Чем больше в помещении оконных проемов, тем оно холоднее.
  • Если высота помещения более 3-х метров, то в таком случае мощность теплоносителя рассчитывается исходя из объема помещения, а не на основе его площади.
  • Угловое помещение всегда холоднее, так как на улицу выходят две его стороны.
  • Материал, из которого изготовлен нагревательный прибор, имеет свою теплопроводность.
  • Теплоизоляция ограждающих конструкций повышает теплоизоляцию помещения.
  • Чем ниже наружная температура, тем, соответственно, больше радиаторов необходимо устанавливать.
  • В случае одностороннего подключения трубопроводов к нагревательным приборам, не стоит устанавливать более 10 секций.
  • Современные стеклопакеты повышают теплоизоляцию помещения.
  • Наличие вентиляционной системы увеличивает мощность отопления.
  • При движении горячей воды в системе сверху вниз, увеличивается ее мощность примерно на 20%.

Расчет радиаторов отопления по площади

Учитывая перечисленные выше факторы, можно выполнить расчет. Итак, на 1 м 2 потребуется 100 Вт, то есть, чтобы отопить комнату в 20 м 2, потребуется 2000 Вт. Один чугунный радиатор из 8-секций способен выделить 120 Вт. Делим 2000 на 120 и получаем 17 секций. Как упоминалось ранее, данный параметр является весьма укрупненным.

Расчет радиаторов отопления частного дома с собственным обогревателем выполняется по максимальным параметрам. Таким образом, 2000 делим на 150 и получаем 14 секций. Такое количество секций потребуется нам для обогрева помещения в 20 м 2 .

Формула для точного расчета

Существует довольно непростая формула, по которой можно сделать точный расчет мощности радиатора отопления:

Qт = 100 Вт/м2 × S(помещения)м2 × q1 × q2 × q3 × q4 × q5 × q6× q7, где

q1 – тип остекления: обычное остекление – 1,27; двойное остекление – 1; тройное – 0,85.

q2 – изоляция стен: плохая – 1,27; стена в 2 кирпича – 1; современная – 0,85.

q3 – соотношение площадей оконных проемов к полу: 40% – 1,2; 30% – 1,1; 20% – 0,9; 10% – 0,8.

q4 – наружная температура (минимальная): -35°C – 1,5; -25°C – 1,3; -20°C – 1,1; -15° C – 0,9; -10C° – 0,7.

q5 – число наружных стен: четыре – 1,4; три – 1,3; угловая (две) – 1,2; одна – 1,1.

q6 – тип помещения, располагаемого над расчетным: холодное чердачное – 1; отапливаемое чердачное – 0,9; обогреваемое жилое – 0,8.

q7 – высота помещений: 4,5м – 1,2; 4м – 1,15; 3,5м – 1,1; 3м – 1,05; 2,5м – 1,3.

Произведем расчет радиаторов отопления по площади:

Помещение в 25 м 2 с двумя двухстворчатыми оконными проемами с тройным стеклопакетом, высотой 3 м, ограждающими конструкциями в 2 кирпича, над помещением расположен холодный чердак. Минимальная температура воздуха в зимний период времени — +20°C.

Qт = 100Вт/м 2 × 25 м 2 × 0,85 × 1 × 0,8(12%) × 1,1 × 1,2 × 1 × 1,05

В результате получаем 2356,20 Вт. Данное число разделим на 150 Вт. Итак, для нашего помещения потребуется 16 секций.

Расчет радиаторов отопления по площади для частного загородного дома

Если для квартир многоэтажного дома действует правило – 100 Вт на 1 м 2 помещения, то для частного дома данный расчет не подойдет.

Для первого этажа мощность равна 110-120 Вт, для второго и последующих этажей – 80-90 Вт. В связи с этим многоэтажные строения намного экономичнее.

Расчет мощности радиаторов отопления по площади в частном доме выполняется по следующей формуле:

N = S × 100 / P

В частном доме рекомендуется брать секции с небольшим запасом, это не означает, что от этого у вас будет жарко, просто чем шире нагревательный прибор, тем меньше температуру необходимо подавать в радиатор. Соответственно, чем меньше температура теплоносителя, тем дольше будет служить отопительная система в целом.

Очень сложно учесть все факторы, которые оказывают какое-либо воздействие на теплоотдачу нагревательного прибора. В данном случае очень важно правильно рассчитать тепловые потери, которые зависят от размеров оконных и дверных проемов, форточек. Однако рассмотренные выше примеры позволяют максимально точно определить требуемое число секций радиаторов и при этом обеспечить в помещении комфортный температурный режим.

Никогда не делайте этого в церкви! Если вы не уверены относительно того, правильно ведете себя в церкви или нет, то, вероятно, поступаете все же не так, как положено. Вот список ужасных.

Что форма носа может сказать о вашей личности? Многие эксперты считают, что, посмотрев на нос, можно многое сказать о личности человека. Поэтому при первой встрече обратите внимание на нос незнаком.

15 симптомов рака, которые женщины чаще всего игнорируют Многие признаки рака похожи на симптомы других заболеваний или состояний, поэтому их часто игнорируют. Обращайте внимание на свое тело. Если вы замети.

Наши предки спали не так, как мы. Что мы делаем неправильно? В это трудно поверить, но ученые и многие историки склоняются к мнению, что современный человек спит совсем не так, как его древние предки. Изначально.

Наперекор всем стереотипам: девушка с редким генетическим расстройством покоряет мир моды Эту девушку зовут Мелани Гайдос, и она ворвалась в мир моды стремительно, эпатируя, воодушевляя и разрушая глупые стереотипы.

Топ-10 разорившихся звезд Оказывается, иногда даже самая громкая слава заканчивается провалом, как в случае с этими знаменитостями.

Как рассчитать количество секций радиаторов

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

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

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

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

Расчет радиаторов отопления по площади

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

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

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

Расчет радиаторов отопления можно сделать по нормам СНиП

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

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

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

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

Как посчитать секции радиатора по объему помещения

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

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

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

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

Дальше посчитаем для вариантов в панельном и кирпичном доме:

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

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

Корректировка результатов

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

Количество радиаторов зависит от величины потерь тепла

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

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

Стены и кровля

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

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

Наличие наружных стен:

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

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

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

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

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

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

Климатические факторы

Можно внести корректировки в зависимости от средних температур зимой:

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

Расчет разных типов радиаторов

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

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

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

Осевое расстояние определяют между центрами отверстий для теплоносителя

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Корректировка в зависимости от режима отопительной системы

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

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

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

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

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

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

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

Зависимость мощности радиаторов от подключения и места расположения

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

Потери тепла на радиаторах в зависимости от подключения

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

Количество тепла зависит и от установки

Количество тепла зависит и от места установки

Определение количества радиаторов для однотрубных систем

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

В однотрубной системе вода на каждый радиатор поступает все более холодная

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

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

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

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

Расчет количества секций радиаторов отопления: разбор 3-х различных подходов + примеры

Правильный расчет радиаторов отопления — довольно важная задача для каждого домовладельца. Если будет использовано недостаточное количество секций, помещение не прогреется во время зимних холодов, а приобретение и эксплуатация слишком больших радиаторов повлечет неоправданно высокие расходы на отопление. Поэтому при замене старой отопительной системы или монтаже новой необходимо знать как рассчитать радиаторы отопления. Для стандартных помещений можно воспользоваться самыми простыми расчетами, однако иногда возникает необходимость учесть различные нюансы, чтобы получить максимально точный результат.

Расчет по площади помещения

Предварительный расчет можно сделать, ориентируясь на площадь помещения, для которого покупаются радиаторы. Это очень простое вычисление, которое подходит для комнат с низкими потолками (2,40-2,60 м). Согласно строительным нормам для обогрева понадобится 100 Вт тепловой мощности на каждый квадратный метр помещения.

Вычисляем количество тепла, которое понадобится для всей комнаты. Для этого площадь умножаем на 100 Вт, т. е. для комнаты в 20 кв. м. расчетная тепловая мощность составит 2000 Вт (20 кв.м Х 100 Вт) или 2 кВт.

Правильный расчет радиаторов отопления необходим, чтобы гарантировать достаточное количество тепла в доме

Этот результат нужно разделить на теплоотдачу одной секции, указанную производителем. Например, если она равна 170 Вт, то в нашем случае необходимое количество секций радиатора будет составлять:

2000 Вт / 170 Вт = 11,76, т. е. 12, поскольку результат следует округлить до целого числа. Округление обычно осуществляется в сторону увеличения, однако для помещений, в которых теплопотери ниже среднего, например, для кухни, можно округлять в меньшую сторону.

Обязательно следует учесть возможные теплопотери в зависимости от конкретной ситуации. Разумеется, комната с балконом или расположенная в углу здания теряет тепло быстрее. В этом случае следует увеличить значение расчетной тепловой мощности для комнаты на 20%. Примерно на 15-20% стоит повысить расчеты, если планируется скрыть радиаторы за экраном или монтировать их в нишу.

А чтобы вам было удобнее считать, мы сделали для вас этот калькулятор:

Расчеты в зависимости от объема помещения

Более точные данные можно получить, если сделать расчет секций радиаторов отопления с учетом высоты потолка, т. е. по объему помещения. Принцип здесь примерно такой же, как и в предыдущем случае. Сначала вычисляется общая потребность в тепле, затем рассчитывают количество секций радиаторов.

Если радиатор будет скрыт экраном, нужно увеличить потребность помещения в тепловой энергии на 15-20%

Согласно рекомендациям СНИП на обогрев каждого кубического метра жилого помещения в панельном доме необходим 41 Вт тепловой мощности. Умножив площадь комнаты на высоту потолка, получаем общий объем, который умножаем на это нормативное значение. Для квартир с современными стеклопакетами и наружным утеплением понадобится меньше тепла, всего 34 Вт на кубический метр.

Например, рассчитаем необходимое количество тепла для комнаты площадью 20 кв.м. с потолком высотой 3 метра. Объем помещения составит 60 куб.м (20 кв.м. Х 3 м.). Расчетная тепловая мощность в этом случае будет равна 2460 Вт (60 куб.м. Х 41 Вт).

А как рассчитать количество радиаторов отопления? Для этого нужно разделить полученные данные на указанную производителем теплоотдачу одной секции. Если взять, как и в предыдущем примере, 170 Вт, то для комнаты будет нужно: 2460 Вт / 170 Вт = 14,47, т. е. 15 секций радиатора.

Производители стремятся указывать завышенные показатели теплоотдачи своей продукции, предполагая, что температура теплоносителя в системе будет максимальной. В реальных условиях это требование соблюдается редко, поэтому следует ориентироваться на минимальные показатели теплоотдачи одной секции, которые отражены в паспорте изделия. Это сделает расчеты более реалистичными и точными.

Что делать если нужен очень точный расчет?

К сожалению, далеко не каждая квартира может считаться стандартной. Еще в большей степени это относится к частным жилым домам. Возникает вопрос: как рассчитать количество радиаторов отопления с учетом индивидуальных условий их эксплуатации? Для это понадобится учесть множество различных факторов.

При расчете количества секций отопления нужно учесть высоту потолка, количество и размеры окон, наличие утепления стен и т.п.

Особенность этого метода состоит в том, что при вычислении необходимого количества тепла используется ряд коэффициентов, учитывающих особенности конкретного помещения, способные повлиять на его способность сохранять или отдавать тепловую энергию. Формула для расчетов выглядит так:

КТ = 100Вт/кв.м. * П * К1 * К2 * К3 * К4 * К5 * К6 * К7. где

КТ — количество тепла, необходимого для конкретного помещения;
П — площадь комнаты, кв.м.;
К1 — коэффициент, учитывающий остекление оконных проемов:

  • для окон с обычным двойным остеклением — 1,27;
  • для окон с двойным стеклопакетом — 1,0;
  • для окон с тройным стеклопакетом — 0,85.

К2 — коэффициент теплоизоляции стен:

  • низкая степень теплоизоляции — 1,27;
  • хорошая теплоизоляция (кладка в два кирпича или слой утеплителя) — 1,0;
  • высокая степень теплоизоляции — 0,85.

К3 — соотношение площади окон и пола в помещении:

К4 — коэффициент, позволяющий учесть среднюю температуру воздуха в самую холодную неделю года:

  • для -35 градусов — 1,5;
  • для -25 градусов — 1,3;
  • для -20 градусов — 1,1;
  • для -15 градусов — 0,9;
  • для -10 градусов — 0,7.

К5 — корректирует потребность в тепле с учетом количества наружных стен:

К6 — учет типа помещения, которое расположено выше:

  • холодный чердак — 1,0;
  • отапливаемый чердак — 0,9;
  • отапливаемое жилое помещение — 0,8

К7 — коэффициент, учитывающий высоту потолков:

Такой расчет количества радиаторов отопления включает практически все нюансы и базируется на довольно точном определении потребности помещения в тепловой энергии.

Остается полученный результат разделить на значение теплоотдачи одной секции радиатора и полученный результат округлить до целого числа.

Некоторые производители предлагают более простой способ получить ответ. На их сайтах можно найти удобный калькулятор, специально предназначенный для того, чтобы сделать данные вычисления. Чтобы воспользоваться программой, нужно ввести необходимые значения в соответствующие поля, после чего будет выдан точный результат. Или же можно воспользоваться специальным софтом.

Когда получали квартиру не задумывались о том, какие у нас радиаторы и подходят ли они к нашему дому. Но со временем потребовалась замена и тут уже стали подходить с научной точки зрения. Так как мощности старых радиаторов явно не хватало. После всех вычислений пришли к выводу, что 12 достаточно. Но нужно еще учесть вот какой момент — если ТЕЦ плохо выполняет свою работу и батареи чуть теплые, то тут уже никакое количество вас не спасет.

Последняя формула для более точного расчета понравилась, но не понятен коэффициент К2. Как определить степень теплоизоляции стен? Например, стена толщиной 375мм из пеноблока «ГРАС», это низкая или средняя степень? А если добавить снаружи стены 100мм плотного строительного пенопласта, это будет высокая, или все еще средняя?

Ок, последняя формула добротная вроде бы, окна учитываются, но а если в помещении еще и дверь есть наружная? А если это гараж в котором 3 окна 800*600 + дверь 205*85 + гаражные секционные ворота толщиной 45мм размерами 3000*2400?

Если делать для себя — я бы увеличил кол-во секций и поставил бы регулятор. И вуаля — мы уже значительно в меньшей степени зависим от прихотей ТЭЦ.

Источники: http://fb.ru/article/171943/raschet-radiatorov-otopleniya-po-ploschadi-raschet-radiatorov-otopleniya-chastnogo-doma, http://teplowood.ru/raschet-radiatorov-otopleniya.html, http://aqua-rmnt.com/otoplenie/raschety/raschet-radiatorov-otopleniya.html

методика, объем батареи, для панорамных окон, объем воды в радиаторе отопления таблица

Один из наиболее важных вопросов создания комфортных условий проживания в доме или квартире – это надежная, правильно рассчитанная и смонтированная, хорошо сбалансированная система отопления. Именно поэтому создание такой системы – главнейшая задача при организации строительства собственного дома или при проведении капитального ремонта в квартире многоэтажки. Несмотря на современное разнообразие систем отопления различных типов, лидером по популярности все же остается проверенная схема: контуры труб с циркулирующим по ним теплоносителем, и приборы теплообмена – радиаторы, установленные в помещениях. Казалось бы – все просто, батареи стоят под окнами и обеспечивают требуемый нагрев.


Однако, необходимо знать, что теплоотдача от радиаторов должна соответствовать и площади помещения, и целому ряду других специфических критериев. Теплотехнические расчеты, основанные на требованиях СНиП – достаточно сложная процедура, выполняемая специалистами. Тем не менее, можно выполнить ее и своими силами, естественно, с допустимым упрощением. В настоящей публикации будет рассказано, как самостоятельно провести расчет батарей отопления на площадь обогреваемого помещения с учетом различных нюансов.


Делаем расчет количества секций радиаторов отопления своими руками, учитываем особенности помещений и системы отопленияРасчет батарей отопления на площадь: методика, объем батареи, для панорамных окон, объем воды в радиаторе отопления таблица

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

Расчет по площади

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



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

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


Как рассчитать количество секций радиатора: формулаРасчет батарей отопления на площадь: методика, объем батареи, для панорамных окон, объем воды в радиаторе отопления таблица

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

Пример расчета количества секций радиаторов по площади помещения

Угловое помещение 16 м², в средней полосе, в кирпичном доме. Устанавливать будут батареи с тепловой мощностью 140 Вт.


Для кирпичного дома берем теплопотери в середине диапазона. Так как помещение угловое, лучше взять большее значение. Пусть это будет 95 Вт. Тогда получается, что для обогрева помещения требуется 16 м² * 95 Вт = 1520 Вт.

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

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

Считаем батареи по объему

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

  • для кирпичных на 1 м³ требуется 34 Вт тепла;
  • для панельных — 41 Вт

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


Формула расчета количества секций по объемуРасчет батарей отопления на площадь: методика, объем батареи, для панорамных окон, объем воды в радиаторе отопления таблица

Пример расчета по объему

Для примера рассчитаем, сколько нужно секций в комнату площадью 16 м²и высотой потолка 3 метра. Здание построено из кирпича. Радиаторы возьмем той же мощности: 140 Вт:

  • Находим объем. 16 м² * 3 м = 48 м³
  • Считаем необходимое количество тепла (норма для кирпичных зданий 34 Вт). 48 м³ * 34 Вт = 1632 Вт.
  • Определяем, сколько нужно секций. 1632 Вт / 140 Вт = 11,66 шт. Округляем, получаем 12 шт.

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

Теплоотдача одной секции

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


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


Технические характеристики некоторых биметаллических радиаторов. Обратите внимание, что тепловая мощность одинаковых по высоте секций может иметь ощутимую разницуРасчет батарей отопления на площадь: методика, объем батареи, для панорамных окон, объем воды в радиаторе отопления таблица

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

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

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


Это технические характеристики чугунных радиаторов турецкой фирмы Demir Dokum. Разница более чем солидная. Она может быть еще большеРасчет батарей отопления на площадь: методика, объем батареи, для панорамных окон, объем воды в радиаторе отопления таблица

Исходя из этих значений и средних норм в СНиПе вывели среднее количество секций радиатора на 1 м²:



  • биметаллическая секция обогреет 1,8 м²;
  • алюминиевая — 1,9-2,0 м²;
  • чугунная — 1,4-1,5 м²;

Как рассчитать количество секций радиатора по этим данным? Все еще проще. Если вы знаете площадь комнаты, делите ее на коэффициент. Например, комната 16 м2, для ее отопления примерно понадобится:

  • биметаллических 16 м² / 1,8 м² = 8,88 шт, округляем — 9 шт.
  • алюминиевых 16 м² / 2 м² = 8 шт.
  • чугунных 16 м² / 1,4 м² = 11,4 шт, округляем — 12 шт.

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

Расчет секций радиаторов в зависимости от реальных условий

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

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


Формула расчета температурного напора системы отопленияРасчет батарей отопления на площадь: методика, объем батареи, для панорамных окон, объем воды в радиаторе отопления таблица

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


Таблица коэффициентов для систем отопления с разной дельтой температурРасчет батарей отопления на площадь: методика, объем батареи, для панорамных окон, объем воды в радиаторе отопления таблица

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


сколько нужно на 1 м2, калькулятор

Радиаторы отопления часто меняют во время стандартного ремонта, либо при обновлении отопительных систем, в целом. Формы, размеры и материалы у этих изделий в настоящее время самые разные. Теплоотдача тоже различная, что имеет значение для конечного потребителя. Надо учитывать несколько параметров, если кто-то решил рассчитать количество секций радиатора отопления.

Содержание статьи:

Расчёт количества секций

Один из самых важных параметров, которые берут в расчёт — теплопотери помещений. Тепловую мощность одной секции тоже надо брать во внимание при любых условиях. Это количество тепла, которое система выдаёт при максимальных параметрах. Такие характеристики часто присутствуют в сопроводительной документации, на упаковке.

Большинство производителей пишут о максимальных цифрах, которые получены на практике, но при идеальных условиях. Если округление проводится, то в большую сторону, именно по этой причине. Отдельного внимания заслуживает низкотемпературные виды, рассчитать батареи отопления в этом случае не так сложно.

Исходные данные для начала расчёта?

Для самостоятельного проведения калькуляций опираются на следующие несколько параметров:

  1. Габариты комнаты.
  2. Мощность всей батареи, либо отдельных её секций. Техническая документация от производителя помогает найти максимально точный ответ на вопрос

Теплоотдача, форма и материал изготовления для формулы не так важны, как остальные факторы.

Интересно. Не стоит считать количество сразу для всего дома, квартиры. Лучше потратить больше времени, но сделать отдельные подсчёты для каждой из комнат. Только при таких обстоятельствах достоверность полученных результатов не будет вызывать сомнений. К итоговым цифрам чаще добавляют ещё 20%. Сверху нужен ещё такой же запас при частых перебоях с источниками энергии, либо когда стандартной эффективности не хватает. При расчёте радиаторов отопления по площади калькуляторы выдают и эту цифру.

Теплоотдача секции

Тепловая мощность конкретной системы определяется несколькими другими показателями:

  • Температура, давление теплоносителя.
  • Общие размеры корпуса.
  • Теплопроводность материала корпуса.
  • Тепловой напор. При расчёте секций радиаторов по площади отопления калькуляторы часто учитывают и этот параметр.

Те же правила распространяются и на каждую секцию по отдельности. Форма радиатора тоже важна, ведь от неё зависит, как будет распространяться тепло. Но обычно опираются только на линейные размеры, полностью с конфигурацией работать обычно сложно.

Высокую теплоотдачу можно получить не только при повышенном давлении. Использование специальных типов тосола и антифриза вместо воды улучшает итоговые результаты эксплуатации. Тосол способствует продлению эксплуатационного срока при любых конфигурациях и материалах.

Необходимое количество секций на 1 кв. м.

Расчёт по площади — один из самых простых методов для тех, кому хочется быстро понять, сколько секций нужно при той или иной площади.

По СНиПу прописано две нормы, благодаря которым принять итоговое решение проще:

  1. От 60 до 100 Вт мощности требуется для регионов средней полосы России.
  2. 150-200 Вт — норма мощности на 1 квадратный метр, если речь — о регионах, относящихся к Сибири. Во время расчёта секций радиаторов по площади помещения радиатор не исключает и таких обстоятельств.

Такой разброс создан специально — чтобы было больше возможностей для учёта материала стен, степени утепления. Кирпичным домам хватит средних показателей, бетонные требуют максимальных.

Количество секций радиатора — это (Площадь помещения * норма затрат тепла)/ теплоотдача одной секции.

Тепловую мощность каждой секции находят в сопроводительных документах, в том числе — по алюминиевым, биметаллическим изделиям.

Расчёт количества секций по площади

Такая формула проста, но её нельзя назвать идеальной. Об основных особенностях применения формулы написано ранее. Подобные решения совершенно не учитывают высоту потолков. Если этот фактор далёк от стандартов — то выбирают расчёт, связанный с объёмом.

В этом случае легко определиться, сколько секций батареи нужно на квадратные метры.

Расчёт, основанный на объёме помещения

Согласно СНиПу есть нормы, которые рассчитываются по 1 кубометру. Их дают для разных видов зданий:

  • 41 Вт при панельных домах.
  • 34 Вт тепла для кирпичных домов, на 1 м3, высчитать показатель легко.

Принципы похожи на те, что использованы и в предыдущем методе. Только теперь опираются не на общую площадь, а на объём. И в качестве основания берутся другие нормы, иначе вычислить будет невозможно.

Количество секций радиатора в этом случае = (объём помещения * норма затрат тепла)/ теплоотдача одной секции. Для чугунных моделей правила те же.

Особенности расчета нестандартных помещений

Такой вариант актуален, если потолки — слишком низкие, либо узкие. Такие помещения тоже часто попадаются на практике. Формулы основаны на утверждении о том, что 1 м3 жилого помещения стандартно требует батареи мощностью примерно на 41 Вт.

То есть, применяют единственную формулу, имеющую такой вид:

А = В x41

А — количество секций радиатора отопления.

В — показатель по объёму комнаты. Для его вычисления длину, ширину и высоту помещения перемножают друг с другом.

Обратите внимание! Если куплена батарея, не разделённая на секции, общую потребность в тепле делят на мощность целой батареи. Тогда проще узнать, сколько радиаторов в целом нужно для решения существующих проблем. Вычислять становится проще.

И в данном случае рекомендуется округлять расчёты в большую сторону.

Расчёт в зависимости от реальных условий

Тепловая мощность у каждой секции обычно указывается относительно идеальных условий. Столько тепла выдаёт батарея при следующих показателях по температуре:

  1. 90 градусов теплоносителя, уровень объёма не имеет значения.
  2. 70 градусов на выходе.
  3. 20 градусов в помещении, не важно, жилой дом это или другие объекты.

То есть, общий температурный напор сохраняется на уровне 70 градусов. Но в некоторых системах выше 70 на входе и не бывает. Или случается так, что для помещения нужна температура 23 градуса. Тогда заявленная мощность пересчитывается.

Для этого определяют, какой температурный напор характерен для той или иной системы отопления. К примеру:

  • На подаче 70 градусов.
  • На входе — +60.
  • А в помещении необходимо придерживаться +23. Квартира не исключение.

Необходимо определить так называемую дельту системы. Так называют среднее арифметическое значение температур, появляющихся на входе и выходе. Показатель внутри помещения из формулы вычитают.

Температурный напор = ((Tвх +Tвых)/2)- T помещении.

Для условий, обозначенных выше, можно получить дельту в 42 градуса. После заявленную мощность умножают на коэффициент, который ищется в таблицах на профильных сайтах, либо у производителя. Итоговый результат — мощность, выдаваемая батареей или одной секцией для конкретных условий.

Паспортная и реальная теплоотдача

В техническом паспорте указывают, какие параметры характерны для того или иного радиатора. Обычно производители указывают характеристики для 1 стандартной секции с межосевым размером в 500 миллиметров в пределах от 170 до 200 ватт. Биметаллические и алюминиевые радиаторы обладают примерно одинаковыми характеристиками в этом значении.

Но нельзя просто взять паспортные числа, и применять их для конкретной практической ситуации. Мощность батареи производители, согласно ГОСТам, указывают при опоре на следующие условия:

  1. 360 килограмм в час — расход воды, протекающей через прибор.
  2. 70 градусов — стандартный температурный напор.
  3. Движение теплоносителя — сверху вниз по радиатору.

При этом подключение диагональное, либо боковое.

Размеры стальных радиаторов

Панельные приборы устроены не так, как секционные. Основа изготовления таких батарей — штампованные стальные листы, обладающие толщиной в пределах 1-12 миллиметров. При этом материал заранее обрезают, чтобы получились конкретные цифры по размерам. Нужно выяснить, какой теплоотдачей обладает 1 квадратный метр такой конструкции.

Главное отличие между штампованными панельными радиаторами разных моделей — монтажные габариты. Сначала выбирают тип самого приспособления, затем — учитывают высоту. По теплоотдаче определяют, какой длиной должно обладать изделие в той или иной ситуации. Алгоритм действий выглядит следующим образом:

  • Сначала вычисляют исходные параметры, к примеру — для частного дома.
  • Выбирают отопительные приборы по типу, высоте. 30, 40 и 50 сантиметров — габариты, получившие на практике самое широкое распространение. Это тип 22.
  • В зависимости от условий эксплуатации многие производители указывают теплоотдачу.
  • По каталогу легко подобрать прибор, обладающий подходящей длиной. Посчитать характеристики тоже не составит труда.

Дополнительные советы

Разные схемы подключения, условия эксплуатации — каждый владелец отопительных приборов сталкивается с определёнными условиями. От этого зависит, какой будет теплоотдача в том или ином помещении. Стоит учесть рекомендации экспертов при выборе секций, их количества. Рассчитывать в этом случае проще.

Обратите внимание! Обогрев перестаёт быть максимально эффективным, если подключение идёт по разносторонней нижней схеме. В этом случае к расчётным показателям по мощности добавляют 10%.

Конвекционные приборы играют вспомогательную роль, когда речь идёт о комбинированных типах систем. Например — с радиаторной сетью и тёплыми водяными полами. Напольные контуры сталкиваются с большей частью нагрузки в таких условиях. Но не следует занижать результаты проведённых расчётов. При необходимости батареи могут полностью заменять тёплые полы, главное — правильный подбор.

Часто применяются так называемые декоративные экраны, чтобы закрыть отопительные приборы. Пример — зашивка гипсокартоном, с несколькими конвекционными щелями. Из-за этого возникают сильные потери по инфракрасному теплу, которое выделяют поверхности приборов. Мощность придётся увеличить минимум на 40%.

Даже если по расчёту выходит такое количество — 1-3 секции обычно не устанавливают. Для монтажа нормальных приборов по обогреву нужно минимум 4.

Теплоёмкость у незамерзающих жидкостей меньше на 20% и больше, если сравнить с водой. На 10% наращивают мощность, когда речь идёт об антифризах. Подобрать правильный не так сложно.

Чем ниже температура воды в проводящей линии — тем большая теплообменная площадь требуется для комнаты. Это общее правило, действие которого распространяется на любые условия. Наращивание батарейных секций — трудная работа, отнимающая значительное время. Поэтому расчёты так важно провести заранее.

На сайтах многих производителей размещаются удобные калькуляторы, упрощающие получение точного результата. Достаточно ввести известные значения в несколько предложенных полей. Есть и программы, предназначенные для облегчения принятия решений. Расчёты обычно включают в себя все нюансы, с которыми при тех или иных условиях могут столкнуться владельцы. Главная опора — точная потребность каждого конкретного помещения в тепловой энергии.

Расчет отопления по площади помещения онлайн калькулятор

Расчет для нестандартных комнат

Этот вариант расчета подходит для нестандартных комнат со слишком низкими либо же чересчур высокими потолками. В основу расчета положено утверждение, в соответствии с которым для прогрева 1 м3 жилого пространства нужно порядка 41 Вт мощности батареи. То есть вычисления выполняются по единственной формуле, имеющей такой вид:

A=Bx41,

где:

  • А – нужное число секций отопительной батареи;
  • B – объем комнаты. Рассчитывается как произведение длины помещения на его ширину и на высоту.

Для примера рассмотрим комнату длиной 4 м, шириной 3,5 м и высотой 3 м. Ее объем составит 42 м3.

Общую потребность этого помещения в тепловой энергии рассчитаем, умножив его объем на упоминавшиеся ранее 41 Вт. Результат – 1722 Вт. Для примера возьмем батарею, каждая секция которой выдает 160 Вт тепловой мощности. Нужное количество секций рассчитаем, разделив суммарную потребность в тепловой мощности на значение мощности каждой секции. Получится 10,8. Как обычно, округляем до ближайшего большего целого числа, т.е. до 11.

Расчетные данные рекомендуется округлять в сторону увеличения по той причине, что компании-производители нередко указывают в технической документации мощность, несколько превышающую реальное значение.

Расчет необходимого количества радиаторов для отопления

Укажите в калькуляторе параметры помещения

Средняя t °C
воздуха зимой
Высота
потолков
Отношение S м²
окон к S м² пола
Наружные
стены
Помещение сверху
над рассчитываемым
-10 градусов-15 градусов-20 градусов-25 градусов-35 градусов До 2.7 метра3 метра4 метраСв. 4.1 метраДо 0.10.1 – 0.2 0.2 – 0.30.3 – 0.40.4 – 0.5ОтсутствуютОдна ДвеТри ЧетыреНеотапливаемое помещениеУтепленный чердак Отапливаемое помещение
Утепление внешних
стен
Остекление
окон
Ориентация
помещения
Установка радиаторов
в помещении
Не утепленыНормальное утеп.Полноценное утеп.обычные двойные рамыдвухкамерный стеклопакеттрехкамерный стеклопакетЮг, Юго-ЗападЗападВосток,Северо-ВостокСеверУстановлен открытоПрикр. сверху подокон.или плитойПрикрыт сверху стеновой нишейПрикрыт с лицевой стороны экраномПрикрыт весь декоратив. кожухом

Отметьте если имеется в комнате дверь на балкон или на улицу

Площадь помещения Fp, м2=»right»> Желаемая температура Tg, град=»right»>
Температура подачи Tp, град=»right»> Температура обратки To, град=»right»>
Нормативная (паспорт) тепловая мощность секции радиатора Pn, ватт=»right»>
Нормативная (паспорт) температурный напор радиатора DTn, град=»right»>
Ориентировочное количество тепловой энергии на 1м2 помещения Qud, ватт=»right»>

Стандартный расчет радиаторов отопления

Расчет радиаторов отопления

Начнем обучение с рассмотрения наиболее часто использующегося метода расчета. Его вряд ли можно считать самым точным, зато по простоте выполнения он определенно вырывается вперед.

Стандартный расчет радиаторов отопления

В соответствии с этим «универсальным» методом для обогрева 1 м2 площади помещения нужно 100 Вт мощности батареи. В данном случае вычисления ограничиваются одной простой формулой:

K=S/U*100

В этой формуле:

Для примера рассмотрим порядок расчета необходимого числа секций батареи для комнаты габаритами 4х3,5 м. Площадь такого помещения составляет 14 м2. Производитель заявляет, что каждая секция выпущенной им батареи выдает 160 Вт мощности.

Подставляем значения в приведенную выше формулу и получаем, что для обогрева нашей комнаты нужно 8,75 секций радиатора. Округляем, конечно же, в большую сто

Расчет количества секций радиаторов отопления по площади и объему
Расчет количества секций радиаторов Любой хозяин понимает, как важно произвести точный расчёт количества секций радиаторов отопления: если секций мало, прибор будет плохо отапливать квартиру; если же много, отопление будет неэффективным, и лишние джоули нужно будет выпускать в форточку.

Существует несколько вариантов расчётов батарей отопления частного дома. Если вы живёте в хорошо утеплённой стандартной квартире – воспользуйтесь быстрыми расчётами. Итак, как как рассчитать количество радиаторов?

Расчет батарей отопления на площадь

Расчет радиаторов отопления по площади помещения – это не самый точный вариант, но подходит, если квартира с высотой потолков 2,6 – 2,7 м.

Порядок действий:

  1. Узнаём общую площадь отапливаемого пространства (данные берутся в документации). Например, это 50 м2.
  2. Умножаем это число на 100 (Вт). Пример: 50 х 100 = 5000 Вт. (Или 5 кВт) – это общее количество тепла необходимое для данной квартиры.
  3. Смотрим в документах к радиатору, сколько тепла может выделить одна секция (см. ниже Таблицу 1). Например, биметаллический L 500 = 180 Вт.
  4. Теперь общее тепло делим на тепло из одной секции. 5000 Вт : 180 Вт = 27,77. Округляем до 28. Результат: для обогрева квартиры 50 м2 нужно 28 секции радиаторов.
Количество секций радиаторов

Секции радиаторов отопления

Нужно будет произвести такие же расчёты батареи отопления для каждой комнаты отдельно.

Если батареи планируется монтировать в нише или скрыть за экраном, то нужно добавить 15%. Например, мы получили для спальни в 14 м2, радиатор в 8 секций. Но т.к. батареи будут «прятаться», поэтому 8 + 1,2 (15% от 8) = 9,2 т.е. 9 секций.

Для кухни округлять число радиаторов можно в меньшую сторону. А для угловой комнаты и комнаты с балконной дверью – в большую.

Расчет по объему

Если высота потолков в квартире нестандартная, это нужно учитывать при расчётах и вычислять не площадь, а объём.

Порядок действий:

  1. Считаем объём комнаты. Для этого умножаем площадь на высоту потолков. Пример: комната 12 м2. Потолки – 3,1 м. 12 х3,1 = 37,2 м3.
  2. Расчет тепловой энергии на отопление. Узнаём из СНИП, сколько тепловой мощности нужно на обогрев 1 м3 в нашем доме (см. ниже таблицу 2). Например, у нас кирпичный дом, значит показатель =34 Вт.
  3. Перемножаем два получившихся значения. Пример: 37,2 х 34 = 1264,8
  4. Смотрим в документах к радиатору, какова теплоотдача 1 секции. Например, для алюминиевого радиатора А350, это 138 Вт.
  5. Делим итог из пункта 3 на теплоотдачу. Пример: 1264,8 : 138 = 9 секций.

Примерный метод

Батарея отопленияУпрощенный вариант расчётов основан на принятие за стандарт нескольких показателей:

В помещении с обычными потолками 1 секция батареи обогреет 1,8 м2. Например, если комната 14 м2. 14 : 1,8 = 7,7. Округляем = 8 секций.

Или так:

В комнате с 1 окном и 1 внешней стеной, 1 кВт мощности радиатора может обогреть 10 м2. Пример: комната 14 м2. 14 : 10 = 1,4. То есть для такой комнаты нужен обогреватель мощностью 1,4 кВт.

Такие методы можно использовать для примерных расчётов, но они чреваты серьёзными погрешностями.

Если результатами вычислений стал длинный радиатор более 10 секций, то имеет смысл разделить его на два отдельных радиатора.

Причины возможных ошибок

Производители стараются указывать в документах к батареям максимальные показатели теплоотдачи. Они возможны только если температура воды в отоплении будет на уровне 90 0С (в паспорте тепловой напор указан 60 0С).

В реальности такие значения достигаются теплосетями далеко не всегда. Это значит, что мощность секции будет ниже, а секций нужно больше. Теплоотдача одной секции может быть 50-60 против заявленных 180 Вт!

Боковая схема подключения батареи

Боковое подключение радиаторов отопления

Если в сопроводительном документе к радиатору указано минимальное значение теплоотдачи, опираться в расчётах теплоотдачи радиатора батарей отопления лучше на этот показатель.

Ещё одно обстоятельство, которое влияет на мощность радиатора – схема его подключения. Если, например, длинный радиатор из 12 секций подключить боковым методом, дальние секции всегда будут намного холоднее, чем первые. А значит, и расчёты мощности были напрасными!

Длинные радиаторы нужно подключать по диагональной схеме, коротким батареям подойдёт любой вариант.

Самый точный расчёт

Чтобы наиболее точно рассчитать количество секций нужно принимать во внимание больше условий, чем объём и теплоотдача.

100 Вт х S(площадь помещения) х А х Б х В х Г х Д х Е х Ж

Буквы в этой формуле означают:

А – вид остекления. Если у вас:

  • обычные стёкла = 1,26;
  • двойной стеклопакет = 1;
  • тройной стеклопакет = 0,85.

Б – теплоизоляция стен.

  • современная, качественная = 0,85;
  • в два кирпича или утепление = 1;
  • некачественная изоляция = 1,26.

Площадь окна и полаВ – сколько занимают площади окна по сравнению с площадью пола.

  • 10% = 0,8;
  • 20% = 0,9;
  • 30% = 1;
  • 40% = 1,1;
  • 50% = 1,2.

Г – минимальная tна улице.

  • -10 0С = 0,7;
  • -20 0С = 1,1;
  • -30 0С = 1,4;
  • -40 0С = 1,7.

Д – количество наружных стен.

  • 1 = 1,1;
  • 2 (угол) = 1,2;
  • 3 = 1,3;.
  • 4 = 1,4
Е – что над квартирой?
  • другая квартира = 0,8;
  • тёплое чердачное помещение = 0,9;
  • холодный чердак = 1.

Ж – Высота потолков.

  • до 2,9 = 1;
  • 3-3,5 = 1,1;
  • 3,6 – 4,5 = 1,2.

Рассмотрим пример. Комната 14 м2 в стареньком доме. Радиаторы будут алюминиевые с теплоотдачей 205. По обычным формулам (для идеальных условий) получается, что нужно 7 радиаторов.

Теперь попробуем учесть все факторы.

Измерение высоты потолка

  • В окнах обычное остекление (А=1,26).
  • Теплоизоляция оставляет желать лучшего (Б=1,26).
  • Окна занимают 29% площади пола (В = 1).
  • На улице бывает до 35 0С (Г = 1,5).
  • Наружная стена одна (Д = 1,1).
  • Предпоследний этаж. Сверху другая квартира (Е = 0,8).
  • Потолки 3,2м (Ж = 1,1).

Подставляем данные в формулу:

100 х 14 (м2) х 1,26 х 1,26 х 1 х 1,5 х 1,1 х 0,8 х 1,1 = 3227

Теперь если разделить 3227 на теплоотдачу 205 Вт, получим 16 (!) секций радиаторов!

Но и это ещё не всё! Указанная теплоотдача будет действительно такой при 70 0С в трубах. Но если t меньше, нужно вносить поправки и в эти данные.

Если t теплоносителя ниже стандартной (70 0С), на каждые 10 градусов нужно добавить +15%.

В нашем примере t в трубах около 60 0С. Значит к полученным 17 секциям нужно прибавить 2,4 (округляем до 2) секции. Итог – 19 секций. Большая разница с примерными расчётами!

Однотрубная система отопленияПри выборе системы отопления владельцы домов часто отталкиваются от критериев эффективности с экономичностью. Однотрубная система отопления частного дома – простой и удачный вариант для загородного жилища. Узнайте подробнее о достоинствах и недостатках этой системы.

Возможно, вам будет интересно узнать об организации водяного отопления в частом доме. Монтаж по шагам вы найдете здесь.

Пройдя по этой ссылке https://microklimat.pro/otopitelnoe-oborudovanie/obogrevateli/dlya-doma-energosberegayushhie.html вы узнаете, какие обогреватели для дома являются энергосберегающими и на чем строится экономия энергии.

Полезная информация

Показатели теплоотдачи для 1 секции некоторых видов радиаторов (Вт):

  • Алюминиевый А 350 – 138.
  • Алюминиевый А 500 – 185.
  • Алюминиевый S500 – 205.
  • Биметаллический L350 – 130.
  • Биметаллический L500 – 180.
  • Чугунные – 160.
Чугунные батареи

Чугунные батареи

Рекомендации СНИП по тепловой мощности для:

  • Для кирпичного дома – 34 Вт
  • Для панельного дома – 41 Вт.
  • Новостройка, сделанная по всем стандартам. – 20 Вт.

Итак. Приблизительные расчёты подходят для новых добротных домов с пластиковыми окнами. Если же квартира угловая и/или с большими стеклянными окнами, на последнем этаже, с высокими потолками – это всё поводы пересчитать более основательно. Разница может быть немалой!

Для тех, кто далёк от математики, существуют онлайн–калькуляторы. Необходимо знать запрашиваемые показатели, ввести их и ответ будет тут же готов. Калькуляторы можно найти на сайтах изготовителей радиаторов.

Трубчатый стальной радиаторВодяное отопление – самый распространенный варианта обогрева помещения. Для максимальной эффективности важно правильно подобрать радиаторы. Батареи отопления – какие лучше? Обзор основных характеристик: температура, давление, теплоотдача, материал.

О вреде инфракрасного обогревателя читайте в этом материале.

Видео на тему

Как рассчитать количество радиаторов отопления в доме
Как рассчитать количество радиаторов отопления в доме

Добиться от системы отопления полной эффективности и экономичности — нормальное желание хозяина дома. Как рассчитать количество радиаторов отопления в доме? Существует ли универсальная формула, позволяющая получить точный ответ и сразу заказать определенное количество приборов?

Да, формулы существуют, они разработаны с учетом действующих СНиП, но применить их конкретному частному дому без специальных знаний довольно сложно. Это стоит объяснить отдельно. Для расчета потребности в тепловой энергии применяется сложная система коэффициентов, в которой учитывается все, что может повлиять на обогрев — от площади комнаты до этажа и определенного типа радиаторов. Таким образом можно получить довольно точные значения, но в реальности это необходимо в случаях, когда речь идет о большом строительном проекте, поскольку общее количество приборов и выделяемое ими тепло с учетом потерь составляют внушительные суммы в денежном эквиваленте.

Способы и методики расчета количества радиаторов

Для частного дома, пусть и большого, такая точность не нужна, но узнать, сколько потребуется установить радиаторов, все же необходимо. Поэтому мы рассмотрим ответы в виде самых простых примеров:

  • расчет количества радиаторов в системе отопления частного дома по объему помещений;
  • расчет с учетом площади помещений;
  • расчет с использованием простого калькулятора;
  • описание некоторых поправочных коэффициентов, применяемых в профессиональном проектировании.

Любой из этих вариантов даст приемлемый по точности результат, а если вы все же хотите получить точные данные, то лучше поручить эту задачу профессионалу в области проектирования.

Какой тип радиаторов нам интересен

Для примера возьмем трубчатые стальные радиаторы КЗТО из серии Гармония — их параметры можно уверенно считать наиболее подходящими для подбора в частный дом. Варианты с чугунными, алюминиевыми, биметаллическими и панельными радиаторами демонстрируют крайности либо в цене, либо в эффективности теплоотдачи.

При изучении продукции в таблице с характеристиками радиаторов можно найти их мощность, количество секций и размеры. Поэтому мы не будем делать конкретный расчет, а приведем пример в виде описания порядка действий.

Расчет по объему помещения

Самый простой и доступный вариант расчетов количества радиаторов для частного дома учитывает объем помещения. При отступлении от стандартной высоты потолков в 2,7 м это дает возможность опираться на реальные размеры. Сначала узнаем объем помещения в метрах кубических — умножаем площадь на высоту. Для того, чтобы узнать потребность в тепловой энергии, можно применить средний вариант — 41 ватт на кубометр дает комфортную температуру примерно в 20 С даже в панельных многоэтажках. Умножаем 41 на объем помещения, подбираем радиатор по таблице, в которой указаны размеры, количество секций и тепловая мощность, делим цифру потребности на мощность одного прибора и получаем их количество для одного помещения.

Расчет по площади помещения

Теперь посмотрим, как рассчитать радиаторы отопления по площади. Здесь можно условно принять высоту потолков за 2,7 м , а потом ввести поправку, если помещение выше. Исходим из следующих условий:

  • дом расположен в средней полосе России;
  • используются трубчатые стальные радиаторы;
  • площадь помещения известна;
  • стены кирпичные, в два кирпича, с хорошей теплоизоляцией.

Для обогрева помещения в таких условиях достаточно затратить от 60 до 100 Ватт на квадратный метр. Принцип расчета тот же — находим в таблице радиатор КЗТО с подходящими нам размерами, узнаем там же его тепловую мощность, делим потребность на мощность прибора.

Может ли возникнуть ситуация, при которой в доме все равно будет прохладно? Может, например в зоне, где часто и подолгу держатся морозы. Тогда потребуется исходить из потребности 150 — 200 Ватт на квадратный метр. Но это еще не все — есть ряд факторов, которые влияют на теплопотери дома. Например, радиатор отопления для дачи, может работать в режиме с пониженной теплоотдачей из-за маломощного котла, а само строение окажется недостаточно утепленным.

Поправочные коэффициенты для точного расчета

Для того, чтобы учесть эти особенности, вводится еще ряд поправочных коэффициентов, на которые умножают полученное значение потребности в тепловой энергии. Во внимание принимается:

  • площадь и количество окон;
  • соотношение площади стен и остекления;
  • наличие и утепление чердака;
  • качество стен, характер теплоизоляции;
  • расположение радиаторов в помещении;
  • тепловой напор — разница между температурой в помещении и температурой радиаторов;
  • тип системы отопления — двухтрубная или однотрубная.

Если вы решите, что необходимо учесть все особенности дома, то расчетом должен заниматься только специалист. Пример поправочных коэффициентов при расчете потребности в радиаторах отопления в одном помещении в зависимости от площади остекления и пола:

  • 10% — 0,8
  • 20% — 0,9
  • 30% — 1,0
  • 40% — 1,1
  • 50% — 1,2

Пример расчета в зависимости от наличия теплоизоляции, если считать нормой стену в два кирпича:

  • кирпичные стены — 1,0
  • недостаточная (отсутствует) — 1,27
  • хорошая — 0,8

Пример расчета в зависимости от того, сколько стен в помещении выходит наружу:

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

На профессиональном уровне учитывается очень много параметров, поэтому произвести такой расчет самостоятельно вам не удастся. Обратитесь к специалистам компании КЗТО, мы с удовольствием выполним этот расчет для Вас и подберем оптимальное количество и модели радиаторов отопления, учитывая все ваши пожелания.

Как работают тепловые батареи?

Что такое тепловая батарея?

Тепловая масса любого вида по определению может называться тепловой батареей, так как она обладает способностью накапливать тепло. В контексте дома это означает плотные материалы, такие как кирпичи, каменная кладка и бетон. Даже кувшин с водой, сидящий в солнечном окне, является своего рода тепловой батареей, поскольку он улавливает, а затем выделяет тепло от солнца.

Бетонный пол с хорошей изоляцией также выполняет роль тепловой батареи; после того, как вы накачиваете его полностью тепло, требуется много времени для охлаждения (в зависимости от толщины), и он регулирует внутреннюю температуру в течение этого времени.

Одно из практических применений для получения максимальной отдачи от сияющего бетонного пола в качестве тепловой батареи может быть в областях с колеблющимися затратами на электроэнергию — вы можете настроить пол на таймер, чтобы он включался только в часы с низкой скоростью (с 7 вечера до 7 утра в Онтарио) например). В течение двенадцати часов, в течение которых он выключен, он действует как батарея, медленно выделяя накопленное тепло, поэтому вам не придется платить более высокие тарифы в часы пик.

MIT Солнечный Дом через Викимедиа

Когда вы переезжаете в зону активных систем аккумулирования тепла, одним из наиболее распространенных типов тепловых батарей (а их не так много) является огромный резервуар для воды, утопленный в земле, который нагревается солнечными тепловыми панелями.

Даже система такого типа не нова, в 1939 году в кампусе Массачусетского технологического института (Массачусетский технологический институт) был построен первый в США дом с активной солнечной системой отопления, который располагался на вершине огромного резервуара для воды, который был нагрет. тепловыми солнечными батареями.

Тепловая батарея MIT Solar House через Викимедиа

Что такое термические батареи с фазовым переходом?

Использование «фазового перехода» поднимает планку — держись, обещаю, будет весело 🙂

Требуется значительный вклад энергии, чтобы заставить материал перейти от твердого к жидкому.Эта энергия позже высвобождается, когда этот материал снова затвердевает. Пока эти преобразования происходят, и материал либо поглощает, либо выделяет энергию, температура будет оставаться постоянной. Как только изменение фазы завершится, материал снова начнет менять температуру.

Так что же это значит в реальном выражении? Это означает, что для того, чтобы растопить воду, воск, металл, камень или что-то еще, вам нужно дать ему тонну энергии. но температура не меняется, пока вы это делаете.Таким образом, ваша «батарея» имеет больше энергии, и вы можете хранить больше тепла в том же объеме пространства.

Трудно воспользоваться температурой плавления 0 ° С, но воск плавится при температуре около 37 ° С (в зависимости от его точного химического состава), что идеально подходит для сбора и хранения тепла от солнечных тепловых коллекторов.

Как построить тепловую батарею:

Если у вас была солнечная панель, собирающая тепло (которая напрямую нагревала воздух или жидкость, а не генерировала электроэнергию с помощью фотоэлектрических элементов), вы можете использовать ее для зарядки вашей тепловой батареи.Представьте себе это — большой резервуар с воском (или водой), который нагревается от нагреваемых катушек от солнечного коллектора. Через этот же резервуар проходит другая катушка, которая отводит тепло, чтобы прокачать его через ваш сияющий пол или любую другую систему распределения тепла, которая у вас есть.

Удельная теплоемкость:

Если вы принимаете твердый парафин (теплоемкость Cp = 2,5 кДж / кг · К и теплоту плавления 210 кДж / кг), скажем, 1 кг, при комнатной температуре вам потребуется 2,5 кДж (килоджоулей) тепла, чтобы сделать 1 кг блока идет от 20 ° C до 21 ° C.Чтобы он поднялся с 21 до 22 ° C, вам также потребуется 2,5 кДж (то есть такое же количество энергии).

Парафин плавится при температуре около 37 ° C. Если он упадет до 36 ° C, вам снова понадобится всего 2,5 кДж, чтобы вернуть его к 37 ° C, но вам потребуется 210 кДж (в 84 раза больше), чтобы перейти от 37 до 38 ° C.

Это потому, что для плавления необходимо разрушить некоторые химические связи в твердой решетке, процесс, который требует дополнительной энергии. Таким образом, в целом, если килограмм парафина лежит около 20 ° C, вам потребуется 252.5 кДж до 38 ° С.

Одним из наиболее распространенных строительных материалов с преимуществами тепловых масс является бетон. В отличие от парафина, для 1 кг бетона (Cp = 0,88 кДж / кг · К) потребуется 15,8 кДж, чтобы сделать то же самое. Для воды (Cp = 4,18 кДж / кг · К) необходимое количество энергии будет составлять 75,2 кДж.

Количество подводимой энергии — это количество энергии, запасенной в материале, так как эта энергия будет позже выделяться, когда материал охлаждается до 20 ° C или комнатной температуры. Хотя существует много материалов, которые можно использовать для хранения тепла, это лишь краткое сравнение с некоторыми из наиболее распространенных.

Итак, в заключение, парафин может сохранять в 16 раз больше тепла на кг, чем бетон, и в 3,4 раза больше воды. Таким образом, хотя вода не может быть лучшим материалом для хранения тепла, она, безусловно, является наиболее доступной и доступной по цене.

Значение Cp, указанное в приведенном выше тексте, относится к теплоемкости материалов.

q = m Cp ΔT

где:

q = энергия [Дж]

м = масса материала [кг]

Cp = теплоемкость материала [кДж / (кг · К)]

ΔT = разница температур [K или ° C]

Узнайте больше о пассивном солнечном дизайне дома здесь

Схема термобатареи любезно предоставлена ​​альтернативной фотоникой.com /

Схемы тепловых батарей любезно предоставлены Альтернативной Фотоникой.

,

заряд в секундах, в последние месяцы

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

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

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

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

SVOLT представляет аккумуляторы без кобольта для электромобилей

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

Тимо Иконен, Университет Восточной Финляндии

На шаг ближе к литий-ионным батареям с кремниевым анодом

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

Университет Монаш

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

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

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

Батарея IBM получена из морской воды и превосходит литий-ионный

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

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

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

Panasonic

Система управления батареями Panasonic

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

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

Асимметричная температурная модуляция

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

Pocket-lint

Песочная батарея обеспечивает в три раза больший срок службы батареи

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

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

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

Захват энергии от Wi-Fi

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

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

Энергия, полученная от владельца устройства

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

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

Золотые батареи нанопроволоки

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

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

Твердотельные литий-ионные

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

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

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

графеновые батареи Grabat

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

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

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

Лазерные микро-суперконденсаторы

Rice Univeristy

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

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

Пенные батареи

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

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

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

Carphone Warehouse

Складная батарея, как бумага, но прочная

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

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

Ник Билтон / New York Times

uBeam по воздуху заряжается

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

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

StoreDot

StoreDot заряжает мобильные телефоны за 30 секунд

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

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

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

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

Pocket-lint

Прозрачное солнечное зарядное устройство

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

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

Phienergy

Алюминиево-воздушный аккумулятор обеспечивает 1100 миль за зарядку.

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

Бристольская робототехническая лаборатория

Аккумуляторы для мочи

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

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

Звуковое питание

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

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

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

Зарядка в два раза быстрее, двухуглеродная батарея Ryden

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

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

Натриево-ионные аккумуляторы

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

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

Upp

Зарядное устройство для водородных топливных элементов Upp

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

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

Аккумуляторы со встроенным огнетушителем

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

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

Mike Zimmerman

Аккумуляторы, которые безопасны от взрыва

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

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

Аккумуляторы Liquid Flow

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

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

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

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

Zap & Go Углеродно-ионная батарея

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

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

воздушно-цинковые батареи

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

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

Умная одежда

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

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

Эластичные аккумуляторы

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

Графеновая батарея Samsung

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

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

Более безопасная и быстрая зарядка современных литий-ионных аккумуляторов

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

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

,Аккумулятор и производительность iPhone

— Поддержка Apple

При низком заряде батареи, более высоком химическом возрасте или более низких температурах пользователи чаще сталкиваются с неожиданными отключениями. В исключительных случаях отключения могут происходить чаще, что делает устройство ненадежным или непригодным для использования. Для iPhone 6, iPhone 6 Plus, iPhone 6s, iPhone 6s Plus, iPhone SE (1-го поколения), iPhone 7 и iPhone 7 Plus iOS динамически управляет пиками производительности, чтобы предотвратить неожиданное отключение устройства, чтобы iPhone все еще мог используемый.Эта функция управления производительностью относится к iPhone и не применяется к любым другим продуктам Apple. Начиная с iOS 12.1, iPhone 8, iPhone 8 Plus и iPhone X включают эту функцию; iPhone XS, iPhone XS Max и iPhone XR включают эту функцию, начиная с iOS 13.1. Эффекты управления производительностью на этих более новых моделях могут быть менее заметными из-за их более совершенного аппаратного и программного дизайна.

Это управление производительностью работает с учетом комбинации температуры устройства, уровня заряда батареи и полного сопротивления батареи.Только если эти переменные требуют этого, iOS будет динамически управлять максимальной производительностью некоторых системных компонентов, таких как процессор и графический процессор, чтобы предотвратить неожиданные отключения. В результате рабочие нагрузки устройства будут самобалансированными, что позволит более плавно распределять системные задачи, а не быстрее и быстрее увеличивать производительность. В некоторых случаях пользователь может не заметить каких-либо различий в ежедневной производительности устройства. Уровень предполагаемых изменений зависит от того, сколько управления производительностью требуется для конкретного устройства.

В случаях, когда требуются более экстремальные формы управления производительностью, пользователь может заметить такие эффекты, как:

  • Более длительное время запуска приложения
  • Низкая частота кадров при прокрутке
  • Затемнение подсветки (которое можно переопределить в Центре управления)
  • Уменьшить громкость динамика до -3 дБ
  • Постепенное снижение частоты кадров в некоторых приложениях
  • В самых экстремальных случаях вспышка камеры отключается, как видно на интерфейсе камеры
  • Обновление приложений в фоновом режиме может потребовать перезагрузки при запуске

Эта функция управления эффективностью не влияет на многие ключевые области.Некоторые из них включают в себя:

  • Качество сотовой связи и пропускная способность сети
  • Захваченное фото и видео качества
  • GPS производительность
  • Точность определения местоположения
  • Датчики, такие как гироскоп, акселерометр, барометр
  • Apple Pay

При низком заряде батареи и более низких температурах изменения в управлении производительностью являются временными. Если химический срок службы батареи устройства достаточно велик, изменения в управлении производительностью могут быть более продолжительными.Это связано с тем, что все аккумуляторные батареи являются расходными материалами и имеют ограниченный срок службы, и в конечном итоге их необходимо заменить. Если это влияет на вас и вы хотите улучшить производительность вашего устройства, замена батареи вашего устройства может помочь.

,

Терморегулятор батареи

Температурные эффекты

Температурные рабочие пределы

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

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

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

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

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

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

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

Источники тепла и мойки

Электрическое отопление (Джоулевское отопление)

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

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

Термохимический нагрев и охлаждение

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

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

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

Внешние тепловые эффекты

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

Температура — Ускоритель

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

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

Тепловая мощность — Конфликт

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

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

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

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

EV и HEV Аккумулятор Тепловые Соображения

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

EV and HEV Thermal Considerations

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

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

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

.

Тепловой побег

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

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

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

Система терморегулирования должна держать все эти факторы под контролем.

Примечание

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

Контроль температуры

Отопление

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

Охлаждение

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

Цели проекта

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

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

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

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

    Минимальное прибавление в весе

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

Восстановление тепла

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

,

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*