Как устроена батарея отопления изнутри: конструкция, принцип работы и характеристики, как работает батарея, фото и видео примеры

Содержание

устройство, конструкция в разрезе, комплектующие батарей, крепления и краны, как они устроены

Преимущество алюминиевых батарей перед аналогами заключается в высокой теплоотдаче, небольшой стоимости, разнообразии форм.

Подобные типы батарей отопления отличаются особой конструкцией и внутренним устройством.

Как устроены алюминиевые радиаторы отопления

По конструкции различают цельный и секционный вариант. Первый изготавливается из профильных пластин, сделанных по технологии экструзии, что повышает пластичность.

Полученные части сваривают, создавая полноценную батарею. Это делает её прочной. Предварительно внутреннюю сторону покрывают полимером, снижающим шанс образования течи.

Секции делают по очереди, затем соединяя. Чистый металл используют редко: алюминий сплавляют с кремнием, цинком, иногда титаном. Эти вещества повышают прочность, снижают риск разрыва и образования коррозии. В качестве герметика применяют силикаты. Как и цельные, изнутри устройство покрывают специальной жидкостью для защиты от высокого давления.

По способу изготовления выделяют алюминиевые радиаторы трёх типов: литейные, экструзионные и анодированные. Среди технических характеристик важны:

  1. Рабочее давление должно располагаться в промежутке 10—15 атм. В многоквартирных домах показатели гораздо выше, поэтому использовать в них алюминиевые устройства не рекомендуется. Испытательное вдвое больше обычного, но лучше иметь запас.
  2. Мощность батареи составляет 82—212 ватт, в зависимости от габаритов.
  3. Максимальный нагрев теплоносителя не должен превышать 120 °C.
  4. Масса секции — 1—1,5 кг. Объём — 0,25—0,46 литра.
  5. Межосевое расстояние зависит от высоты и находится в диапазоне от 20 до 80 см, иногда превышая его.

Параметры каждого алюминиевого устройства могут отличаться, но обязательно указаны в техническом паспорте изделия.

Достоинства алюминиевых радиаторов:

  • Компактность и небольшая масса облегчают установку, не требуют мощных креплений.
  • Высокая скорость нагрева, хорошая теплопередача.
  • Длительный срок службы, хотя меньший, чем у чугуна.
  • Небольшая длина секций позволит подобрать подходящее под определённое помещение. И также благодаря разделению устройства на части, можно сделать систему без избытка обогрева.
  • Алюминий прост в обработке, что разрешает создание дизайнерских приборов.
  • Хорошую защиту от внешних повреждений. Радиатор очень сложно повредить или разбить физическим ударом, но довольно легко согнуть.
  • Относительная дешевизна металла.

Среди недостатков выделяют:

  • Слабую защищённость от коррозии, что портит устройство в течение эксплуатации. Алюминий — активное вещество, легко взаимодействующее с кислородом. Из-за окисления разрушится защитный слой, поскольку в течение реакции выделяется газообразный водород.
  • Необходимость нанесения полимерного покрытия для предотвращения разрыва, защиты от выделений.

Конструкция алюминиевой батареи в разрезе

Если посмотреть на устройство сверху или снизу, станут видны коллекторы. Они создают горизонтальные каналы для транспортировки жидкости. Крайний нижний собирает грязь, накипь, прочие твёрдые частицы, что помогает избежать засорения всего устройства. Для удаления предусмотрен специальный клапан.

Внимание! Основной недостаток — частые протечки в местах стыка.

Вид алюминиевого радиатора в разрезе представлен на картинке.

Фото 1. Внутренняя конструкция алюминиевого радиатора отопления. Корпус выполнен из алюминия, а внутри проходит медная трубка.

Комплектующие для монтажа устройства

От деталей, поступающих в продажу вместе с радиатором, зависит качество его эксплуатации. Вместе с устройством предлагают два важных компонента:

клапан для спуска воздуха и крепежи. Для многоквартирных домов их дополняют удлинителем протока.

Кран Маевского

Служит для отвода воздуха из системы. Помогает избавиться от газовых пробок, перегретого пара. Таким образом, позволяет снизить давление, повысившееся из-за долгой работы котла. Обязателен к установкам в обвязках закрытого типа дополненных циркуляционным насосом.

Справка. Желательно наличие клапана для спуска воды. Он будет служить той же цели, что кран Маевского, затрагивая жидкостную часть.

Кронштейны для крепления

Служат креплениями для радиатора. Обязательно присутствуют в комплекте с алюминиевым устройством.

Фото 2. Кронштейны для крепления алюминиевых радиаторов. Изделия уже вмонтированы в стену.

Их делят на три вида:

  • Уголки для дерева.
  • Штыри для стен из прочих материалов.
  • Анкеры для любых поверхностей.

Для всех соединений с резьбой необходимы заглушки. Минимальный диаметр должен составлять один дюйм (

25,4 мм). Для ниппелей они также нужны, но без ограничений по размеру.

Иногда алюминиевые радиаторы оборачивают прокладками с эффектом отражения тепла. Их размещают вдоль стены, уменьшая потери энергии в атмосферу. Материалом для изготовления служит фольга или порилекс. Вещество часто дополняют ещё одним слоем утеплителя, обычно пенопластом.

Удлинитель протока

Приспособление используют для повышения теплопроводности радиатора. Для этого последний должен содержать не менее 10 секций.

Обязательно боковое подключение к магистрали, поскольку алюминиевые устройства переправляют жидкость по диагонали. А также важно наличие запорных арматур на обеих трубах.

Если условия соблюдены, для монтажа необязательно изменять текущую схему. В противном случае рекомендуется пригласить сантехника.

Полезное видео

Посмотрите видео, в котором рассказывается, на что обратить внимание при выборе алюминиевой батареи.

Установка — это ответственное дело!

Качество монтажа зачастую зависит от комплектующих, которыми снабжён радиатор. Компоненты оказывают большое влияние на систему, потому важно правильно установить их. Для этого рекомендуется пригласить специалиста.

как устроены и работают чугунные батареи, ремонт чугунной батареи отопления

Несмотря на то что давно начали выпускать батареи отопления из различных материалов, до сих пор популярными остаются чугунные радиаторы. Такой отопительный прибор имеет большой срок службы. На современном рынке представлено множество различных батарей отопления, но не все они качественные, эффективные и имеют большой срок эксплуатации. Поэтому зачастую отдают предпочтение старым проверенным чугунным батареям отопления. Но через какое-то время радиаторы начинают отдавать меньше тепла или подтекать. В таком случае нужно попытаться отремонтировать отопительный прибор или заменить его на новый. Но если грамотно произвести ремонт батареи, то она может еще прослужить несколько лет. Рассмотрим в нашей статье как самостоятельно можно определить и устранить различные неисправности чугунных батарей отопления.

Содержание:

  1. Как устроены и работают чугунные батареи
  2. Как определить неисправности в чугунном радиаторе
  3. Ремонт чугунной батареи отопления
  4. Самостоятельный ремонт радиатора отопления

Как устроены и работают чугунные батареи

Чугунные радиаторы устроены в виде секций. В каждой секции предусмотрены внутренние каналы для носителя тепла. Внешне секции похожи на металлические колонны. Все секции соединяются между собой ниппельной системой. А все стыки уплотняются резиновыми или паронитовыми прокладками. Глубина батареи может быть от 65 до 500 мм, а высота может составлять от 350 до 1500 мм.

Устанавливают такие батареи отопления обычно под подоконниками. Есть батареи, которые устанавливаются на ножках, но более распространенные модели вешаются на специальные кронштейны, которые монтируются в стену.

Мощность отопительного прибора зависит от площади тепловой отдачи и количества секций. Мощность может быть от 100 до 300 Вт. Это значение зависит от модели радиатора отопления. Какая-то часть тепла передается при помощи конвективного способа, а при помощи излучения передается от 25 до 35% тепла. Кроме воздуха батарея отопления еще нагревает и приборы благодаря излучению. Поэтому обогрев помещения получается более эффективный. Теплые слои воздуха обогревают верхнюю часть помещения, а нижнюю обогревает излучение. При такой системе обогрева получается максимальная комфортная атмосфера в помещении.

Как определить неисправности в чугунном радиаторе

Если батареи отопления обогревают помещение недостаточно, то нужно посмотреть визуально нет ли каких-либо повреждений. Самыми популярными поломками батарей отопления являются:

  • Появление налета на креплениях и стыках.
  • Частично или полностью батарея еле теплая или вовсе холодная. Может не греть лишь одна секция или несколько. Бывают случаи, когда верх батареи теплый, а низ холодный.
  • В тех местах, где находятся крепления или стыки появилась протечка. 
  • Неправильное подсоединение батареи отопления.
  • Прокладка, проложенная между секциями, вышла из строя.
  • Из-за теплоносителя плохо качества возникают налеты внутри батареи, а также засоры или деформация металла.
  • К системе, устроенной в квартире, не походит давление, диаметр или сам радиатор был выбран неверно.

В старых домах радиаторы отопления служат долгие годы. Поэтому могут случаться частые поломки, которые приходится чинить, тратя на это средства и силы. Поэтому лучшим вариантом будет замена старой батареи отопления на новую. 

Но если все же, вы хотите произвести ремонт батареи, то после определения поломки необходимо перейти к ее устранению.

Ремонт чугунной батареи отопления

Если появилась течь на стыке, то ее можно устранить при помощи эпоксидного клея, полоски ткани или бинта. Для этого нужно бинт пропитать клеем и намотать на место протечки. Затем после проведения ремонта и высыхания клея можно покрасить этот участок в тон батареи. Такой ремонт сможет продлить срок службы радиатора на пару лет. 

Второй вариант для устранения течи: наложение хомута. При помощи небольшого куска резины можно устранить течь. Для этого нужно резину затянуть на месте протечки. 

Еще один вариант для устранения течи: установка металлического хомута. Он представляет собой металлическое кольцо, которое имеет герметизирующие пластины, они крепятся при помощи двух болтов.

Еще можно устранить течь при помощи холодной сварки. Такая сварка представляет собой герметизирующий состав, который чем-то похож на пластилин. Принцип работы заключается в следующем: необходимо размять сварку до однородной массы, а затем приклеить ее к месту протечки. Такую сварку можно применять для небольших протечек, так как она хорошо переносит воздействие высоких температур. Если вы не можете произвести ремонт самостоятельно, то в таком случае можно воспользоваться услугами квалифицированного специалиста. 

Самостоятельный ремонт радиатора отопления

Найти место протечки обычно не составит трудностей. Если все-таки не получается определить проблемное место, то можно снять батареи и опустить в ванну с водой. В том месте где появятся пузырьки воздуха и будет место протечки. Далее необходимо воспользоваться способами, которые описаны выше. 

Небольшую протечку можно устранить самостоятельно, так как особых знаний и навыков для этого не требуется. Если вы проводили ремонт радиатора отопления несколько раз, то лучше заменить такой отопительный прибор на новый.

Читайте также:

4 самых распространенных вида радиаторов отопления

Наверное, многие из вас задавались вопросом — как же устроен радиатор отопления? По какому принципу он работает, что находится внутри него и на периферии? Что же, давайте рассмотрим этот вопрос как можно более подробно.

4 типа радиаторов отопления

Начнем с того, что на данный момент, все радиаторы отопления можно разделить (условно) на четыре типа:

Стальной радиатор отопленияАлюминиевые радиаторы отопленияЧугунные радиаторы отопленияМасляный радиатор отопления

Устройство алюминиевого радиатора отопления

Алюминиевые радиаторы отопления бывают 3 видов:

  • литые (цельные),
  • экструдированные (с секциями),
  • комбинированные — когда в батарее сочетается и литая конструкция, и экструдированная.
Внутри секций алюминиевых радиаторов расположены канал или несколько каналов, по которым циркулирует теплоноситель (горячая вода).

 

Кстати! Алюминиевый радиатор имеет рабочее давление выше 12 атмосфер (18 при опрессовке).Внутри алюминиевый радиатор покрыт оксидной пленкой, что несет в себе как положительные качества, так и отрицательные.

Устройство чугунного радиатора отопления

Конструкция чугунного радиатора обычно экструдированная, когда определенное количество секций соединено механическим путем. Недостаток в чугунных батареях заключается в том, что они имеют большой вес, собственно из-за самого материала (чугуна).

Стенки внутренних каналов неоднородные, шершавые, что приводит к накапливающемуся налету на них и, соответственно, уменьшению теплоотдачи со временем.

Так как чугунные радиаторы, в основном, устанавливались в прошлом, то стоит заметить, что при службе в 40 лет и более, межсекционные ниппели у них разрушаются.

Устройство стального радиатора отопления

Практически абсолютно сходство с чугунными, единственным исключением является средство сборки секций — используются не радиаторные ниппели, а точечная сварка.

Для справки: Стальные радиаторы отопления выдерживают давление до 16 атм.

Устройство масляного радиатора отопления

Ну, и последний — масляный радиатор. Устройство его не отличается излишней сложностью — герметичный корпус, заполненный минеральным маслом, в который помещен электрический нагревательный элемент, его корпус обычно нагревается до 70 С максимум.

Самые популярные радиаторы, подробнее рассмотрим на видео

Как мы уже отмечали на страницах нашего блога об отоплении и обустройстве дома, существует огромное количество различных радиаторов. Они бывают алюминиевые, биметаллические или панельные. Радиаторы отличаются по типу подключения и своим техническим характеристикам. Посмотрим, как выбрать радиатор на примере нескольких моделей.

 

Что делать, если появился шум в радиаторе отопления?

Заметили шум в радиаторе отопления? Осторожно! Это могут быть симптомы неправильной работы всей системы!

Зимой у вас дома должно быть тёпло, и тут без исправного радиатора ну никак не обойтись. Радиаторы отопления — незаменимые системы теплоснабжения в жилых и производственных помещениях, которые требуют особенного внимания к их эксплуатации. Наряду с наиболее распространенными вопросами неисправностей батарей отопления, существует проблема шума, нередко возникающего в них.

Прежде всего, рассмотрим возможные причины возникающего шума и пути его устранения:

  1. Поток рабочей среды, который поступает в батареи, может быть слишком интенсивен. По характеру он напоминает звук обычного крана, когда тот открыт. Турбулентная сила потока теплоносителя — не угроза, если прибегнуть к установке регулятора давления воды. С его помощью вы сможете установить все нужные параметры.
  2. Нередко шумы свидетельствуют о воздушной пробке в верхней части радиатора. Его секции могут быть не полностью наполнены водой, поэтому проще всего будет выпустить воздух либо другие газы. Это возможно сделать вручную, но если подобного рода проблемы проявляются с регулярной частотой, оборудуйте батарею автоматическим клапаном (как на схеме №1).

Схема 1. Элементы отопительной системы при радиаторе

                                          

  1. Нагревательные приборы могут резонировать в связи с несоответствующим напором, производимым циркуляционным насосом. Дело в том, что насосы и насосные станции, которые установлены для обеспечения потока теплоносителя, могут работать, не соответствуя запланированным показателям производительности и напора. В таком случае, ознакомьтесь более детально с инструкциями по настройке насосного оборудования, установите параметры оборота, напора и производительности согласно требованиям и возможности вашей системы. Для максимальной уверенности специалисты рекомендуют устанавливать противовибрационные фитинги между насосом и непосредственно трубами.
  2. Самая банальная причина появления шума — несовпадение кронштейнов с точками опоры отопительных приборов. Поэтому звуки металлических ударов во время нагревания либо охлаждения системы являются последствиями некомпенсированного теплового расширения. Но, надев резиновые прокладки на кронштейн, вы избавитесь от нежелательного шума.
  3. Кроме физических причин, шум могут обуславливать и неправильные технические расчёты. При проектировании системы теплоснабжения могла не быть учтена определённая свобода движения при тепловом расширении металла. Вследствие этого, по трубам передается шум и к самим нагревательным приборам, сопровождающийся характерным постукиванием. Влияние теплового линейного расширения трубопроводов можно минимизировать с помощью скрытой прокладки, изоляции, внутри которой движение труб станет свободным.
  4. Проверьте терморегулирующий клапан при радиаторе, возможно, он некорректно отрегулирован.
  5. Наконец, проблема вполне может скрываться в неверной работе водонагревательного котла. Согласно правилам, его работа должна продолжаться 20-40 минут с последующим выключением дольше часа. Частое включение и выключение котла говорит о том, что поток теплоносителя плохо отрегулирован и радиаторы функционирует не на полную мощность. Установленные нормы гласят, что мощность самого котла не должна составлять более 80% от мощности батарей отопления, так как только в этом случае может быть гарантирован оптимальный режим работы системы.

Как было сказано выше, радиаторы отопления сами по себе могут и не быть причиной шума. Помните, что правильный монтаж и корректная эксплуатация — это 50% успешной и длительной работы любого оборудования. Не задумываясь об этом, обыватели прибегают к довольно радикальным методам: замене радиаторов отопления, к их капитальному ремонту и т.п. Но, как выясняется позже, такие меры далеко не всегда избавляют от шумов.

Однако можно утверждать одно совершенно точно – звуки, возникшие в системе отопления, сигнализируют нам о нарушении режима эксплуатации. Относитель бережно к своему отоплению и у вас не будет никаких проблем с радиаторами!

Как устроен радиатор отопления для дома

Сантехнические приборы этой категории классифицируются по нескольким признакам. При выборе радиатора отопления оцениваются материал, из которого он сделан, характеристики и ряд иных показателей. Считается, что функционирование батарей разных типов описывается одним законом физики. Но это мнение не совсем верно, так как многое определяет особенность конструкции изделия.

Принцип работы

Радиаторы традиционного исполнения

Яркий представитель – чугунная батарея. Кто не знаком с сортаментом современных отопительных приборов этой группы, полагают, что такие изделия устарели, их не стоит приобретать. На самом деле они, в отличие от новомодных алюминиевых, биметаллических, стальных аналогов, являются универсальными в применении. Радиаторы из чугуна подходят для любой системы, независимости от сложности схемы и ее параметров (давления, температуры).

У всех перечисленных батарей есть общий недостаток, и связан он с принципом функционирования. Тепло передается способом излучения, то есть оно устремляется во все стороны и вверх. Отсюда неравномерность прогрева помещения по объему, разница температур на уровне пола и у потолка.

Горячая вода, поступающая в полость радиатора из трубы, повышает температуру его стенок. В результате батарея нагревается и уже сама становится источником тепловой энергии, которая отдается в окружающую среду.

Вакуумные радиаторы

В общем смысле принцип работы этих отопительных приборов тот же самый, но особенность конструкции является «изюминкой», делающей их намного эффективнее и экономичнее традиционных батарей. Теплоноситель «закольцован»: перемещается по встроенному внутреннему контуру, а не заполняет весь объем радиатора. Трубка для воды расположена в его нижней части, а в остальном пространстве находится специальная смесь (как правило, борно-литиевая).

Процесс протекает циклично: ее нагрев – закипание жидкости – образование пара – его конденсирование на стенках – стекание в нижнюю часть радиатора.

Плюсы решения

  • На нагрев одной секции теплоносителя требуется намного меньше.
  • При монтаже отопительной системы на основе вакуумных радиаторов используются трубы малого сечения, требуемый объем воды в ней уменьшается примерно на 80%.
  • Отсутствуют холодные участки – прогрев равномерный.
  • Котельная установка работает в пониженном режиме. Объясняется просто: смесь закипает уже при 35 0С, а потому сильно нагревать теплоноситель (до 90 и выше) не нужно.
  • Вероятность образования коррозии, воздушных пробок в радиаторе исключена.
  • Инерционность батареи нулевая: на режим выходит практически сразу после пуска котла.
  • Высокая теплоотдача при работе от любой установки: отопительного агрегата, солнечного коллектора, теплового насоса.

Практические рекомендации

  1. При выборе радиаторов нужно понимать, что их эффективность определяется рядом факторов:
  • общая площадь теплопередачи;
  • материал батареи;
  • наличие оребрения;
  • конструктивная особенность;
  • внешнее оформление (темные приборы характеризуются повышенной теплопередачей).
  • Расчет схемы отопления нужно доверить специалисту – самостоятельно всего не предусмотреть. Чтобы добиться комфортного микроклимата, требуется учитывать не только возможности котельной установки, диаметр труб, но и особенности строения: материал стен, их изношенность, качество теплоизоляции, суммарная площадь проемов (дверей, окон) и ряд иных. Составить грамотный проект, правильно подобрать радиаторы под силу только профессионалу.
  • Пользоваться онлайн-калькуляторами в интернете – совершить ошибку, на устранение которой уйдут и время, и деньги. Все подобные расчеты являются общими; в них не учитываются специфика здания, климат региона, роза ветров, температурные перепады и много иных факторов, влияющих на качество обогрева дома.

  • Покупка алюминиевых батарей имеет свои нюансы. Они продаются в разных модификациях, но ни одна из них не является универсальной. Что бы ни утверждал менеджер в магазине, установка таких радиаторов в многоквартирных домах не рекомендуется.
  • Отопительные приборы желательно приобретать в специализированных торговых организациях, предварительно выяснив все параметры домовой системы. В паспорте радиатора указываются его рабочие характеристики – их и нужно сопоставить с имеющейся информацией.
  • При замене батарей одного типа на другой нельзя выбирать их по количеству секций, один к одному. Радиаторы отличаются теплоотдачей, а потому покупаются на основании инженерных расчетов.
  • Приобретая отопительные приборы в «АЛЬФАТЭП», вы получите не только товар высокого качества по цене производителя, но и бесплатную консультацию наших специалистов по выбору образцов, особенностям их монтажа, эксплуатации и обслуживанию. К ним можно обратиться по телефону 8 (495) 109 00 95 или в разделе «Контакты» сайта alfatep.ru. При необходимости мы сделаем предварительные расчеты и подскажем оптимальный вариант обогрева здания. Жителям Подмосковья сервисный центр компании предлагает весь спектр услуг: от разработки проекта отопительной системы до пуска в эксплуатацию с дальнейшим техническим сопровождением (обслуживание, ремонт, поставка запасных частей).

    Как и чем очистить радиаторы отопления?

    Даже самая современная отопительная система  будет отлично функционировать лишь при условии постоянной профилактики. Нередко случается, когда без видимых причин качество отопления в доме снижается – долго происходит разогрев воздуха или температура в комнате не поднимается выше определенного градуса. И это при том, что затраты на энергопотребление ничуть не снизились.

    Недостаточно теплые секции отопления говорят об их засорении

    Но что же стало причиной того, что вы начали  замерзать в собственной квартире?

    • Может быть, в системе образовались воздушные пробки, которые не пропускают воду. В таком случае надо знать, как продуть батарею отопления или спустить воздух с определенного участка системы.
    • Другим фактором может быть плохое состояние батарей, их засоренность, появившаяся в ходе длительной эксплуатации.

    Весь этот образовавшийся внутри радиатора мусор, как то кусочки ржавчины, отложения накипи и отслоившиеся мелкие частички, препятствуют свободной циркуляции воды, забивая отверстия и накапливаясь в стыках. И вопреки расхожему мнению, что такие неприятности случаются только в старых отопительных системах, подвержены опасности загрязнения и современные радиаторы, пусть и в меньшей степени.

    Поэтому, для поддержания эффективного функционирования системы, потребуется тщательная промывка батарей отопления.

    Что необходимо для работы?

    Набор необходимых инструментов, средств и материалов зависит от того какие радиаторы будут прочищаться. Так, стоит запастись ключом соответствующего размера или специальным разводным, для сантехнических работ, уплотнительная лента или герметик  — для монтажа современных систем, а также пакля и краска (лучше густотертый сурик) – для старых чугунных батарей. В качестве очищающего средства могут быть использованы  уксусная эссенция или кальцинированная сода, а также химические препараты для удаления засоров, ржавчины и накипи.

    Кроме этого, необходимо определить место, где будет выполняться  чистка батарей отопления. Если работы проводятся в квартире, то лучше всего будет поместить радиатор в ванну или душевой поддон, предварительно застелив их плотным картоном или тряпками, чтобы не поцарапать эмаль. А почистить батареи отопления в частном доме можно во дворе – и работы проводить удобнее, и полы останутся чистыми.

    Принимая во внимание, что при снятии радиаторов неизбежно будет литься вода, следует предпринять меры по сохранению имущества.

    В первую очередь стоить отодвинуть стоящую рядом мебель, снять или приподнять шторы, убрать ковры, а при наличии дорогостоящего напольного покрытия – застелить поверхность полиэтиленовой пленкой.

    Когда все готово, можно приступать к выполнению работ.

    Чем и как промыть батарею отопления?

    Следуя несложным рекомендациям, можно все работы выполнить самостоятельно без привлечения специалистов и сложного оборудования:

    Перекрываем воду
    • Перекрываем воду на данном участке с помощью встроенных вентилей. Если их нет, например, как на старых чугунных радиаторах, то нужно слить воду со всей системы.
    • Батарею откручиваем, снимаем, выливаем с нее остатки воды и относим к месту выполнения работ.
    • С помощью ключа  выкручиваем имеющиеся на батареи торцевые футорки (заглушки).
    • Первоначально, перед тем как прочистить батарею отопления, ее рекомендуется промыть большим количеством горячей воды для механического удаления отслоившихся кусочков ржавчины и другого мусора.
    • На втором этапе в зависимости от степени загрязнения, необходимо использование специальных чистящих средств. По сравнению с традиционными бытовыми препаратами, лучший эффект дают промышленные химические концентраты, рекомендованные для снятия ржавчины и накипи. В батарею заливаем подходящий раствор, закрываем все заглушки и оставляем на определенное время (в зависимости от типа радиаторов, их загрязненности и используемого средства).
    • После этого следует простучать все полости деревянным или резиновым молотком для того чтобы от стенок быстрее отстали наслоения. Несколько раз встряхнув батарею, можно открывать заглушки и все сливать. Оставшиеся частички загрязнений и препарата смывают большим количеством чистой воды. По тому насколько грязная вода сливается после этого, можно судить о качестве прочистки и необходимости повторной процедуры.
    • Промывка чугунной батареи отличается характерными трудностями. Во-первых, само изделие достаточно тяжелое и громоздкое, что осложняет работу с ним. Во-вторых, поверхность чугуна шершавая, что способствует накоплению большего количества отложений. Поэтому для мытья таких отопительных систем  целесообразнее применять специальное средство для прочистки автомобильных радиаторов, строго следуя рекомендациям инструкции.
    • Каждый раз после применения химических препаратов батарею тщательно промывают, чтобы не только смыть загрязнения, но и удалить оставшийся реагент. Особенно важно это выполнить на последнем этапе, перед тем как устанавливать радиатор на место, ведь остатки химических веществ могут способствовать разрушительным процессам внутри системы, провоцирую коррозию металла.
    Профессиональная чистка чугунной батареи

    Дальше переходим к следующему, не менее ответственному этапу. Важно знать не только как промыть батареи отопления, но и что нужно помнить при их монтаже.

    Очищенные и вымытые радиаторы вешаются или устанавливаются на прежнее место, вкручиваются все необходимые футорки, фитинги и заглушки.

    И чтобы предотвратить или максимально снизить вероятность протечек, не следует забывать о необходимости герметизации соединительных узлов. Для этого на резьбу металлических и чугунных изделий равномерно наматывают паклю, закручивают по ней контргайку и промазывают место соединения краской. Впоследствии, при контакте с водой пакля разбухает, перекрывая протечку.

    При монтаже современных отопительных систем используется специальная уплотнительная лента, а также достаточно эффективный препарат герметик. Когда батарея установлена и все заглушки вкручены, можно пускать воду, заливая ее в систему или открыв встроенные вентили. И тут еще один важный момент – не допустить возникновения воздушных пробок в системе, чтобы не понадобилась продувка батарей отопления.

    методы и способы эффективной очистки

    Чугунные радиаторы отопления отличаются неплохой теплоотдачей. Однако, для того, чтобы отдать что-либо, нужно вначале его откуда-то взять. Чугун, из которого сделаны батареи, нагревается, то есть забирает тепловую энергию у горячей жидкости, что протекает через полости радиатора. Чем теснее контакт теплоноситель – чугун, тем лучше и быстрее тепло попадет в обогреваемый воздух. Однако со временем этот контакт становится хуже из-за налета на внутренней поверхности отопительных приборов, который с каждым годом становится все толще, что приводит к значительному снижению температуры батарей при той же температуре циркулирующей жидкости.

    Можно долго рассуждать, откуда берется грязь в батареях, какова ее природа и кто в этом виноват (если отопление централизованное). Однако намного лучше и конструктивнее вместо этого принять факт наличия загрязнений и постараться избавить от них источники тепла и зимнего уюта, тем более, что для этого не нужно обладать какими-то особыми умениями, то есть, все реально сделать своими руками.

    Демонтаж чугунного радиатора отопления

    Для того, чтобы качественно прочистить «внутренности» чугунной батарее, ее нужно отсоединить от коммуникаций, снять и, желательно, вынести на улицу. Можно, конечно же, попытаться сделать это внутри жилья, однако в этом случае приготовления к процессу займут намного больше времени, чем он сам. Плюс запах будет не из приятных.

    Начнем с того, что промывкой системы отопления в частном доме, в плановом порядке занимаются в теплый сезон. Если отопление централизованное, воды в системе быть не должно, если система автономная, теплоноситель нужно слить.

    Затем, применив разводной ключ и некоторое усилие, откручиваем резьбовые зажимы. Перед этим под места соединения труб с батареей отопления нужно что-нибудь подставить, так как не исключено, что небольшое количество жидкости при этом все-таки вытечет.

    Теперь нужно заглушить открытые отверстия на обогревающем изделии, и чугунный радиатор снять с его удерживающих штырей или крюков и вынести на улицу. То же самое проделать с остальными батареями.

    Чем очистить чугунные батареи

    Методы, с помощью которых можно эффективно прочистить внутреннюю поверхность батарей, можно разделить на химические и механические.

    К первым относятся бытовые чистящие средства, с помощью которых можно химически воздействовать на разного рода загрязнители. К таковым относятся:

    • - средства бытовой химии, содержащие каустическую соду;
    • - лимонная кислота;
    • - уксусная кислота;
    • - средство для промывки автомобильных радиаторов.

    Все перечисленные препараты хорошо справляются с задачей, когда необходима чистка чугунных батарей. Однако эффективность у них различная.

    Лучше всего работает средство для радиаторов, однако по стоимости, учитывая объем чугунных изделий, выходит дороговато.

    Уксусная кислота мягко очищает от загрязнений в виде солевого налета. Однако, при наличии значительных отложений, уксус, тем более в сильно разбавленном состоянии малоэффективен.

    Гораздо лучше растворяет соли более химически агрессивная лимонная кислота. Хороша для этих целей и молочная сыворотка, но где ее столько взять?

    К бытовым веществам, содержащим каустическую соду, относятся практически все средства для мытья посуды. Соли они не удалят, а вот со всей остальной грязью справятся очень неплохо.

    К механическим методам относятся промывка в частном доме отопительной системы при помощи поколачивания по корпусу радиатора с целью отслоить налет от чугунной поверхности.

    Как эффективно прочистить чугунные радиаторы

    Для того, чтобы наилучшим образом почистить изделие и освободить его от всего лишнего, нужно сделать все в несколько этапов, чередуя механические воздействия с химическими.

    • Первым делом нужно отвернуть все заглушки и, вставив в каждое отверстие поочередно подведенный шланг, промыть батарею водой. В результате радиатор очистится от большого количества грязи, что будет заметно по вытекающей жидкости.
    • Затем, заглушив три отверстия, через четвертое заполнить имеющийся объем водой с добавлением средства для мытья посуды. Закрыть оставшееся отверстие и слегка «пошевелить» чугунное изделие. Каустик растворит все органические загрязнители и откроет доступ к солевым «залежам» лимонной кислоте.
    • Теперь нужно открутить пробки, слить имеющуюся внутри жидкость и залить следующую, как уже понятно, с растворенной лимонной кислотой. Снова закрыть заглушками все отверстия и оставить так на пару часов. Хорошо, если вода с пищевой кислотой будет подогрета, в таких условиях химическое взаимодействие будет происходить активнее.
    • По истечении обозначенного времени вода сливается. Теперь можно постучать по корпусу радиатора чем-нибудь деревянным, чтобы размягченный солевой налет лучше отстал от чугуна, после чего снова тщательно промыть батарею водой.
    • После проведенных процедур батарея будет внутри как новая. Можно также, пока радиатор отопления на улице, хорошенько помыть его снаружи .

    Управление температурным режимом батареи

    Температурные эффекты

    Пределы рабочих температур

    Все батареи зависят от своего действия в электрохимическом процессе, будь то зарядка или разрядка, и мы знаем, что эти химические реакции в некотором роде зависят от температуры. Номинальная производительность батареи обычно указывается для рабочих температур где-то в диапазоне от + 20 ° C до + 30 ° C, однако фактическая производительность может существенно отличаться от этого, если батарея эксплуатируется при более высоких или более низких температурах. См. «Температурные характеристики» для получения типичных графиков производительности.

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

    В верхней части шкалы высокие температуры могут также вызвать нежелательные или необратимые химические реакции и / или потерю электролита, что может вызвать необратимое повреждение или полный выход батареи из строя. Это, в свою очередь, устанавливает верхний предел рабочей температуры для аккумулятора.

    В нижней части шкалы электролит может замерзнуть, что приведет к ограничению низкотемпературных характеристик. Но значительно выше точки замерзания электролита производительность батареи начинает ухудшаться, поскольку скорость химической реакции снижается. Даже если батарея может работать при температурах до -20 ° C или -30 ° C, производительность при 0 ° C и ниже может быть серьезно снижена.

    Также обратите внимание, что нижний рабочий предел температуры батареи может зависеть от ее состояния заряда.Например, в свинцово-кислотном аккумуляторе по мере разряда аккумулятора сернокислый электролит становится все более разбавленным водой, и его точка замерзания соответственно увеличивается.

    Таким образом, аккумулятор необходимо поддерживать в ограниченном диапазоне рабочих температур, чтобы можно было оптимизировать как емкость заряда, так и срок службы. Поэтому для практической системы может потребоваться как нагрев, так и охлаждение, чтобы поддерживать ее не только в рабочих пределах, указанных производителем батареи, но и в более ограниченном диапазоне для достижения оптимальной производительности.

    Управление температурным режимом заключается не только в соблюдении этих ограничений. Батарея подвержена нескольким одновременным внутренним и внешним тепловым воздействиям, которые необходимо контролировать.

    Источники тепла и водоотводы

    Электрический нагрев (Джоулев нагрев)

    При работе любой батареи выделяется тепло из-за потерь I 2 R, поскольку ток течет через внутреннее сопротивление батареи, независимо от того, заряжается она или разряжается.Это также известно как Джоулев нагрев. В случае разряда общая энергия в системе фиксирована, а повышение температуры будет ограничено доступной энергией. Однако это все еще может вызвать очень высокие локальные температуры даже в батареях с низким энергопотреблением. Во время зарядки такое автоматическое ограничение не применяется, так как нет ничего, что могло бы помешать пользователю продолжать подавать электроэнергию в аккумулятор после того, как он полностью зарядился. Это может быть очень рискованная ситуация.

    Разработчики аккумуляторов стремятся поддерживать внутреннее сопротивление ячеек как можно более низким, чтобы минимизировать тепловые потери или тепловыделение внутри батареи, но даже с сопротивлением элементов всего 1 миллиОм нагрев может быть значительным.См. Примеры в разделе «Влияние внутреннего импеданса».

    Термохимический нагрев и охлаждение

    Помимо джоулева нагрева, химические реакции, протекающие в ячейках, могут быть экзотермическими, добавляясь к выделяемому теплу, или они могут быть эндотермическими, поглощая тепло в процессе химического воздействия. Поэтому перегрев с большей вероятностью будет проблемой при экзотермических реакциях, в которых химическая реакция усиливает тепло, выделяемое током, а не эндотермическими реакциями, в которых ему противодействует химическое воздействие.В аккумуляторных батареях, поскольку химические реакции обратимы, химические вещества, являющиеся экзотермическими во время зарядки, будут эндотермическими во время разряда и наоборот. Так что от проблемы никуда не деться. В большинстве случаев джоулев нагрев будет превышать эффект эндотермического охлаждения, поэтому меры предосторожности все же необходимо принимать.

    Свинцово-кислотные аккумуляторы экзотермичны во время зарядки, а аккумуляторы VRLA склонны к тепловому разгоне (см. Ниже). NiMH-элементы также являются экзотермическими во время зарядки, и по мере приближения к полной зарядке температура элемента может резко повыситься.Следовательно, зарядные устройства для никель-металлгидридных элементов должны быть спроектированы так, чтобы определять это повышение температуры и отключать зарядное устройство, чтобы предотвратить повреждение элементов. Напротив, никелевые батареи с щелочными электролитами (NiCad) и литиевые батареи эндотермичны во время зарядки. Тем не менее, при зарядке этих аккумуляторов возможен тепловой разгон, если они подвержены перезарядке.

    Термохимия литиевых элементов немного сложнее, в зависимости от степени внедрения ионов лития в кристаллическую решетку.Во время зарядки реакция сначала является эндотермической, а затем переходит в слегка экзотермическую в течение большей части цикла зарядки. Во время разряда реакция обратная, сначала экзотермическая, затем переходящая в слегка эндотермическую на протяжении большей части цикла разряда. Как и другие химические составы, эффект джоулевого нагрева больше, чем термохимический эффект, пока ячейки остаются в пределах своих проектных ограничений.

    Внешнее тепловое воздействие

    Тепловое состояние аккумулятора также зависит от окружающей среды.Если его температура выше температуры окружающей среды, он будет терять тепло из-за теплопроводности, конвекции и излучения. Если окружающая температура выше, аккумулятор будет нагреваться от окружающей среды. Когда температура окружающей среды очень высока, система управления температурным режимом должна работать очень усердно, чтобы поддерживать температуру под контролем. Одиночный элемент может очень хорошо работать при комнатной температуре сам по себе, но если он является частью аккумуляторной батареи, окруженной аналогичными элементами, которые генерируют тепло, даже если он несет ту же нагрузку, он может значительно превысить свои температурные пределы.

    Температура - ускоритель

    Конечным результатом термоэлектрических и термохимических эффектов, возможно, усиленных условиями окружающей среды, обычно является повышение температуры, и, как мы отметили выше, это вызывает экспоненциальное увеличение скорости протекания химической реакции. Мы также знаем, что при чрезмерном повышении температуры может произойти много неприятностей

      • Активные химические вещества расширяются, вызывая набухание клетки
      • Механическая деформация компонентов ячейки может привести к короткому замыканию или разрыву цепи
      • Могут происходить необратимые химические реакции, вызывающие необратимое снижение количества активных химикатов и, следовательно, емкости ячейки
      • Продолжительная работа при высоких температурах может вызвать растрескивание пластиковых частей ячейки
      • Повышение температуры вызывает ускорение химической реакции, повышение температуры еще больше и может привести к тепловому разгоне
      • Газы могут выделяться
      • Давление внутри ячейки
      • Ячейка может в конечном итоге разорваться или взорваться
      • Могут выделяться токсичные или легковоспламеняющиеся химические вещества
      • Судебные иски последуют за

    Тепловая мощность - конфликт

    По иронии судьбы, поскольку инженеры по аккумуляторным батареям стремятся втиснуть все больше и больше энергии во все меньшие объемы, разработчику приложений становится все труднее получить ее снова.К сожалению, большая сила батарей, изготовленных по новой технологии, также является источником их наибольшей слабости.

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

    В течение многих лет свинцово-кислотные батареи были одними из немногих источников питания, доступных для приложений большой мощности.Из-за их большого размера и веса повышение температуры во время работы не было большой проблемой. Но в поисках меньших и легких батарей с большей мощностью и плотностью энергии неизбежным следствием является уменьшение тепловой емкости батареи. Это, в свою очередь, означает, что при заданной выходной мощности повышение температуры будет выше.

    (Это предполагает аналогичный внутренний импеданс и аналогичные термохимические свойства, что не обязательно так.В результате отвод тепла является серьезной инженерной проблемой для аккумуляторов с высокой плотностью энергии, используемых в мощных приложениях. Разработчики ячеек разработали инновационные методы строительства ячеек, чтобы отводить тепло от ячейки. Разработчики аккумуляторных блоков должны найти столь же инновационные решения, чтобы избавить аккумулятор от тепла.

    Температурные характеристики аккумуляторных батарей EV и HEV

    Подобные конфликты случаются с аккумуляторами электромобилей и сверхвысокого напряжения.Аккумулятор электромобиля большой, с хорошими возможностями рассеивания тепла за счет конвекции и теплопроводности и подвержен небольшому повышению температуры из-за своей высокой теплоемкости. С другой стороны, батарея HEV с меньшим количеством ячеек, но каждая из которых имеет более высокий ток, должна выдерживать ту же мощность, что и батарея EV, менее чем на одну десятую своего размера. Благодаря более низкой теплоемкости и более низким характеристикам рассеивания тепла это означает, что аккумулятор HEV будет подвергаться гораздо более высокому повышению температуры.

    Принимая во внимание необходимость поддерживать работу элементов в допустимом температурном диапазоне (см. Срок службы в разделе «Отказы литиевой батареи»), у аккумуляторной батареи электромобиля с большей вероятностью возникнут проблемы, связанные с поддержанием ее тепла на нижнем конце диапазона температур, в то время как аккумулятор HEV с большей вероятностью будет иметь проблемы с перегревом в условиях высоких температур, даже если они оба рассеивают одинаковое количество тепла.

    В случае электромобиля при очень низких температурах окружающей среды самонагрев (нагрев I 2 R) за счет протекания тока во время работы, скорее всего, будет недостаточным для повышения температуры до желаемых рабочих уровней из-за большого размера батареи и для повышения температуры могут потребоваться внешние нагреватели. Это может быть обеспечено за счет отвода части емкости батареи на обогрев. С другой стороны, такое же тепловыделение I 2 R в аккумуляторной батарее HEV, работающей в высокотемпературных средах, может привести к тепловому разгоне, и необходимо обеспечить принудительное охлаждение.

    См. Также Технические характеристики EV, HEV и PHEV в разделе «Тяговые батареи»

    .

    Термический побег

    Рабочая температура, достигаемая в батарее, является результатом увеличения температуры окружающей среды за счет тепла, выделяемого батареей. Если аккумулятор подвергается чрезмерному току, возникает возможность теплового разгона, что приводит к катастрофическому разрушению аккумулятора.Это происходит, когда скорость выделения тепла внутри батареи превышает ее способность рассеивания тепла. Это может произойти при нескольких условиях:

    • Первоначально тепловые потери I 2 R зарядного тока, протекающего через элемент, нагревают электролит, но сопротивление электролита уменьшается с температурой, так что это, в свою очередь, приведет к более высокому току, вызывающему еще более высокую температуру, усиление реакции до достижения состояния выхода из-под контроля.
    • Во время зарядки зарядный ток вызывает экзотермическую химическую реакцию химических веществ в элементе, которая усиливает тепло, выделяемое зарядным током.
    • Или во время отвода тепла, возникающего в результате экзотермического химического воздействия, генерирующего ток, усиливает резистивный нагрев из-за протекания тока внутри элемента.
    • Слишком высокая температура окружающей среды.
    • Недостаточное охлаждение

    Если не будут приняты какие-либо защитные меры, последствия теплового разгона могут привести к расплавлению элемента или повышению давления, что приведет к взрыву или пожару в зависимости от химического состава и конструкции элемента. См. Более подробную информацию в разделе «Неисправности литиевых батарей».

    Система терморегулирования должна держать все эти факторы под контролем.

    Примечание

    Температурный разгон может произойти во время зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов с регулируемым клапаном, когда выделение газа запрещено, а рекомбинация способствует повышению температуры. Это не относится к залитым свинцово-кислотным аккумуляторным батареям, поскольку электролит выкипает.

    Регуляторы температуры

    Отопление

    Относительно легко справиться с низкотемпературными условиями эксплуатации.В простейшем случае в батарее обычно достаточно энергии для питания самонагревательных элементов, которые постепенно доводят батарею до более эффективной рабочей температуры, когда нагреватели могут быть отключены. В некоторых случаях достаточно, чтобы аккумулятор не перезаряжался, когда он не используется. В более сложных случаях, например, с высокотемпературными батареями, такими как батарея Zebra, работающая при температурах, значительно превышающих нормальные температуры окружающей среды, может потребоваться некоторый внешний обогрев, чтобы довести батарею до рабочей температуры при запуске, и может потребоваться специальная теплоизоляция для поддержания температуру как можно дольше после выключения.

    Охлаждение

    Для маломощных батарей достаточно обычных схем защиты, чтобы поддерживать батарею в рекомендуемых пределах рабочих температур. Однако цепи большой мощности требуют особого внимания к управлению температурным режимом.

    Проектные цели

    • Защита от перегрева -
      В большинстве случаев это просто включает в себя мониторинг температуры и прерывание пути тока, если температура при достижении температурных пределов достигается с использованием обычных схем защиты.Хотя это предотвратит повреждение аккумулятора от перегрева, оно, тем не менее, может отключить аккумулятор до того, как будет достигнут предел допустимой нагрузки по току, что серьезно ограничит его производительность.
    • Рассеивание избыточного тепла -
      Удаление тепла из батареи позволяет переносить более высокие токи до достижения температурных пределов. Тепло выходит из батареи за счет конвекции, теплопроводности и излучения, и задача разработчика блока состоит в том, чтобы максимизировать эти естественные потоки, поддерживая низкую температуру окружающей среды, путем обеспечения прочного, хорошего теплопроводящего пути от батареи (с использованием металлических охлаждающих стержней или пластин между ними). ячейки, если необходимо), максимально увеличив площадь его поверхности, обеспечив хороший естественный поток воздуха через или вокруг блока и установив его на проводящей поверхности.
    • Равномерное распределение тепла -
    • Даже несмотря на то, что тепловая конструкция батареи может быть более чем достаточной для рассеивания общего тепла, выделяемого батареей, внутри аккумуляторной батареи все же могут быть локализованные горячие точки, которые могут превышать указанные температурные пределы. Это может быть проблемой для ячеек в середине многоячеечной упаковки, которая будет окружена теплыми или горячими ячейками по сравнению с внешними ячейками в упаковке, которые обращены к более прохладной среде.

      Температурный градиент аккумулятора может серьезно повлиять на срок его службы. Закон Аррениуса указывает, что с увеличением температуры на каждые 10 ° C скорость химической реакции увеличивается примерно вдвое. Это создает несбалансированную нагрузку на элементы в батарее, а также усугубляет любой возрастной износ элементов. См. Также «Взаимодействие между ячейками и балансировка ячеек».

      Разделение ячеек во избежание этой проблемы увеличивает объем упаковки.Для выявления потенциальных проблемных участков может потребоваться тепловидение.

      Пассивное рассеяние можно еще больше улучшить, установив ячейки в блок из теплопроводящего материала, который действует как теплоотвод. Теплопередача от ячеек может быть максимизирована, если для этой цели используется материал с фазовым переходом (PCM), поскольку он также поглощает скрытую теплоту фазового перехода при переходе из твердого в жидкое состояние. Находясь в жидком состоянии, конвекция также вступает в игру, увеличивая потенциал теплового потока и выравнивая температуру в аккумуляторном блоке.Для этого применения доступны графитовые губчатые материалы с высокой проводимостью, пропитанные воском, который поглощает дополнительное тепло, когда температура достигает точки плавления.

    • Минимальная прибавка к весу -
      Для приложений с очень большой мощностью, таких как тяговые батареи, используемые в электромобилях и HEV, естественного охлаждения может быть недостаточно для поддержания безопасной рабочей температуры, и может потребоваться принудительное охлаждение. Это должно быть последним средством, поскольку это усложняет конструкцию батареи, увеличивает ее вес и потребляет электроэнергию.Однако, если принудительное охлаждение неизбежно, первым выбором будет принудительное воздушное охлаждение с помощью вентилятора или вентиляторов. Это относительно просто и недорого, но теплоемкость теплоносителя, воздуха, который предназначен для отвода тепла, относительно мала, что ограничивает его эффективность. В худшем случае может потребоваться жидкостное охлаждение.
      Для очень высоких скоростей охлаждения требуются рабочие жидкости с более высокой теплоемкостью. Вода обычно является первым выбором, поскольку она недорогая, но можно использовать и другие жидкости, такие как этиленгликоль (антифриз), которые имеют лучшую теплоемкость.Вес охлаждающей жидкости, насосы для ее циркуляции, рубашки охлаждения вокруг ячеек, трубопроводы и коллекторы для транспортировки и распределения охлаждающей жидкости, а также радиатор или теплообменник для ее охлаждения - все это значительно увеличивает общий вес, сложность и стоимость. батареи. Эти штрафы вполне могут перевесить выгоды, которые, как ожидается, будут достигнуты за счет использования химического состава батарей с высокой плотностью энергии.

    Рекуперация тепла

    В некоторых приложениях, например, в электромобилях, как указано выше, есть возможность использовать отработанное тепло для обогрева салона, и большинство автомобильных систем включают в себя некоторую форму интеграции управления температурным режимом аккумуляторной батареи с системами климат-контроля транспортного средства.Однако это полезно только в холодную погоду. В жарком климате высокая температура окружающей среды ложится дополнительным бременем на управление температурным режимом батареи.

    Методики разогрева аккумуляторных батарей при отрицательных температурах для автомобилей: последние достижения и перспективы

    Abstract

    Электромобили играют решающую роль в снижении расхода топлива и выбросов загрязняющих веществ для более экологичного транспорта.Литий-ионные батареи, как наиболее дорогой, но наименее изученный компонент электромобилей, напрямую влияют на запас хода, безопасность, комфорт и надежность автомобиля. Однако общие характеристики тяговых батарей значительно ухудшаются при низких температурах из-за снижения скорости электрохимической реакции и ускоренного ухудшения здоровья, например, литиевого покрытия. Без своевременных и эффективных действий такое ухудшение характеристик вызывает эксплуатационные трудности и угрозу безопасности электромобилей.Разогрев / предварительный нагрев аккумуляторной батареи особенно важен при эксплуатации электромобилей в холодных географических регионах. С этой целью в данной статье рассматриваются различные стратегии предварительного нагрева батарей, включая внешний конвективный и кондуктивный предварительный нагрев, а также последние достижения в области внутреннего нагрева. Кратко описывается влияние низкой температуры на батареи с точки зрения производительности элементов, а также свойств материалов. Также освещаются вопросы терминологии, связанные с разминкой.Подробно представлена ​​структура систем управления батареями (BTMS) при низких температурах, включая ключевые конструктивные соображения на разных уровнях интеграции батарей и общую классификацию подходов к разогреву на внешние и внутренние группы. Далее представлен всесторонний обзор литературы по различным стратегиям разминки, а также разработаны основные принципы, преимущества, недостатки и потенциальные улучшения каждой стратегии. Наконец, обсуждаются будущие тенденции в методах разогрева батарей с точки зрения ключевых технологий, многообещающих возможностей и проблем.

    ключевые слова

    Литий-ионные батареи

    Низкотемпературные

    Электромобили

    Система управления температурой

    Стратегии предварительного нагрева

    Сокращения

    BEV

    аккумуляторный электромобиль

    BTMS

    Системы управления температурным режимом аккумулятора

    CCD

    Постоянный ток разряда

    теплообменник охлаждающей жидкости

    COP

    коэффициент полезного действия

    CPCM

    композитный материал с фазовым переходом

    CVD

    разряд постоянного напряжения

    DC / DC

    постоянный ток в постоянный ток

    ECT

    электрохимико-термический

    EEC

    эквивалентная электрическая схема

    EMS

    управление энергопотреблением стратегия

    HESS

    гибридная система накопления энергии

    HEV

    гибридный электромобиль

    HVAC

    отопление, вентиляция и кондиционирование

    ICE

    двигатель внутреннего сгорания

    IGBT

    биполярные транзисторы с изолированным затвором

    SEI

    твердоэлектролитный межфазный

    MHPA

    микротепловая трубка

    PCM

    материалы с фазовым переходом

    PHEV

    подключаемый гибридный электромобиль

    PTC

    положительный температурный коэффициент

    RETC

    пониженный электротермический соединенный

    SAC

    синусоидальный переменный ток

    самонагревающийся литий-ионный аккумулятор SHLB

    UDDS

    График вождения городского динамометра

    Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (0)

    Xiaosong Hu (SM'16) получил степень доктора философии.В 2012 году получил докторскую степень в области автомобильной инженерии Пекинского технологического института, Китай. Он проводил научные исследования и защитил докторскую диссертацию. В период с 2010 по 2012 год защитил диссертацию в Автомобильном исследовательском центре Мичиганского университета, Анн-Арбор, США. В настоящее время он является профессором Государственной ключевой лаборатории механических трансмиссий и кафедры автомобильной техники Университета Чунцина, Чунцин, Китай. В период с 2014 по 2015 год он работал докторантом на факультете гражданской и экологической инженерии Калифорнийского университета в Беркли, США, а также в Шведском центре гибридных транспортных средств и на факультете сигналов и систем Технологического университета Чалмерса, Гётеборг. , Швеция, с 2012 по 2014 год.В 2014 году он также был приглашенным научным сотрудником Института динамических систем и управления Швейцарского федерального технологического института (ETH), Цюрих, Швейцария. Научные интересы включают технологии управления батареями, а также моделирование и контроль электрифицированных транспортных средств. Доктор Ху опубликовал более 100 статей для журналов / конференций высокого уровня. Он был лауреатом нескольких престижных наград / наград, в том числе образовательной премии SAE Ralph Teetor в 2019 году, премии Emerging Sustainability Leaders в 2016 году, стипендии Марии Карри ЕС в 2015 году, премии ASME DSCD Energy Systems за лучшую работу в 2015 году и награды за лучшую докторскую степень в Пекине.Докторская диссертация в 2013 году. Он является старшим членом IEEE

    Юшэн Чжэн получил степень бакалавра машиностроения в Чунцинском университете в 2018 году. В настоящее время он получает степень магистра наук. Имеет степень в колледже автомобильной инженерии при Чунцинском университете, Чунцин, Китай. Его исследовательские интересы включают терморегулирование аккумуляторных батарей и диагностику литиевых покрытий при низких температурах.

    Дэвид А. Хоуи получил степень бакалавра и магистра медицины в Кембриджском университете, Кембридж, Великобритания, в 2002 году и докторскую степень.Докторская степень в Имперском колледже Лондона, Лондон, Великобритания, в 2010 году. Он доцент кафедры инженерных наук Оксфордского университета, Оксфорд, Великобритания, где возглавляет группу, занимающуюся моделированием, диагностикой и контролем электрохимических энергетических устройств. и системы. Он является редактором IEEE Transactions on Sustainable Energy, а также старшим членом IEEE и членом ECS.

    Гектор Э. Перес (S'14 – M'17) получил степень бакалавра машиностроения в Калифорнийском государственном университете, Нортридж, Калифорния, США, в 2010 году, степень магистра инженерных наук в области машиностроения в Мичиганском университете. Анн-Арбор, штат Мичиган, США, в 2012 г., и докторская степень.Докторская степень в области системной инженерии, полученная в Калифорнийском университете в Беркли, Беркли, Калифорния, США, в 2016 году. В настоящее время он является научным сотрудником Калифорнийского университета в Беркли и Мичиганского университета. Его текущие исследовательские интересы включают моделирование, оценку, оптимальное управление и экспериментальную проверку энергетических систем. Д-р Перес был стипендиатом Фонда Форда для докторантуры и стипендий GEM, AACC O, премии Hugo Shuck Best Paper Award, премии ACC за лучшую студенческую работу, премии ASME DSCC Energy Systems за лучшую работу и премии ASME DSCC за лучшую работу. Награда в сессии «Системы возобновляемой энергии».

    Аойф М. Фоли получила степень бакалавра (с отличием) и докторскую степень. степени Университетского колледжа Корка, Корк, Ирландия, в 1996 и 2011 годах, соответственно, и степень магистра наук. Получила степень в Тринити-колледже, Дублин, Ирландия, в 1999 году. Она проработала в промышленности до 2008 года. В настоящее время она преподает в Школе механической и аэрокосмической инженерии Королевского университета в Белфасте, Белфаст, Великобритания. Ее исследовательские интересы включают ветроэнергетику, энергетические рынки, хранение энергии и электромобили. Она дипломированный инженер (2001 г.), научный сотрудник отдела инженеров Ирландии (2012 г.) и главный редактор журнала Elsevier Renewable and Sustainable Energy Reviews.

    Майкл Пехт (S'78-M'83-SM'90-F'92) получил степень бакалавра акустики, степень магистра в области электротехники и инженерной механики и степень доктора философии. степень в области инженерной механики в Университете Висконсина в Мэдисоне, штат Висконсин, США, в 1976, 1978, 1979 и 1982 годах, соответственно. Он является основателем Центра усовершенствованной инженерии жизненного цикла (CALCE) Университета Мэриленда, Колледж-Парк, штат Мэриленд, США, где он также является профессором кафедры. Он возглавлял исследовательскую группу в области прогнозирования.Доктор Пехт - профессиональный инженер и научный сотрудник IEEE / ASME / SAE. Он получил премию IEEE для студентов-преподавателей и премию Международного общества сборки и упаковки микроэлектроники (IMAPS) Уильяма Д. Эшмана за достижения в области анализа надежности электроники. Он был главным редактором IEEE Transactions on Reliability в течение восьми лет и младшим редактором IEEE Transactions on Components and Packaging Technology

    Crown Copyright © 2019 Издано Elsevier Ltd.

    Что такое тепловой разгон батарей?

    Пожалуй, одним из самых значительных недостатков использования батарей является то, что они должны работать в относительно узком температурном диапазоне. Безопасность и стабильность аккумуляторных элементов зависят от поддержания внутренней температуры в определенных пределах. Если температура превысит критический уровень на любом конце, может произойти тепловой пробой, что приведет к разрушению батареи или, что еще хуже, к возгоранию.

    Что такое тепловой разгон батарей?

    Термический разгон - это цепная реакция внутри элемента батареи, которую очень трудно остановить после того, как она началась.Это происходит, когда температура внутри батареи достигает точки, вызывающей химическую реакцию внутри батареи. Эта химическая реакция производит еще больше тепла, что приводит к повышению температуры, вызывая дальнейшие химические реакции, которые создают больше тепла.

    При тепловом разгоне температура аккумуляторных элементов повышается невероятно быстро (миллисекунды). Энергия, хранящаяся в этой батарее, высвобождается очень внезапно. Эта цепная реакция создает чрезвычайно высокие температуры (около 752 градусов по Фаренгейту / 400 градусов по Цельсию).Эти температуры могут вызвать выделение газа в батарее и возгорание, которое становится настолько горячим, что его почти невозможно потушить.

    Опасности теплового разгона

    Из-за теплового разгона литий-ионных аккумуляторов в последние годы возникли проблемы с носителями из-за аккумуляторов сотовых телефонов и ховербордов, вызывающих пожары в самолетах. Однако это может случиться со всеми типами батарей.

    В крайних случаях тепловое разгонное воздействие может привести к взрыву аккумуляторов и возгоранию. В незначительных случаях это может привести к расплавлению аккумуляторов или выходу из строя, не подлежащему ремонту.

    К счастью, есть новые технологии, которые позволяют нам делать батареи более безопасными и предотвращать причины этих цепных реакций.

    Что вызывает тепловой сбой?

    Несколько условий могут вызвать тепловой разгон батареи.

    Температурный разгон может произойти из-за внутреннего короткого замыкания, вызванного физическим повреждением батареи или плохим обслуживанием батареи. Тот же тип сценария может вызвать внешнее короткое замыкание, которое также может запустить цепную реакцию.

    Этот свинцово-кислотный аккумулятор в бульдозере полностью расплавился.

    Избыточная зарядка аккумулятора сверх безопасного максимального напряжения (например, для увеличения расстояния, на которое может проехать электромобиль) может необратимо повредить аккумулятор и привести к тепловому разгоне.

    Быстрая зарядка также может привести к тепловому разгоне, поскольку быстрая зарядка может привести к чрезмерным токам.

    Наконец, температура вне безопасного диапазона на стороне низкого или высокого уровня ухудшает характеристики батареи.Это приводит к необратимому повреждению аккумулятора и возможному срабатыванию реакции.

    Хотя опасность чрезмерного нагрева может быть очевидна, опасность чрезмерного холода может сбивать с толку. Функционирование литий-ионных батарей зависит от химических реакций. Чрезмерный холод может замедлить или остановить эти химические реакции.

    Предотвращение теплового разгона батарей

    Есть несколько способов снизить риск теплового разгона батарей. Давайте рассмотрим некоторые передовые методы и способы предотвратить это и защитить ваши батареи.

    Надлежащая температура хранения

    Один из простейших способов предотвращения теплового разгона - хранить батареи при безопасных температурах. Идеальная температура хранения для большинства литий-ионных батарей составляет от 40 до 70 градусов по Фаренгейту (5-20 градусов по Цельсию). Однако это может отличаться в зависимости от батареи и производителя, поэтому сверьтесь с этикеткой вашей конкретной батареи.

    Здесь, в компании Dragonfly Energy, наши батареи имеют диапазон рабочих температур от -4 ° F до 140 ° F.

    Правильная вентиляция

    Один из самых простых способов поддерживать безопасную рабочую температуру - правильно проветривать батарейный отсек.Вся электроника, необходимая для управления вашей аккумуляторной системой, а также сами батареи выделяют тепло. Корпус улавливает все тепло, выделяемое батареями и электроникой, если вы не проветриваете должным образом.

    Замените старые батареи

    Пользователям батарей необходимо не только бережно обращаться с батареями и использовать их, но и заменять их. Это потому, что химические вещества и материалы со временем разлагаются.

    Если у вас старый аккумулятор, который был незаряжен или недостаточно заряжен, возможно, в его корпусе скопились газы.В этом состоянии легко может взорваться аккумулятор.

    Если вы видите деформированную или «пузырящуюся» батарею, не пытайтесь ее зарядить. Правильно утилизируйте и замените деформированные батареи.

    Не переплачивайте

    Перезарядка аккумулятора может вызвать электрохимическую реакцию, которая может привести к тепловому разгоне. По этой причине очень важно следить за состоянием заряда аккумулятора.

    Предотвращает ли система управления батареями (BMS) термический пробой?

    Большинство литий-ионных аккумуляторных батарей имеют встроенную систему управления батареями (BMS).Эта BMS служит центром управления аккумуляторной батареей. Это гарантирует, что аккумулятор работает в безопасных условиях.

    Системы управления батареями имеют решающее значение для безопасной работы и оптимальной производительности литий-ионных батарей и помогают минимизировать возможность теплового разгона.

    Наши Dragonfly Energy Batteries (и наш потребительский бренд Battle Born Batteries) все имеют встроенные системы управления батареями, чтобы защитить себя от ситуаций перезарядки или недостаточной зарядки.Мы тестируем каждую батарею в рамках нашего обширного процесса обеспечения качества перед отправкой.

    Как работает система управления батареями

    Системы управления аккумулятором (BMS) отслеживают и управляют напряжением элемента, током элемента, температурой элемента, балансировкой заряда элемента, контролем заряда и обнаружением внутреннего короткого замыкания.

    По сути, BMS - это электронная система, которая управляет либо отдельной ячейкой, либо целым аккумулятором. Он отслеживает состояние батареи и сообщает данные.Он также защищает батарею (или элемент), контролируя или уравновешивая среду, в которой находится батарея (или элемент).

    Например, если BMS обнаруживает, что температура слишком высокая, она может регулировать температуру, управляя охлаждающими вентиляторами. В качестве альтернативы, если аккумулятор или элемент не может быть охлажден и безопасные условия восстановлены, BMS отключает необходимые элементы для защиты всей системы.

    Температурный побег можно предотвратить с осторожностью и надлежащей BMS

    Нет сомнений в том, что тепловой разгон - серьезная проблема для всех аккумуляторных систем.Но при правильном уходе и управлении вашей системой вы можете свести к минимуму этот риск и пользоваться всеми преимуществами наличия заряда батареи, доступного вам в любое время.

    Самонагревающийся аккумулятор с быстрой зарядкой делает электромобили невосприимчивыми к климатическим изменениям.

    UNIVERSITY PARK, Pa. - Калифорнийцы не покупают электромобили, потому что они крутые, они покупают электромобили, потому что живут в теплом климате. Обычные литий-ионные батареи не могут быть быстро заряжены при температуре ниже 50 градусов по Фаренгейту, но теперь команда инженеров Пенсильванского университета создала батарею, которая может самонагреваться, что позволяет быстро заряжаться независимо от внешнего холода.

    «Электромобили популярны на западном побережье, потому что погода благоприятная, - сказал Сяо-Гуан Ян, доцент кафедры машиностроения в Пенсильвании. «Как только вы переместите их на восточное побережье или в Канаду, возникнет огромная проблема. Мы продемонстрировали, что батареи можно быстро заряжать независимо от температуры окружающей среды».

    Когда владельцы могут заряжать автомобильные аккумуляторы за 15 минут на зарядной станции, заправка электромобиля становится почти эквивалентной заправке бензином по времени.Если предположить, что зарядные станции размещены достаточно широко, водители могут избавиться от «беспокойства по поводу дальности» и без проблем проезжать большие расстояния.

    Ранее исследователи разработали батарею, которая могла саморазогреваться, чтобы избежать потери мощности ниже нуля. Теперь тот же принцип применяется к батареям, чтобы обеспечить быструю зарядку за 15 минут при всех температурах, даже до минус 45 градусов F.

    В самонагревающейся батарее используется тонкая никелевая фольга, один конец которой прикреплен к отрицательной клемме, а другой выходит за пределы ячейки, образуя третью клемму.Датчик температуры, прикрепленный к переключателю, заставляет электроны проходить через никелевую фольгу, замыкая цепь, когда температура ниже комнатной. Это быстро нагревает никелевую фольгу за счет резистивного нагрева и нагревает внутреннюю часть батареи. Как только внутренняя температура батареи становится выше комнатной, переключатель размыкается, и электрический ток течет в батарею, чтобы быстро зарядить ее.

    «Уникальной особенностью нашего элемента является то, что он нагревается, а затем автоматически переключается на зарядку», - сказали Чао-Ян Ван, Чао-Ян Ван, Уильям Э.Дифендерфер Кафедра машиностроения, профессор химического машиностроения, профессор материаловедения и инженерии, директор Центра электрохимических двигателей. «Кроме того, уже существующие станции не нужно менять. Управление выключением нагрева и зарядки осуществляется внутри батареи, а не зарядных устройств».

    Исследователи сообщают о результатах тестирования своего прототипа в выпуске Proceedings of the National Academy of Sciences на этой неделе. Они обнаружили, что их самонагревающаяся батарея может выдержать 4500 циклов 15-минутной зарядки при 32 градусах по Фаренгейту с потерей только 20 процентов емкости.Это обеспечивает примерно 280000 миль вождения и срок службы 12,5 лет, что превышает большинство гарантий.

    Обычная батарея, испытанная в тех же условиях, потеряла 20 процентов емкости за 50 циклов зарядки.

    Литий-ионные батареи

    разлагаются при быстрой зарядке при температуре ниже 50 градусов по Фаренгейту, потому что литий, вместо того, чтобы плавно интегрироваться с угольными анодами, осаждается в виде шипов на поверхности анода. Это литиевое покрытие снижает емкость элементов, но также может вызвать скачки напряжения и небезопасное состояние батареи.В настоящее время длительная и медленная зарядка - единственный способ избежать лития при температуре ниже 50 градусов F.

    Батареи, нагретые выше порогового значения для литиевого покрытия, будь то температура окружающей среды или внутренний нагрев, не будут иметь литиевого покрытия и не будут терять емкость.

    «Этот повсеместный метод быстрой зарядки также позволит производителям использовать батареи меньшего размера, которые легче и безопаснее в автомобиле», - сказал Ван.

    Также над этим проектом работали Гуаншэн Чжан, бывший научный сотрудник по машиностроению, и Шанхай Ге, доцент кафедры машиностроения, Penn State.

    Департамент охраны окружающей среды Пенсильвании, EC Power, LLC и Министерство энергетики США поддержали эту работу. Ван является основателем и техническим директором компании EC Power, LLC.

    Школа инженерии Массачусетского технологического института | »Как работает аккумулятор?

    Как работает аккумулятор?

    Ваши часы, ноутбук и лазерная указка питаются от одного и того же: химии…

    Мэри Бейтс

    Существует много разных типов батарей, но все они работают на основе одной и той же концепции.«Батарея - это устройство, способное накапливать электрическую энергию в виде химической энергии и преобразовывать эту энергию в электричество», - говорит Антуан Алланор, научный сотрудник отдела материаловедения и инженерии Массачусетского технологического института. «Вы не можете улавливать и хранить электричество, но вы можете хранить электрическую энергию в химических веществах внутри батареи».

    Батарея состоит из трех основных компонентов: две клеммы, изготовленные из разных химикатов (обычно металлов), анод и катод; и электролит, разделяющий эти выводы.Электролит - это химическая среда, которая обеспечивает прохождение электрического заряда между катодом и анодом. Когда устройство подключено к батарее - лампочке или электрической цепи - на электродах происходят химические реакции, которые создают поток электрической энергии к устройству.

    Более конкретно: во время разряда электричества химическое вещество на аноде высвобождает электроны на отрицательный вывод и ионы в электролите в результате так называемой реакции окисления.Между тем, на положительном выводе катод принимает электроны, замыкая цепь для потока электронов. Электролит предназначен для того, чтобы привести различные химические вещества анода и катода в контакт друг с другом таким образом, чтобы химический потенциал мог уравновешиваться от одного вывода к другому, преобразовывая накопленную химическую энергию в полезную электрическую энергию. «Эти две реакции происходят одновременно», - говорит Алланор. «Ионы переносят ток через электролит, в то время как электроны текут во внешней цепи, и это то, что генерирует электрический ток.”

    Если батарея одноразовая, она будет вырабатывать электричество до тех пор, пока не закончатся реагенты (одинаковый химический потенциал на обоих электродах). Эти батареи работают только в одном направлении, преобразуя химическую энергию в электрическую. Но в других типах аккумуляторов реакция может быть обратной. Перезаряжаемые батареи (например, в вашем мобильном телефоне или в вашем автомобиле) спроектированы таким образом, что электрическая энергия от внешнего источника (зарядное устройство, которое вы подключаете к стене или динамо-машина в вашем автомобиле) может подаваться на химическую систему и наоборот. его работу, восстанавливая заряд аккумулятора.

    Лаборатория Group Sadoway в Массачусетском технологическом институте работает над созданием более эффективных батарей для многоцелевого использования. Для крупномасштабного хранения энергии команда работает над жидкометаллической батареей, в которой электролит, анод и катод являются жидкими. Для портативных приложений они разрабатывают тонкопленочные полимерные батареи с гибким электролитом из негорючего геля. Еще одна цель лаборатории - создать батареи с использованием ранее не изученных материалов, уделяя особое внимание распространенным, дешевым и безопасным веществам, которые имеют такой же коммерческий потенциал, как и популярные литиевые батареи.

    Спасибо 18-летнему Стивену Минкусу из Гленвью, штат Иллинойс, за этот вопрос.

    Отправлено: 1 мая 2012 г.

    Это то, что происходит внутри батареи прямо перед взрывом

    Литий-ионные аккумуляторы в последнее время не так популярны - от ярких поражений Note 7 до взрывающихся ховербордов. Новое исследование помогает объяснить, как эти популярные источники энергии могут стать угрозой безопасности.

    В статье, опубликованной в журнале Электрохимического общества , ученые синхротрона Canadian Light Source (CLS) заглянули внутрь перегруженной батареи.В этом случае они разряжали батарею до тех пор, пока ее напряжение не опустилось ниже критического уровня.

    Из-за перезарядки или переутомления внутренняя часть аккумулятора деформируется. (A) показывает внутреннюю часть батареи до того, как она была использована не по назначению. (B) показывает, как неправильное использование приводит к еще большему искажению дефектов первоначальной конструкции. (C) выделяет области, где деформация усилилась. Тоби Бонд, канадский источник света

    Когда мы перезаряжаем или перегреваем ионно-литиевые батареи, материалы внутри начинают разрушаться и выделять пузырьки кислорода, углекислого газа и других газов.Давление нарастает, и горячая батарея превращается из прямоугольника в подушку. Иногда после этого срабатывает задействованный телефон. В других случаях он умрет. А иногда - капов!

    Чтобы увидеть, что происходит внутри батареи, когда она разбухает, команда CLS использовала рентгеновский метод, называемый компьютерной томографией.

    Внутри батареи находится электрод, который по спирали выходит из центральной точки, как рулет из желе. Рентгеновское сканирование показало, что пузырьки, образовавшиеся при перегреве, искривляли и вмятили этот электрод.

    Интересно, что авторы исследования обнаружили, что самая большая деформация от скопления газа произошла в областях, которые имели небольшие дефекты до того, как батарея когда-либо была чрезмерно разряжена. Авторы отмечают, что проведение большего количества подобных исследований на большем количестве батарей улучшило бы понимание того, как эти батареи реагируют на выделение газа, что могло бы привести к улучшению конструкции.

    Как отмечает New Scientist , неясно, были ли катастрофы Samsung Note 7 вызваны подушечкой или подобной деформацией.

    [Журнал Электрохимического общества через New Scientist]

    Температура батареи

    : контролируете ли вы ее?

    Ваша батарея больше не является черным ящиком - стоимость приобретения может составлять от 6 до 9 тысяч долларов. Итак, что после этих огромных инвестиций? Вы даже контролируете свои батареи на предмет температуры, уровня воды и состояния заряда (SoC)?

    Высокая температура - самая большая угроза для аккумулятора. Это угроза не только в том случае, если аккумулятор подвергается воздействию высоких температур внутри, но также и при нагревании окружающего воздуха за пределами аккумулятора.Следовательно, мониторинг температуры внутри батареи необходим для владельцев автопарков и менеджеров автопарков, чтобы получить от них максимальную отдачу.

    Как тепло влияет на температуру батареи

    Было проведено множество исследований воздействия тепла на батареи. Эти исследования показали, что высокие температуры снижают производительность и срок службы батареи.

    Исследования показали, что с каждым повышением температуры на 8 ° C герметичная свинцово-кислотная батарея теряет половину своего жизненного цикла.Более того, если тепло повредило батарею, ее емкость не может быть возвращена.

    Как уже упоминалось, проблемы с высокой температурой батареи возникают не только внутри нее; они бывают и внешне. Если температура батареи выше, чем температура окружающей среды вокруг нее, она может терять тепло из-за теплопроводности, конвекции и излучения. Если температура окружающей среды выше, чем внутренняя температура аккумулятора, аккумулятор нагревается.

    Последующие улучшения

    В результате производители со временем улучшили свои батареи, чтобы они стали более устойчивыми к нагреванию.Исследование 2000 Battery Council International (BCI) показывает, что повышение температуры всего на 7 ° C может отрицательно сказаться на сроке службы батареи на один год. К 2010 году улучшения показали, что повышение температуры на 12 ° C приводит к потере одного года срока службы батареи.

    Усовершенствования в батареях привели к тому, что срок службы батареи увеличился на 21 месяц. В 1962 году срок службы стартерной батареи составил 34 месяца; в 2000 году он длился 41 месяц, а в 2010 году исследования показали, что в среднем он длился 55 месяцев.

    Производители аккумуляторов быстро определили, что для аккумуляторов необходима система терморегулирования, и разработали такую ​​систему, которая помогает защитить весь аккумуляторный блок. Одна ячейка обычно работает сама по себе. Но при работе в координации со всеми элементами батареи, аккумуляторная батарея может испытывать резкое повышение температуры.

    Еще одна угроза здоровью аккумулятора - это уровень воды, изучите передовые методы управления правильным количеством внутри каждой батареи.

    Рассеивание тепла

    Производители используют системы управления батареями для отвода тепла. Эти системы включают:

    1. Защита от перегрева, которая контролирует температуру и прерывает путь тока, когда температура внутри батареи становится слишком высокой.

    2. Рассеяние выделяемого тепла, которое приводит к отводу тепла от батареи, чтобы избежать температур, которые могут ее повредить. Тепло рассеивается за счет конвекции, теплопроводности и излучения.

    3. Равномерное распределение тепла, которое помогает рассеивать тепло, локализовать и управлять горячими точками.

    4. Принудительное охлаждение аккумуляторов, которые используются в мощных системах, включая электрические и гибридные электромобили.

    В настоящее время проводятся дополнительные исследования по разработке более надежной защиты аккумуляторов. Например, исследователи из Стэнфордского университета экспериментируют с умными батареями, которые отключаются, когда температура достигает 71 ° C. Они перезапускаются только после остывания.

    Защита зарядного устройства

    Температура также может влиять на зарядку аккумулятора. Например, зарядка аккумулятора при средней температуре увеличивает срок службы аккумулятора, а аккумулятор более эффективно принимает заряд при более высоких температурах. Однако батарея потребляет меньше тока при более низких температурах.

    Аккумулятор лучше всего работает при температуре от 18 ° C до 25 ° C. При повышении температуры в батарее химическая реакция протекает быстрее. Это позволяет повысить производительность батареи.Хотя, если химическая реакция идет слишком быстро, химические вещества могут быть потеряны, а это сокращает срок службы батареи. Если температура поднимется еще выше, то произойдет тепловой разгон, который может отрицательно сказаться на сроке службы батареи.

    Внутреннее сопротивление батареи увеличивается при более низких температурах, а мощность батареи уменьшается. Когда температура еще ниже, электролит может замерзнуть, в результате чего аккумулятор перестанет работать. По этой причине многие зарядные устройства оснащены датчиками, измеряющими температуру.

    Потребность в датчиках температуры

    Датчики температуры также необходимы на батарее, потому что тепло выделяется всякий раз, когда батарея заряжается, и увеличивает тепло окружающей среды и внутреннее тепло батареи. Таким образом, на зарядном устройстве требуется датчик температуры, поскольку температура аккумулятора высока; зарядное устройство снижает подачу напряжения для обеспечения максимальной зарядки и предотвращения перегрева аккумулятора. Зарядное устройство использует более высокое напряжение аккумулятора при более низких температурах, чтобы компенсировать повышенное сопротивление, вызванное низкой температурой.

    Не уверены, какая батарея подходит для вашей работы? Посмотрите полное сравнение свинцово-кислотных и литий-ионных аккумуляторов.

    Заключение

    Менеджеры парка

    могут полагаться на телематическую систему мониторинга и управления батареями, чтобы предупреждать об изменении температуры внутри их батарей, избегая проблем с перегревом, которые могут привести к повреждению батареи и даже взрыву. Устройство также может определить другие проблемы с аккумулятором, а затем предупредить вас об этих проблемах с помощью отчетов, чтобы вы могли сделать все необходимое для предотвращения дальнейших проблем.

    Вам может понравится

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *