Виды батарей для отопления в доме: Виды радиаторов отопления

Виды радиаторов отопления

      Как правильно выбрать радиатор, на какие параметры и характеристики обратить первоочередное внимание, как рассчитать необходимое количество секций — со всем этим необходимо определиться перед покупкой и установкой новых радиаторов. В этой статье мы рассмотрим основные разновидности радиаторов их свойства и особенности.

Выделяют следующие виды радиаторов отопления:

• алюминиевые;
• биметаллические;
• стальные;
• чугунные.

Достоинства и недостатки каждого из вышеперечисленных видов рассматрим отдельно.

Алюминиевые радиаторы

     Алюминиевые радиаторы лучше всех раскупаются на рынке, потому что алюминий обладает высокой теплоотдачей (коэффициент теплопроводности 220) и легкостью (одна секция весит около 1 кг без воды), их очень просто транспортировать и устанавливать. К тому же такие батареи отличаются привлекательным внешним видом и легкостью ухода.

На их изготовление идет не чистый алюминий, а его сплав. Стандартными вариантами является межцентровое расстояние 350 и 500 мм, но в продаже имеются и другие модели: 200, 250 мм и т. д.

      От длины алюминиевого радиатора зависит его мощность. Поэтому, набрав нужное количество секций, можно оптимально отопить конкретное помещение.

      Алюминиевые радиаторы склонны к коррозии. Такая зависимость усиливается при наличии в системе отопления других металлов, образующих гальванические пары. Поэтому алюминиевые радиаторы нельзя оставлять с закрытыми кранами в заполненной водой системе надолго.

Биметаллические радиаторы

       По внешнему виду такие радиаторы трудно отличить от радиаторов, сделанных из алюминия. Но важнее всего именно то, что содержится внутри таких радиаторов. Внутри корпуса из алюминия интегрирована прочная металлическая начинка. Благодаря данным конструктивным особенностям, здесь сочетается небольшой вес алюминия и прочность стального материала.

Преимущества биметаллических радиаторов отопления:

• Биметаллические радиаторы характеризуются высокой теплоотдачей. В среднем одна секция имеет мощность 170-194 Вт (Для радиаторов с шириной 80мм и межосевым расстоянием 500мм)
• Биметаллические радиаторы могут монтироваться в любой системе отопления (автономной, центральной, с пластиковыми или со стальными трубами)
• Приборы отопления могут иметь любые геометрические размеры, что позволяет подбирать их к любому дизайну интерьеру и устанавливать даже в ограниченном пространстве
• Биметаллические радиаторы долговечны. Монолитные приборы отопления рассчитаны на срок эксплуатации не менее 25 лет
• Биметаллические радиаторы имеют низкую тепловую инерцию, что позволяет использовать их в регулируемых системах отопления

      Единственным недостатком биметаллических монолитных радиаторов отопления является их сравнительно высокая стоимость.

Стальные радиаторы

      Стальной радиатор представляет собой панель из двух сваренных между собой в нескольких местах стальных листов. Участки точечной сварки разделяют пространство радиатора и образуют каналы, по которым движется теплоноситель. Стальной радиатор может состоять из нескольких панелей. Листы, из которых сделана панель, обычно не ровные, а рельефные, впадины указывают на места, где панели сварены между собой.

Преимущества стальных радиаторов:

• Простота конструкции радиаторов обеспечивает им достаточно длительный ресурс работы. При этом качественные стальные отопительные устройства производятся из достаточно толстой (1,2 – 1,5 мм) стали, что также положительно сказывается на их прочности.
• Разные варианты конструкции существенно облегчают монтаж радиаторов своими руками.
• Также достоинством стальных радиаторов является их дизайн: такое устройство будет не только обогревать вашу квартиру, но и украшать ее.

Недостатки:

• Главный недостаток стальных радиаторов — возможность коррозии материала. Поэтому стараются не располагать такие радиаторы в ванных комнатах. Теплоноситель должен полностью заполнять радиатор даже в летнее время (в холодном виде), так как при попадании в стальной радиатор воздуха риск начала коррозийных процессов сильно возрастает.
• Сварные швы стальных радиаторов (это в первую очередь относится к устройствам панельного типа) весьма чувствительны к гидроударам. При опрессовке системы такой радиатор может деформироваться или даже лопнуть.
• Лакокрасочное покрытие некоторых радиаторов также не отличается устойчивостью, поэтому через несколько лет эксплуатации не очень качественная батарея может начать шелушиться.

Чугунные радиаторы:

       Чугунные радиаторы — это классика водяного отопления. Они прошли испытание временем и, хотя в настоящее время считаются устаревшими моделями, до сих пор используются в большинстве квартир и домов. Изготовление радиатора очень трудоемкий процесс. Он проходит методом литья из чугунного сплава отдельных секций, в последующем соединяемых специальными прокладками, обеспечивающими герметичность.

Сейчас можно приобрести чугунные радиаторы с эстетическим внешним видом.

Преимущества чугунных радиаторов:

• Высокая инерционность. Заключается в том, что радиатору необходимо длительное время для остывания, а также длительное время для нагрева.
• Значительная коррозийная устойчивость.
• Длительный срок эксплуатации. Чугунный радиатор при своевременном обслуживании способен прослужить до 60 лет.
• Небольшое гидравлическое сопротивление.
• Широкое сечение каналов. Хорошая циркуляция теплоносителя в радиаторе происходит даже при наличии в нем незначительных отложений.

Недостатки:

• Существенная масса радиатора и большие габариты.
• Длительный обогрев помещения.
• Труднодоступное межсекционное пространство. Очень проблематично покрасить радиатор, а также произвести его чистку от пыли (Для радиаторов старого типа).
• Неказистый внешний вид. Но если выбрать дизайнерское изделие, то Вы лишитесь данного недостатка.

Расчёт секций радиаторов по площади помещения

      Расчет числа секций радиаторов отопления для типового дома ведется исходя из площади комнат. Площадь комнаты в доме типовой застройки вычисляют, умножив длину комнаты на ее ширину. Для обогрева 1 квадратного метра требуется 100 Вт мощности отопительного прибора, и чтобы вычислить общую мощность, необходимо умножить полученную площадь на 100 Вт. Полученное значение означает общую мощность отопительного прибора. В документации на радиатор обычно указана тепловая мощность одной секции. Чтобы определить количество секций, нужно разделить общую мощность на это значение и округлить результат в большую сторону.

Пример расчета:

Комната с шириной 3,5 метра и длиной 4 метра, с обычной высотой потолков. Мощность одной секции радиатора – 160 Вт. Необходимо найти количество секций.

1. Определяем площадь комнаты, умножив ее длину на ширину: 3,5·4 = 14 м2.
2. Находим общую мощность отопительных приборов 14·100 = 1400 Вт.
3. Находим количество секций: 1400/160 = 8,75. Округляем в сторону большего значения и получаем 9 секций.

Также можно воспользоваться таблицей:

какие бывают типы радиаторов для дома

Вы просматриваете раздел Радиаторы, расположенный в большом разделе Отопление.

Подразделы: Обслуживание, Установка, Виды.

Эффективность отопления зависит во многом от радиаторов отопления.

На рынке представлено огромное количество разнообразных вариантов, различающихся между собой по конструкции, материалам изготовления, способу установки и передаче тепла.

Какие бывают виды радиаторов отопления

Батареи изготавливаются из различных материалов:

• чугуна;
• стали;
• алюминия;
• меди;
• биметалла.

Чугунные

Чугунные радиаторы представляют собой несколько секций, соединённых между собой трубами. Трубы герметично сварены между собой и с секциями.

Такие калориферы устанавливаются под оконными проёмами. Размер и количество секций батареи выбирается в зависимости от объёма помещения и размещения квартиры: угловое или центральное.

Чугунные радиаторы способны выдержать давление в 18 атмосфер. Максимальная температура теплоносителя не должна превышать 150 °C. Мощность чугунных калориферов составляет 100—150 Вт.

К преимуществам такого отопительного устройства относятся:

• хорошая аккумуляция тепла;
• износостойкость;
• прочность;
• отсутствие засоров;
• длительный срок эксплуатации;
• совместимость с другими материалами;
• устойчивость к низкому качеству теплоносителя.

Фото 1. Чугунный радиатор Rococo в стиле «ретро», максимальная температура теплоносителя — 110° С, производитель — «Carron», Англия.

Недостатки:

• большой вес, что делает сложным монтаж и транспортировку батареи;
• необходимость дополнительного декорирования из-за непрезентабельного внешнего вида;
• большие затраты топлива;
• сложность в очистке из-за особенностей конструкции.

Алюминиевые

Алюминиевые батареи отличаются приятным глазу внешним видом. Они обогревают помещение двумя способами — при помощи теплопередачи и конвекции. Алюминиевые теплообменники изготавливают двумя способами: литьём и методом экструзии.

Литьевой метод заключается в том, что при повышенном давлении в алюминиевом листе создаются выемки-секции.

Два листа с секциями затем герметично скрепляются между собой. Количество секций может быть различным. К тому же имеется возможность присоединения дополнительных.

Второй метод предполагает изготовление на экструдере вертикальных элементов, которые соединяются на горизонтальном коллекторе. Такой метод изготовления исключает возможно добавления дополнительных секций.

Рабочее давление алюминиевых радиаторов составляет от 5 до 16 атмосфер. Они способны без деформации выдержать температуру не более 110 °C. Алюминий очень чувствителен к наличию в теплоносителе посторонних примесей и даже самых мелких загрязнений.

рН теплоносителя должен быть 7—8. Мощность одной батареи в зависимости от конструкционных особенностей составляет 81—212 Вт.

Достоинства:

• высокая теплопроводность;
• лёгкий вес, обеспечивающий простоту установки;
• приятный внешний вид, подходящий к любому интерьеру;
• быстрый нагрев;
• возможность модернизации путём добавления терморегуляторов и термоклапанов.

?

Фото 2. Алюминиевый радиатор Eco 200 настенный, секционнный, производитель — «Lammin», КНР.

Недостатки:

• чувствительность к физическим воздействиям, даже некачественный теплоноситель способен нанести непоправимый вред отопительному прибору из алюминия;
• необходимость установки приспособления для спуска воздуха;
• возможность протечки между секциями;
• несовместимость с трубами из других материалов.

Стальные

Стальные батареи имеют привлекательный внешний вид. Они бывают как стандартной конструкции, так и иметь оригинальный дизайн.

Рабочее давление стальных радиаторов составляет от 6 до 15 атмосфер. Толщина стенок теплообменника не должна быть меньше 1,15 мм.

?Батареи из стали способны выдержать температуру до 120 °C. Мощность калорифера может достигать 1800 Вт.

Стальные радиаторы подключают к системе отопления двумя способами: боковым или нижним. Универсальным является последний, но его стоимость выше.

В зависимости от количества секций существует несколько типов стальных радиаторов:

1. Тип 10 имеет один ряд панелей без конвектора.
2. Тип 11 — один ряд панелей, один конвектор, без решётки в верхней части.
3. Тип 20 — два ряда панелей, не имеет конвектора при наличии решётки, выпускающей тёплый воздух.
4. Тип 21 — два ряда панелей и конвекционные рёбра в закрытом кожухе.
5. Тип 22 — две панели, два конвектора и кожух.
6. Тип 30 — трехрядный теплообменник, но без наличия конвекционного оребрения с воздуховодной решёткой.
7. Тип 33 — три панели, три конвектора в закрытом кожухе.

Преимущества:

• быстрый нагрев;
• обогрев помещения двумя способами — конвекцией и излучением;
• долгий срок эксплуатации;
• небольшой вес;

• низкая цена;
• привлекательный внешний вид;
• совместимость с другими материалами;
• экономичность;
• простота обслуживания;
• возможность модернизации путём установки терморегулятора.

Недостатки:

• низкая устойчивость к коррозии;
• неспособность выдерживать перепады давления в системе отопления;
• если на длительный срок оставить его без воды, то сталь начнёт ржаветь.

Вам также будет интересно:

Биметаллические

Биметаллические калориферы имеют алюминиевый корпус и стальными трубами внутри. Они наиболее распространены при установке в жилых помещениях.

Рабочее давление может достигать 40 атмосфер. Мощность биметаллического теплообменника составляет 180 Вт. Биметаллические батареи способны выдержать температуру до 130 °C. Максимальный срок службы радиатора 20 лет. Биметаллические калориферы подразделяются на несколько разновидностей:

1. 100% биметаллические, состоят из стального сердечника и алюминиевого покрытия.
2. 50% биметаллические имеют стальные вертикальные трубы, остальное изготовлено из алюминия.

Достоинства:

• длительный срок эксплуатации;
• небольшой вес;
• прочность;
• способность выдерживать гидроудары;
• устойчивость к механическим воздействиям;
• устойчивость к коррозии;
• приятный внешний вид.

К недостаткам таких радиаторов можно отнести лишь их высокую стоимость.

Важно! Биметаллические радиаторы, как и стальные, нельзя надолго оставлять без воды, так как именно в стальных трубах располагается теплоноситель.

Медные

Медные теплообменники представляют собой оригинальные элементы. Они состоят из труб с циркулирующей внутри рабочей жидкостью и специальных оребренных пластинок. Рабочее давление медных радиаторов составляет 16 атмосфер.

Максимальная температура теплоносителя не должна превышать 150 °C.

Преимущества:

• высокая теплоотдача;
• небольшой вес;
• долгий срок эксплуатации;
• устойчивость к перепадам температур и давления;
• экономичность.

Внимание! Медные радиаторы рекомендуется устанавливать в отопительной системе, где теплоноситель содержит большое количество солей хлора.

Существенных недостатков медные радиаторы не имеют. Самым большим из них является высокая стоимость.

Типы конструкций батарей

По конструкции теплообменники бывают:

• секционные;
• панельные;
• трубчатые;
• пластинчатые.

Секционные радиаторы

Секционные теплообменники состоят из одной или нескольких секций, герметично соединённых между собой. Внутри каждой секции проведены каналы, по которым циркулирует теплоноситель.

К достоинствам таких батарей относится возможность добавления дополнительных секций.

Радиатор обогревает помещение двумя способами: теплоотдачей и конвекцией, что обеспечивает быстрый прогрев воздуха. Стоимость секционных радиаторов невысока.

Панельные

Панельные теплообменники представляют собой соединённые между собой металлические листы. На каждом листе с внутренней стороны выдавлены выемки. При соединении двух листов получаются своеобразные секции, по которым циркулирует теплоноситель.

Преимуществами панельных радиаторов является многообразие модельного ряда, что позволяет подбирать дизайн отопительного прибора в соответствии с интерьером. Панельные калориферы имеют небольшой размер, поэтому их можно устанавливать в любом, даже труднодоступном, месте.

Трубчатые

Такие теплообменники состоят из нескольких трубок, приваренных к коллектору.

Благодаря особенностям конструкции обеспечивается бесперебойная циркуляция теплоносителя.

К преимуществам такого калорифера относится устойчивость к гидроударам. Такие батареи компактны и имеют оригинальный внешний вид.

Пластинчатые батареи представляют собой изогнутую трубку с приваренными к ней вертикальными пластинами. Они обогревают помещение посредством конвекции и излучения. Ярким примером пластинчатого радиатора является медный.

Полезное видео

Ознакомьтесь с видео, в котором рассказывается про преимущества и недостатки различных видов радиаторов.

Батарея для квартиры

Не каждый из описанных выше теплообменников можно устанавливать в квартиру. В многоэтажных домах, особенно старой постройки, возможны перепады давления. Поэтому следует выбирать батарею, способную выдержать резкие перепады давления.

Для квартиры не подходит и алюминиевый калорифер, так как качество теплоносителя в трубах довольно низкое.

Радиаторы отопления (батареи) для частного загородного дома. Нюансы выбора

Одним из этапов обустройства частного дома является решение вопросов отопления. Чаще всего с этой целью используют индивидуальные отопительные сети, не зависящие от централизованных систем отопления. Такой подход позволяет оптимально использовать существующие ресурсы, обеспечивая здание теплом, и при этом значительно экономить.

Принимая решение об организации автономного отопления, большую часть вопросов проектирования, устройства и монтажа необходимо решать самостоятельно. И одна из главных проблем, которая стоит перед владельцем, — как правильно выбрать батареи отопления для дома. В данной статье попытаемся разобраться, какие существуют типы радиаторов, как выбрать оптимальный вариант для каждого индивидуального случая.

Варианты обустройства систем отопления в частных домах

При правильном подходе монтажу отопительной системы предшествует выбор и установка радиатора. Существуют весомые различия между разными видами батарей, некоторые подходят для частных домов больше, некоторые меньше. Отдавая предпочтение той или иной модели, нужно понимать особенности домашней отопительной системы, выбирая лучшие варианты.

Комфортное проживание в зимний период и количество материальных затрат определяется тем, насколько правильно и профессионально будет спроектирована система отопления.

Прежде всего, нужно определить тип теплоносителя. От этого будет зависеть тип отопительной сети, которых выделяют два:

• воздушный;
• водяной.

В первом варианте используются печи и специальные электрические приборы, в том числе и с применением инфракрасного излучения. Самым простым и дешевым является печное отопление, но такая система имеет множество недостатков. Помещение отапливается долго, коэффициент теплоотдачи низкий, большие потери тепла. Современные электрические приборы имеют большую эффективность, но при этом обладают непомерно высокой ценой.

Водяные системы отопления на сегодняшний день стали наиболее популярными благодаря оптимальному сочетанию высокой производительности и доступной цены.

В данном случае теплоносителем является горячая вода, которая, двигаясь по трубопроводу, повышает температуру воздуха в помещении. Обязательным элементом таких сетей являются радиаторы отопления для частного дома. Их применение имеет несколько неоспоримых преимуществ:

• низкое давление внутри системы;
• исключение возникновения гидроударов;
• регулирование температуры воды в системе;
• контроль химических свойств теплоносителя.

Батареи отопления для частного дома удобны в использовании, экономичны, отличаются высокой теплоотдачей. Но сколько существует типов радиаторов, и какие лучше подойдут для установки в частном доме?

Основные типы радиаторов. Чугунные батареи

Для выбора радиаторов необходимо понимать различия конструктивных особенностей каждой модели. На сегодняшний день существует несколько основных типов отопительных приборов:

• Трубчатые. Состоят из определенного количества трубок, соединенных коллекторами. Они имеют привлекательный внешний вид, большой выбор форм и размеров.
• Секционные. Радиаторы этого типа состоят из нескольких секций.
• Панельные. Приборы включают в себя одну или несколько пластин, между ними по внутренним каналам циркулирует теплоноситель.

Металлические радиаторы отопления для дома изготавливаются из различных материалов, каждый из которых характеризуется определенными эксплуатационными свойствами. Основные типы батарей:

• чугунные;
• биметаллические;
• алюминиевые;
• стальные.

Чаще всего именно материал является основным критерием при выборе радиатора, поэтому остановимся подробнее на каждом из приведенных типов.

Радиаторы из чугуна способны выдерживать рабочие температуры до +150 °С, давление до 9 атмосфер, их тепловая мощность составляет порядка 160 Вт. Средний эксплуатационный период, как и у большинства изделий из чугуна, достигает 50 лет. Среди основных преимуществ можно выделить долговечность, надежность и высокую прочность радиаторов, их устойчивость к перепадам температуры и давления, невосприимчивость к механическому и химическому воздействию. В то же время такие батареи имеют большой вес и немного грубоваты на вид.

Современные технологии позволили изготавливать чугунные радиаторы с привлекательным дизайном, способные вписаться в любой интерьер частного дома.

Узнать подробнее о нюансах выбора чугунных радиаторов отопления для частного дома и посмотреть конкретные модели из линейки Ogint можно по ссылке.

Эксплуатационные характеристики стальных и алюминиевых батарей

Не менее популярны сегодня и стальные радиаторы. Отопительные приборы становятся выбором большинства владельцев частных домов, поскольку имеют ряд преимуществ над устройствами из других материалов. К достоинствам стальных батарей можно отнести:

• низкую инерционность;
• доступную цену;
• небольшую массу;
• компактность.

Конечно, радиаторы из стали имеют и недостатки. Периодически их нужно промывать (минимум раз в 36 месяцев), они подвержены коррозии значительно больше, чем приборы других видов, а также панельные радиаторы из стали не рассчитаны на высокое рабочее давление (6-10 атм).

Алюминиевые радиаторы тоже пользуются большим спросом среди отечественных покупателей. Обычно эти приборы имеют современный дизайн, хорошо передают тепло и легко монтируются. При этом, в отличие от стальных аналогов, радиаторы из алюминия способны выдерживать давление до 25 атм при граничной температуре +110 С°. Стоит обратить внимание, что такая особенность батарей имеет и недостатки: при большой площади помещения теплый воздух будет устремляться вверх, в результате чего пол будет холодным. При выборе радиаторов стоит учитывать все нюансы.

Подробнее о особенностях выбора алюминиевых радиаторов отопления для частного дома читайте по ссылке.

Еще одним вариантов радиаторов являются биметаллические. Для их изготовления используются два вида материалов, обычно сталь и алюминий. Внутренняя часть, контактирующая с теплоносителем, изготавливается из стали, способной выдерживать значительные перепады давления. Внешний корпус изготовлен из алюминия, обладающего высокой теплоотдачей, что способствует быстрому прогреву помещения.

Такие изделия обладают повышенными эксплуатационными свойствами, сочетая в себе преимущества обоих видов радиаторов. Единственным недостатком таких батарей стала их высокая стоимость.

Узнать подробнее о биметаллических радиаторах отопления для частного дома и посмотреть ассортимент подходящих из линейки Ogint можно по ссылке.

В компании OGINT вы можете купить отопительное оборудование от ведущего мирового производителя. Продажа осуществляется по всей территории России. В ассортименте представлены чугунные, алюминиевые и биметаллические радиаторы. А значит каждый заказчик сможет подобрать отопительные приборы, исходя из потребностей, целей, условий и возможностей. На все товары предлагается действительно привлекательная цена, кроме того, в компании постоянно действуют различные акции и специальные предложения, благодаря которым покупка может стать еще выгодней.

Типы радиаторов отопления по материалу, способа нагрева

Вступление

Типы радиаторов отопления, определяются способами передачи радиатором тепла. Радиаторы объединяют на три основных типа: радиационные, конвективно-радиационные и конвективные. Разберем эти типы радиаторов подробнее.

Радиационные радиаторы

Под радиацией, в этом названии, понимается излучение. Радиационные радиаторы обогревают помещение за счет теплового излучения, которое генерируется электрическим током на специальных тепловых элементах. К радиационным радиаторам можно отнести: потолочные и настенные инфракрасные излучатели, пленочный теплый пол, трубчатые радиаторы.

Конвективные радиаторы

В основе принципа обогрева, этих радиаторов, лежит принцип конвекции воздуха. Конвекция это перемещение. Применяемо к радиатору, конвекция это движение теплого воздуха вверх и замещение его холодным воздухом.

К радиаторам такого вида относятся секционные, панельные, пластинчатые, плинтусные радиаторы и радиаторы в полу (канальные конвекторы). Проще такие радиаторы называют конвектора.

Конвективно-радиационные радиаторы

Конвективно-радиационные радиаторы совмещают два принципа обогрева помещения. Конвективный обогрев, который происходит за счет движения теплоносителя, дает 50-70 % тепла, такого обогревателя.

К конвективно-радиационным радиаторам относятся: трубчатые конвекторы, секционные алюминиевые и стальные батареи, радиаторы биметаллические.

Но кроме деления на типы, по способу отдачи тепла, радиаторы делятся по конструктивному исполнению.

Типы радиаторов отопления — конструкции

По конструкции радиаторы делятся на 4 класса.

• Первый класс представляет собой секционные радиаторы;
• Второй класс это панельные радиаторы;
• Третий класс это трубчатые радиаторы;
• Четвертый класс это пластинчатые радиаторы.

Секционные радиаторы

Секционные радиаторы собираются из нескольких секций, в зависимости от расчета нужной теплоотдачи.

Эти радиаторы, самые распространенные радиаторы, используемые для обогрева домов и квартир. К секционным радиаторам относятся чугунные, стальные, алюминиевые радиаторы и биметаллические радиаторы.

Секционные радиаторы очень сильно подвержены коррозии, быстро загрязняются. Это является их существенным минусом. Достаточно трудно удалить пыль из секций таких радиаторов.

К достоинствам таких радиаторов относят то, что они подогревают нижнюю и верхнюю зону помещения. Тепло распределяется равномерно. Секционные радиаторы достаточно современны. Они почти не ограничиваются давлением в системе, что является их несомненным плюсом.

Трубчатые радиаторы

Трубчатые радиаторы делаются из стальных трубок, со стенками 1,5 мм (импорт) и 2 мм (отечественные) толщиной. Трубки располагаются в 1- 6 рядов. Каждый ряд трубок это условная секция радиатора. Условная секция, потому что все секции сварены друг с другом, а сама секция используется только для расчета секций радиаторов отопления. Вертикальные трубки соединяются горизонтальными коллекторами.

Относятся, трубчатые радиаторы к радиационному типу.

Пластинчатые радиаторы

К четвертому типу относятся пластинчатые отопительные приборы, которые являются наиболее распространенными среди других. Большинство многоэтажек оснащены именно таким видом радиаторов.

По внешнему виду, это загнутая или прямая труба отопления, на которую «нанизаны» тонкие стальные пластины. Отличает такие радиаторы, низкая цена, высокая надежность от протечек и хорошая теплоотдача. Подводит внешний вид таких «гармошек».

Относятся, пластинчатые радиаторы, к конвективному типу.

Панельные радиаторы

Панельные радиаторы относятся к конвективному типу. По устройству одна панель такого радиатора, это два стальных листа, сваренных между собой. Между листами циркулирует теплоноситель в выдавленных каналах. Сам радиатор может состоять из 1 – 4 панелей.

На этом про типы радиаторов отопления все!

©Obotoplenii.ru

Другие статьи раздела: Радиаторы

Виды батарей отопления

Батареи – важная часть отопительной системы в многоквартирном доме. Температура в помещении зависит не только от того, насколько горячая вода бежит по трубам. Качество обогрева помещения зависит от конструкции, материала, мощности и способа размещения радиаторов отопления.

Чрезвычайно широкий ассортимент отопительного оборудования может вызвать трудности при выборе подходящих батарей. Для того чтобы выяснить, каким приборам отдать предпочтение, придется предварительно изучить особенности существующих типов батарей.

Различные виды приборов отопления

Существует несколько классификаций батарей.

В зависимости от типа тепло- или энергоносителя они делятся на следующие виды:

• электрические радиаторы;
• масляные радиаторы, работающие на электричестве;
• водяные батареи.

В зависимости от материала батареи бывают:

В зависимости от конструкции радиаторы отопления делятся на следующие типы:

• секционные – благодаря наличию отдельных секций позволяют регулировать размер и мощность устанавливаемого прибора отопления;
• трубчатые – батареи, разработанные специально для централизованной системы отопления. Представляют собой цельнометаллическую конструкцию с горизонтальным коллектором и вертикальными трубками;
• панельные – изготавливаются из стали и даже из бетона. Во втором случае такие батареи располагаются внутри стен и передают тепло в виде излучения;
• пластинчатые – имеют сердечник с насаженными на него пластинчатыми ребрами из тонких листов металла, осуществляют теплообмен конвекционного типа.

 Виды батарей, подходящих для квартиры

Рассмотрим, какие виды радиаторов подойдут для стандартной централизованной системы отопления в многоквартирном доме. Она характеризуется использованием технической воды в качестве теплоносителя, высоким рабочим давлением и температурой. Характеристики отопительных приборов для квартиры должны соответствовать особенностям этой системы. Сравнить параметры приборов из разных материалов, чтобы понять какие их типы  подойдут для вашего жилья, можно с помощью таблицы.

Чугунные батареи

Классические радиаторы из чугуна, несмотря на большое количество современных аналогов из других материалов, уходить в отставку пока не собираются. Чугун устойчив к коррозии и воздействию высоких температур, долговечен. Некоторые производители изменили в лучшую сторону внешний вид чугунных изделий, украсив их резьбой и превратив этот прибор в элемент дизайна.

Совет: интенсивность излучения радиатора можно повысить, покрасив его в темный цвет.

Биметаллические радиаторы

Эффективность и надежность биметаллических радиаторов достигаются благодаря сочетанию двух видов материалов: стали и алюминия. Высокая теплопроводность алюминия делает его прекрасным материалом для корпуса батареи, а прочность стали обеспечивает невосприимчивость к перепадам давления и к процессам коррозии. Лучшими на российском рынке считаются биметаллические изделия итальянских производителей.

Нужно иметь в виду, что этот тип отопительных приборов имеет одну особенность: сталь начинает ржаветь после спуска воды в системе. Такого недостатка лишены модели, в которых вместо стального используется медный сердечник.

Стальные радиаторы

Радиаторы из стали могут быть панельными, трубчатыми и секционными. Наибольшей популярностью пользуется первый вид благодаря оптимальному сочетанию характеристик и стоимости. Однако батареи из стали практически не применяются в многоэтажных домах с централизованным отоплением, поскольку не предназначены для систем с высоким давлением.

Алюминиевые батареи

Радиаторы из алюминия имеют очень привлекательные характеристики, среди которых прекрасная теплоотдача и низкая инерционность, позволяющая быстро менять температуру в помещении. Но они очень требовательны к качеству теплоносителя, поэтому также не подходят для централизованной отопительной системы.

Медные радиаторы отопления

Медные батареи имеют массу достоинств и всего лишь один недостаток – очень высокую стоимость. Их эксплуатационные характеристики впечатляют: радиаторы из меди превосходят все существующие виды по эффективности, надежности и долговечности, а также по стойкости к коррозии и гидроударам.

Установка медных радиаторов дорогое удовольствие не только из-за стоимости самой батареи. Подключать их можно только к цельнометаллическим трубам, которые также стоят недешево. Воспользоваться достоинствами меди, и при этом приобрести изделие по более доступной цене можно, если выбрать медно-алюминиевый радиатор, трубки которого изготовлены из меди, а ребра — из алюминия.

Пластиковые батареи

Самый новый вид отопительных приборов – это пластиковые батареи. Такие изделия просты в установке, имеют широкий выбор цветов и не требуют дополнительного ухода. Однако многие заинтересовавшиеся новинкой владельцы квартир будут разочарованы: пластиковые радиаторы не могут быть установлены в доме с централизованной системой отопления. Причинами этого являются ограничения максимальной рабочей температуры и давления, которые не должны превышать 80 градусов и 2 бара соответственно.

Как определить необходимую мощность отопительного прибора

Чтобы зимой в квартире было комфортно, нужно правильно подобрать мощность радиатора. Мощность классического секционного прибора будет зависеть от количества секций. При расчете нужно учитывать следующие факторы:

• материал стен в доме – кирпич или бетон;
• площадь комнат;
• количество окон и их расположение по сторонам света;
• количество наружных стен;
• качество окон;
• использование экранов для радиаторов.

Внимание: для стандартной комнаты с трехметровой высотой потолка, имеющей одну дверь и одно окно, на каждый квадратный метр потребуется радиаторная мощность от 90 до 125 Вт.

Требуемое количество секций будет зависеть от материала, и которого изготовлен радиатор. Мощность одной секции разных видов батарей:

• Чугунные – от 80 до 150 Вт;
• Алюминиевые – 190 Вт;
• Биметаллические – 200 Вт;
• Стальные – от 450 до 5700 Вт (имеется в виду мощность всей батареи).

типы батарей, критерии выбора для квартиры

На чтение 6 мин Просмотров 176 Опубликовано 21.09.2019 Обновлено 20.09.2019

Если батарея пришла в негодность, в доме или квартире невозможно будет пережить зиму. Чтобы заменить агрегат до наступления холодов, нужно знать, какие бывают радиаторы. Только разобравшись в особенностях разных видов отопительных батарей, можно подобрать хороший вариант.

Классификация по материалу изготовления

Чугунный радиатор отопления

Большинство радиаторов изготавливают из металлов. Есть и пластиковые разновидности, которые стоят дешевле. Они легкие, устойчивые к износу, простые в монтаже. Но температура теплоносителя в трубах не должна быть больше 80 градусов, иначе возможно повреждение системы. Если есть сомнения, лучше выбрать более прочные конструкции.

Чугунные приборы

Основной минус старомодных, но крепких чугунных радиаторов – малопривлекательный внешний вид и масса – до 9 кг у каждой секции. К недостаткам относится и большая величина, сложность интеграции в интерьер современной квартиры. Конечно, громоздкую батарею можно спрятать за специальным экраном. Но из-за этого увеличится время, за которое прогревается помещение. Но и достоинства у чугунных агрегатов имеются:

• высокий показатель коррозионной устойчивости;
• длительность эксплуатации – более полувека;
• бюджетная цена.

Устройства выдерживают напор от 9 до 12 атмосфер, долго остывают и подключаются к системам, в которых циркулирует не очень чистый теплоноситель.

Алюминиевые устройства

Алюминиевые радиаторы устойчивы к коррозии

При их изготовлении берут легкий и крайне прочный алюминий. В процессе производства применяется метод литья под высоким давлением, благодаря чему изделия становятся:

• надежными;
• устойчивыми к коррозии и давлению;
• простыми в подключении;
• привлекательными по внешнему виду.

Также у таких изделий высокая теплоотдача и длительный эксплуатационный период. Протечки – явление редкое, так как все места соединений достаточно герметичные.

Алюминиевые батареи не могут противостоять агрессивным теплоносителям и гидроударам, поэтому их лучше всего устанавливать в частных домовладениях – режим многоэтажки они долго не выдержат.

Стальные радиаторы

Стальные радиаторы восприимчивы к гидроударам на месте сварных швов

Это приборы, совмещающие в себе функции радиатора и конвектора. Такие устройства могут выдержать температуру до 120 градусов и давление до 10 атмосфер. Они нагреваются почти мгновенно, но и охлаждение при отключении происходит довольно быстро.

Основной минус – повышенная склонность к загрязнению, нивелируют который грязевые фильтры.

Также им свойственна высокая восприимчивость к гидроударам в местах, где находятся сварные швы. Устройство может лопнуть либо деформироваться при опрессовке, и поэтому в домах более 5 этажей их ставить нежелательно.

Биметаллические конструкции

Это батареи отопления последнего поколения. Они имеют стальной сердечник и внешнюю алюминиевую оболочку. Благодаря высокой прочности, антикоррозийным качествам и способности держать гидроудары, их можно устанавливать в многоэтажных домах. Особенно хорошо держат давление цельномонолитные модели. Им не страшны удары до 100 атмосфер. Теплоотдача также на высоте. Внешний вид привлекательный, а установка – простая. Масса не более 2 кг.

Единственный недостаток – дороговизна. Биметаллические батареи дороже сделанных из стали либо алюминия в несколько раз.

Есть псевдобиметаллические варианты. Так называются приборы, в которых стальные усиления находятся лишь в вертикальных каналах. Их стоимость меньше предыдущих, больше теплоотдача, однако они менее стойкие к коррозии в виду соприкосновения теплоносителя с алюминием.

Медные батареи

Медный радиатор

Отопительные устройства такого типа обладают максимальной устойчивостью к агрессивным средам среди всех аналогов. Они почти не изнашиваются, отлично держат большой напор и гидроудары, не боятся ржавчины. Но и у них есть недостаток – дороговизна.

Подобный вид батарей отопления используется в центральных и автономных системах, в которых тепло переносят и вода, и антифриз.

Медные радиаторы нивелируют сопротивление теплоносителя. Кроме того у них максимальная теплоотдача и они повышают эффективность отопительного устройства.

Конструктивные отличия

Стальной трубчатый радиатор

Классификация отопительных батарей по конструктивным характеристикам:

• Секционные. Собраны из одинаковых секций с каналами для теплоносителя внутри. Обладают повышенной теплоотдачей, экономичностью. Есть возможность установить терморегулятор. Однако места соединений между секциями могут начать протекать. Также минус секционного типа радиаторов отопления – склонность к быстрому загрязнению и засорам.
• Панельные. Представляют собой два покрытых антикоррозийной защитой и сваренных друг с другом листа металла. В вертикальных каналах передвигается теплоноситель, а на тыльной стороне установлены ребра, увеличивающие площадь нагреваемой поверхности. Подобные приборы легкие, дешевые и компактные. Но боятся повышения напора и гидроударов, и для них необходим чистый теплоноситель.
• Трубчатые. Внешне выглядят как два коллектора, сверху и снизу, между которыми вставлены вертикальные трубки. Хорошо греют, устойчивы к повышенному давлению. Скругленные края и форма трубок не дают накапливаться на поверхности пыли и загрязнениям. Прочные сварные соединения исключают появление протечек. Но они боятся ржавчины и дорогостоящие.

Также есть пластинчатые виды радиаторов отопления. Изготавливаются в форме гнутой водопроводной трубы с насаженными на нее пластинами из стали для усиления конвекции воздуха. Устройства просты в конструкции и стоят недорого. Но при этом неравномерно прогревают помещение и хорошо собирают пыль.

Формы радиаторов

Напольный радиатор отопления

В зависимости от конфигурации выделяют вертикальные и горизонтальные виды батарей. Последние более равномерно распределяют тепло по квартире.

Если в помещении тесновато, стоит предпочесть плоскую модель. Они расходуют незначительный объем воды, что дает возможность легкой регулировки посредством термостатов. Такие устройства не требуют специального ухода, внешне выглядят привлекательно. Среди минусов – невозможность монтажа в помещениях с большой влажностью, а также большая цена.

Плоские и вертикальные установки должны оснащаться приспособлениями спуска воздуха, потому что в таком положении образуется разница во внутреннем давлении.

Производители предлагают не только настенные, но и напольные обогревающие устройства. Они представляют собой теплообменник с двигающимся в нем теплоносителем, который окружен алюминиевыми либо стальными пластинами и закрыт снаружи обрешеткой из металла, защитным кожухом. Их ставят в помещениях с невозможностью монтажа настенных радиаторов из-за веса либо из-за панорамных окон. Но такие устройства стоят дороже и сложнее в установке.

Существуют автономные модели радиаторов, не зависящие от отопительной системы. Их можно использовать как дополнительные. Для работы им нужно электричество. Бывают масляными и кварцевыми, все зависит от типа нагревательного элемента. Первый дешевле и мобильнее, второй – продуктивнее.

Критерии выбора

Хороший радиатор должен иметь антикоррозийное покрытие

При подборе батареи надо учитывать такие характеристики:

• Заявленное изготовителем рабочее давление должно превышать напор в системе отопления.
• Радиатор должен быть устойчив к гидроудару.
• Внутренняя поверхность стенок теплообменника должна быть со специальным антикоррозийным и противогрязевым покрытием.

Выбирать устройство стоит с наибольшей теплоотдачей и максимальным сроком службы.

Кроме этих критериев также учитывается внешний вид радиатора, его стоимость и способность материала выдерживать химический состав теплоносителя. Если выбор сделан правильно, конструкция прослужит долгие годы.

Какие батареи отопления лучше выбрать для квартиры и частного дома

ПОДЕЛИТЕСЬ
В СОЦСЕТЯХ

Начиная какие-либо работы, связанные с отоплением в доме, каждый хозяин задается вопросом, какие батареи отопления лучше. Сегодня рынок теплового оборудования представлен большим разнообразием радиаторов отопления. Потеряться в нем способен каждый. Чтобы свободно владеть ситуацией, необходимо изучить все имеющиеся варианты радиаторов, их описание и особенности, плюсы и возможные минусы.

Вертикальные настенные батареи для отопления частного дома

Виды радиаторов отопления и их описание

Разнообразие радиаторов отопления связано с тем, что их делают из абсолютно разных металлов. От этого зависят их потребительские свойства и внешний вид. Проведем обзор самых известных типов радиаторов, которые можно сегодня приобрести в магазине: чугунных, алюминиевых, стальных, биметаллических, медных.

Чтобы определиться, какие батареи отопления лучше в тех или иных условиях, необходимо изучить их технические характеристики.

Стальной радиатор отопления в детской комнате

Батареи с чугунным корпусом

Это самый старый вид батарей, который был единственным широко распространенным в СССР еще со времен начала эпохи водяного отопления. Не случайно они продержались так долго. Ведь чугун – это весьма устойчивый к коррозии и надежный материал. При правильном уходе и периодической чистке, батареи из чугунных секций служат 50 лет. Обладая прекрасной теплоемкостью и толщиной стенок, такие радиаторы очень долго не остывают даже при выключении теплоснабжения. Их невозможно разрушить в результате гидроудара, которые случаются при запуске системы центрального отопления осенью. Такие батареи отопления лучше для квартиры. Какие цены на них сложились сегодня на рынке, зависит от различных параметров. Однако они значительно ниже, чем у других типов. Плохая вода, воздух и ржавчина не особо влияют на техническое состояние радиаторов.

Монтажные размеры батареи с чугунным корпусом

Батареи из чугуна обладают рядом недостатков, ограничивающих их применение в современных реалиях. Во-первых, это слишком большой вес, затрудняющий транспортировку и монтаж. Во-вторых, высокая инерционность, которая не позволяет использовать эти изделия в системах с автоматической регулировкой температуры. В-третьих, не очень удачный и привлекательный внешний вид. К слову, последний недостаток, кое-где научились превращать в преимущество. Сегодня можно встретить очень изысканные изделия из чугуна с красивым дизайном и раскраской. Их используют в помещениях в стиле ретро.

Чугунный радиатор можно окрашивать в любой цвет, в зависимости от стилевого решения комнаты

Технические и габаритные особенности чугунного типа радиаторов рассмотрим на примере батареи марки МС 140 500:

• Максимальная температура воды в них может достигать 130 С.
• Давление в рабочем режиме до 9 атмосфер, а в период опрессовывания системы до 15 атмосфер.
• Радиатор секционный с двухканальными секциями, объемом 1,35 литра, шириной 0,98 м и высотой 0,5м.
• Теплоотдача в нормальных рабочих условиях составляет 175 Вт.

Главное преимущество батареи из чугуна — высокая теплоотдача

Полезный совет! Сооружая систему отопления с использованием чугунных батарей, расчет количества секций производите следующим образом: при необходимом 1 кВт энергии на 10 м2 и 0, 175 кВт в одной секции, нужно 12 секций на комнату площадью 20 м².

Зная эти характеристики и свойства, можно дать отве на вопрос, какие батареи отопления лучше для квартиры. Цены на чугунные радиаторы еще более подталкивают к приобретению таких приборов.

Чугунные радиаторы — самый экономный вариант по сравнению с другими типами батарей

Алюминиевые батареи

Технические особенности алюминиевых батарей определяет металл, из которого они изготовлены. Алюминий легкий и прочный, не боится коррозии и образования накипи. Он обладает прекрасной теплоотдачей, благодаря чему имеет низкую инерционность. Алюминиевые радиаторы настолько оперативно нагреваются и остывают, что это позволяет применять такой вид батарей в автоматизированных системах отопления, подключая к ним терморегуляторы и другие датчики. Из-за узких каналов нет необходимости в наполнении системы большим количеством воды.

Монтажные размеры отопительного радиатора из алюминия

В качестве недостатков можно указать: боязнь щелочной среды, при воздействии которой возникает коррозия, редкое, но возможное возникновение течи в местах соединения секций, появление газа внутри батареи. Главным нужным качеством алюминиевых радиаторов является хорошая инерционность. В связи с этим такие батареи отопления лучше для частного дома. Какие бы автоматические органы управления климатом в доме не были использованы, радиаторы из алюминия отлично будут с ними сочетаться.

Полезный совет! Покупая алюминиевые радиаторы, поинтересуйтесь у продавца свойствами понравившейся модели. Это нужно для правильного расчета их количества.

Алюминиевые батареи имеют лаконичный дизайн и отлично вписываются в любой интерьер

Стальные радиаторы отопления

Если вы хотите иметь у себя в доме красивые батареи, обладающие подходящими техническими характеристиками для использования в автономных системах отопления, при этом имеющие не большую стоимость, то вам нужно приобрести стальные батареи. Они представляют собой конструкцию из множества трубок. Она может быть цельной или секционной с различным дизайном, подходящим под любой интерьер. Такие изделия имеют прекрасную теплоотдачу и очень небольшую инерционность. Они не боятся коррозии, но не могут выдержать гидроудары и давления более 25 атмосфер. Это не позволяет приобретать такие батареи отопления для квартиры. Какие лучше цены, у них или у алюминиевых? При равных технических и декоративных параметрах стальной вариант будет стоить дешевле, просто потому, что цена стали заметно ниже цены алюминия.

Внутреннее строение и принцип подключения стального радиатора

Тепло в стальных радиаторах передается в результате конвекции и излучения, поэтому они очень эффективны. Температура в помещении поднимается быстро. Давление в рабочем режиме этих батарей не должно превышать 16 атмосфер, а температура воды 110 градусов. Впрочем, эти характеристики сильно зависят от толщины стального корпуса радиатора.

Стальная батарея в интерьере современной гостиной

Биметаллические батареи

При производстве данной разновидности радиаторов применяется два металла. Внутри конструкции находится стальной трубопровод, а ребра, прикрепленные к нему, изготовлены из алюминия. Этот вариант сочетает в себе все самые замечательные качества стальных и алюминиевых радиаторов. Такого типа радиаторы переносят спокойно давление в 50 атмосфер. Благодаря особой форме ребер, они обеспечивают завихрение горячего воздуха, не позволяя скапливаться ему в одном месте комнаты.

Схема подключения биметаллического радиатора к отопительной системе

Имеются у них и недостатки: слишком большая цена, накопление шлаков внутри трубок, чувствительность к излишнему кислороду в воде. Еще одним минусом является наличие биметаллической границы, на которой возникает разность потенциалов, снижающая эффективность приборов. По этой причине не нужно использовать такие батареи отопления для частного дома. Какие лучше приобрести, указано было выше.

Полезный совет! Если цена не является для вас весомой проблемой, то в городской квартире лучше устанавливать биметаллические батареи. Они обладают красивым дизайном и достаточной устойчивостью к неожиданностям центрального отопления.

Во избежание ожогов — в детской комнате на батареи целесообразно надевать защитные чехлы

Медный тип радиаторов отопления

Их изготавливают из бесшовной трубы без использования других металлов кроме меди. На трубе диаметром 28 мм устанавливают ребра и защитный деревянный кожух, имеющий декоративное оформление. Так как медь обладает самой высокой теплопроводностью из всех металлов, то такие батареи нагревают комнаты в 5 раз интенсивнее, чем чугунные и вдвое быстрее, чем алюминиевые. Низкая инерционность позволяет использовать такие приборы в любых автоматических системах отопления. Слой оксидов, образовывающийся на внутренних стенках радиатора, защищает батарею от коррозии очень эффективно. Сказать, что-либо о недостатках этого типа приборов нельзя, так как единственный – это высокая цена.

Монтаж-демонтаж батарей — процесс трудоемкий и затратный, поэтому к их выбору нужно относиться очень обдуманно

Какие батареи отопления лучше

Изучив характеристики всех типов радиаторов, можно определиться, какие батареи отопления лучше именно для вас. Если вы владеете городской квартирой, в которой устроено центральное отопление, и не имеете средств на приобретение дорогих биметаллических или медных радиаторов, то приобретайте чугунные батареи. Они полностью удовлетворят ваши потребности в качестве и выносливости, но не в дизайне.

Радиаторы с зеркальной поверхностью станут настоящим украшением комнаты

Какие батареи отопления лучше для частного дома? Здесь все зависит от той системы отопления, которая установлена. Если в ней много автоматики, то лучше не использовать чугунные радиаторы. Все остальные типы подходят. Какие батареи отопления лучше из остальных? Вопрос вкуса и кошелька. Установить можно любые.

Какие радиаторы отопления лучше (видео)

ОЦЕНИТЕ
МАТЕРИАЛ

Загрузка…

ПОДЕЛИТЕСЬ
В СОЦСЕТЯХ

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ

REMOO В ВАШЕЙ ПОЧТЕ

Аккумулятор какого размера вам понадобится для питания вашего дома?

Похоже, Tesla делает аккумулятор для вашего дома. Было бы круто? Я так думаю. Но зачем вам домашний аккумулятор? Я могу придумать пару вариантов использования:

• Для автономного дома вы можете использовать солнечную или ветровую энергию. К сожалению, ни один из этих двух источников не обеспечивает постоянной энергии. Если бы вы могли хранить энергию в батарее, вы могли бы использовать ее ночью или в безветренную погоду.
• Многие люди держат дома бензиновый генератор. У меня есть один, который я использую не слишком часто, но он великолепен, когда он вам нужен. Что, если бы у вас была батарея, которую вы могли бы использовать в своем доме во время перебоев в подаче электроэнергии? Было бы здорово.
• Вроде бы энергокомпания хотела бы, чтобы у всех был аккумулятор. С домашней батареей вы можете уменьшить скачки напряжения в сети. Когда вы включаете кондиционер, он потребляет большой ток в течение короткого периода времени (вот объяснение, почему ток резко возрастает).С батареей этот текущий спрос может быть нивелирован (я думаю).

Но вы здесь не для этого, не так ли? Вы хотите знать, какой большой аккумулятор вам понадобится. Давайте разберемся.

Размер батареи

Нам нужны некоторые начальные значения. Во-первых, как долго вы хотите, чтобы ваш дом работал от батареи? Я думаю, Илон Маск (из Tesla) сказал одну неделю. Понятно. Следующим важным моментом является потребление энергии. Я думаю, что справедливым предположением является постоянное потребление мощности 2000 Вт. Очевидно, что дому в какой-то момент дня потребуется более 2000 Вт.Тем не менее, ночью вам не понадобится много энергии, так что средняя дневная мощность может составлять 2000 Вт. Если вам не нравится это значение, вы можете использовать свои собственные числа в расчетах.

Если я знаю мощность и время, я могу использовать определение мощности для расчета энергии, хранящейся в батарее.

Мощность в ваттах — это нормально (поскольку ватт — это джоуль в секунду), но мне нужно время в секундах.

Теперь я могу рассчитать запасенную в батарее энергию.

Отлично. Но что, черт возьми, такое Джоуль? Конечно, это единица энергии, но много ли это? Вот простой эксперимент, который вы можете провести самостоятельно. Возьмите учебник и положите на пол. Теперь возьмите его и положите на стол. Чтобы поднять книгу, вам нужна энергия (чтобы изменить ее гравитационную потенциальную энергию). Книга весит около 1 кг, а вы подняли ее примерно на 1 метр. Это дает изменение энергии примерно на 10 Джоулей (не забывайте, что гравитационное поле составляет 9,8 Н / кг). Итак, теперь вы знаете о Джоулях.

Выбор лучшей солнечной батареи: что нужно знать

При сравнении расценок на различные системы накопления энергии может быть трудно определить, какие характеристики и технические характеристики имеют наибольшее значение, и на это есть веские причины: отрасль домашних накопителей энергии настолько нова, что вы вероятно, не знаю никого с батареей, у кого вы могли бы спросить об их опыте. Хотя каждая батарея должна соответствовать определенным требованиям надежности и безопасности, чтобы продаваться и устанавливаться в США, за пределами этих стандартов существует очень небольшая стандартизация спецификаций и характеристик для батарей, доступных сегодня на рынке.Мы дали несколько советов о том, на что обращать внимание при сравнении различных значений заряда батареи.

Что искать в аккумуляторе

Системы накопления энергии обеспечивают ряд различных преимуществ, от аварийного резервного питания до даже финансовой экономии! Но они также привносят техническую сложность и новый набор незнакомой терминологии. Вот на что обращать внимание и на что обращать внимание на батарею:

Как решить, какие характеристики батареи имеют значение для ваших нужд

Существует ряд различных потенциальных критериев принятия решения и точек сравнения, на которые следует обратить внимание при оценке вариантов накопления энергии.Вот несколько наиболее распространенных критериев принятия решения, а также то, какие характеристики батареи имеют наибольшее значение, если эти критерии соответствуют вашей ситуации:

• Если вы хотите зарядить большую часть своего дома за один раз, ищите аккумулятор с высокой номинальной мощностью
• Если вы хотите иметь возможность приводить в действие более энергоемкое устройство (например, водоотливной насос), ищите аккумулятор с высокой мгновенной номинальной мощностью
• Если вы хотите, чтобы ваш дом работал от батареи в течение более длительного времени, ищите батарею с большей полезной емкостью
• Если вы хотите получить максимальную отдачу от каждого киловатт-часа электроэнергии, потребляемой вашим аккумулятором, ищите аккумуляторы с более высокой эффективностью в обе стороны.
• Если у вас ограниченное пространство и вы хотите получить максимальный объем памяти при минимальном объеме пространства, ищите литий-ионные никель-марганцево-кобальтовые (NMC) батареи
• Если вам нужна аккумуляторная батарея с самым большим сроком службы, которую вы можете циклировать наибольшее количество раз, ищите литий-железо-фосфатные (LFP) батареи
• Если вам нужна батарея с максимально высоким уровнем безопасности (не волнуйтесь, все они безопасны!), Обратите внимание на батареи LFP

.

Номинальная мощность

Под номинальной мощностью аккумулятора понимается мощность, которую аккумулятор может обеспечить за один раз в киловаттах (кВт).Другими словами, номинальная мощность батареи говорит вам как о том, сколько устройств может заряжать ваша батарея одновременно, так и о том, какие это устройства .

Мощность выражается либо в киловаттах (тысячах ватт), либо в амперах, и разные приборы используют разное количество энергии. Например, типичная компактная люминесцентная лампа потребляет 12 Вт (или 0,012 кВт) мощности, а 3-тонный блок переменного тока потребляет 20 А, что эквивалентно 4,8 кВт. Большинство батарей, доступных сегодня на рынке, имеют продолжительную выходную мощность около 5 кВт.

Важно отметить, что батареи часто имеют два разных номинала мощности — постоянную мощность и 5-минутную или мгновенную мощность, что означает, что они могут обеспечить большую мощность короткими импульсами. Это важно, если у вас есть такое устройство, как отстойник, для включения которого требуется большая мощность, но затем он работает с меньшей мощностью.

Полезная емкость аккумулятора

Емкость аккумулятора — это количество электроэнергии, которое аккумулятор может хранить и поставлять в ваш дом.В то время как мощность выражается в кВт, емкость накопителя выражается в киловатт-часах (кВтч), мощность умножается на время. В результате емкость аккумулятора говорит вам, как долго ваша батарея может питать части вашего дома . Обязательно ищите полезную емкость батареи, так как это число представляет собой количество хранимой электроэнергии, к которой вы действительно можете получить доступ в батарее.

Поскольку потребление электроэнергии — это мощность, умноженная на время, если вы потребляете больше энергии, то накопленная электроэнергия закончится быстрее.И наоборот, если вы используете аккумулятор только для резервного копирования нескольких устройств с относительно небольшим энергопотреблением, вы можете поддерживать их работу в течение более длительного времени.

Подумайте о приведенном выше примере разницы между лампочкой и блоком переменного тока. Если у вас батарея мощностью 5 кВт и 10 кВт · ч, вы можете проработать блок переменного тока только в течение двух часов (4,8 кВт * 2 часа = 9,6 кВт · ч). Однако та же самая батарея сможет поддерживать 20 лампочек включенными в течение 2 полных дней (0,012 кВт * 20 лампочек * 42 часа = 10 кВтч).

Эффективность в оба конца

Эффективность в оба конца — это показатель системного уровня, который измеряет, насколько хорошо ваша система накопления энергии (аккумулятор + инвертор) преобразует и хранит электроэнергию. Существуют потери, связанные с любым электрическим процессом, а это означает, что вы потеряете несколько киловатт-часов электроэнергии, когда переключите его с электричества постоянного тока (DC) на электричество переменного тока (AC), или когда вы поместите электричество в батарею и снова вытащите ее. . Эффективность батареи в оба конца показывает, сколько единиц электроэнергии вы получите от батареи на каждую вложенную в нее единицу электроэнергии. .

Срок службы батареи: производительность и циклы

Срок службы батареи измеряется с помощью трех различных показателей: ожидаемые годы работы, ожидаемая производительность и ожидаемые циклы. Ожидаемая емкость и количество циклов аккумулятора аналогичны гарантии на пробег автомобиля. Пропускная способность позволяет сравнить, сколько электроэнергии вы сможете передать через аккумулятор за весь срок его службы. Циклы определяют, сколько раз вы можете заряжать и разряжать аккумулятор.

Чтобы преобразовать ожидаемую или гарантированную производительность батареи в ожидаемый срок службы, разделите пропускную способность (выраженную в кВтч) на полезную емкость батареи, чтобы оценить, сколько полных циклов вы получите от батареи, и разделите это количество полных циклов. по количеству дней в году: гарантия пропускной способности 20 000 кВтч на батарее 10 кВтч означает 2 000 ожидаемых циклов или цикл в день в течение 5,5 лет.

Чтобы преобразовать ожидаемое или гарантированное количество циклов батареи в ожидаемый срок службы, разделите количество циклов на количество дней в году: гарантия на 4000 циклов соответствует одному циклу в день в течение 11 лет.

Безопасность

Все батареи должны соответствовать определенным требованиям безопасности, чтобы быть сертифицированными для установки в домах и на предприятиях: каждая батарея, на которую вы получаете коммерческое предложение на EnergySage, безопасна и отвечает этим требованиям безопасности! Однако есть некоторые химические составы батарей, которые были протестированы на безопасность на разных уровнях, выходя даже за рамки установленных правительством требований безопасности для батарей, а это означает, что некоторые химические составы батарей немного безопаснее, чем другие.Но самое главное помнить, что все батареи, установленные в США, очень безопасны!

Химия

Под химическим составом батареи понимается основное соединение, которое используется для хранения электричества внутри батареи. Химический состав может быть наиболее важной характеристикой для сравнения, поскольку в конечном итоге он определяет многие характеристики батарей, перечисленных выше. Например, литий-ионный химический состав может быть более энергоемким — это означает, что они хранят больше электричества в меньшем пространстве, — или могут лучше справляться с циклической работой, что означает, что они могут работать на более высоком уровне в течение большего количества лет.И это просто различия в химическом составе литий-ионных батарей, не говоря уже о различиях между ионно-литиевыми батареями и свинцово-кислотными батареями, или проточными батареями ванадия, или другими экспериментальными химическими соединениями батарей. Как и в случае с большинством вещей, батареи разного химического состава имеют (часто значительно) разные цены.

Домашняя резервная батарея: руководство по системам аварийного питания

«Шторм может испортить линию электропередачи, отключив электричество на несколько часов, но наш Интернет, печь и холодильник остаются включенными», — говорит Фил Робертстон из Вудстока, штат Вирджиния.

Два года назад Робертсон подписался на пилотную программу по установке домашней аккумуляторной системы Tesla под названием Powerwall, основанной на той же литий-ионной технологии, которую компания использует в своих электромобилях. В случае отключения электроэнергии аккумулятор обеспечивает резервное питание. Текущая стоимость, включая монтажные работы, составляет 15 долларов в месяц в течение 10 лет. Батарея размером с небольшой книжный шкаф может заряжаться как от собственных солнечных панелей дома, так и от сети.

Системы резервного питания от домашних аккумуляторов

Tesla Powerwall

Green Mountain Power, крупнейшая электроэнергетическая компания в Вермонте, отказывается от домашних аккумуляторных систем для своих клиентов, потому что она также оставляет за собой возможность удаленного доступа к батарее домовладельца, отбирая электроэнергию обратно в сеть в жаркие летние дни, когда общая потребность в электроэнергии снижается. высокая и накапливает энергию в домашних батареях своих клиентов в течение ночи, когда спрос невелик.

«Эта технология приносит пользу каждому, — говорит Кристин Карлсон из Green Mountain Power. «Даже клиенты, которые не устанавливают батареи, получают выгоду от более низких затрат на электроэнергию, потому что у нас более низкий пиковый спрос». По оценкам Green Mountain, ее «виртуальная электростанция» из 2 000 блоков Powerwall сможет обслуживать эквивалент 7 500 домов во время пикового спроса.

Показано: Tesla Powerwall 2 , $ 5 500

Второе поколение домашних аккумуляторных батарей автомобильной компании состоит из 13 штабелируемых аккумуляторов.5 кВтч аварийного резервного питания для обеспечения работы критически важных систем, таких как печь, колодец, кислородная установка, холодильник и Интернет, в течение нескольких дней. Дома с солнечными панелями могут использовать Powerwall для хранения избыточной энергии, чтобы она была доступна, когда не светит солнце. Цена не включает стандартную плату за установку в размере от 800 до 2000 долларов.

Система накопления энергии Flex

Этот рынок все еще находится в зачаточном состоянии. К U. было подключено всего около 900 бытовых аккумуляторных аккумуляторов.По данным отраслевого аналитика Бретта Саймона из GTM Research. Но GTM прогнозирует, что домашние аккумуляторные батареи в США вырастут примерно в 200 раз в следующие пять лет, при этом затраты снизятся, поскольку электромобили будут стимулировать значительные улучшения в производстве аккумуляторов.

В Массачусетсе еще нет программы для энергетических компаний по обеспечению себя от батарей клиентов, но «это все еще красивая, самодостаточная вещь, чтобы сделать солнечную батарею на вашей крыше, хранить ее на месте и использовать ее», — говорит Роб Мейерс из South Mountain Company, которая использует батареи Sonnen Eco 10 в высококачественных солнечных батареях для домов в Martha’s Vineyard, где перебои в подаче электроэнергии не редкость.«Сейчас мы привлекаем людей, которые влюбляются в новые крутые технологии».

Показано: Flex Energy Storage System , от 7000 долларов США

Flex — это «солнечный генератор», альтернативный традиционным резервным генераторам. Индивидуальные ценовые предложения включают разрешение, установку, батареи и солнечные панели, и могут иметь право в полной мере на получение налоговых льгот на солнечную энергию. Flex предназначен для резервного копирования (5 кВтч или 10 кВтч) и не возвращает излишек солнечной энергии обратно в сеть.

Башня Орисон

На нижнем уровне «наш типичный покупатель — это тот, кто пошел бы в Home Depot или Lowe’s за генератором, чтобы подготовиться к отключению электроэнергии», — говорит Гатри Раймондо из SolarMax. SolarMax предлагает солнечную резервную систему под названием Flex, задуманную как альтернативу газовым резервным генераторам.

«Первоначальные расходы Flex выше, но вы получаете полную десятилетнюю гарантию и меньше затрат на обслуживание. А при длительном отключении у вас могут возникнуть проблемы с заправкой генератора.Flex заправляется, как только снова выходит солнце ». Цены начинаются с 7000 долларов, полностью разрешенных и установленных для системы мощностью 5 киловатт-часов (кВтч) для обеспечения аварийного питания минимальных домашних систем, таких как насос, бойлер и Интернет-модем.

У аккумуляторов все еще есть шанс окупить себя не в чрезвычайной ситуации, даже если коммунальные предприятия не субсидируют их напрямую. В Калифорнии коммунальные предприятия начинают взимать плату за электроэнергию в зависимости от времени суток и общего спроса, а Orison, стартап из Сан-Диего, обещает следующим летом поставить отдельно стоящую беспроводную акустическую систему для гостиной за 1999 долларов, которая просто подключается к стене и одновременно служит а 2.Аккумулятор на 2 кВтч.

Батареи

Orison обеспечивают аварийное резервирование, но они должны заработать себе на жизнь за счет сокращения ваших счетов за электроэнергию, автоматически сдвигая ваши покупки энергии у коммунальной компании, чтобы вы могли питать дом от батареи, когда в противном случае это было бы дорого, и подзаряжать от сетка при низких ставках. Основатель Orison Эрик Клифтон даже представляет себе свои батареи в городских квартирах, где мало места для собственных солнечных батарей.

«Если мы установим их в достаточном количестве, — говорит он, — предупреждения о летнем отключении электроэнергии могут уйти в прошлое.”

Показано: Orison Tower , $ 1 999

Домашние аккумуляторные системы обычно припрятаны в гараже лицензированным электриком. Однако это устройство предназначено для гостиной, и его установка так же проста, как включение в стандартную розетку. Башня имеет 2,2 кВтч резервной мощности (с возможностью расширения до 13,2 кВтч) и стремится окупить себя за счет хранения более дешевой внепиковой мощности. Доставка запланирована на лето 2018 года.

Разработчик алюминиево-ионных аккумуляторов утверждает, что они заряжаются в 60 раз быстрее, чем литий-ионные, предлагая прорыв в диапазоне электромобилей

Революционная технология графеновых алюминиево-ионных аккумуляторов способна уничтожить литий-ионные аккумуляторы для получения энергии… [+] плотность энергии, скорость зарядки и экологичность. Фото: Группа производителей графена

Группа по производству графена

Беспокойство по поводу дальности, опасения по поводу утилизации и быстрой зарядки — все это может стать частью истории электромобилей с изобретением австралийских аккумуляторов, основанным на нанотехнологиях.

Утверждается, что графеновые алюминиево-ионные аккумуляторные элементы от компании Graphene Manufacturing Group (GMG) из Брисбена заряжаются до 60 раз быстрее, чем лучшие литий-ионные элементы, и удерживают в три раза больше энергии, чем лучшие элементы на основе алюминия.

Они также более безопасны, не имеют верхнего предела в амперах, вызывающего самопроизвольный перегрев, более экологичны и легче утилизируются благодаря стабильным материалам основы. Тестирование также показывает, что проверочные батареи типа «таблетка» служат в три раза дольше, чем литий-ионные версии.

GMG планирует вывести на рынок алюминиево-ионные графеновые аккумуляторные батареи в конце этого или в начале следующего года, а выпуск автомобильных аккумуляторных батарей запланирован на начало 2024 года.

Созданные на основе передовой технологии Австралийского института биоинженерии и нанотехнологий Квинслендского университета (UQ), в элементах батарей используются нанотехнологии, позволяющие вставлять атомы алюминия внутрь крошечных отверстий в графеновых плоскостях.

Алюминиево-ионная технология Graphene Manufacturing Group позволяет заряжать iPhone менее чем за 10 … [+] секунд. Он работает, бросая атомы алюминия в отверстия в графене. Фото: Группа производителей графена

Группа по производству графена

Тестирование, проведенное рецензируемым специализированным изданием Advanced Functional Materials Публикация заключила, что элементы обладают «выдающейся высокой производительностью (149 мАч г-1 при 5 А г-1), превосходящей все ранее описанные катодные материалы AIB».

Управляющий директор

GMG Крейг Никол настаивал на том, что, хотя элементы его компании — не единственные разрабатываемые графеновые алюминиево-ионные элементы, они, несомненно, являются самыми мощными, надежными и быстро заряжающимися.

«Он заряжается так быстро, что это, по сути, суперконденсатор», — заявил Николь. «Он заряжает монетный элемент менее чем за 10 секунд».

Утверждается, что новые аккумуляторные элементы обеспечивают гораздо большую удельную мощность, чем существующие литий-ионные аккумуляторы, без проблем с охлаждением, нагревом или редкоземельными элементами, с которыми они сталкиваются.

«Пока проблем с температурой нет. Двадцать процентов литий-ионной аккумуляторной батареи (в автомобиле) связано с их охлаждением. Очень высока вероятность, что нам вообще не понадобится ни охлаждение, ни обогрев », — заявил Николь.

«Он не перегревается и пока хорошо работает при минусовых температурах при тестировании.

«Им не нужны контуры для охлаждения или обогрева, которые в настоящее время составляют около 80 кг в упаковке 100 кВт / ч».

При перезарядке алюминиево-ионных батарей они возвращаются к отрицательному электроду и меняют местами три алюминиевых… [+] электронов на ион, по сравнению с максимальной скоростью лития, равной одному. Фото: Группа производителей графена

Группа по производству графена

Новую технологию ячеек, как настаивал Николь, можно было бы внедрить в существующие литий-ионные корпуса, такие как архивная фотография MEB от Volkswagen Group, что позволит избежать проблем с архитектурой автомобильной промышленности, которая, как правило, используется до 20 лет.

«Наши будут иметь ту же форму и напряжение, что и нынешние литий-ионные элементы, или мы можем придать любую необходимую форму», — подтвердил Николь.

«Это прямая замена, которая заряжается так быстро, что это, по сути, суперконденсатор.

«Некоторые литий-ионные элементы не могут работать более 1,5-2 ампер, иначе вы можете взорвать аккумулятор, но наша технология не имеет теоретических ограничений».

Алюминиево-ионные аккумуляторные элементы — горячая почва для развития, особенно в автомобильной промышленности.

Одни только недавние проекты включали сотрудничество между Китайским технологическим университетом Даляня и Университетом Небраски, а также другими проектами из Корнельского университета, Университета Клемсона, Университета Мэриленда, Стэнфордского университета, факультета полимеров Университета Чжэцзян и промышленного консорциума European Alion. .

Различия носят сугубо технический характер, но в ячейках GMG используется графен, полученный с помощью собственной плазменной технологии, а не из традиционных источников графита, и в результате плотность энергии в три раза превышает плотность энергии следующей лучшей ячейки из Стэнфордского университета.

Алюминиево-ионный монетный элемент Graphene Manufacturing Group будет запущен в производство в начале 2022 года. Фото: … [+] Graphene Manufacturing Group

Группа по производству графена

Алюминий-ионная технология Stanford с природным графитом дает 68.7 Ватт-часов на килограмм и 41,2 Вт на килограмм, в то время как его вспененный графит обеспечивает мощность до 3000 Вт / кг.

Аккумулятор GMG-UQ нагнетает мощность от 150 до 160 Вт / кг и до 7000 Вт / кг.

«Они (UQ) нашли способ проделывать дыры в графене и способ хранить в дырках атомы алюминия ближе друг к другу.

«Если мы просверлим отверстия, атомы застрянут внутри графена, и он станет намного более плотным, как шар для боулинга на матрасе».

В рецензируемой публикации Advanced Functional Materials обнаружено, что трехслойный графен с перфорацией на поверхности (SPG3-400) имеет «значительное количество плоских мезопор (≈2.3 нм) и чрезвычайно низкое отношение O / C 2,54% продемонстрировали отличные электрохимические характеристики.

«Этот материал SPG3-400 демонстрирует исключительную обратимую емкость (197 мАч г-1 при 2 А г-1) и выдающуюся производительность», — заключил он.

Алюминий-ионная технология имеет существенные преимущества и недостатки по сравнению с литий-ионной аккумуляторной технологией, которая сегодня используется почти в каждом электромобиле.

Когда элемент перезаряжается, ионы алюминия возвращаются к отрицательному электроду и могут обмениваться тремя электронами на ион вместо ограничения скорости лития, равного только одному.

Использование алюминиево-ионных элементов дает также огромное геополитическое, ценовое, экологическое и вторичное преимущество, поскольку в них практически не используются какие-либо экзотические материалы.

«Это в основном алюминиевая фольга, хлорид алюминия (прекурсор алюминия, который может быть переработан), ионная жидкость и мочевина», — сказал Николь.

«Девяносто процентов мирового производства и закупок лития по-прежнему осуществляется через Китай, а 10 процентов — через Чили.

«У нас есть весь необходимый нам алюминий прямо здесь, в Австралии, и его можно безопасно производить в первом мире.”

Главный научный сотрудник Graphene Manufacturing Group д-р Ашок Кумар Нанджундан (слева) и д-р … [+] Сяодан Хуанг из Австралийского института биоинженерии и нанотехнологий Квинслендского университета обсуждают прорыв в области батарей. Фото: Производственная группа графена.

Группа по производству графена

Компания GMG, зарегистрированная на бирже TSX Venture в Канаде, подключилась к технологии графеновых алюминиево-ионных аккумуляторов UQ, снабдив университет графеном.

«Наш ведущий специалист по продуктам д-р Ашок Нанджундан с самого начала участвовал в проекте Университета Квинсленда в своем исследовательском центре нанотехнологий», — сказал Николь, признав, что GMG почти «повезло» с этой технологией, бесплатно предоставив для исследовательских проектов свой графен. .

GMG не заключила договор о поставках с крупным производителем или производственным предприятием.

«Мы еще не связаны с крупными брендами, но это может войти в Apple iPhone и зарядить его за секунды», — подтвердил Николь.

«Сначала мы выведем на рынок монетный элемент. Он заряжается менее чем за минуту и ​​имеет в три раза больше энергии, чем литий », — говорится в сообщении продукта Barcaldine.

«Это также гораздо менее вредно для здоровья. Ребенка можно убить литием, если его проглотить, но не алюминием.

Монетная батарея станет первой производимой алюминиево-ионной батареей Graphene Manufucturing Group, … [+] которая начнется в начале следующего года. Фото: Группа производителей графена

Группа по производству графена

Еще одно преимущество — стоимость.Литий подорожал с 1460 долларов США за метрическую тонну в 2005 году до 13 000 долларов США за тонну на этой неделе, в то время как цена на алюминий выросла с 1730 долларов США до 2078 долларов США за тот же период.

Еще одно преимущество состоит в том, что в графеновых алюминиево-ионных элементах GMG не используется медь, которая стоит около 8470 долларов США за тонну.

Хотя он открыт для производственных соглашений, предпочтительный план GMG состоит в том, чтобы «работать» с технологией, насколько это возможно, сначала с установками от 10 гигаватт до 50 гигаватт, даже если Австралия не может быть логическим первым выбором для производственного предприятия.

Это не единственная компания из Брисбена, которая продвигает в мир аккумуляторные батареи.

PPK Group имеет совместное предприятие с Deakin University по разработке литий-серных батарей, а Vecco Group подтвердила сделку с Shanghai Electric по производству ванадиевых батарей для коммерческого хранения энергии в Брисбене.

Батареи как источники электроэнергии

Батареи как источники электроэнергии

Содержание

Батареи как источники электроэнергии

Это
Раздел посвящен батареям — этим маленьким источникам энергии в портативных электрических устройствах.

• Ежегодно производится более 15 миллиардов аккумуляторов для домашнего использования и
  продается по всему миру.
• Многие из них являются щелочными или угольно-цинковыми батареями, которые выбрасываются после
  одноразовое использование, при значительных затратах как с экономической, так и с экономической точки зрения.
  среда.
• Постоянное развитие как аккумуляторных батарей, так и зарядных устройств, означает
  что одноразовые батареи можно в значительной степени заменить экологически чистыми
  дружелюбный перезаряжаемый никель-металлогидридный (NiMH) или литий-ионный (Li-ion)
  батареи, которые служат намного дольше в устройствах с высоким разрядом — каждый раз, когда они
  заряжен — и может использоваться много сотен раз…сэкономить много
  Деньги.

Типы АКБ

Существует множество различных типов бытовых батарей, используемых для различных целей.

Три основных типа:

• Мокрые элементы: свинцово-кислотные батареи для транспортных средств; также используется в промышленности.
• Сухие неперезаряжаемые элементы: это наиболее распространенные типы домашних хозяйств.
  аккумулятор.
• Перезаряжаемый сухой элемент
  аккумуляторы, используемые в электроинструментах, беспроводных устройствах, мобильных телефонах и т. д.

Одноразовые бытовые батареи общего назначения включают:

• Цинк-уголь, используемый в приборах с низким уровнем дренажа, таких как фонарики, часы, бритвы
  и радио.
• Хлорид цинка, используемый в аналогичных целях.
• Щелочной марганец, используемый в личных стереосистемах, магнитофонах. Меньше
  склонны к протеканию, чем два вышеупомянутых типа, и имеют более длительный срок службы.
• Основные кнопочные ячейки:
• Оксид ртути, используемый в батареях для слуховых аппаратов, кардиостимуляторов, фотографических
  оборудование.
• Цинк-воздух — альтернатива кнопочным элементам с оксидом ртути — используется для слуха
  вспомогательные средства и радиопейджеры.
• Оксид серебра, используемый для изготовления электронных часов и калькуляторов.
• Литий, используемый для изготовления часов и фотоаппаратуры.

Сухие аккумуляторные батареи для домашнего использования включают:

• Никель-кадмиевые (NiCd) батареи — одна из самых ранних технологий, но одна из самых быстрорастущих отраслей
  на рынке аккумуляторов.
• Никель-металлогидридные (NiMH) батареи — менее вредны для окружающей среды
  альтернатива NiCd и, как правило, имеют более длительный срок службы.
• Литий-ионные (Li-Ion) аккумуляторы — большая емкость хранения энергии, чем
  NiCd и NiMH аккумуляторы.

Используется для беспроводных электроинструментов, персональных стереосистем, портативных телефонов, портативных компьютеров.
компьютеры, бритвы, моторизованные игрушки и др. со сроком службы 4-5 лет. Использование аккумуляторных батарей сокращает количество
батареи, требующие утилизации, но 80% из них содержат никель-кадмий, известный
канцероген для человека, поэтому его необходимо безопасно утилизировать.

Проблемы окружающей среды

В среднем домохозяйство использует 21 батарею в год. Великобритания производит от 20 до 30 000
тонн отходов аккумуляторных батарей общего назначения каждый год, но меньше
перерабатывается более 1000 тонн.

В 2001 году мы купили 680 миллионов аккумуляторов в Великобритании. Большинство из них (89%)
были батареи общего назначения. Это составило почти 19000 тонн
отработанные батареи общего назначения, требующие утилизации в Великобритании.

В настоящее время только очень небольшой процент потребительских одноразовых батарей
перерабатываются (менее 2%), и большая часть отработанных батарей утилизируется на свалке
места. Скорость утилизации бытовых аккумуляторных батарей оценивается в
быть 5%.

Хотя точный химический состав варьируется от типа к типу (см. Ниже), большинство
аккумуляторы содержат тяжелые металлы, которые являются основной причиной загрязнения окружающей среды.
беспокойство. При неправильной утилизации эти тяжелые металлы могут просочиться в
заземление при коррозии корпуса аккумулятора.Это может способствовать развитию почвы и
загрязнение воды и опасность для дикой природы. Кадмий, например, может быть токсичным для
водные беспозвоночные и могут накапливаться в рыбе, что наносит ущерб экосистемам
и делает их непригодными для употребления в пищу. Некоторые батареи, например, кнопочные
батареи также содержат ртуть, которая имеет аналогичные опасные свойства.
Ртуть больше не используется в производстве одноразовых аккумуляторов.
батареи, за исключением кнопочных элементов, где они являются функциональным компонентом.В
основные европейские поставщики аккумуляторов предлагают одноразовые безртутные
аккумуляторы с 1994 года.

Утилизация аккумуляторов

Все большее число домовладельцев признают остаточную стоимость потраченных
батарейки и отделите их от обычных бытовых отходов для переработки.
Ряд местных властей теперь собирают отходы бытовых аккумуляторов на обочине дороги.
коллекции. Перезаряжаемые батареи также можно утилизировать после того, как они
достигли конца своего срока полезного использования.

Батареи содержат ряд металлов, которые можно повторно использовать в качестве вторичного сырья.
материал. Существуют хорошо зарекомендовавшие себя методы утилизации большинства аккумуляторов.
содержащие свинец, никель-кадмий, гидрид никеля и ртуть. Для некоторых, таких как
новые никель-гидридные и литиевые системы, рециркуляция все еще находится на ранней стадии
этапы.

Первый в Великобритании завод по переработке бытовых аккумуляторов был
недавно открылся в Вест Бромвич. Предполагается, что он сможет перерабатывать
до 1800 тонн в год; ожидается, что открытие этого завода будет стимулировать
значительный рост объемов утилизации бытовых аккумуляторов в Великобритании.

Чем мы можем помочь?

• По возможности используйте сеть, а не батареи.
• Выключайте приборы с батарейным питанием, когда они не используются
• Используйте аккумуляторные батареи и батарею
  зарядное устройство. Это экономит энергию, потому что энергия, необходимая для производства батареи, уменьшается.
  в среднем в 50 раз больше, чем выделяемая энергия.
• Однако перезаряжаемый
  батарейки не подходят для дымовых извещателей, так как они могут внезапно разрядиться,
  предотвращение срабатывания сигнализации при низком уровне заряда батареи.
• Выбираю бытовую технику
  которые могут использовать энергию, полученную от солнца через солнечные панели или от обмотки
  механизм, например радиоприемники, зарядные устройства для мобильных телефонов

Справка о стоимости энергии от аккумуляторов

Если мы посмотрим на выбор, который у нас есть для домашнего хозяйства
аккумуляторов, и попытаться сравнить их стоимость, мы должны посмотреть на стоимость киловатт-часа.
питание от сети переменного тока оплачивается в тех же единицах, а стоимость 1 кВтч —
количество энергии, необходимое для работы типичного электрического камина с одной перемычкой в ​​течение одного часа)
— на данный момент около 10 пенсов.Одноразовые батареи — гораздо более дорогой способ использования энергии. В зависимости от
на тип, емкость и стоимость батареи одноразовые расходные материалы имеют ценник
от 300 до более 10 000 за киловатт-час. Напротив, стоимость
использование аккумуляторных батарей составляет порядка 1 на киловатт-час!

Аре
аккумуляторные батареи рентабельны?

На основании приведенного выше аргумента в чистом выражении стоимости энергии да .
Но это зависит от приложения.Для
портативный CD-плеер, ДА! Однозначно того стоит! Для калькулятора, где
время автономной работы может быть значительным, меньше
очевидный. Способ решить — это выяснить, сколько комплектов аккумуляторов (плюс
необходимое зарядное устройство) будет
стоимость, по сравнению со стоимостью одноразовых батареек. Разделите результаты и вы
иметь число, обозначающее, сколько комплектов сухих батарей вы можете приобрести за
такие же затраты!

В некоторых случаях производители оборудования не рекомендуют использовать аккумуляторные батареи.
Хотя есть несколько обстоятельств, когда использование аккумуляторных батарей может повлиять на
нормальная работа, важно знать, что аккумуляторные батареи могут разрядиться.
довольно внезапно — то есть их напряжение на клеммах может упасть до точки, в которой
оборудование перестает работать без предупреждения; и они разрядятся вполне
заметно, даже если ток не подается. Одноразовые батарейки можно
получены со сроком годности от года и более; при установке они постепенно
снижение производительности, при продолжительном периоде, пока напряжение на клеммах
постепенно падает.Они идут плоско, как бегун на длинные дистанции
устаете, а аккумуляторные батареи разряжаются, как едет машина
закончилось топливо. Аккумуляторы никогда не должны использоваться в аварийном оборудовании —
например дымовая сигнализация, аварийное освещение и т. д., так как терминал быстро падает
напряжение может остаться незамеченным, и устройство может перестать работать, когда это необходимо.

Как работают аккумуляторы

Батарея состоит из одного или нескольких отдельных элементов .Однако срок
Батарея широко используется как для батарей, так и для одиночных элементов. Все
батареи преобразуют накопленную химическую энергию в электрическую. Это достигается
заставляя электроны течь всякий раз, когда есть внешний проводящий путь между электродами ячейки.
Электроны текут в результате электрохимической реакции между двумя электродами ячейки, разделенными электролитом. Ячейка становится
разряжается, когда активные материалы внутри ячейки истощаются и химические реакции замедляются.Напряжение, создаваемое ячейкой, зависит от материала электродов, площади их поверхности и материала между электродами (электролита). Ток прекращается при удалении соединения между электродами.
Перезаряжаемые элементы работают по тому же принципу, за исключением того, что протекающая химическая реакция
разряд может быть обратным , если аккумулятор заряжен . Этот
вызывает прохождение тока через батарею в обратном направлении,
путем подачи внешнего напряжения между клеммами.При подключении к соответствующему зарядному устройству элементы преобразуют электрическую энергию обратно в потенциальную химическую энергию. Процесс повторяется каждый раз, когда аккумулятор разряжается и перезаряжается.

В разных элементах используются разные электродные материалы и разное выходное напряжение (1,2, 1,5, 2 и 3,6 В для типов, обсуждаемых здесь). Более высокие напряжения возможны при последовательном соединении ячеек.

Емкость ячеек определяется материалами, используемыми в их
конструкции и выражается в ампер-часах (Ач) или миллиампер-часах (мАч).Приблизительное время, в течение которого батареи хватит на одну зарядку, можно узнать, разделив емкость батареи.
(часто печатается на самой батарее) по среднему потреблению тока устройством.

Таким образом, можно ожидать, что батарея емкостью 600 мАч будет питать приемник, потребляющий 60 мА в течение 10 часов.

Батареи можно представить как состоящие из одной или нескольких идеальных ячеек с резистором в
серия — внутреннее сопротивление. Вы не найдете настоящего резистора, если вскроете аккумуляторную батарею, но эффект тот же.У некоторых типов батарей значения внутреннего сопротивления выше, чем у других. Высокое внутреннее сопротивление не имеет значения, если используются устройства, потребляющие довольно низкие токи (например, часы или небольшой приемник).
Однако, если вы используете что-то вроде мощного фонарика или аудиоусилителя,
По закону Ома батарея с высоким внутренним сопротивлением может не передавать требуемый для нее ток.

Никель-кадмиевый (NiCad)

Никель-кадмиевые элементы являются наиболее часто используемыми аккумуляторными батареями в потребительских приложениях.
Они используют никель и кадмий в качестве электродов и водный гидроксид калия в качестве
электролит. Они имеют такие же размеры, что и неперезаряжаемые элементы, и часто могут напрямую заменить неперезаряжаемые щелочные или
цинк-углеродные элементы. NiCad имеют несколько более низкое выходное напряжение, чем неперезаряжаемые элементы (1,2 против 1,5 вольт). В большинстве случаев эта разница не важна.
Никель-кадмиевые аккумуляторные батареи имеют напряжение 2,4, 3,6, 4,8, 6, 7,2, 9, 10,8 вольт и т. Д. Это соответствует 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 и 9 элементам соответственно.Никель-кадмиевые батареи лучше всего работают при температуре от 16 до 26 градусов Цельсия. Их емкость снижается при более высоких температурах.
При температуре ниже 0 градусов образуется водород, и при использовании элементов существует опасность взрыва.
Никель-кадмиевые батареи имеют низкое внутреннее сопротивление. Это делает их подходящими для оборудования, потребляющего большие токи (например, переносных передающих устройств). Тем не мение,
низкое внутреннее сопротивление означает, что при коротком замыкании ячейки будут протекать чрезвычайно высокие токи (до 30 ампер для ячейки размера C!).
Следует избегать короткого замыкания, так как оно может вызвать перегрев и повреждение элементов.

Нормальная скорость зарядки составляет 10% емкости аккумулятора в течение 14 часов. Например, если аккумулятор имеет емкость 600 мАч, его правильный ток зарядки составляет 60 мА. Поскольку процесс зарядки не является эффективным на 100%, зарядное устройство необходимо оставить работающим примерно на 14 часов вместо 10 часов. Возможны более высокие зарядные токи, но время зарядки должно быть пропорционально сокращено.Никель-кадмиевые аккумуляторы можно оставлять на зарядном устройстве с малым током заряда на неопределенный срок, если зарядный ток снижен до 2% от номинальной емкости батареи в ампер-часах. Избегайте нагрева во время зарядки, чтобы продлить срок службы батареи.
Никель-кадмиевые батареи требуют зарядного устройства постоянного тока; то есть тот, при котором ток, подаваемый на батарею, является фиксированным в течение всего периода зарядки. Такое зарядное устройство может быть чем-то таким же простым, как нерегулируемый источник питания постоянного тока с последовательным резистором для ограничения зарядного тока в элементах. Если известно напряжение зарядного устройства и требуемый ток зарядки аккумулятора, можно использовать закон Ома для расчета правильного значения последовательного резистора.Поскольку никель-кадмиевые аккумуляторы имеют низкое внутреннее сопротивление, правильная зарядка может происходить при последовательном подключении нескольких ячеек.
Для обеспечения наилучшего срока службы никель-кадмиевые батареи не должны разряжаться ниже 1,0 В на элемент. При зарядке NiCads должен показывать 1,45 В на элемент. Если во время зарядки напряжение элемента выше (например, 1,6 или 1,7 В), элемент неисправен и его следует выбросить.

Часто обсуждается так называемый «эффект памяти», проявляемый никель-кадмиевыми ячейками. Это относится к заявленной тенденции элементов не выдавать свое номинальное напряжение при помещении в зарядное устройство до полной разрядки.Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что истинный «эффект памяти» встречается редко, и эти наблюдения
фактически из-за непрерывной перезарядки, которая может вызвать перезарядку электролита.
кристаллизоваться внутри клетки. К счастью, этот эффект можно преодолеть, подвергнув аккумулятор одному или нескольким циклам глубокой зарядки / разрядки.
Другой часто встречающийся термин — это обращение ячейки . Это может произойти, когда батарея элементов разряжается ниже безопасного уровня 1,0 вольт на элемент. Во время этого разряда различия между отдельными ячейками могут привести к тому, что одна ячейка истощится раньше остальных.Когда это происходит, ток, генерируемый оставшимися активными ячейками, «заряжает» самую слабую ячейку, но с обратной полярностью. Это может привести к выбросу газа и необратимому повреждению аккумуляторной батареи.

В никель-кадмиевых батареях иногда возникает внутреннее короткое замыкание из-за накопления кристаллов внутри
ячейке, и это обычно означает конец ее полезного срока службы. Срок службы от 200 до 800 зарядов
и разряды типичны для никель-кадмиевых аккумуляторов.

Металлогидрид никеля (NiMH)

Подобно никель-кадмиевым ячейкам, никель-металлогидридные элементы обеспечивают 1.25 вольт на ячейку.
Кадмий в NiCad заменен на
гидриды металлов, которые представляют меньшую опасность для окружающей среды. Аккумулятор
производители заявляют, что NiMH-элементы не страдают «эффектом памяти» и их можно заряжать до 1000 раз.
NiMH элементы не так подходят, как NiCad, для экстремальных токовых нагрузок, но обладают большей емкостью при том же размере элемента. Типичный никель-кадмиевый аккумулятор AA,
(часто используется в велосипедных лампах, магнитофонах или проигрывателях компакт-дисков) может иметь емкость 750 мАч, но никель-металлгидридный аккумулятор может обеспечить 1100 мАч — на 45 процентов больше.Это делает никель-металлгидридные элементы хорошим выбором для приложений, где желателен долгий срок службы, но текущие требования невысоки.
Зарядное устройство, необходимое для никель-металлгидридных аккумуляторов, аналогично зарядному устройству для никель-кадмиевых аккумуляторов; Это
должен обеспечивать постоянный ток, но обычно время зарядки необходимо увеличивать
ввиду большей емкости ячеек.

Главный враг аккумуляторных батарей — тепло. Если элементы нагреваются во время зарядки, зарядный ток
должны быть уменьшены, чтобы предотвратить повреждение.

Литий-ионный (Li-Ion)

Литий-ионные элементы — это новейшие из обсуждаемых здесь типов батарей, появившиеся на рынке.Они предлагают более высокое напряжение ячеек (3,6 В) и большую емкость для данного объема. Это делает их особенно подходящими для портативного оборудования, где важно длительное время работы, например для мобильных телефонов.
Например, размер типичного литий-ионного аккумулятора составляет 55x45x20 мм, но он обеспечивает напряжение 7,2 В при емкости 1100 мАч. Литий-ионные батареи по-прежнему довольно дороги, но
использование в домашних условиях за счет их включения в фотоаппараты, видеокамеры, карманные компьютеры
компьютеры и мобильные телефоны.Требуется специальное зарядное устройство; один предназначен для
NiCad или NiMH использовать нельзя.

Некоторые ссылки

Добро пожаловать в Battery University

Батареи как
компоненты — из: Образовательные
энциклопедия

http://www.energizer.com/learning/howbatterieswork.asp

Руководство по применению резервного аккумулятора

http://www.wasteonline.org.uk/resources/InformationSheets/Batteries.htm

http: // www.cycom.co.uk/howto/electricity_consuming_measurement.html

Практический пример некоторых вопросов устойчивости / окружающей среды, связанных с выбором
одноразовых или перезаряжаемых батарей для питания Walkman можно найти здесь
(PDF). Он организован как проблема с предложенным решением, и вы
может обсудить это с вашим руководителем.

Зарядка аккумулятора

Дэвид Холберн Октябрь 2005 г.

Как подготовить батареи к переработке

Как подготовить батареи к переработке

Большинство батарей, которые мы используем каждый день, не требуют специальной подготовки перед утилизацией, однако мы рекомендуем принять меры предосторожности при утилизации некоторых типов батарей, чтобы снизить риск короткого замыкания.

Аккумуляторы

Перезаряжаемые батареи бывают всех распространенных размеров, таких как AA, AAA, C, D и 9 вольт, и вы найдете их во многих различных бытовых устройствах. Они также используются в мобильных телефонах, ноутбуках и инструментах. Внимательно осмотрите аккумуляторные батареи на предмет повреждений. Пожалуйста, убедитесь, что все открытые клеммы или провода заклеены лентой или упакованы в пакеты во время хранения и перед переработкой.

Первичные литиевые батарейки типа «таблетка» (неперезаряжаемые)

Необходимо обратить особое внимание на то, чтобы все первичные литиевые батарейки типа «таблетка» имели свои положительные клеммы перед утилизацией.Мы рекомендуем заклеить как положительные, так и отрицательные клеммы, просто обернув один кусок ленты вокруг верхней и нижней части кнопочной ячейки, закрывая оба конца клеммы.

Батарейки

типа «таблетка» используются во многих приложениях, таких как музыкальные поздравительные открытки, часы и слуховые аппараты.

Прочие первичные литиевые батареи (неперезаряжаемые)

Помимо различных размеров кнопочных ячеек, существуют более распространенные варианты AAA, AA, C, D и 9 вольт.Перед утилизацией положительные клеммы всех этих батарей должны быть заклеены лентой.

Герметичные свинцово-кислотные батареи (SLA)

Герметичные свинцово-кислотные батареи

обычно используются для питания систем аварийного освещения, блоков питания ИБП, автомобилей с дистанционным управлением и транспортных средств. Размеры этих батарей различаются в зависимости от области применения, и перед утилизацией положительные клеммы каждой из них необходимо заклеить лентой.

Батареи 6 В

6-вольтовые батарейки используются в более крупных фонариках и фонарях.Несмотря на то, что это не подпадает под действие Закона о транспортировке опасных грузов, мы рекомендуем также накинуть защитные колпачки или малярную ленту на терминалы перед утилизацией.

Все 9 В (включая щелочные)

9-вольтовые батарейки обычно используются в детекторах дыма и будильниках. Просто поместите кусок малярной ленты на концы клемм, чтобы закрепить как положительные, так и отрицательные клеммы.

Сломанные или поврежденные батареи

Осторожно поместите сломанные или протекающие батареи в отдельный мешок или контейнер, одобренный ООН, вместе с защитными перчатками и очками.Отметьте контейнер, если он содержит сломанные батареи. Не приносите сломанные или поврежденные батареи на места сбора RMC, пожалуйста, свяжитесь с RMC, чтобы принять меры по утилизации.

Закрепление положительных выводов на батарее

Положительная клемма аккумулятора помечена знаком + или может быть идентифицирована как красная клемма на батареях типа Sealed Lead Acid.

Чтобы надежно закрепить батарею, просто поместите кусок малярной ленты на положительный конец клеммы, чтобы он не соприкасался с металлическими или другими батареями.

На 6-вольтовых батареях оберните кусочек малярной ленты вокруг пружин клемм, чтобы предотвратить заклинивание кнопочных элементов меньшего типа между клеммами.

Повторное использование упаковки

Рассмотрите возможность повторного использования упаковки сменной батареи, чтобы закрепить использованную батарею. Просто поместите использованный аккумулятор внутрь упаковки и, при необходимости, заклейте упаковку куском ленты.

Чего следует избегать

Укладка кнопочных батарей в стопку перед наклеиванием лентой

Если необходимо подготовить несколько батарей с кнопочными элементами для переработки, просто используйте более длинный кусок упаковочной ленты и поместите каждую батарейку рядом с положительной клеммой напротив ленты.Чтобы батареи оставались вместе, оберните другой отрезок упаковочной ленты на отрицательных концах.

Соединение лент с разными химическими составами вместе

Каждая батарея, перерабатываемая в RMC, сортируется по типу и химическому составу. Наклейте достаточно ленты, чтобы надежно закрыть положительный вывод. Старайтесь не обматывать всю батарею лентой или склеивать вместе разные химические вещества.

У большинства из нас есть место (или несколько), где мы храним использованные батареи, прежде чем отправиться в местный пункт розничной переработки.Ниже мы перечислили несколько полезных советов и рекомендаций по хранению использованных батарей.

Вне зоны действия

Все батареи следует хранить в недоступном для маленьких детей месте. Литиевые батарейки, которые можно найти в музыкальных поздравительных открытках, могут быть привлекательным предметом для любознательного ребенка. Известно, что этот тип батареи вызывает серьезные ожоги пищевода при проглатывании, что в некоторых случаях приводит к смерти.

Если вы подозреваете, что ваш ребенок проглотил батарею любого типа, вам следует немедленно обратиться в местную службу экстренной помощи.

Хранить в прохладном сухом месте

Храните использованные батареи в прохладном и сухом месте. Батареи нельзя хранить в условиях сильной жары, рядом с легковоспламеняющимися материалами или в местах с повышенной влажностью.

Используйте пластиковый или картонный контейнер

В качестве дополнительной меры предосторожности используйте непроводящий контейнер для хранения, такой как пластиковое ведро или картонная коробка, а не металлическую банку из-под кофе для хранения. Не храните батареи вместе с легковоспламеняющимися или проводящими материалами, такими как металл, скрепки, скобы и т. Д.

Перед хранением убедитесь, что металлические, 9-вольтовые, герметичные свинцово-кислотные и литиевые батареи заклеены лентой или упакованы в индивидуальные пакеты.

Безопасные положительные выводы

Не забудьте приклеить положительные клеммы на всех перечисленных выше типах батарей, чтобы снизить риск короткого замыкания.

Вы живете в Онтарио, Канада?

Если да, то вы можете найти ближайший к вам магазин по переработке батарей. Просто введите свой почтовый индекс или название города в наш инструмент поиска.Если вы живете за пределами Онтарио, обратитесь в местный муниципалитет, чтобы найти ближайший пункт переработки.

Спасибо

Мы получили ваше сообщение и вскоре ответим вам.

Выбросы токсичного фторидного газа при возгорании литий-ионных аккумуляторов

Литий-ионные аккумуляторы — это технический и коммерческий успех, позволяющий находить множество применений от сотовых телефонов до электромобилей и крупномасштабных электростанций по хранению энергии.Однако случайные возгорания аккумуляторных батарей вызвали некоторую озабоченность, особенно в отношении риска самопроизвольных возгораний и сильного тепла, выделяемого такими пожарами ^1,2,3,4,5 . Хотя сам пожар и выделяемое им тепло могут представлять серьезную угрозу во многих ситуациях, риски, связанные с выбросами газа и дыма из-за неисправных литий-ионных батарей, могут в некоторых обстоятельствах быть более серьезными, особенно в замкнутых средах, где присутствуют люди. например, в самолете, подводной лодке, шахте, космическом корабле или в доме, оборудованном аккумуляторной системой хранения энергии.Однако выбросы газа изучены лишь в очень ограниченной степени.

Необратимое тепловое событие в литий-ионной батарее может быть инициировано несколькими способами: спонтанным внутренним или внешним коротким замыканием, перезарядкой, внешним нагревом или возгоранием, механическим воздействием и т. Д. Это может привести к тепловому разгоне, вызванному экзотермической реакции в батарее ^6,7,8,9,10 , что в конечном итоге приведет к пожару и / или взрыву. Последствия такого события для большой литий-ионной аккумуляторной батареи могут быть серьезными из-за риска распространения отказа ^11,12,13 .Электролит в литий-ионной батарее легко воспламеняется и обычно содержит гексафторфосфат лития (LiPF ₆ ) или другие соли лития, содержащие фтор. В случае перегрева электролит испарится и, в конечном итоге, выйдет из аккумуляторных элементов. Газы могут воспламениться, а могут и не загореться сразу. Если выбрасываемый газ не воспламеняется немедленно, существует неминуемая опасность взрыва газа на более поздней стадии. Литий-ионные аккумуляторы выделяют различное количество токсичных веществ ^14,15,16 , а также e.грамм. CO (удушающий газ) и CO ₂ (вызывает кислородное голодание) во время нагрева и пожара. При повышенной температуре содержание фтора в электролите и, в некоторой степени, в других частях батареи, таких как связующее из поливинилиденфторида (PVdF) в электродах, может образовывать газы, такие как фтористый водород HF, пентафторид фосфора (PF ₅ ) и фосфорилфторид (POF ₃ ). Соединения, содержащие фтор, также могут присутствовать, например, в виде антипирены в электролите и / или сепараторе ¹⁷ , в добавках и материалах электродов, e.грамм. флуорофосфаты ^18,19 , добавляя дополнительные источники фтора.

Разложению LiPF ₆ способствует присутствие воды / влажности в соответствии со следующими реакциями: ^20,21 ;

$$ {{\ rm {LiPF}}} _ {6} \ to {\ text {LiF} + \ text {PF}} _ {5} $$

(1)

$$ {{\ rm {PF}}} _ {5} {+ {\ rm {H}}} _ {2} {\ rm {O}} \ to {{\ rm {POF}}} _ {3} \, + \, \ text {2HF} $$

(2)

$$ {{\ rm {LiPF}}} _ {6} {+ {\ rm {H}}} _ {2} {\ rm {O}} \ to {\ text {LiF} + \ text { POF}} _ {3} \, + \, \ text {2HF} $$

(3)

Из них ПФ ₅ недолговечный.Токсичность HF и производной фтористоводородной кислоты хорошо известна ^22,23,24 , в то время как данные о токсичности отсутствуют для POF ₃ , который является реактивным промежуточным продуктом ²⁵ , который будет реагировать либо с другими органическими материалами, либо с вода, наконец, генерирует HF. Судя по аналогии с хлором, POCl ₃ / HCl ²⁴ , POF ₃ может быть даже более токсичным, чем HF. Разложение фторсодержащих соединений является сложным, и в этих ситуациях также могут выделяться многие другие токсичные фторидные газы, однако в данном исследовании основное внимание уделяется анализу HF и POF ₃ .

Хотя был предпринят ряд качественных и полуколичественных попыток для измерения HF от литий-ионных аккумуляторов в условиях злоупотребления, большинство исследований не сообщают зависящие от времени скорости или общие количества HF и других фторсодержащих газов для различных аккумуляторов. типы, химический состав аккумуляторов и состояние заряда (SOC). В некоторых представленных измерениях, HF был обнаружен в пределах ограниченных вариаций SOC во время неправильного использования литий-ионных аккумуляторных элементов ^15,16,26 , а также обнаружен во время неправильного использования аккумуляторных блоков ²⁷ .Однако количественные измерения эмиссии HF-газа с временным разрешением от полных литий-ионных аккумуляторных элементов, подвергшихся недопустимой ситуации, до сих пор изучались лишь в ограниченной степени; для нескольких значений SOC, включая более крупные коммерческие ячейки ^28,29 , коммерческую ячейку меньшего размера ³⁰ и исследовательскую ячейку (т. е. некоммерческую ячейку) ³¹ . Также были выполнены количественные измерения HF с временным разрешением для выделения газа из укомплектованных электромобилей, включая их литий-ионные аккумуляторные блоки, во время внешнего пожара ³² .Другие типы газовых выбросов из литий-ионных элементов во время злоупотреблений были предметом несколько большего количества расследований ^{33,34,35,36,37,38,39,40,41} . Поскольку электролит обычно является основным источником фтора, измерения выбросов фтора из электролитов аккумуляторного типа были изучены. Например, испытания на воздействие огня или внешнего нагрева проводились на электролитах ^{42,43,44,45,46} , а в некоторых случаях были измерены количественные количества HF и POF ₃ ^45,46 .Другие исследования электролитов, подвергшихся воздействию умеренных температур, 50–85 ° C, показывают образование различных соединений фтора ^{20,21,47,48,49} , а некоторые исследования включают как электролит, так и электродный материал ^50,51,52 .

Наше количественное исследование выбросов газов при возгорании литий-ионных аккумуляторов охватывает широкий спектр типов аккумуляторов. Мы обнаружили, что коммерческие литий-ионные аккумуляторы могут выделять значительное количество HF во время пожара и что уровень выбросов различается для разных типов аккумуляторов и уровней SOC.POF ₃ , с другой стороны, был обнаружен только в одном из типов клеток и только при 0% SOC. Использование водяного тумана в качестве огнетушащего вещества может способствовать образованию нежелательных газов, как в уравнениях (2) — (3), и наши ограниченные измерения показывают увеличение скорости образования HF во время применения водяного тумана, однако существенной разницы в общее количество HF, образовавшееся с использованием водяного тумана или без него.

Испытания литий-ионной батареи на возгорание

Эксперименты проводились с использованием внешней пропановой горелки с целью нагрева и зажигания элементов батареи, как описано в разделе «Методы».Было исследовано семь различных типов батарей, типа AG, от семи производителей и с разной емкостью, типом упаковки, конструкцией и химическим составом элементов, как указано в таблице 1. Тип A имел катод из оксида лития-кобальта (LCO) и угольный анод, типы От B до E были катод из литий-железо-фосфатного (LFP) и угольный анод, у типа F были электроды из никель-кобальт-алюминиевого оксида (NCA) и литий-алюминиево-титанфосфатного (LATP), в то время как тип G представлял собой аккумуляторную батарею для ноутбука с неопределенным химическим составом батареи.Все электролиты содержали LiPF ₆ . Большинство ячеек были протестированы на различные уровни SOC, от полностью заряженного, 100% SOC, до полностью разряженного, 0% SOC. В исследование были включены крупногабаритные элементы автомобильного класса, т.е. элементы серийного производства высокого промышленного качества с длительным сроком службы и т. Д.

Таблица 1 Подробная информация об испытанных элементах литий-ионных аккумуляторных батарей.

Скорость тепловыделения (HRR) и излучаемая HF для клеток B-типа с разными значениями SOC показаны на рис. 1. Только 100% клетки SOC показывают несколько отдельных пиков, соответствующих интенсивным вспышкам, когда клетки вентилируются и выделяемый газ горит, для всех остальных ячеек тепловыделение как функция времени более плавное.Такое поведение воспроизводимо и для других протестированных типов клеток, например, только 100% клетки SOC показывают более резкие пики тепловыделения с интенсивными вспышками.

Рисунок 1

Результаты для ячеек типа B, для 0–100% SOC с промежуточными шагами SOC 25%, подверженных внешнему возгоранию пропана; ( a ), показывающая скорость тепловыделения (вклад HRR горелки вычитается), на вставке фотографии показаны горящие элементы батареи во время испытания; ( b ), показывающий высвобождение HF как измеренные концентрации, так и рассчитанные скорости образования HF.Производительность HF рассчитывается по измеренной концентрации HF по закону идеального газа с учетом вентиляционного потока, см. Методы. Время начала процесса нагрева отмечено на оси времени.

Измерения выбросов газа во время огневых испытаний показывают, что образование HF коррелирует с увеличением HRR, хотя и с некоторой задержкой. Из рис. 1b видно, что чем выше значение SOC, тем выше значения пиковой скорости высвобождения HF. Общее количество ВЧ значительно различается для разных типов батарей, см. Рис.2а. Количество произведенной HF, выраженное в мг / Вт · ч, где Вт · ч — номинальная энергоемкость батареи, примерно в 10 раз выше для элемента с наивысшими значениями по сравнению с элементами с наименьшими значениями. Различное относительное количество электролита и наполнителей в элементах может быть простым объяснением этого различия, но информация об этих количествах труднодоступна для коммерческих батарей. Самые высокие значения HF обнаружены для карманных ячеек, возможное объяснение состоит в том, что жесткие призматические и цилиндрические элементы могут создавать более высокое давление перед взрывом, быстро выделяя большое количество газов / паров из электролита.Из-за высокой скорости высвобождения и, следовательно, короткого времени реакции, реакции сгорания могут быть неполными, и может образоваться меньше продуктов реакции. В тесте с участием типа G цилиндрические ячейки были уложены горизонтально, таким образом, они имели другое направление вентиляции и, возможно, увеличенные потери в стенках, которые в сочетании с очень энергичным откликом могли указывать на то, почему HF был обнаружен только с помощью анализа фильтра и не обнаружен с помощью FTIR. анализ. Исследуемые мешочные клетки типа B и C горели дольше и с меньшей интенсивностью.Однако пакетный элемент типа F сгорает быстрее, возможно, из-за другого материала электродов. Влияние SOC на высвобождение HF было менее значительным, и тенденция на рис. 2а показывает более высокие значения HF для 0%, чем для 100% SOC, однако с четкими пиками при 50% SOC. Хотя эти результаты воспроизводимы, их трудно объяснить. В других исследованиях ^30,31 , значительно более узких по объему испытаний, включая клетки меньшего размера и использующие несколько иной метод злоупотребления, было обнаружено, что общее количество HF, измеренное с помощью FTIR в реальном времени, было выше для уменьшения SOC (тесты проводится при 100%, 50% и 0% SOC).

Рисунок 2

Общее количество HF, измеренное с помощью FTIR, нормированное на номинальную электрическую мощность ( a ) и коэффициент энергии ( b ), для семи типов литий-ионных аккумуляторных элементов и с различным уровнем заряда уровни. Незакрашенные символы указывают на вариант повторения, например нанесение водяного тумана. Линии служат ориентиром для глаз. Коэффициент энергии — это безразмерная величина, рассчитанная делением общего тепловыделения от пожара батареи на номинальную электрическую мощность.Обратите внимание, что для 100% SOC значения перекрываются для типов C, E и F, а также для типов A, D и G в ( a ) и типов B, E и F в ( b ). * Низкое значение для типа C при 50% и 100% SOC и типа D при 50% SOC из-за того, что предварительное насыщение HF не применялось, поэтому часть выброса HF, вероятно, будет насыщена в системе отбора проб газа, см. Методы.

Кривая HRR используется для расчета общего тепловыделения (THR), которое соответствует энергии, выделяемой от горящей батареи.THR получается путем интегрирования измеренного HRR (с вычетом вклада горелки) за все время испытания. На рис. 2b показано соотношение энергии, то есть количество энергии, производимой горящей батареей, по сравнению с величиной номинальной электрической мощности, которую полностью заряженная батарея может передать во внешнюю цепь. Таким образом, соотношение энергии представляет собой сравнение химической и электрической энергии литий-ионного аккумуляторного элемента. Отношение энергии значительно различается для разных типов ячеек, но примерно постоянное для каждой ячейки, независимо от уровня SOC.На рис. 2a и b есть некоторые сходства для ячеек мешочка типа B и C, которые дают самые высокие значения в обоих случаях, хотя и в обратном порядке. Это может указывать на большее количество горючих материалов, например электролита в этих ячейках по сравнению с другими ячейками. Также интересно видеть, что соотношение энергии значительно варьируется между тестируемыми ячейками, в пределах от 5 до 21. Это важные знания для защиты от пожара и пожаротушения. Соотношение энергии, таким образом, относится к номинальной полностью заряженной батарее, в то время как при нормальном использовании используется только часть SOC-окна, например половина (50%) SOC-окна (соответствует циклическому переключению батареи между e.грамм. 30% и 80% SOC). Если вместо этого рассматривать общее тепловыделение, деленное на использованную емкость электрической батареи в конкретном приложении, получаются более высокие значения коэффициента использования энергии. Сводка результатов представлена ​​в таблице 2.

Измеренное тепловыделение от перегретой батареи может включать несколько аспектов, например повышение температуры аккумулятора и сгорание выделяющихся газов. Различия в зависимости от типа аккумуляторной батареи, метода инициирования, например если испытание проводится как испытание на внешнее возгорание, испытание на внешний нагрев или перезарядку, а также метод испытания, e.грамм. доступ к окружающему кислороду (инертный, недостаточно вентилируемый или хорошо вентилируемый огонь) и наличие внешнего воспламенителя могут сильно повлиять на количество измеряемого тепловыделения. Выделение энергии от внутреннего события ячейки в замкнутой среде может, например, быть ниже, чем выделение энергии из той же самой ячейки в случае внешнего пожара. Таким образом, отношения энергии, опубликованные с использованием других методов и других типов литий-ионных элементов, могут значительно отличаться ^7,52,53 .

Для всех протестированных типов батарей и выбранных уровней SOC POF ₃ можно было измерить количественно только для элементов батареи типа A при 0% SOC.Повторные измерения подтвердили наличие POF ₃ только для типа A и только для 0% SOC. Таким образом, POF ₃ не может быть обнаружен ни в одном из других тестов. POF ₃ является промежуточным соединением, и местные условия горения в каждом тесте будут влиять на количество образовавшегося POF ₃ . Это показывает важность изучения множества различных установок при оценке выделяемых газов.

На рис. 3 HRR, средняя температура поверхности пяти ячеек, а также производительность HF и POF ₃ показаны для ячеек типа A при 0% SOC.Кривая POF ₃ менее зашумлена, чем кривая HF из-за различного отношения сигнал / шум приборов FTIR при разных волновых числах. Приблизительно через 5 минут после основного теплового события наблюдается вторичный пик HRR, этот пик не соответствует никаким пикам массового расхода HF или POF ₃ . Объяснение этому может заключаться в том, что второй пик скорости тепловыделения связан с сжиганием в основном нефторсодержащих соединений. Температурная кривая показывает быстрое повышение выше температуры плавления корпуса глиноземного элемента примерно при 660 ° C.При этих температурах оксид алюминия расплавляется и образует лужу на слое горелки под элементами батареи. Таким образом, тепловые условия внутри и вокруг термопар и остатков батарей значительно изменились, вызывая видимое повышение температуры.

Рисунок 3

Результаты теста с 5 элементами типа A при 0% SOC, показывающие HF и POF ₃ , HRR и среднюю температуру поверхности элементов батареи.

В дополнение к измерениям с разрешением по времени с помощью FTIR, баллоны для промывки газа использовались для определения общего содержания фтора в газовых выбросах во время испытаний.Сравнение различных используемых методов измерения можно увидеть на рис. 4 для ячеек типа A. Обратите внимание, что измерения FTIR выполняются только для обнаружения HF и POF ₃ , другие фторидные соединения не включены. Интересно отметить, что для 0% SOC общее количество фторида, измеренное методом газовой промывки бутылок, довольно хорошо согласуется с FTIR и анализом первичного фильтра. Для других значений SOC содержание фторида выше, чем при измерениях в бутыли для промывки газа.Тем не менее, общая тенденция, наблюдаемая в измерениях FTIR для различных значений SOC, более или менее подтверждается измерениями бутылей для промывки газа.

Рисунок 4

Общее количество измеренного фторида, F ^–, для типа A, для 0–100% SOC с промежуточными ступенями 25%. Количество F ^— из FTIR рассчитывается по результатам измерений для POF ₃ и HF, в то время как количество фторида из бутылок для промывки газа и анализа первичного фильтра измеряется как водорастворимый фторид.

Бутыли для промывки газа также использовались для некоторых тестов с батареями типов B и C. Эти батареи показали более высокие количества высвобожденного HF по сравнению с типом A. Отношение между общими значениями высвобожденного фторида по результатам анализа FTIR плюс фильтра и от баллоны для промывки газа для типов B и C были между 0,89 и 1,02, что указывает на лучшую корреляцию между FTIR и измерениями баллонов для промывки газа, когда выбросы газа HF выше.

Общее количество POF ₃ , измеренное с помощью FTIR для типа A при 0% SOC, составило 2.8 г (для 5 ячеек) и 3,9 г (для 10 ячеек). Следовательно, нормализованное общее производство POF ₃ составило 15–22 мг / Втч номинальной энергоемкости батареи. Исследования злоупотреблений с измерением POF ₃ немногочисленны, Andersson et al . ⁴⁶ обнаружил и HF, и POF ₃ при сжигании смесей пропана и электролитов литий-ионных аккумуляторов с производственным соотношением HF: POF ₃ от 8: 1 до 53: 1. Помимо измерений HF и POF ₃ , в измерениях FTIR было обнаружено несколько отдельных неназначенных пиков, например.грамм. при 1027 см ^-1 и 1034 см ^-1 , которые также наблюдались в других исследованиях ⁴⁶ . Они совместимы с типичными энергиями растяжения C-O низкомолекулярных спиртов в газовой фазе, а также с растяжением ароматических соединений в плоскости. Это указывает на сложность и ограниченность знаний в этой области.

Измерения водяного тумана

Чтобы изучить влияние воды на выбросы газа, были также проведены испытания на огнестойкость, когда во время пожара был нанесен водяной туман.Причина этого эксперимента заключается в том, что вода является предпочтительным средством тушения пожара литий-ионной батареи. Однако цель этого исследования заключалась не в том, чтобы полностью потушить пожар. Одна потенциальная проблема, связанная с использованием водяного тумана, заключается в том, что добавление воды может, в принципе, увеличить скорость образования HF, см. Уравнения (2) и (3).

На рис. 5 показаны результаты для клеток типа B с воздействием водяного тумана и без него. Обратите внимание, что при использовании водяного тумана производство HRR и HF задерживается.В этом ограниченном исследовании пик производительности HF увеличился на 35% при использовании воды, однако не было замечено никаких значительных изменений в общих количествах высвобождения HF. Аналогичный результат был сообщен в предыдущем исследовании ²⁸ . Водяной туман применялся в течение двух разных периодов времени, как показано на рис. 5, добавляя в общей сложности 851 г воды в зону реакции, однако в эксперименте также присутствовало несколько других крупных источников воды, т.е. от сгорания пропана и от влажности воздуха.Водяной туман охлаждает огонь, и верхняя поверхность ячейки пакета некоторое время была частично покрыта жидкой водой; это причина того, что возгорание батареи задерживается, как показано на рис. 5. Водяной туман может фактически также очищать воздух, собирая частицы дыма, и HF может связываться с каплями воды, таким образом, возможно, снижая количество HF в дымоходе.