Батареи расчет секций: Как рассчитать радиаторы отопления

Точный расчет количества радиаторов (секций) отопления

Можно провести расчет радиаторов отопления по площади, с помощью калькулятора, размещенного на каком-либо сайте. Но данные не будут точными. Калькуляторов (программ) расчета секций радиаторов отопления много, но точную информацию можно получить только в том случае, если провести расчет вручную индивидуально для каждого помещения.

Упрощенные варианты расчета радиаторов отопления в доме

Первый способ: Расчет по объему комнат

Он прописан в положениях СНиП и применим для панельных домов, Правила предлагают в качестве нормы взять 41 Вт мощности отопления на один кубический метр отапливаемого помещения. Чтобы рассчитать количество необходимых секций достаточно объем комнаты разделить на мощность одной секции устанавливаемых радиаторов (этот параметр указывается производителем в сопроводительной технической документации).

Второй способ: Расчет по площади помещений

Данный способ расчета ориентирован на помещения с потолками до 2500 мм, и за норму берется 100 Вт мощности на один квадрат площади. Для расчёта количества секций необходимо разделить площадь помещения на мощность одной секции (указывается в технической документации радиаторов).

Примерный расчет количества секций радиатора для типового помещения

N=S/P*100, где:

• N — Количество секций (дробная часть округляется по правилам математического округления))
• S — Площадь комнаты в м²
• P — Теплоотдача 1 секции, Ватт

Для этих вариантов расчета применим ряд поправок. Например, если в помещении имеется балкон, или более двух окон, или оно находится на углу здания, то к полученному количеству секций рекомендуется приплюсовать еще 20%. Если при расчете получается конечный результат (количество секций) дробное число, то его следует округлять до целого в большую сторону.

Обратите внимание: полученное значение рассчитано для идеальных условий. То есть, в доме нет дополнительных теплопотерь, сама система отопления работает эффективно, окна и двери герметично закрываются, а соседние помещения также отапливаются. В реальных условиях секций может потребоваться больше.

Точный расчет необходимого количества секций радиаторов

Выше приведены упрощенные способы расчета радиаторов, которые актуальны для типовых квартир со стандартными параметрами. С их помощью получить адекватный результат для частных жилых домов и квартир в современных новостройках нереально. Для этого следует использовать специальную формулу:

КТ = 100Вт/м2 * S * К1 * К2 * К3 * К4 * К5 * К6 * К7,

Где за основу также берется норма в 100 Вт на квадратный метр, общая площадь помещения и дополняется коэффициентами, значения которых приведены ниже:

K1 — коэффициент, учитывающий остекление оконных проемов:

• для окон с обычным двойным остеклением: 1. 27;
• для окон с двойным стеклопакетом: 1.0;
• для окон с тройным стеклопакетом: 0.85;

K2 — коэффициент теплоизоляции стен:

• низкая степень теплоизоляции: 1.27;
• хорошая теплоизоляция (кладка в два крипича или слой утеплителя): 1.0;
• высокая степень теплоизоляции: 0.85;

K3 — соотношение площади окон и пола в помещении:

• 50%: 1.2;
• 40%: 1.1;
• 30%: 1.0;
• 20%: 0.9;
• 10%: 0.8;

K4 — коэффициент, позволяющий учесть среднюю температуру воздуха в самую холодную неделю года:

• для -35°C: 1.5;
• для -25°C: 1.3;
• для -20°C: 1.1;
• для -15°C: 0.9;
• для -10°C: 0.7;

K5 — корректирует потребность в тепле с учетом количества наружных стен:

• одна стена: 1. 1;
• две стены: 1.2;
• три стены: 1.3;
• четыре стены: 1.4;

K6 — учет типа помещения, которое расположено выше:

• холодный чердак: 1.0;
• отапливаемый чердак: 1.0;
• отапливаемое жилое помещение: 1.0;

K7 — коэффициент, учитывающий высоту потолков:

• при 2.5 м: 1.0;
• при 3.0 м: 1.05;
• при 3.5 м: 1.1;
• при 4.0 м: 1.15;
• при 4.5 м: 1.2;

По этой формуле вы сможете рассчитать общее количества тепла, необходимого для того или иного помещения. Для определения количества секций радиаторов, вам необходимо полученный результат разделить на мощность одной секции.

методы расчета, какие параметры стоит учитывать

Установка биметаллических батарей — тренд последних годов. Многочисленные испытания и пользовательский опыт показывают, что устройства подходят для разных отопительных систем и демонстрируют хорошую продуктивность обогрева помещений. Внутри биметаллического радиатора стальной сердечник, а внешняя конструкция сделана из алюминия. Контакт теплоносителя только со стальным сердечником позволил сделать батареи малочуствительными к качеству воды в системе, а использование алюминия —  еще и сравнительно легкими.

Стоит отметить и другие преимущества биметаллических радиаторов:

• высокая теплоотдача — порядка 185 Вт на 1 секцию;
• небольшие размеры;
• стойкость к высокому давлению и гидравлическим ударом;
• стильный дизайн;
• возможность применения в автономных и центральных системах.

Плюсы приборов очевидны. И тем людям, которые собираются купить такие радиаторы, желательно задуматься об одном моменте: грамотном расчете секций. Какое количество будет оптимальным для конкретного помещения? Как произвести расчеты правильно?

Обо всем по порядку.

Методы расчета секций

Подсчитать число секций для покупки можно несколькими способами.

По площади

Есть нормы, которыми регламентируется минимальная мощность батарей на 1 м2 площади. Если брать среднюю климатическую зону, цифра будет 100 Вт.

Допустим, требуется рассчитать секции для маленького помещения размером 3х5 метров. Будет применяться такая формула:

К = 3*5*100/185. Где 185 — тепловая мощность 1 секции. Выходит 8,1. То есть нужно купить устройство на 8 секций.

Расчет по площади имеет много минусов:

• результаты будут достоверными только тогда, когда высота потолков до 3 метров;
• не берутся в учет особенности помещения, как число комнат, уровень теплопотерь и проч.;
• результаты более актуальны для средней полосы России.

Таким образом, расчеты в большинстве случаев будут неточными.

По объему

Здесь снова берется размер помещения, но уже с учетом 3 измерений. То есть объема. В основе лежат данных о мощности отопительной системы на 1м3.

Попытаемся выполнить операцию с аналогичным биметаллическим радиатором на 185 Вт и с учетом высоты потолков 2,8 м. При этом вместо 100 Вт будем брать 41 Вт, поскольку речь не о м2, а о м3.

•  объем комнаты = 3*5*2,8 = 42м3;
• мощность батареи = 42*41 = 1722 Вт;
• число секций = 1722/185 = 9,3.

Как видим, понадобится уже не 8, а 9 секций радиаторов. То есть требуется большая мощность, чем было рассчитано предыдущим способом.

Какие параметры стоит учитывать

При выборе оптимального числа секций важно брать во внимание множество моментов, как состояние окон, количество наружных стен и их степень утепления, тепловой режим помещения выше, климат в регионе и проч. Существуют также определенные поправочные коэффициенты (К + №):

1. берет в учет конструкцию остекления. Так, для спаренных деревянных переплетов К будет 1,27. Если на оконных конструкциях 2х стеклопакет, используется 1,0. Для трехкамерного — 0,85;
2. берет в учет теплоизоляцию. При слабом утеплении стоит брать поправку в 1,27. Если теплоизоляция хорошая, берется 0,85;
3. показывает отношение площади к окну и полу. Если % остекления выразить в числителе, в знаменателе будет коэффициент потребления тепла: 50/0,8, 40/0,9 и остальное;
4. учитывает усредненную температуру наиболее холодной недели. Если это минус 35, берется 1,5. При -25 — 1,3. Если это -20 — 1,1;
5. предусматривает поправку на число наружных стен в два кирпича. Если она одна, берем 1,1. Каждая следующая стенка увеличивает коэффициент на 0,1;
6. берет в учет влияние температуры помещения выше. Для неотапливаемого чердака нужно взять 1, а для отапливаемого — 0,9. Если выше квартира, будет 0,8;
7. относится к высоте комнаты. Для потолков 2,5 м коэффициент составит 1,0. Если это 3 м — 1,05. Далее идет увеличение на 0,05.

Попробуем посчитать все с поправочными коэффициентами. Представьте, что вы проживаете в средней полосе РФ, где предельная температура зимой -20 градусов. Проживаете на предпоследнем этаже, на окнах трехкамерные пакеты, а отношение остекления к полу — 40%. Наружных стен 2, они хорошо утеплены. Высота потолков составляет 2,5 м, а площадь помещения — 20 м2.

Используем формулу:

100Вт/ на метр*1,1*0,8*0,85*0,9*1,2*0,85*1 = 68,6. Выходит 69 Вт/м2.

Теперь умножаем результат на м2 помещения (20) и получаем 1380 Вт. Разделяем на мощность 1 секции и вышло 1380/185 = 7,45. То есть 7 секций.

В заключение

Понимание расчётов биметаллических устройств отопления очень важно. Это нужно затем, чтобы подобрать точное число секций. Если их мало, радиаторы попросту не смогут полноценно прогревать помещения. Следовательно, в комнате будет прохладно. Переизбыток количества секций чреват обратным эффектом. То есть принципиально важно произвести расчеты только правильно, чтобы обеспечить комфортные условия проживания.

Оценить статью:

Вам будет интересно

Расчёт количества секций радиатора отопления

Очень важно купить современные качественные и эффективные батареи. Но куда важнее правильно произвести расчёт количества секций радиатора, чтобы в холодную пору он должным образом прогревал помещение и не пришлось думать об установке дополнительных переносных отопительных приборов, которые увеличат расход средств на отопление.

Содержание статьи:

СНиП и основные предписания

Сегодня можно назвать огромное количество СНиПов, которые описывают правила проектирования и эксплуатации отопительных систем в различных помещениях. Но наиболее понятным и простым является документ «Отопление, вентиляция и кондиционирование» под номером 2.04.05.

В нем подробно описаны следующие разделы:

1. Общие положения, касающиеся проектирования систем отопления
2. Правила проектирования систем отопления зданий
3. Особенности прокладки труб отопительной системы

Монтировать радиаторы отопления необходимо также согласно СНиП под номером 3.05.01. Он предписывает следующие правила монтажа, без которых произведенные расчеты количества секций окажутся малоэффективны:

1. Максимальная ширина радиатора не должна превысить 70% от аналогичной характеристики оконного проема, под которым он устанавливается
2. Радиатор должен крепиться по центру оконного проема (допускается незначительная погрешность – не более 2 см)
3. Рекомендуемое пространство между радиаторами и стеной – 2-5 см
4. Над полом высота не должны быть более 12 см
5. Расстояние до подоконника от верхней точки батареи – не менее 5 см
6. В иных случаях для улучшения теплоотдачи поверхность стен покрывают отражающим материалом

Следовать таким правилам необходимо для того, чтобы воздушные массы могли свободно циркулировать и сменять друг друга.

Читайте так же, наш сравнительный обзор различных видов радиаторов отопления

Расчет по объему

Чтобы точно произвести расчёт количества секций отопительного радиатора, необходимых для эффективного и комфортного отопления жилого помещения, следует принимать во внимания его объем. Принцип весьма прост:

1. Определяем потребность тепла
2. Узнаем количество секций, способных его отдавать

СНиП предписывает учитывать потребность в тепле для любого помещения – 41 Вт на 1 м. куб. Однако этот показатель весьма относителен. Если стены и пол плохо утеплены, это значение рекомендуют увеличить до 47-50 Вт, ведь часть тепла будет утрачиваться. В ситуациях, когда по поверхностям уже уложен качественный теплоизолятор, смонтированы качественные окна ПВХ и устранены сквозняки – данный показатель можно принять равным 30-34 Вт.

Если в комнате расположены экранированные радиаторы отопления, потребность в тепле необходимо увеличить до 20%. Часть тепловой нагретых воздушных масс не будет пропускаться экраном, циркулируя внутри и быстро остывая.

Формулы расчета количества секций по объему помещения, с примером

Определившись с потребностью на один куб, можно приступит к вычислениям (пример на конкретных цифрах):

1. На первом шаге рассчитываем объем помещения по простой формуле: [высота]*[длина]*[ширина] (3х4х5=60 куб м.)
2. Следующий этап – определение потребности теплоты для конкретно рассматриваемого помещения по формуле: [объем]*[потребность на м. куб.] (60х41=2460 Вт)
3. В паспорте, прилагаемом к радиатору отопления, необходимо узнать мощность одной секции – средний показатель современных моделей 170 Вт
4. Определить желаемое количество ребер можно по формуле: [общая потребность в тепле]/[мощность одной секции] (2460/170=14.5)
5. Округление рекомендуется делать в большую сторону – получаем 15 секций

Многие производители не учитывают, что теплоноситель, циркулирующий по трубам, имеет далеко не максимальную температуру. Следовательно, мощность ребер будет ниже, чем указанное предельное значение (именно ее прописывают в паспорте). Если нет минимального показателя мощности, значит имеющийся для упрощения расчетов занижают на 15-25%.

Расчет по площади

Предыдущий метод расчета – прекрасное решение для помещений, у которых высота более 2.7 м. В комнатах с более низкими потолками (до 2.6 м) можно воспользоваться другим способом, приняв за основу площадь.

В этом случае, рассчитывая общее количество тепловой энергии, потребность на один кв. м. берут равной 100 Вт. Каких-либо корректировок в него покуда вносить не требуется.

Формулы расчета количества секций по площади помещения, с примером

1. На первом этапе определяется общая площадь помещения: [длина]* [ширина] (5х4=20 кв. м.)
2. Следующий шаг – определение тепла, необходимого для обогрева всего помещения: [площадь]* [потребность на м. кв.] (100х20=2000 Вт)
3. В паспорте, прилагаемом к радиатору отопления, необходимо узнать мощность одной секции – средний показатель современных моделей 170 Вт
4. Для определения необходимого количества секций следует воспользоваться формулой: [общая потребность в тепле]/[мощность одной секции] (2000/170=11. 7)
5. Вносим поправочные коэффициенты (рассмотрены далее)
6. Округление рекомендуется делать в большую сторону – получаем 12 секций

Поправки, вносимые в расчет и советы

Рассмотренные выше методы расчёта количества секций радиатора прекрасно подходят для помещений, высота которых достигает 3-х метров. Если этот показатель больше, необходимо увеличивать тепловую мощность прямо пропорционально росту высоты.

Если весь дом оснащен современными пластиковыми окнами, у которых коэффициент тепловых потерь максимально снижен – появляется возможность сэкономить и уменьшить полученный результат до 20%.

Считается, что стандартная температура теплоносителя, циркулирующего по отопительной системе – 70 градусов. Если она ниже этого значения, необходимо на каждые 10 градусов увеличивать полученный результат на 15%. Если выше – наоборот уменьшать.

Помещения, площадь которых более 25 кв. м. отопить одним радиатором, даже состоящим из двух десятков секций, будет крайне проблематично. Чтобы решить подобную проблему, необходимо вычисленное число секций поделить на две равные части и установить две батареи. Тепло в этом случае будет распространяться по комнате более равномерно.

Если в помещении два оконных проема, радиаторы отопления нужно размещать под каждым из них. Они должны быть по мощности в 1.7 раза больше номинальной, определенной при расчетах.

Купив штампованные радиаторы, у которых поделить секции нельзя, необходимо учитывать общую мощность изделия. Если ее недостаточно, следует подумать о покупке второй такой же батареи или чуть менее теплоемкой.

Поправочные коэффициенты

Очень многие факторы могут оказывать влияние на итоговый результат. Рассмотрим, в каких ситуациях необходимо вносить поправочные коэффициенты:

• Окна с обычным остеклением – увеличивающий коэффициент 1.27
• Недостаточная теплоизоляция стен – увеличивающий коэффициент 1.27
• Более двух оконным проемов на помещение – увеличивающий коэффициент 1. 75
• Коллекторы с нижней разводкой – увеличивающий коэффициент 1.2
• Запас в случае возникновения непредвиденных ситуаций – увеличивающий коэффициент 1.2
• Применение улучшенных теплоизоляционных материалов – уменьшающий коэффициент 0.85
• Установка качественных теплоизоляционных стеклопакетов – уменьшающий коэффициент 0.85

Количество вносимых поправок в расчет может быть огромным и зависит от каждой конкретной ситуации. Однако следует помнить, что уменьшать теплоотдачу радиатора отопления значительно легче, чем увеличить. Потому все округления делаются в большую сторону.

Подводим итоги

Если необходимо произвести максимально точный расчёт количества секций радиатора в сложном помещении – не стоит бояться обратиться к специалистам. Самые точные методы, которые описываются в специальной литературе, учитывают не только объем или площадь комнаты, но и температуру снаружи и изнутри, теплопроводность различных материалов, из которых построена коробка дома, и множество других факторов.

Безусловно, можно не бояться и набрасывать несколько ребер к полученному результату. Но и чрезмерное увеличение всех показателей может привести к неоправданным расходам, которые не сразу, порой и не всегда удается окупить.

Расчет радиаторов отопления | Рассчитать количество секций радиаторов

Расчет радиаторов отопления Global вы можете произвести с помощью нижеследующих программ:

Упрощенный расчет радиаторов отопления

Программа производит:

1. Теплотехнический расчет конструкций здания.
2. Расчет тепловых потерей.
3. В зависимости от модели радиатора подбирает количество секций при различных температурных режимах.

Для расчета необходимо:

1. Ввести размеры помещения, окон.
2. Указать ближайший город.
3. Указать особенность стен (внутренняя/наружная)
4. Выбрать особенности дома и окон для расчета теплопотерь, исходя из некоторых стандартных конструкций зданий.
5. Выбрать модель батареи.

Программа выдаст требуемое количество секций.

Полная расчетная программа для подбора радиаторов

Программа производит:

1. Теплотехнический расчет конструкций здания.
2. Расчет тепловых потерей.
3. В зависимости от модели радиатора подбирает количество секций при различных температурных режимах.

Необходимо занести и выбрать в ячейках, выделенных желтым цветом значения и материалы конструкций здания.

1. Указывать размеры комнаты, окон и дверей – размерность в метрах.
2. Выбрать из списка ближайший город.
3. Выбрать из списка какие конструкции стен, потолка, окон, дверей, пола – являются наружными т.е. контактируют с наружным воздухом (улицей)
4. В разделе выбрать из списка из чего сделаны: наружная стена, какие окна, перекрытия потолочное и напольное, двери.
5. Тепловые потери далее считаются автоматически.
6. И в разделе №6 выбрать модели батареи.

В результате программа выдает необходимое количество секций для помещения.

В файл включены данные по материалам из СНиПа – «Строительная теплотехника», а также данные по климатологическим условиям из СНиПа «Строительная климатология».

Расчет радиаторов отопления, как рассчитать количество секций радиаторы калукулятор

Главный критерий при расчете мощности радиаторов отопления — площадь помещения. Чем просторнее помещение, тем мощнее необходима теплоотдача. Расчет нужен для безошибочного измерения оптимальной теплоотдачи данного помещения. Отопление может использоваться как основное или дополняющее. Чтобы правильно рассчитать мощность нужны следующие вводные данные: площадь помещения, этаж, зональность, параметры ниши, высоту потолка, другие отопительные приборы. Радиаторы отопления обычно монтируются под всеми окнами, для предотвращения тепловых потерь и образования конденсата. Для угловых комнат стоит рассматривать более мощные модели, добавив 1-2 секции «про запас». Для высоких потолков (более 3 м), требуется добавочная тепловая энергия, учитывающаяся при расчетах. Немаловажно при расчете мощности батареи отопления учитывать наличие/отсутствие стеклопакетов и качество общей теплоизоляции помещения. Все эти характеристики необходимо учитывать при выборе оборудования.

Формула, помогающая рассчитать должную тепловую мощность радиаторов в помещении с высотой потолков не более 3 м:
S пом. * 100 Вт / ∆T
где:/
S пом. — площадь помещения,
∆T — тепловой поток от одной секции.

Для основной отопительной системы (без дополнительных источников тепла) следует умножить всю площадь помещения на 100 Вт и разделить на тепло отдачу одной секции. Формула, по которой можно рассчитать мощность батарей в помещении с высотой потолков не менее 3 м :
S пом.* h * 40 / ∆T
где:
Sпом. — площадь помещ.,
∆T — отдача тепла одной секцией прибора,

H — высота потолка.

Есть и более простая формула: в помещении с единственной наружной стеной и одним стандартным окном 1 кВт мощности отопительного оборудования хватит для поддержания нормальной температуры на 10 кв.м.
Если же в помещ. 2 внешние стены — вам потребуется уже 1,3 кВт мощности на каждые 10 м2.
Стоит также заранее решить, где устанавливать радиатор, измерить высоту и длину подоконника, размеры ниши. После чего, подбирать тип, подходящий не только по мощности, но и по размерам.

Что такое межосевое расстояние радиаторов? Межосевое расстояние радиатора — это промежуток  между серединой отверстий вход. и выход. коллекторов и прилагающимися соответствующими по размеру батарее трубами. Чаще всего встречается 2 размера — 500 мм либо 300 мм.

Оптимальные параметры монтажа:
а) промежуток от стояка до соединения с радиатором — от 30 сантиметров;
б) промежуток от пола до низа радиатора — от 15 сантиметров;

Как рассчитать количество радиаторов отопления и секций в каждом радиаторе

Чтобы отопительная система работала эффективно, мало просто расставить батареи по комнатам. Нужно обязательно рассчитать количество радиаторов, с учетом площади и объема помещений и мощности самой печи или котла. Немаловажно учесть и вид батареи, количество секций в каждой и скорость доставки «рабочей жидкости».

8 секционный радиатор отопления в квартире

На сегодняшний день промышленностью производится несколько видов радиаторов, которые выполняются из разных материалов, имеют различные формы и, конечно же, характеристики. Для эффективности обогрева дома, покупая их, нужно учесть все минусы и плюсы моделей, представленных на рынке.

Владельцу недвижимости не обязательно обращаться к специалистам, за помощью в расчете количества радиаторов отопления, для этого достаточно уметь пользоваться рулеткой, калькулятором и шариковой ручкой или карандашом! Следуя нашим инструкциям у вас обязательно всё получится!

Виды радиаторов

Первое, что нужно знать — это вид и материал из которых сделаны ваши радиаторы, именно от этого в частности и зависит их количество. В продаже присутствуют как всем уже знакомые чугунные виды батарей, но значительно усовершенствованные, так и современные экземпляры, выполненные из алюминия, стали и, так называемые, биметаллические радиаторы из стали и алюминия.

Современные варианты батарей изготавливаются в разнообразных дизайнерских исполнениях и имеют многочисленные оттенки и цвета, поэтому можно легко выбрать те модели, которые больше подходят для конкретного интерьера. Однако, нельзя забывать и о технических характеристиках приборов.

• Самыми популярными из современных радиаторов стали биметаллические батареи. Они устроены по комбинированному принципу и состоят из двух сплавов: изнутри они стальные, снаружи — алюминиевые. Привлекают они своим эстетичным внешним видом, экономностью в использовании и легкостью в эксплуатации.

  Современная биметаллическая батарея на 10 секций

Но есть у них и слабая сторона — приемлемы они только для систем отопления с достаточно высоким давлением, а значит, для строений, подключенных к центральному отоплению в многоквартирных домах. Для зданий с автономным отопительным снабжением они не подходят и от них лучше отказаться.

• Стоит поговорить и о чугунных радиаторах. Несмотря на их большой «исторический стаж», они не теряют своей востребованности. Тем более, что сегодня можно приобрести чугунные варианты, выполненные в различном дизайне, и их легко можно подобрать для любого дизайнерского оформления. Более того, производятся такие радиаторы, которые вполне могут стать дополнением или даже украшением помещения.

Чугунный радиатор в современном стиле

Эти батареи подойдут как для автономного, так и для центрального отопления, и под любой теплоноситель. Они дольше, чем биметаллические прогреваются, но и более длительное время остывают, что способствует большей теплоотдаче и сохранению тепла в помещении. Единственным условием долгосрочной их эксплуатации является качественный монтаж при установке.

• Стальные радиаторы делятся на два типа: трубчатые и панельные.

Стальные радиаторы трубчатой конструкции

Трубчатые варианты более дорогостоящие, они нагреваются медленнее панельных, и, соответственно, дольше сохраняют температуру.

Панельный тип стальных радиаторов

Панельные — быстро нагревающиеся батареи. Они намного дешевле трубчатых по цене, тоже неплохо обогревают комнаты, но в процессе их быстрого остывания, выхолаживается и помещение. Поэтому эти батареи в автономном отоплении не экономичны, так как требуют практически постоянного притока тепловой энергии.

Эти характеристики обоих типов стальных батарей и будут напрямую влиять на количество точек их размещения.

Стальные радиаторы имеют респектабельный вид, поэтому неплохо вписываются в любой стиль оформления помещения. Они не собирают на своей поверхности пыль и легко приводятся в порядок.

• Алюминиевые радиаторы имеют хорошую теплопроводность, поэтому считаются вполне экономичными. Благодаря этому качеству и современному дизайну, алюминиевые батареи стали лидерами продаж.

Легкие и эффективные алюминиевые радиаторы

Но, приобретая их, необходимо учитывать один их недостаток — это требовательность алюминия к качеству теплоносителя, поэтому они больше подходят только для автономного отопления.

Для того, чтобы рассчитать, сколько радиаторов понадобится на каждую из комнат, придется учесть многие нюансы, как связанные с характеристиками батарей, так и другие, влияющие на сохранность тепла в помещениях.

Как рассчитать количество секций радиатора отопления

Чтобы теплоотдача и нагревательная эффективность была должного уровня, при расчете размера радиаторов нужно учесть нормативы их установки, а отнюдь не опираться на размеры оконных проемов, под которыми они устанавливаются.

На теплоотдачу влияет не ее размер, а мощность каждой отдельной секции, которые собраны в один радиатор. Поэтому лучшим вариантом будет разместить несколько небольших батарей, распределив их по комнате, нежели одну большую. Это можно объяснить тем, что тепло будет поступать в помещение из разных точек и равномерно прогревать его.

Каждое отдельное помещение имеет свою площадь и объем, от этих параметров и будет зависеть расчет количества секций, устанавливаемых в нем.

Расчет на основании площади помещения

Чтобы правильно рассчитать это количество на определенную комнату, нужно знать некоторые правила:

Узнать нужную мощность для обогрева помещения можно, умножив на 100 Вт размер его площади (в квадратных метрах), при этом:

• На 20% увеличивают мощность радиатора в том случае, если две стены помещения выходят на улицу, и в нем находится одно окно — это может быть торцевая комната.
• На 30% придется увеличить мощность, если комната имеет те же характеристики, как в предыдущем случае, но в ней устроено два окна.
• Если же окно или окна комнаты выходят на северо-восток или север, а значит, в ней бывает минимальное количество солнечного света, мощность нужно увеличить еще на 10%.
• Устанавливаемый радиатор в нишу под окном, имеет сниженную теплоотдачу, в этом случае придется увеличить мощность еще на 5%.

Ниша снизит энергоотдачу радиатора на 5 %

• Если радиатор закрывается экраном в эстетических целях, то снижается теплоотдача на 15%, и ее также нужно восполнить, увеличив мощность на эту величину.

Экраны на радиаторах — это красиво, но они заберут до 15% мощности

Удельная мощность секции радиатора обязательно указывается в паспорте, который производитель прилагает к изделию.

Зная эти требования, можно рассчитать необходимое количество секций, разделив полученное суммарное значение требуемой тепловой мощности с учетом всех указанных компенсирующих поправок, на удельную теплоотдачу одной секции батареи.

Полученный результат расчетов округляется до целого числа, но только в большую сторону. Допустим, получилось восемь секций. И тут, возвращаясь к вышесказанному, нужно отметить, что для лучшего обогрева и распределения тепла, радиатор можно разделить на две части, по четыре секции каждая, которые устанавливают в разных местах помещения.

Каждое помещение просчитывается отдельно

Нужно отметить, что такие расчеты подходят для определения количества секций для помещений, оснащенных центральным отоплением, теплоноситель в котором имеет температуру не больше 70 градусов.

Этот расчет считается достаточно точным, но можно произвести расчет и по-другому.

Расчет количества секций в радиаторах, исходя из объема помещения

Стандартом считается соотношение тепловой мощности в 41 Вт на 1 куб. метр объема помещения, при условии нахождения в нем одной двери, окна и внешней стены.

Чтобы результат был виден наглядно, для примера можно рассчитать нужное количество батарей для комнаты площадью 16 кв. м.  и потолком, высотой 2,5 метра:

16 × 2,5= 40 куб.м.

Далее нужно найти значение тепловой мощности, это делается следующим образом

41 × 40=1640 Вт.

 Зная теплоотдачу одной секции (ее указывают в паспорте), можно без труда определить количество батарей. Например, теплоотдача равна 170 Вт, и идет следующий расчет:

 1640 / 170 = 9,6.

После округления получается цифра 10 — это и будет нужное количество секций отопительных элементов на комнату.

Существуют также некоторые особенности:

• Если комната соединяется с соседним помещением проемом, не имеющим двери, то необходимо считать общую площадь двух комнат, только тогда будет выявлена точное количество батарей для эффективности отопления.
• Если теплоноситель имеет температуру ниже 70 градусов, количество секций в батареи придется пропорционально увеличить.
• При установленных в комнате стеклопакетах, значительно снижаются тепловые потери, поэтому и количество секций в каждом радиаторе может быть меньше.
• Если в помещениях установлены старые чугунные батареи, которые вполне справлялись с созданием нужного микроклимата, но есть планы поменять их на какие-то современные, то посчитать, сколько их понадобится, будет очень просто.  Одна чугунная секция имеет постоянную теплоотдачу в 150 Вт. Поэтому количество установленных чугунных секций нужно умножить на 150, а полученное число делится на теплоотдачу, указанную на секции новых батарей.

Видео: Советы специалистов по расчету количества радиаторов отопления в квартире

Если вам до сих пор не до конца понятно, как производятся эти расчеты и вы не рассчитываете на свои силы, можно обратиться к специалистам, которые произведут точный расчет и сделают анализ с учетом всех параметров:

• особенности погодных условий региона, где расположено строение;
• температурные климатические показатели на начало и окончание отопительного сезона;
• материал, из которого возведено строение и наличие качественного утепления;
• количество окон и материал, из которого изготовлены рамы;
• высота отапливаемых помещений;
• эффективность установленной системы отопления.

Зная все вышеперечисленные параметры, специалисты-теплотехники по имеющейся у них программе расчёта с легкостью высчитают нужное количество батарей. Такой просчет с учетом всех нюансов вашего дома гарантированно сделает его уютным и теплым, а вас и вашу семью — счастливыми!

Расчет секций радиаторов: по площади, объему

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

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

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

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

Содержание статьи

Расчет по площади

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

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

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

Как рассчитать количество секций радиатора: формула

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

Пример расчета количества секций радиаторов по площади помещения

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

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

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

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

 Считаем батареи по объему

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

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

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

Формула расчета количества секций по объему

Пример расчета по объему

Для примера рассчитаем, сколько нужно секций в комнату площадью 16 м² и высотой потолка 3 метра. Здание построено из кирпича. Радиаторы возьмем той же мощности: 140 Вт:

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

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

Подробнее о расчетах площади комнаты и объема читаем тут.

Теплоотдача одной секции

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Расчет секций радиаторов в зависимости от реальных условий

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

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

Формула расчета температурного напора системы отопления

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

Таблица коэффициентов для систем отопления с разной дельтой температур

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

Как рассчитать время работы от батарей при проектировании оборудования, использующего батареи; Технические ресурсы по батареям для инженеров-проектировщиков из PowerStream

Для
Калькулятор Java-скриптов, который дает разумную оценку времени работы от батареи
кликните сюда.

Заметки для инженеров-проектировщиков: как
посчитайте, какая емкость аккумулятора вам нужна.

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

Эй, причина
что они не более конкретны, они надеются на чудо и не хотят
переоценить, если они не получат чуда. Чудо вы были
надеялся на полную спецификацию, но давайте приступим к делу.

Твоя месть
подождать 2 недели и вернуться с « Хорошие новости, я поместил его в фонтан.
ручка для спецификации всего за 5000 долларов и за счет сокращения бюджета мощности (т.е. устранение
все функции, кроме одной), мы заставили его работать более 5,5 секунд, прежде чем
подзарядка. », а затем расслабьтесь и надейтесь на лучшее руководство от
маркетинг!

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

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

Q =
I * т

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

Сумма
заряд, проходящий через этот провод (ток 1,0 А) за 60 секунд, составляет 60
кулонов, и через час вы бы поздоровались и
«До свидания» 3600 кулонов заряда.

Батарейки были
очевидно, разработан инженерами, подписавшимися на
простейшая »система измерения. Они устали вытаскивать слайд
правила делить на 3600 каждый раз, когда они хотели знать, сколько 24000 кулонов
продержался бы их и придумал несанкционированный блок ампер-часов .
Позже, когда начали использовать батарейки меньшего размера, они придумали
миллиампер-час .

Не будь
смущает дефис.Ампер-часы означает амперы, умноженные на часы. Разделите на усилители и
у вас есть часы, разделенные на часы, и вы получите усилители. Значит, это не усилители, а
это не ампер в час, это ампер-часы. И, кстати, я даже использовал
термин «ампер-секунды», потому что когда вы говорите «кулоны», все
остекленевшие глаза на тебя.

Не понимаю
Я ошибаюсь, я люблю ампер-часы за единицы, это удобное практическое правило. Ампер-часы
сколько заряда хранится в аккумуляторе.Поскольку батарея меняет напряжение
во время разряда, это не идеальная мера того, сколько энергии
хранится, для этого вам потребуются ватт-часы. Умножение среднего или номинального
умножение напряжения батареи на емкость батареи в ампер-часах дает вам оценку
сколько ватт-часов содержится в батарее.

E = C * Vavg

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

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

Кроме того, я должен
упомяните, что вы не всегда получаете все ампер-часы, которые ожидаете от
аккумулятор. Это объясняется в Части 3 ниже как эффект Пеукарта. Вот почему я
назвал это практическим правилом, а не теоремой. Самые большие ошибки возникают, когда
вы быстро разряжаете батареи.Некоторые батареи, например угольно-цинковые, щелочные или
Свинцово-кислотный раствор становится менее эффективным при быстрой разрядке. Типичный запечатанный
свинцово-кислотный аккумулятор дает только половину своей номинальной емкости при разряде
ставка C / 1 по сравнению со ставкой C / 20.

Следующий метод предполагает, что вы знаете, сколько ампер у вас
нужен гаджет под питание. Если вы знаете, сколько ватт, переходите к шагу А ниже.

Шаг 1. Оборотная сторона конверта

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

С
= xT

Например, если
ваша помпа потребляет 120 мА, и вы хотите, чтобы она проработала 24 часа

С
= 0,12 А * 24 часа = 2.88 ампер-часов

Шаг 2 . Соображения по сроку службы

Это не
хорошо разряжать аккумулятор до нуля во время каждого цикла зарядки. Для
Например, если вы хотите использовать свинцово-кислотную батарею в течение многих циклов, вы
не должен превышать 80% заряда, оставив 20% заряда в аккумуляторе.
Это не только увеличивает количество циклов, но и позволяет батарее
ухудшиться на 20%, прежде чем вы начнете получать меньше времени выполнения, чем вызовы дизайна
для

C ’
= С / 0.8

Для примера
выше

C ’
= 2,88 AH / 0,8 = 3,6 AH

Шаг 3 : Скорость сброса

Некоторая батарея
химические вещества дают намного меньше ампер-часов, если вы их быстро разряжаете. Это
называется эффектом Пейкарта. Это большой эффект в щелочном, углеродном цинке,
воздушно-цинковые и свинцово-кислотные батареи. Например, если вы рисуете в 1С на свинцово-кислотном
аккумулятор вы получите только половину емкости, которую вы имели бы, если бы у вас
нарисовано на 0.05C. Это небольшой эффект в никель-кадмиевых, литий-ионных, литиевых полимерах,
и никель-металлгидридные аккумуляторы.

Для свинцово-кислотных
номинальная емкость аккумуляторов (т. е. количество AH, выбитое на стороне
аккумулятор) обычно рассчитан на 20-часовую разрядку. Если ты
при медленной разрядке вы получите расчетное количество ампер-часов из
их. Однако при высоких скоростях разряда емкость резко падает. Правило
большой палец — это то, что для скорости разряда 1 час (т.е. рисунок 10 ампер из 10 ампер
ч. аккумулятора, или 1С) вы получите только половину номинальной емкости (или 5
ампер-часы от батареи на 10 ампер-часов). Диаграммы, подробно описывающие этот эффект для
для большей точности можно использовать различную скорость разряда. Например данные
листы, перечисленные в /BB.htm

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

С = 20
ампер * 1 час = 20 Ач

Затем перейдите к Шагу 2

C ’
= 20 Ач / 0.8 = 25 хиджры

Тогда учтем высокую ставку

C ’‘ = 25
/.5 = 50 хиджры

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

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

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

(3600 — количество секунд в часе).

Другими словами, выяснить, сколько ампер потребляется
усреднить и использовать шаги 1 и 2. Шаг 3 очень трудно предсказать в случае
где у вас есть небольшие периоды высокого тока.Новости хорошие, стабильный розыгрыш
1С снизит мощность намного больше, чем короткие импульсы 1С с последующим отдыхом
период. Таким образом, если средняя потребляемая мощность составляет около 20 часов, вы будете
приблизиться к расчетной мощности по 20-часовой ставке, даже если вы
рисование его в сильноточных импульсах. Фактические данные испытаний трудно получить без
проводите тест самостоятельно.

Если вам известны ватты, а не амперы, выполните следующие действия.
процедура

Шаг A. Преобразование ватт в амперы

Фактически,
ватты — это основная единица мощности, а ватт-часы — это запасенная энергия.В
Ключ — использовать известные вам ватты для расчета ампер.
при напряжении аккумуляторной батареи.

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

С учетом эффективности
инвертор, скажем, 85%

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

Поскольку ватт = амперы * вольты, разделите ватт-часы на
напряжение аккумулятора для получения ампер-часов от аккумулятора

ампер-часов
(при 12 вольт) = ватт-часы / 12 вольт = 1470/12 = 122.5 ампер-часов.
Если вы
используете батарею другого напряжения, ампер-часы изменится, разделив его
в зависимости от напряжения батареи, которое вы используете.

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

Подбор 12 В аккумуляторной батареи к нагрузке

Вам нужна батарея на 12 В для вашего приложения, но вы не знаете, какого размера? Этот калькулятор разработан, чтобы помочь вам найти аккумулятор глубокого разряда при постоянной нагрузке, а не для запуска или запуска.Если вы знаете, сколько энергии требуется вашему приложению для работы и сколько времени вы хотели бы его запустить, мы порекомендуем батарею на 12 В с безопасным количеством Ач (ампер-часов), которое обеспечит вам необходимое время работы.

Выберите аккумулятор

Прохождение

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

Написано 3 марта 2020 г. в 13:31

Эта статья имеет рейтинг 4.9 из 5

вы ДОЛЖНЫ включить JavaScript, чтобы иметь возможность комментировать

Прочтите базу знаний в программе чтения новостей RSS с RSS.Читать базу знаний с помощью Feedly

Как рассчитать время работы от аккумулятора

Есть слишком много вопросов, которые вы зададите при разработке устройства с батареей внутри него.

Начальнику просто нужна дешевая и маленькая батарея с ней, но без дополнительной информации о том, сколько времени нужно конечному покупателю, насколько он может быть маленьким.

в этой статье мы вам покажем:

1 Как рассчитать время работы конкретной батареи?
2 Как рассчитать емкость аккумулятора?
3 Калькулятор емкости аккумулятора (инструмент мгновенного расчета)
4 Калькулятор времени работы аккумулятора
5 Как преобразовать ватты в амперы или амперы в ватты или из вольт в ватты

Готовы к вашему дизайну батареи?
Поехали.

В идеальном / теоретическом случае время было бы Время (Ч) = Емкость (Ач) / Ток (А).

Если емкость указана в ампер-часах, а сила тока — в амперах, время будет в часах (зарядка или разрядка).

Смущаетесь?

Итак, как рассчитать, на сколько хватит заряда батареи?

Отбросьте, на сколько хватит заряда батареи калькулятора, и давайте посмотрим на реальный случай, батарея 10 Ач с током 1 А, проработает 10 часов. Или при доставке 10А этого хватило бы всего на 1 час, а при доставке 5А — всего на 2 часа.

Другими словами, у вас может быть «любое время», если, умножив его на ток, вы получите 10 Ач (емкость аккумулятора).

Это так просто.

, так что больше нет проблем с расчетом времени автономной работы.

Для аккумулятора 18650 2500 мАч (2,5 Ач) с устройством, потребляющим 500 мА (0,5 А), у вас есть:

2,5 Ач / 0,5 А = 5 часов

Обратите внимание, что большинство батарей, особенно с цепями, не будут работать до 0 В в качестве источника питания (если оно упадет до нуля, срок службы батареи сократится или даже разрядится, если не зарядить вовремя), То есть ваша схема перестанет работать при заданном напряжении до того, как батарея полностью разрядится.

см. Ниже диаграмму разгрузки

не пойдет в ноль (полностью пустой)

Следовательно, для расчета нам потребуется умножить на 0,8-0,9:

, то есть 2,5 Ач / 0,5 А * 0,9 = 4,5 часа

Что, если вы знаете только ватты, вы заметите, что каждое устройство использует ватт для определения своих основных характеристик.

Лампа 5 Вт,

Ноутбук 20 Вт,

Двигатель мощностью 100 Вт,

Уличный фонарь на солнечной энергии 200 Вт

Назовите несколько.

В теории это:

Время разряда = Емкость аккумулятора * Вольт аккумулятора / Ватт устройства.

Скажем, 5 Ач * 3,7 В / 10 Вт = 1,85 часа

С энергоэффективностью 90% для литий-ионных / литий-полимерных аккумуляторов. Тогда
Время разряда = Емкость аккумулятора * Напряжение аккумулятора * 0,9 / Ватт устройства

5 Ач * 3,7 В * 0,9 / 10 Вт = 1,66 часа

Поясним на других примерах:

для батареи 1800 мАч 3,7 В 18650 для питания цифрового устройства 3,7 В 10 Вт, как рассчитать время работы?

для 3.Устройство 7 В 10 Вт ， рабочий ток будет 10 ÷ 3,7 = 2,7027 А = 2702,7 мА
Теоретически это: 1800 мАч ÷ 2702,7 мА = 0,666 ч = 40 мин
На самом деле это: 1800 мАч ÷ 2702,7 мА * 0,9 = 0,599 ч = 36 мин

Краткие примечания: 1A = 1000 мА (мА — ток, мАч — емкость)

Или вы можете использовать 3,7 В * 1,8 Ач (1800 мАч) * 0,9 / 10 Вт = 0,599 ч = 36 мин

Другой пример: Аккумулятор 12 В 60 Ач для питания лампы 220 В 100 Вт
Время работы: 12 В * 60 Ач * 0,9 / 100 Вт = 6,48 ч

Время работы аккумулятора и его расчет

Время работы — это время, на которое хватит заряда свинцово-кислотного аккумулятора при данной нагрузке.Предположим, что аккумулятор полностью заряжен. Как долго это продлится, зависит от трех вещей. Во-первых, механическое состояние батареи, а во-вторых, величина тока, потребляемого нагрузкой. Третий фактор — целостность системы, а именно инвертора и проводов, которые все соединяют.

Формула для расчета времени работы от батареи

Мы предполагаем 100% эффективность между батареей и устройством для целей этого обсуждения. Хотя на практике это бывает редко.

Мы используем формулу: (10-кратная емкость аккумулятора в ампер-часах), разделенная на (нагрузка устройства в ваттах) . Эта информация отображается на этикетке свинцово-кислотной батареи и мелким шрифтом на приборе.

Допустим, мы собираемся в поход и хотим знать, как долго мы сможем проработать 100-ваттный телевизор от батареи, рассчитанной на 60 ампер-часов. Используя нашу формулу, вычисляем [(10 X 60) ÷ 100] = максимальное время работы 6 часов. В этих особых обстоятельствах мы рекомендуем подзарядку через четыре часа.Поскольку разряженная свинцово-кислотная батарея вредит ее здоровью и сокращает время работы в будущем.

Советы для счастливых, здоровых батарей и их владельцев

Постарайтесь предотвратить полную разрядку свинцово-кислотной батареи. Максимальный разряд зависит от типа аккумулятора. Самый быстрый способ испортить что-то — запустить его «на ровном месте» и оставить в таком состоянии. Будьте особенно осторожны при работе со свинцово-кислотными аккумуляторами. Он содержит кислоту и обладает мощным зарядом.

При доливе есть летучие пары.Эти пары могут воспламениться при наличии сигареты или искры.

Поэтому будьте осторожны. Снимите часы, кольца, ожерелья и браслеты.

Наденьте защитные очки и будьте особенно осторожны, чтобы избежать короткого замыкания между клеммами гаечным ключом. Потому что это может навсегда снизить время работы аккумулятора до нуля, а нам это не нужно.

Связанные

Герметичные свинцово-кислотные батареи — Основы

Какой номинал батареи в ампер-часах (ампер-час или Ач)?

Изображение для предварительного просмотра: батарея разряжена

Метод, основанный на визуальном познании

Это исследование вводит визуальное познание в оценку емкости литий-ионной батареи.Предлагаемый метод состоит из четырех шагов. Во-первых, полученные данные зарядного тока или напряжения разряда в каждом цикле скомпонованы так, чтобы сформировать двумерное изображение. Во-вторых, сгенерированное изображение раскладывается на несколько пространственно-частотных каналов с набором поддиапазонов ориентации с использованием неподдискретизированного контурного преобразования (NSCT). NSCT имитирует многоканальную характеристику зрительной системы человека (HVS), которая обеспечивает мультиразрешение, локализацию, направленность и инвариантность сдвига. В-третьих, несколько индикаторов временной области коэффициентов NSCT извлекаются для формирования исходного многомерного вектора признаков.Точно так же, вдохновленный характеристикой восприятия коллектора HVS, метод обучения многообразия лапласовских собственных карт, который, как считается, раскрывает эволюционный закон ухудшения характеристик батареи в низкоразмерном внутреннем многообразии, используется для дальнейшего получения низкоразмерного вектора признаков. Наконец, деградация емкости батареи оценивается с использованием геодезического расстояния на коллекторе между начальными и самыми последними объектами. Проверочные эксперименты проводились с использованием данных, полученных при различных условиях эксплуатации и старения.Результаты показывают, что предлагаемый подход к визуальному познанию обеспечивает высокоточные средства оценки емкости батареи и, таким образом, предлагает многообещающий метод, заимствованный из развивающейся области когнитивных вычислений.

1. Введение

Литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы, отличающиеся высокой плотностью энергии и малым весом, становятся все более популярными для различных приложений, особенно в области аэрокосмической техники и электромобилей [1–3] . Таким образом, большинство существующих исследований сосредоточено на способах повышения производительности литий-ионных аккумуляторов.Емкость батареи, которая считается важным показателем производительности батареи, сильно зависит от различных внутренних и внешних механизмов, таких как температура окружающей среды, старение и особенности использования; Эти факторы приводят к постепенному снижению производительности аккумулятора с течением времени. Следовательно, доступная емкость батареи должна быть точно оценена в целях надежности и для правильного управления использованием батареи [4].

Недавние исследования сообщили о различных подходах к оценке емкости литий-ионных аккумуляторов.Большинство существующих подходов основаны на моделях, включая электрохимические [5], основанные на эквивалентных схемах [6] и аналитические [7, 8] модели. Эти модели в основном основаны на сложных физических и химических процессах, которые учитывают динамическое поведение батарей [9–11], и эффективность оценки сильно зависит от точности моделей. В частности, эти типы моделей обычно трудно создать из-за ограничений на получение знаний об электрохимических параметрах, механизмах старения и свойствах батарей [12].Более того, эти модели индивидуально зависят от конкретного типа батареи с точки зрения производственных процессов, электролитов, материалов анода и катода. Методы на основе состояния заряда (SOC–) напряжения холостого хода (OCV–) для оценки внутрицикловой емкости широко применяются во многих реальных приложениях [13, 14]. Однако методы на основе SOC – OCV ​​полагаются на точные значения SOC и OCV, получение которых обычно требует значительных затрат времени [10, 15]. Независимо от того, какие методы моделирования используются для моделирования состояния аккумулятора, полученные в лаборатории характеристики заряда и разряда аккумулятора при различных условиях эксплуатации являются источником знаний о поведении аккумулятора.В некоторых приложениях эти исходные данные, хранящиеся в виде дискретных значений, используются для создания базы данных таблицы поиска по состоянию заряда основной батареи. Однако при использовании такого метода оценки емкости литий-ионных аккумуляторов необходимо проводить ряд экспериментов в различных рабочих условиях в течение всего срока службы, чтобы получить емкости аккумуляторов в различных состояниях жизни при разных условиях эксплуатации. В противном случае метод на основе базы данных будет иметь низкую точность с приблизительной базой данных.Тао и др. [16] предложили метод оценки емкости литий-ионного аккумулятора, основанный на распознавании подобия кривых онлайн-данных, который можно рассматривать как интеллектуальный метод, основанный на базе данных. Несмотря на то, что этот метод обеспечивает высокую точность, требуется много времени на поиск наиболее похожей кривой данных, содержащейся в базе данных, что ограничивает его реальное применение.

Новый геометрический метод был предложен в [17]; этот метод отличается от вышеупомянутых и, по-видимому, является расширением традиционного метода постоянного тока и постоянного напряжения [18].Он оценивает емкость батареи, комбинируя дифференциальную геометрию и четыре геометрических элемента, которые чувствительны к уменьшению емкости. Четыре геометрические характеристики извлекаются из кривых зарядного тока (CC) и напряжения разряда (DV), включая продолжительность кривой постоянного напряжения (CV), максимальный радиус кривизны ступени CV, площадь под кривой CV и наклон кривой напряжения на ранней стадии процесса разряда. Экспериментальные результаты, представленные в их статье, демонстрируют эффективность геометрического метода.

Суть метода, основанного на геометрии, направлена ​​на введение теории дифференциальной геометрии и традиционных геометрических характеристик в оценку емкости батареи. Вдохновленные работой [17], мы пытаемся внедрить другие передовые междисциплинарные методы оценки емкости батареи, избегая сложного анализа физико-химических процессов и достигая точного понимания процессов деградации, тем самым дополнительно повышая эффективность и точность батареи. оценка мощности.

Когнитивная наука — это междисциплинарное исследование, состоящее из нескольких научных дисциплин, включая психологию, искусственный интеллект, философию, нейробиологию, лингвистику и антропологию. Он включает исследования интеллекта и поведения, особенно с акцентом на то, как информация представляется, обрабатывается и трансформируется в нервных системах и машинах [19]. Когнитивная наука — это обширная область, охватывающая широкий спектр тем, связанных с познанием, таких как обработка речи, искусственный интеллект, а также зрительное и слуховое познание.Среди этих тем визуальное познание стало в центре внимания многих исследований когнитивной науки и становится важной темой, вызывающей интерес в двадцать первом веке [20]. В последние годы страны по всему миру вложили значительные средства в поддержку исследований в области визуального познания. В США Агентство перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США в 2007 году запустило специальную исследовательскую программу под названием «Когнитивные вычисления», в рамках которой визуальное познание является ключевой целью исследования. В Японии эксперты в области компьютерного зрения были включены в «План мозга» за последнее десятилетие для содействия междисциплинарным исследованиям когнитивной науки о мозге и визуального познания.Комитет Национального фонда естественных наук Китая в 2008 году инициировал крупный исследовательский проект под названием «Когнитивные вычисления, основанные на визуальной и слуховой информации»; его цель — создать новый вычислительный метод, основанный на человеческих зрительных и слуховых когнитивных механизмах, тем самым обеспечивая новые идеи для понимания изображений и обработки голоса. Сегодня вычислительные методы, основанные на визуальном познании, получили большое внимание и широко используются в распознавании лиц [21], слиянии изображений [22], классификации текстур [23] и т. Д.Однако в области оценки емкости литий-ионных аккумуляторов редко сообщалось о методах, основанных на визуальном восприятии. Руководствуясь этим, мы пытаемся преобразовать значения CC и DV в двумерное изображение и, таким образом, дополнительно улучшить оценку емкости батареи с помощью метода визуального познания.

По сути, визуальное познание — это разновидность бионической науки; то есть он имеет дело с распознаванием объектов на основе характеристик зрительной системы человека (HVS). Одной из хорошо известных характеристик HVS является многоканальная характеристика (MCC), означающая, что существует несколько пространственно-частотных каналов при обработке графической информации в HVS, каждый из которых дополнительно включает разное количество компонентов ориентации в зависимости от предопределенная установка серии [24].В этом исследовании авторы используют MCC для извлечения информации об особенностях деградации из данных CC и DV, что является ядром этого исследования, а также отличием нашего метода от других существующих методов, включая метод [17]. Другой отмеченной характеристикой HVS является характеристика обнаружения коллектора (MSC). В 2000 г. в статьях, опубликованных в Science , было указано, что визуальная информация хранится в виде множества стабильных паттернов нейронной активности в мозге, а разнообразные методы обучения могут идентифицировать значимые низкоразмерные структуры в данных высокой размерности [25–27]. .Таким образом, в этом исследовании используется обучение многообразию для построения низкоразмерного внутреннего многообразия, которое может не только выявить закон деградации емкости, который содержится в извлеченных функциях, но и сократить требуемые вычисления. Таким образом, это исследование пытается ввести визуальное восприятие в оценку емкости литий-ионных аккумуляторов, чтобы установить систематический метод оценки емкости на основе MCC и MSC.

Эта статья организована следующим образом: Раздел 2 описывает два интересующих свойства HVS, а именно MCC и MSC, а также соответствующие вычислительные методы, производные от них, в первую очередь NSCT и собственную карту лапласа (LE).Также вводится геодезическое расстояние, которое используется при оценке емкости аккумулятора. В разделе 3 представлен весь метод оценки емкости батареи на основе визуального восприятия, включая описание экспериментальных данных, преобразование изображения, выделение признаков и расчет емкости. Типичные данные из наборов данных о батареях НАСА используются для проверки предлагаемого метода; результаты представлены в Разделе 4. Наконец, Раздел 5 завершает статью.

2. Связанные теории

2.1. ЦУП ГВС и НСТС

2.1.1. MCC и Contourlet Transform

HVS — важнейший инструмент, с помощью которого люди понимают и постигают мир природы. Было подтверждено, что HVS обладает способностью захватывать важную информацию о естественной сцене, используя минимальное количество активных зрительных ячеек [28]. Рецептивные поля в зрительной коре соответственно характеризуются как локализованные, ориентированные и проходящие через полосу пропускания [29]. Поэтому предлагается, чтобы представление изображения было эффективным, оно должно обладать такими свойствами, как локальность, направленность и мультиразрешение.

Контурлетное преобразование (CT), предложенное До и Веттерли [28], хорошо соответствует MCC HVS. Он состоит из лапласовской пирамиды (LP) и банка направленных фильтров (DFB), где LP используется для захвата точечных разрывов, а DFB используется для связывания точечных разрывов с линейными структурами. КТ обеспечивает гибкое расширение изображения с разным разрешением, локальное и направленное расширение изображения с использованием сегментов контура; таким образом, он может очень эффективно отображать ребра и другие особенности вдоль кривых.К сожалению, у CT отсутствует инвариантность к сдвигу из-за понижающей и повышающей дискретизации как в LP, так и в DFB. В частности, понижающая дискретизация отфильтрованного изображения может привести к наложению частот в нижних и верхних частотах. Эти недостатки ограничивают использование ТТ во многих приложениях [22, 30].

2.1.2. NSCT Theory

Чтобы устранить наложение частот CT и повысить его избирательность по направлению и инвариантность к сдвигу, da Cunha et al. [31] предложили инвариантную к сдвигу версию, основанную на несубдискретизированных банках пирамидальных фильтров (NSPFB) и несубдискретизированных банках направленных фильтров (NSDFB), как показано на Рисунке 1 (а) [31, 32].

Контурлетное преобразование без субдискретизации (NSCT) в качестве репрезентативного метода, связанного с MCC, может использоваться для разложения изображения (например, преобразованного из кривой зарядного тока или напряжения разряда) на несколько пространственно-частотных каналов ( набор узкополосных частот), каждая из которых дополнительно включает в себя разное количество компонентов ориентации в зависимости от предварительно определенной настройки для каждого канала.

В NSCT свойство мультимасштабирования получается из структуры фильтрации, инвариантной к сдвигу, которая обеспечивает разложение на поддиапазоны, подобное таковому в LP.Процесс может быть реализован с использованием двухканальных банков двухмерных (2D) фильтров без субдискретизации. Рисунок 1 (b) иллюстрирует разложение пирамиды без подвыборки по стадиям. Такое расширение концептуально аналогично одномерному (1D) вейвлет-преобразованию без субдискретизации, вычисленному с помощью алгоритма –. Фильтры для следующего этапа получаются путем повышения частоты дискретизации фильтров предыдущего этапа с помощью матрицы дискретизации: что дает свойство мультимасштабирования без необходимости создания дополнительных фильтров.На разложении j -го идеальная частотная поддержка фильтра нижних частот составляет. Соответственно, идеальной опорой фильтра высоких частот является дополнение фильтра низких частот, а именно область. Эквивалентные фильтры каскадного NSPFB уровня J приведены где и представляют собой фильтр нижних частот и соответствующий фильтр верхних частот, соответственно, на первом этапе [32].

DFB создается путем комбинирования критически дискретизированных двухканальных банков фильтров вентилятора и операций повторной дискретизации.В результате получается банк фильтров с древовидной структурой, который разбивает 2D частотную плоскость на направленные клинья. Выключая субдискретизаторы / повышающие дискретизаторы в каждом двухканальном банке фильтров в древовидной структуре DFB и соответственно повышая дискретизацию фильтров, получается NSDFB. Таким образом может быть получено дерево, состоящее из двухканальных NSDFB. Рисунок 1 (c) иллюстрирует четырехканальную декомпозицию [32]. Фильтры вентилятора с повышенной дискретизацией имеют поддержку частоты в шахматном порядке, где — матрица quincunx: четырехканальное направленное разложение может быть получено, когда фильтры объединены с фильтрами вентилятора.Эквивалентный фильтр в каждом канале может быть задан следующим образом:

После разложения NSCT на уровне можно получить одно изображение поддиапазона нижних частот и изображения направленного поддиапазона с полосой пропускания, все из которых имеют тот же размер, что и входное изображение. Здесь — уровень направленной декомпозиции в масштабе j .

Как описано выше, ядром NSCT является конструкция фильтра в двухканальном NSPFB и NSDFB. NSCT не только сохраняет характеристики CT, но также имеет важное свойство инвариантности сдвига.Таким образом, это исследование использует NSCT для извлечения характеристик из значений CC и DV литий-ионного аккумулятора.

2.2. МСК ВС и ЛЭ

2.2.1. MSC и Manifold Learning

Когда мы смотрим на объект с такими условиями, как изменение масштаба и освещения, сигналы, передаваемые от глаз к мозгу миллионами аксонов зрительного нерва, постоянно находятся в потоке. Тем не менее, мы можем признать, что эти изменяющиеся сигналы производятся одним и тем же объектом. Это явление было изучено Сеунгом и Ли, которые предложили гипотезу о том, что зрительная память хранится в виде множества стабильных состояний или непрерывного аттрактора [25].Изображения одного и того же объекта с изменениями масштаба, освещенности и других переменных факторов лежат на низкоразмерном многообразии, тогда как изображения разных объектов образуют разные многообразия. С точки зрения когнитивной психологии когнитивный процесс идентификации объекта — это распознавание различных низкоразмерных многообразий, встроенных в многомерную визуальную информацию. То есть HVS обладает способностью ощущать многообразие, спрятанное в мозгу. Эта характеристика HVS называется MSC.Подобно MSC HVS, многообразное обучение может находить значимые низкоразмерные структуры, скрытые в высокоразмерных наблюдениях; это привлекает все большее внимание ученых.

Обучение многообразию, также известное как уменьшение нелинейной размерности, является широко распространенным методом, который встраивает многомерные образцы в низкоразмерное пространство признаков, сохраняя некоторые локальные или глобальные геометрические структуры [33]. Было предложено множество подходов к обучению многообразию, такие как изометрическое отображение [26], локально линейное вложение [27], собственные карты Лапласа [34] и собственные карты Гессе [35].Среди этих подходов лапласовское собственное отображение (LE) является разновидностью метода спектральных графов; это привлекло значительное внимание сообщества машинного обучения. В этом исследовании LE используется, чтобы установить внутреннее многообразие малой размерности и выполнить уменьшение размерности.

2.2.2. Теория LE

LE — это типичный метод уменьшения размерности на основе графов. Основное математическое понятие LE можно резюмировать следующим образом.

Предположим, что многомерное многообразие d (обозначенное как выходное пространство), встроенное в -мерное пространство м (обозначенное как входное пространство), может быть описано функцией: где — компактное подмножество с открытым внутренним пространством.Набор точек данных, где дискретизируются с шумом от внутреннего коллектора; взаимосвязь можно представить следующим образом: где означает шум. LE можно распознать следующим образом: исходные наборы данных в многообразии более высоких измерений отображаются (нелинейно) в точки данных при оценке неизвестного многообразия более низких измерений с помощью [36].

По заданному набору многомерных наблюдений для произвольной точки с ближайшими окрестностями можно построить взвешенный граф смежности, состоящий из узлов и набора ребер, соединяющих соседние точки.Мы рассматриваем проблему отображения взвешенного графа на линию так, чтобы соединенные точки оставались как можно ближе друг к другу. Пусть, где — значение координаты -й точки в и. Разумная карта — выбрать ∈ для минимизации при соответствующих ограничениях. Чтобы избежать серьезных штрафов, которые могут возникнуть, если соседние точки и отображаются далеко друг от друга, минимизация — это попытка гарантировать, что если точки и находятся близко, то и будут также близкими. В результате для любого мы имеем где — матрица Лапласа, которая является положительно полуопределенной.Примечательно, что это симметрично, и. Таким образом, можно записать как Следовательно, задача минимизации сводится к нахождению.

Ограничение удаляет произвольный коэффициент масштабирования при внедрении. Матрица обеспечивает естественную меру на вершине графа. Чем больше, тем важнее будет вершина. В (7) показано как положительно полуопределенная матрица, а вектор, который минимизирует целевую функцию, задается решением минимального собственного значения обобщенной задачи на собственные значения с дополнительным ограничением ортогональности.

В более общем смысле, вложение задается матрицей, где i -я строка, обозначенная как, обеспечивает координаты внедрения i -й вершины. Точно так же нам нужно минимизировать

Это условие сводится к нахождению [37]

2.2.3. Временное окно для обновления отображения

Фиксированный набор данных из многомерного пространства отображается в низкоразмерное пространство посредством LE через отображение. Следовательно, можно получить соответствующую точку низкой размерности через отображение, когда задана произвольная точка в пространстве высокой размерности.Учитывая, что на практике часто собираются новые данные и в пространстве могут быть получены новые функции, нам необходимо обновить отображение, предоставляемое LE, чтобы приспособиться к новым входящим данным. Таким образом, предлагается общий метод, так называемое «временное окно», которое может быть задано как одна входящая точка или любое другое количество входящих точек по отношению к реальному приложению. Когда количество новых входящих точек достигает фиксированного «временного окна», создается новое обновленное отображение.

2.3. Геодезическое расстояние

В математике, особенно в дифференциальной геометрии, геодезическая — это обобщение понятия «прямая линия» на искривленные пространства [38].Если эта связь является связностью Леви-Чивиты, индуцированной римановой метрикой, то геодезические являются (локально) кратчайшим путем между точками в пространстве. Таким образом, ожидается, что геодезическое расстояние развернет сильно свернутые, скрученные или искривленные нелинейные многообразия [39].

На рис. 2 (а) показан кратчайший путь, измеренный евклидовым расстоянием. Согласно этой метрике, две точки на противоположных сторонах подковы кажутся обманчиво близкими. На рис. 2 (б) показан кратчайший путь, измеренный геодезическим расстоянием.В этом случае две точки на противоположных сторонах подковы не являются соседями согласно геодезическому расстоянию [39].

В этом исследовании геодезическое расстояние принимается как геометрическая метрика емкости батареи на коллекторе, построенном LE.

3. Метод оценки емкости литий-ионных аккумуляторов на основе визуального познания

3.1. Описание экспериментальных данных по литий-ионной батарее НАСА

Данные, использованные в этом исследовании, были получены из специально созданной установки батареи в Центре передового опыта в области прогнозирования Эймса НАСА.Эксперименты проводились в трех различных рабочих профилях (заряд, разряд и сопротивление) при температуре окружающей среды (AT). Зарядка выполняется в режиме постоянного тока заряда 1,5 А до тех пор, пока напряжение аккумулятора не достигнет 4,2 В, и продолжается в режиме постоянного напряжения до тех пор, пока ток заряда не упадет до 20 мА. Выгрузка останавливается в разные моменты окончания разгрузки (EOD). Эксперименты проводятся до тех пор, пока емкость не снизится до заданных критериев окончания срока службы (EOLC).

Для проверки эффективности предложенного подхода были выбраны типовые данные (№ 5, № 7, № 29 и № 54, которые также использовались в [16, 17]) и описаны в таблице 1. Из таблицы 1 можно видеть, что эти данные имеют одинаковый зарядный ток 1,5 А, но обычно показывают разные AT (24 ° C, 43 ° C или 4 ° C), токи разряда (DC; 2 A или 4 A), EOD ( от 2,0 В до 2,7 В), начальной емкости (ИС; от 1,1665 Ач до 1,8911 Ач) и EOLC (30% или 12,61%).

9189

показано в сравнении с этим показателем [16] Предлагаемый метод, основанный на зрительном познании, имеет приблизительную точность оценки с методом распознавания сходства на основе базы данных. Используя данные CC для оценки емкости, AE и RE батарей № 7 и № 29, основанные на предлагаемом методе, меньше, чем те, которые указаны в [16], в то время как AE и RE батарей № 5 и № 54 больше, чем в [16].Используя данные DV для оценки емкости, AE и RE батарей № 29 и № 54 на основе предложенного метода меньше, чем в [16], в то время как AE и RE батарей № 5 и № 7 больше, чем в [ 16]. Несмотря на то, что средние значения AE и RE предлагаемого метода немного больше, чем в [16], тем не менее, средние значения ET предлагаемого метода составляют всего 11,1975 с на основе данных CC и 11,095 с на основе данных DV, более чем в 20 раз. меньше, чем в [16], что делает предложенный метод визуального познания более практичным для оценки возможностей в реальном времени.

По сравнению с [17], из таблицы 2 видно, что предложенный метод оценки возможностей, основанный на визуальном восприятии, обычно демонстрирует лучшую производительность, чем геометрический метод [17]. AE и RE для батарей № 5, № 29 и № 54 меньше, чем те, что указаны в [17], при этом AE и RE батареи № 7 немного выше. Примечательно, что избыточная часть AE и RE батареи № 7 относительно мала, потому что точность оценки батареи № 7 в [17] уже очень высока.При использовании визуального познания, основанного на данных CC, максимальное и среднее AE снижаются на 1,3% и 0,8925% соответственно; показатели RE снизились на 0,46% и 0,585% соответственно. Аналогичным образом, при использовании визуального познания, основанного на данных DV, максимальное и среднее AE снижаются на 1,63% и 0,815%, а REs — на 1,41% и 0,6725%.

Результаты оценки, представленные на рис. 7 и в таблице 2, демонстрируют, что предложенный метод оценки способности на основе визуального познания очень эффективен с данными CC или DV за очень короткое время.То есть можно выбрать кривые CC или DV, с помощью которых можно с высокой точностью оценить емкость батареи в реальном времени.

5. Выводы

В этом исследовании предлагается новый метод оценки емкости литий-ионных аккумуляторов на основе визуального восприятия. Предлагаемый подход преобразует собранные данные CC или DV из каждого цикла заряда / разряда в изображение. Затем NSCT используется для извлечения функций из преобразованного изображения. После этого, вдохновившись характеристикой измерения коллектора HVS, мы используем метод LE для определения внутреннего коллектора, встроенного в многомерные коэффициенты NSCT, из которых можно выявить закон ухудшения характеристик батареи.Геодезическое расстояние на внутреннем коллекторе принимается для оценки емкости батареи.

Предлагаемый метод оценки пропускной способности на основе визуального познания может использовать данные CC или DV. Проверочные эксперименты проводились с использованием данных, собранных из наборов данных о батареях НАСА. Результаты показывают, что предложенный метод может быть использован для выполнения оценки емкости с использованием данных CC или DV с высокой точностью при различных условиях эксплуатации и старения. Кроме того, предлагаемый метод избавляет от необходимости изучать сложные электрохимические механизмы, устанавливать модели или проводить длительные испытания, что делает его многообещающим практическим методом оценки емкости аккумуляторов.Однако необходимо провести дальнейшие исследования, чтобы установить следующее: (1) оптимальное количество данных CC / DV для преобразования изображения; (2) выбор масштаба разложения и направления разложения в методе NSCT; (3) внутренняя размерность многообразие, построенное Л.Е.

Глоссарий

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации этой статьи.

Благодарности

Это исследование было поддержано Фондом фундаментальных исследований для центральных университетов (грант № YWF-16-BJ-J-18) и Национальным фондом естественных наук Китая (гранты № 51575021 и 61603016), поскольку а также Китайский фонд постдокторантуры (гранты №№ 2017M610033 и 2017T100026).

батарей — Расчет аккумуляторов

Во-первых, указание фона на основе устройства, которое теперь показано в вопросе:

Показанное аварийное зарядное устройство рассчитано на питание 5 В при 500 мА от 2 элементов AA.

Из одной только фотографии устройства и без предоставления спецификаций неясно, использует ли устройство батареи последовательно ( не будет работать с одной вставленной ячейкой ) или параллельно, как следует из вопроса ( будет работать даже с вставлена ​​одна ячейка ).

Схема внутри должна быть повышающим преобразователем, генерирующим 5 В на входе от 1 до 3 В. Типичный КПД повышающего преобразователя составляет от 75 до 90 процентов, в зависимости от конструкции и выбора компонентов.

Допущения:

• КПД повышающего преобразователя 85% для расчетов
• Перезаряжаемые никель-металлгидридные элементы Eneloop HR-3UTGA AA
• Устройство использует элементы AA параллельно (последовательные вычисления также следуют)

  Выходная мощность: 500 мА при 5 В = В x I = 2.5 Вт
Требуемая входная мощность: 2,5 / 0,85 = 2,941 Вт (при КПД 85%)
Требуемый минимальный ток: 2,45 А (P / V, полностью заряженный NiMh аккумулятор 1,2 В)
Требуемый максимальный ток: 2,94 А (с разряженной батареей, при 1 В)
  

Предположим примерно равное разделение потребляемого тока …

  Мин. Ток от каждого: 1,225 А
Максимальный ток от каждого: 1,47 Ампер
Фактическая емкость: ~ 1800 мАч на AA (график разряда в таблице данных, между 1 и 2 А)
Емкость 2xAA: ~ 3600 мАч
Время разряда: емкость / входная мощность = 3600/2941 = ~ 1.224 часов
  

Таким образом, даже в оптимистичных условиях ожидается, что зарядное устройство будет обеспечивать менее 1 час 14 минут энергии , исходя из приведенных выше расчетов. В действительности, потребляемый ток будет расти при падении напряжения, что приведет к более быстрому истощению. Кроме того, какая бы ячейка ни имела более низкое внутреннее сопротивление из-за различий в производстве и жизненном цикле, она будет разряжаться первой, что приведет к более быстрому разряду второй.

Таким образом, наблюдаемый 1 час работы не является неожиданным.

Теперь, если батареи были подключены последовательно, насколько это возможно, следующие расчеты меняются, остальные остаются такими же:

  Требуемый минимальный ток: 1,226 А (полностью заряжен, 2 x 1,2 = 2,4 В)
Требуемый максимальный ток: 1,47 А (с разряженной батареей, 2 x 1 В)
Фактическая емкость: ~ 1800 мАч на AA (график разряда в таблице данных, между 1 и 2 А)
Емкость 2xAA: ~ 3600 мАч
Время разряда: емкость / входная мощность = 3600/2941 = ~ 1,224 часа
  

Таким образом, время работы будет примерно таким же, но работа от одной батареи не будет возможной.

Дополнительные примечания :

• Типичный КПД повышающего преобразователя снижается с увеличением зазора между входным и выходным напряжением. Это влияет как на более быстрое истощение заряда к концу заряда батареи, так и на более низкую эффективность параллельного расположения батарей.
• Таким образом, реально вариант с параллельной батареей, вероятно, прослужит намного меньше , чем с батареями, подключенными последовательно.
• Вероятная причина, по которой устройство нагревается больше от аккумуляторных батарей, чем от стандартных 1.5-вольтовые ячейки, это то, что более низкое напряжение вызывает большие потери эффективности. Такие потери обычно рассеиваются в электронных устройствах в виде тепла.

Обработка расчетов: математика пожарной сигнализации, которую вы должны знать

Знание того, как выполнять расчет батареи и падения напряжения, необходимо для обеспечения правильной работы установленной системы и особенно важно в процессе проверки плана. Расчет батареи и падения напряжения включен в список минимально необходимых документов в главе 7 NFPA 72.Они также требовались в разделе 907.2 Международных строительных и противопожарных норм вплоть до изданий 2015 года. Этот список был удален в 2018 году со ссылкой на список в NFPA 72. В этой статье я рассмотрю расчеты батареи и расскажу о расчетах падения напряжения в будущем.

Целью расчетов батареи

является определение минимальной емкости батареи, необходимой для удовлетворения требований к вторичному питанию NFPA 72: 24 часа в режиме ожидания, за которыми следуют 5 минут (общий сигнал тревоги) или 15 минут (голосовые системы для частичного первоначального уведомления).Хотя это хорошая отправная точка, она не гарантирует, что система всегда будет работать так долго. Вот почему NFPA 72 требует ежегодного тестирования батарей. В течение ряда лет в таблице 14.4.3.2 NFPA 72 указывалось, что батареи должны быть заменены в течение пяти лет с даты производства.

Теперь язык гласит: «Замените батареи в соответствии с рекомендациями производителя сигнального оборудования или когда напряжение или ток перезаряжаемой батареи упадут ниже рекомендаций производителя.”

Расчеты своими руками

Большинство, если не все, производители блоков управления пожарной сигнализацией предоставляют формы расчета батарей и инструкции по оборудованию. Существует также общий способ выполнения этих вычислений.

Поскольку батареи рассчитаны на ампер-часы, потребляемый ток должен быть преобразован в ампер, а время — в часы. Все, что вам нужно сделать, это сложить все токи, потребляемые не с тревогой, например, от блока управления, сигнализаторов, детекторов дыма, адресных модулей управления и т. Д.Убедитесь, что все они в амперах (миллиампер составляет 0,001 ампер) и умножьте на 24.

Затем сложите весь ток аварийной сигнализации, например, от блока управления, сигнализаторов, звуковых сигналов, проблесковых маячков, адресных модулей управления, реле, находящихся под напряжением при аварийном сигнале, и т. Д. Умножьте на 0,083 часа (60 минут, разделенные на 5 минут).

Сложите итоги без тревог и тревог и добавьте 20% запаса прочности. Эти 20% помогают компенсировать старение батареи. Как только это будет сделано, у вас будет минимальный размер батареи, разрешенный для вашей системы.

Отличный вопрос, который всегда возникает на моих семинарах: «Какой процент системы должен быть в состоянии тревоги для выполнения расчетов батареи?» К сожалению, NFPA 72 не решает эту проблему. Я верю в расчет на наихудший сценарий. Я рекомендую определять потребляемый ток срабатывания сигнализации при срабатывании всего оборудования, потребляющего ток. На самом деле, если бы вы использовали только 10% или 20% устройств в тревоге, это в любом случае не сильно изменило бы размер батареи. Помните, мы говорим только о 5 минутах работы.Я все равно рекомендую использовать 100%. Если вам когда-либо приходилось защищать это в суде, было бы лучше использовать наихудший случай, а не процент, которого нет в кодексах.

Сколько раз вы добавляли к существующей системе пожарной сигнализации и инспектор плана пожарной части хотел, чтобы вы выполнили новые расчеты батареи? Я так и не понял ценность этого, так как большинство дополнений практически не меняют размер батареи.

Существует способ выполнить фактический расчет батареи на месте, чтобы вы точно знали, что нужно системе.Вам понадобится амперметр, чтобы измерить ток, потребляемый системой. Отсоедините провод от батареи и подключите амперметр последовательно между батареей и панелью. Установите на глюкометре достаточно высокую настройку, чтобы предотвратить повреждение. Отключите основное питание, чтобы система работала только от батареи, а затем считайте потребляемый ток. Это фактическая величина тока, используемого в не тревожном состоянии для данной конкретной системы. Теперь еще раз установите максимальную настройку измерителя. Включите общую сигнализацию системы и настройте счетчик, чтобы получить показания.Это ваш полный общий ток потребления аварийной сигнализации.

Сложите два показания и добавьте 20%. Этот ответ подскажет вам, какой размер батареи следует установить для этой системы. Это очень полезный способ убедиться в правильности размера батарей. Теперь, если вам нужно добавить дополнительное оборудование к этой системе, у вас есть отправная точка.