Радиатор 50/80/10 — РАДИАТОРЫ ОТОПЛЕНИЯ — Каталог — Оптово-розничная компания ООО «Уралтеплоклимат»

Материал	Алюминий
Цвет	RAL9003
Теплоотдача одной секции	190 Вт
Рабочее давление	12-20 бар
Отапливаемая площадь м2	2-2,8 м2
Высота	577мм
Ширина	800мм
Межосевое расстояние	500мм
Емкость одной секции, литров	0,420
Диаметр подключения	1″
Гарантия	12 месяцев
Количество секций	10
Вес	14 кг

 

Купить радиаторы отопления, необходимо знать конструктивные особенности на которые необходимо обратить внимание.

Выбирая источник теплоотдачи, желательно учесть все параметры отопительной системы, поэтому алюминиевые радиаторы несомненно являются эффективными устройствами обогрева жилых помещений с системами водяного отопления, что является лучшем решением для современных домов и квартир.

Имея в себе такие плюсы как высокая прочность и надежность, а так же короткое время нагрева, что позволяет существенно сэкономить расходы на теплоснабжение, ведь отдача тепла алюминия выше, а инерционность – меньше. Практически половина тепла от алюминиевых радиаторов производиться излучения тепла, тогда как другая часть — с помощью воздушной циркуляции снизу вверх. Батареи обладают высокой теплоотдачей, благодаря секционной структуре, а так же легкому материалу алюминию, обладающему не только лёгкостью, но и высокой теплоотдачей за счет ребристой поверхности внутренней стороны секций, она позволяет очень быстро прогревать воздух в помещении.

Данные параметры 500/80/10 обозначают: 10 ребер, расстояние оси 500 мм.

и толщину 80мм. что соответствует 1,9 кВт теплоотдачи одной секции. Длина радиатора, количество ребер (от него напрямую зависит мощность и эффективность отопительной системы) всегда подбирается индивидуально, для каждого помещения согласно его размерам. Секции соединены между собой ниппелями. А так же, между ними устанавливают специальные уплотнители. Данные батареи обладают компактностью 577мм в высоту и 800мм в ширину, что позволяет гармонично вместить радиатор в обстановку вашего дома.

В компании «Уралтеплоклимат» представлены алюминиевые радиаторы отопления итальянской фирмы FIRENZE имеют наилучшие показатели эксплуатационной безопасности, а так же при производстве используются современные экологичные материалы. Секции для радиаторов изготавливаются литейным способом при условиях высокого давления, ведь алюминий — очень хорош как литьевой материал. Литьё позволяет изготавливать секции с минимальным весом, которые рассчитаны на определённое рабочее давление теплоносителя, что отражает силу подачи теплоносителя, что может выдержать радиатор.

Так же преимуществом алюминиевых батарей является очень простая установка, которая обеспечивается легкостью материала, и уникальным методом сборки радиатора по секциям. Емкость одной секции 0,420 л. Вес же батареи составляет всего 11,2 кг, это чуть больше 1кг на секцию. В комплект входит удобная упаковка, она обеспечивает качественную транспортировку и надежное хранение.
Качественный прибор обеспечит поддержание оптимальной температуры в отопительный период. Данные батареи отопления, не просто имеют высокое рабочее давление в 12-20 бар, но так же, адаптированы для использования в системах отопления России, несмотря на то что они полностью соответствуют стандартам Евросоюза. Все мы знаем перебои с отоплением в России, но завод изготовитель целенаправленно проводит опрессовку завышенным давлением, именно это позволяет безопасно эксплуатировать даже на аварийных режимах высокого давления в централизованных сетях. Это в последующем позволяет нашим батареям работать бесперебойно.

Алюминиевые радиаторы отопления принесут вам тепло и уют в доме, а благодаря компактности, оригинальному, не навязчивому дизайну и приятному белому цвету, органично впишутся в любой интерьер. Так же, огромным плюсом данных батарей, является возможность их легкой очистки любыми предназначенными для этого средствами, при этом, термостойкая краска не шелушится, а так же не выцветает с годами. Все мы знаем какие у нас не постоянные зимы и как сильно греют порой батареи, поэтому дополнительным ключевым фактором удобства использования, достигается за счет возможности оперативно управлять отоплением в доме.

Алюминиевые батареи являются одними из самых доступных и удобных отопительных систем на сегодняшний день. Это надежный и практичный выбор, благодаря долговечности, легкости и функциональности модели.

Радиаторы чугунные | ЦентрСантехторг – всё для тепло

БРИЗ-500: Рабочее давление — 1,2 МПа Испытательное давление — 1,8 МПа Теплоотдача секции — 150 вт. Материал уплотнительных колец — термостойкий полимер Материал секций и пробок — серый чугун Емкость одной секции — 0,74 л. Вес одной секции — 4,5 кг. Межосевое расстояние — 500 мм. Полная высота секции — 580 мм. Ширина секции — 85 мм.

Чугунные радиаторы отопления БРИЗ-500 предназначены для применения в системах водяного отопления жилых, административных и общественных зданий. Радиаторы БРИЗ сертифицированы в системе ГОСТ Р. Чугунные батареи БРИЗ — это новое поколение чугунных радиаторов. БРИЗ-500 имеют современную конструкцию и внешний вид. Поверхность радиаторов имеет термостойкое полимерное покрытие белого цвета. Это придает им наиболее продолжительный срок эксплуатации и современный внешний вид.

Преимущества радиаторов БРИЗ-500:

• Чугунные радиаторы БРИЗ не подвержены корозии, поэтому их можно устанавливать в любых системах отопления  и в любых жилых зданиях без каких-либо ограничений. Чугунные радиаторы БРИЗ служат десятилетиями.
• Увеличенная площадь поверхности и небольшой объём теплоносителя обеспечивают батареям БРИЗ высокую эффективность обогрева помещения, по сравнению с традиционными чугунными радиаторами.
• Чугунные радиаторы БРИЗ имеют современную конструкцию и внешний вид. Поверхность радиаторов имеет термостойкое полимерное покрытие белого цвета.
• Чугунные радиаторы БРИЗ компактнее традиционных чугунных радиаторов МС-140-500. При этом тепловой поток, создаваемый радиаторами БРИЗ, больше теплового потока традиционных радиаторов на 34%.

БризКитайприменениерадиаторырадиаторы отоплениярадиаторы чугунныехарактеристики

МС-140М Расстояние между центрами ниппельных отверстий, мм. — 500 Поверхность теплопередачи одной секции, м2 — 0,208 Емкость одной секции, л. — 1,45 Вес одной секции, кг. — 6,7 Удельная металлоемкость, кг/кВт. — 42 Линейная теплоплотность потока, кВт/м. — 1,48 Мощность одной секции, Вт. — 160 БЗ-140×300 Расстояние между центрами ниппельных отверстий, мм. — 300 Поверхность теплопередачи одной секции, м 2 — 0,171 Емкость одной секции, л. — 1,27 Вес одной секции, кг. — 5,4 Удельная металлоемкость, кг/кВт. — 45 Линейная теплоплотность потока, кВт/м. — 1,225 Мощность одной секции, Вт. — 120

Чугунные секционные отопительные радиаторы предназначены для систем отопления жилых, общественных и производственных зданий повышенной этажности с температурой теплоносителя до 130оС (в том числе и в паровых системах отопления) и рабочим избыточным давлением до 0,9 МПа. Прочностные характеристики радиаторов гарантируются испытательным давлением не менее 1,5 МПа.

Большая теплоёмкость позволяет обогреть помещение при относительно низких t° теплоносителя. Радиатор состоит из отдельных чугунных секций, собранных на ниппелях с помощью колец «0-ринг» из термостойкой высококачественной резины вместо плоских резиновых прокладок. Это повысило надежность и долговечность радиаторов в отношении герметичности. Радиатор комплектуется четырьмя пробками: двумя глухими с левой резьбой и двумя проходными с резьбовыми отверстиями в них.

Секции радиатора изготовлены из серого чугуна СЧ10 с пластинчатым графитом, ниппели изготовлены из ковкого чугуна ферритного класса КЧ30-6ф. Радиаторы выпускаются малой (300 мм) и средней (500 мм) высоты.

Минскприменениерадиаторырадиаторы отоплениярадиаторы чугунныехарактеристики

ГОСТ 31311-2005, ТУ 4935-005-00288372-05 предназначены для систем отопления жилых, общественных и производственных зданий с температурой теплоносителя до 130° С и с рабочим избыточным давлением до 0.9 МПа.

МС-140М-500-0.9

Тип радиатора — секционный двухканальный. Длина секции — 93 мм, высота — 588 мм, глубина -140 мм. Площадь поверхности нагрева одной секции — 0.244 м2, номинальный тепловой поток — 0.160 кВт. Емкость одной секции — 1.45 л. Масса одной секции — 7,1 кг (с учётом ниппелей и пробок). Резьба ниппельного отверстия — G 1 1/4». Материал секции радиаторов и пробок — серый чугун СЧ-10, материал ниппелей — ковкий чугун КЧ30-6-Ф, сталь 08 КП или 08 ПС ГОСТ 1050.

МС-140-300-0.9

Тип радиатора — секционный двухканальный. Длина секции — 93 мм, высота — 388 мм, глубина -140 мм. Номинальный тепловой поток — 0.120 кВт. Емкость одной секции — 1,11 л. Масса одной секции — 5,7 кг (с учётом ниппелей и пробок). Резьба ниппельного отверстия — G 1 1/4». Материал секции радиаторов и пробок — серый чугун СЧ-10, материал ниппелей — ковкий чугун КЧ30-6-Ф, сталь 08 КП или 08 ПС ГОСТ 1050.

Брянскприменениерадиаторырадиаторы отоплениярадиаторы чугунныехарактеристики

Konner МОДЕРН — 500 Межосевое расстояние, мм. — 500 Высота секции, мм. — 600 Ширина секции, мм. — 64 Глубина секции, мм. — 96 Диаметр входного отверстия, дюйм — 1 1/4 Рабочее давление, МПа — 1,2 Испытательное давление, МПа — 1,8 Тепловой поток секции, кВт — 0,15 Вес секции, кг. — 4,90 Литраж секции, л/секцию — 0,9 Konner МОДЕРН — 300 Межосевое расстояние, мм. — 300 Высота секции, мм. — 400 Ширина секции, мм. — 64 Глубина секции, мм. — 90 Диаметр входного отверстия, дюйм — 1 1/4 Рабочее давление, МПа — 1,2 Испытательное давление, МПа — 1,8 Тепловой поток секции, кВт — 0,12 Вес секции, кг. — 3,40 Литраж секции, л/секцию — 0,66

Поставляются вместе с комплектующими

Застрахованы “ИНГОССТРАХ”. Гарантия 15 лет!

Чугунные радиаторы отопления нового поколения Konner – высококачественные чугунные секционные радиаторы отопления, предназначенные для систем отопления с естественной или принудительной циркуляцией воды, отвечающие самым современным эстетическим требованиям и обладающие высоким качеством.

Преимущества чугунных радиаторов отопления Konner:

• Долговечность. Срок службы – до 50 лет
• Устойчивость к коррозии
• Невосприимчивость к плохому качеству теплоносителя
• Пригодность для высотных зданий и сооружений. Выдерживают высокое давление
• Возможность использования в системах с естественной циркуляцией за счет большого диаметра проходных отверстий и малого гидравлического сопротивления
• Высокое качество и современный дизайн
• Сертификат качества СанРос
• Полностью соответствуют ГОСТ

KONNERКитайпреимуществарадиаторырадиаторы отоплениярадиаторы чугунныехарактеристики

Каким образом идет расчет объема воды в системе отопления дома

Тот, кому приходилось заниматься в своем доме монтажом или реконструкцией отопления, неизбежно искал ответ на вопрос: как вести расчет количества рабочей жидкости для того, чтобы отопление действовало эффективно?

Столкнувшись с такой проблемой, каждый, прежде всего, должен понять следующее: общий показатель находится в зависимости от общего объема всех элементов, входящих в отопительную систему дома.

Любая из них к тому же работает в условиях, когда то и дело изменяются такие показатели теплоносителя, как давление и нагрев.

Какие факторы влияют на расчеты

Когда выбираешь котел, также неизбежно занимаешься определением объема теплоносителя, которому предстоит заполнить отопительную систему. Без этого никак не обойтись. Ведь есть необходимость понять, какого объема хватит для того, чтобы оптимальным образом прогреть котел.

Отметим, что и характеристики труб очень важны. Они сказываются на общем показателе. Если есть помпа, то без всяких сомнений можно подобрать трубу, у которой маленький диаметр, и произвести установку секций отопления. Желательно, чтобы их было, как можно больше.

ВАЖНО! Тот, кто выбирает трубы повышенного диаметра, должен учитывать, что при даже максимальной работе котла в этом случае теплоноситель может быть нагрет недостаточно. Значительный объем воды просто остывает перед тем, как добраться до отдаленных точек системы. Понятно, что в данной ситуации понадобятся дополнительные денежные затраты.

Суммарный объем определяется так, чтобы для удовлетворительного нагрева имеющихся комнат было достаточно выбранной мощности котла. Когда показатели допустимой мощности котла превышены, то прибор сильно изнашивается. Ко всему увеличивается потребление электричества.

Если нужен приблизительный расчет объема теплоносителя в системе, то можно учесть такое соотношение: на каждый 1 кВт мощности котла — 15 литров воды. В виде учебного примера давайте определим, сколько носителя необходимо системы, если мощность котла составляет 4 кВт. Ответ: 60 литров! Однако при этом необходимо учитывать следующее: каково количество секций радиаторов, каковы их размеры и использованные материалы.

Представим, что в доме четыре комнаты. Сколько секций нужно поставить? Больше 10-ти секций для каждой комнаты? Это слишком много! В комнате будет жарко, а котел заработает неэффективно. Исходите из того, что одна секция современного радиатора способна эффективно передавать тепло для площади в 2-2,5 кв. метра.

ВАЖНО! Характеристики для теплоснабжения всегда вычисляют перед тем, как приступают к монтажным операциям. Они важны, когда подбираешь комплектующие.

Итак, объем теплоносителя в отопительной системе в целом определяют в качестве суммирования некоторых составляющих:
V = V (радиаторов) + V (труб) + V (котла), где V – это объем.

Иными словами, общий объем определяется с учетом объема носителя в котле, трубах и радиаторах. В расчет не включают параметры расширительного бака. Его необходимо учитывать, только когда рассчитываешь потенциальные критические состояния работы системы.

Есть отдельная формула, по которой рассчитывают объем носителя непосредственно в трубе:
V (объем) = S (площадь сечения трубы) х L (длина трубы)

ВАЖНО! Обращаем внимание, что характеристики у различных производителей отличаются. Это зависит от таких факторов, как тип трубы, технология ее выполнения и материал, из которого она изготовлена. Вот почему специалисты рекомендуют выполнять расчеты по реальному внутреннему диаметру трубы.

В большинстве случаев расчеты ведут специалисты. Тому есть простое объяснение. Обычно протяженность отопительной системы слишком велика. Она также сильно разветвленная.

Расчет объемов для различных типов радиаторов

Современных типов радиаторов, предназначенных для систем отопления, сегодня много. Есть из чего выбирать. Они отличаются по своим функциям. Но не только. У них бывает разная высота. Для определения объема рабочей жидкости в радиаторах первым делом нужно подсчитать, сколько их. Затем умножаем полученное количество на характеристики одной секции.

Для определения показателей одного радиатора необходимо воспользоваться данными, которые всегда указываются в техническом паспорте изделия. Если его нет под рукой по каким-либо причинам, то можно использовать усредненные параметры.

Далее предлагаем вам примерные параметры по объему носителя (в литрах) в одной секции радиатора в соответствии с его материалом и типом, а также его примерные габариты в мм (высота/ширина):
– биметаллические (600х80) – 0,25 л
– алюминиевые (600х80) – 0,45 л
– чугунные старого образца (600х110) – 1,7 л
– современные чугунные (плоские, 580х75) – 1 л

Львиная доля моделей всех производителей имеет ±20 мм колебания по ширине. Что касается высоты отопительных радиаторов, то она варьируется от 200 до 1000 мм.

Теперь маленький учебный пример, чтобы оценить, как верно рассчитывают значение. Например, есть пять алюминиевых батарей. В каждой – по 6 секций. Расчет таков: 5 х 6 х 0,45 = 13,5 литра.

ВАЖНО! Чтобы правильно рассчитать объем отопительной системы, у которой дизайнерские радиаторы нестандартной формы, использовать методику, о которой мы только что рассказали, нельзя. В данном случае нужно обратиться к производителю или его официальному дилеру. Только они могут указать объем.

Объем теплоносителя в трубопроводе

Львиная доля всей жидкости находится в трубах. В схеме теплоснабжения именно они занимают значительную долю. Какой объем теплоносителя необходим в такой системе? Какие характеристики труб необходимо учитывать?

Диаметр магистрали нужно считать важнейшим критерием. С его помощью можно установить, какова вместимость воды в трубах. Скажем, если диаметр трубы 20 мм, то вместимость будет составлять 0,137 литра на метр погонный. Если диаметр 50 мм, то вместимость будет составлять 0,865 литра на метр погонный.

В отопительной системе допускается применение труб самых разных диаметров. Особенно это характерно для коллекторных схем. Вот почему объем жидкости в отопительной системе определяют отдельно для каждого участка. А потом все необходимо будет суммировать.

ВАЖНО! Если у вас труба из пластика, то диаметр в ней определяют по размерам внешних стенок. Если из металла, то диаметр в ней определяют по размерам внутренних стенок. Для тепловых систем, у которых большая протяженность, это бывает существенно.

Как рассчитать объем расширительного бака?

Чтобы система работала без рисков, необходима установка специализированного оборудования. Она состоит из воздухоотводчика и спускного клапана. А еще необходим расширительный бак, который служит для того, чтобы компенсировать тепловое расширение горячей воды и снижать критическое давление до характеристик, предусмотренных по норме.

Основные правила:
– На объем бака должно приходиться от 10 процентов объема системы отопления. Этого вполне хватит, чтобы при нагреве расширить теплоноситель в пределах 45-80°С.

– Если мы говорим о протяженных системах, да еще когда температура теплоносителя существенная, то запас должен составлять не менее 80 процентов от объема всей отопительной системы. Это очень важно для тех котлов, у которых максимальная температура теплоносителя превышает 80-90°С. Это актуально и для паровых отопительных систем от печей.

– 3-5% от объема отопительной системы. Именно таким может быть объем расширительного бака с предохранительным клапаном. Очень важно осуществлять контроль над его работой. Как только срабатывает клапан, систему сразу же пополняют жидкостью.

ВАЖНО! Всегда нужно учитывать давление в системе, когда ведешь расчеты. Как правило, для коттеджей в один или два этажа оно достигает 1,5-2 атмосферы. Учтите, что большинство готовых баков рассчитано именно на указанные показатели. Да еще с запасом.

Но если проектируешь отопительную систему, у которой повышенные объем и характеристики давления (например, для многоэтажных домов), то такой параметр обязательно нужно учитывать. Как обязательно учитывать и вид теплоносителя, когда выбираешь бак. Правило простое: чем легче жидкость в системе – тем крупнее расширительный бак для нее нужен.

О видах теплоносителей

Чаще всего рабочей жидкостью служит вода. Однако без альтернативы в таком деле не обходится. Весьма эффективен и антифриз. Он хорош тем, что не замерзает и тогда, когда температура окружающей среды понижается до той отметки, которая для воды становится критической. То есть по сравнению с водой антифриз выглядит предпочтительнее.

Этим и можно объяснить тот факт, что цена на него очень высока. Она не каждому по карману. И потому такую жидкость применяют преимущественно для того, чтобы обогревать строения, у которых площади невелики.

ВОДА, конечно, является доступным ресурсом. Она подойдет для применения в любых отопительных системах. Она практически может стать вечным теплоносителем, если мы говорим о том, что она сочетается с трубами из полипропилена.

Перед тем, как заполнять системы водой, необходимо предварительно подготовить ее. Жидкость необходимо отфильтровать. Это делают, чтобы избавиться от содержащихся в ней минеральных солей. Обычно в таких случаях применяют специализированные химические реагенты. Их можно без проблем купить в магазине. Также из воды в системе обязательно удаляют весь воздух. Если этого не сделать, то снизится эффективность обогрева помещений.

АНТИФРИЗ применяют для того, чтобы наполнять системы зданий, которые отапливаются нерегулярно.

ЖИДКОСТИ, СОДЕРЖАЩИЕ СПИРТ, чтобы заполнять отопительные системы, может позволить себе не каждый. Они дорогие. Что касается качества препаратов, то в них обычно содержится, как минимум, 60 процентов спирта и примерно 30 процентов воды. На иные добавки приходится незначительная доля объема. Смеси воды с этиловым спиртом могут иметь различное процентное содержание.

ВАЖНО! Незамерзающий теплоноситель (при температуре до -30°С) при доле спирта не менее 45 процентов опасна. Он способна воспламениться. Ко всему этил – это яд, который несет явную угрозу человеку.

МАСЛО в качестве теплоносителя в настоящее время применяют лишь в некоторых приборах отопления. Однако в отопительных системах его не применяют. Покупка его обходится дорого. Это основной недостаток масла.

К тому же с маслом тяжело эксплуатировать систему. Оно опасно технологически и долго разогревается до температуры 120°С и выше. А достоинство масла в том, что оно остывает не сразу. Этот процесс длится долго. В результате можно длительный период поддерживать температуру в помещении.

Подведем итоги

Рассчитать, какая емкость рабочей жидкости необходима в системе, да еще без малейших погрешностей, сможет не каждый. Вот почему некоторые, когда не хотят производить подсчеты, делают так. Поначалу они заполняют отопительную систему на 90 процентов. Потом проверяют, как она работает. А затем стравливают воздух, который скопился, и продолжают заполнять систему.

Когда отопительная система эксплуатируется, то уровень теплоносителя снижается, поскольку идут конвекционные процессы. Во время этого процесса котел теряет производительность. Вот почему в резерве должна находиться еще одна емкость, содержащая рабочую жидкость. Так можно будет отследить убыль теплоносителя. Если появится необходимость его пополнить, то это можно будет сделать легко.

вес одной секции. Характеристика, особенности и вес чугунной батареи

Когда заходит речь о приобретении и установке отопительных приборов из чугуна, то первая же ассоциация – это тяжеленный советский радиатор и все трудности перемещения и монтажа, что с этим связаны. В действительности разновидностей этих приборов появилось очень много, их масса варьируется в широком диапазоне. Нашей целью стоит донести, сколько весит секция чугунной батареи различной конфигурации и решение проблем, связанных с этим.

Классические батареи

И правда, 1 секция классической советской батареи МС 140, имеющейся в продаже и по сей день, отличается немалой массой – 7.12 кг. Если учесть тот факт, что объем одной секции чугунной батареи МС 140 составляет 1.5 л воды, то общая масса получится 8.62 кг. Зная, что тепловая мощность каждой секции ориентировочно равна 170 Вт, то для помещения средней площади 20 м2 потребуется 12 таких секций, это по массе составит 85.4 кг, а вместе с водой – 103.4 кг.

Вы можете сказать, что необязательно ставить один большой прибор, можно же разделить его на два, и будете правы. Тем не менее чистый вес чугунных батарей старого образца тогда будет составлять 43 кг , что по правилам охраны труда не допускается поднимать одному человеку, потребуется помощник.

Вторая проблема заключается в том, что классические радиаторы предназначены только для настенного крепления, а подавляющее большинство современных домов строится из пористых материалов, в лучшем случае из газобетона или пенобетона, в худшем – из SIP-панелей с наполнением из пенопласта. К таким стенам потребуется специальное крепление для чугунных радиаторов сложной конструкции с фиксацией во многих точках, что вряд ли вам понравится.

Современные отопительные радиаторы из чугуна

Для настенного крепления существуют новые изделия из серого чугуна от различных производителей, чья масса гораздо меньше традиционных МС 140. Например, чешский радиатор отопления Viadrus STYL 500, изображенный на рисунке.

Его характеристики таковы: масса 1 секции – 3.8 кг, вместительность по воде – 0.8 л, итого выходит 4.6 кг. При располагаемом тепловом потоке 140 Вт на нашу комнату 20 м2 потребуется 14 шт, что по весу будет 64.4 кг вместе с водой. Данный показатель на 40% меньше, чем у МС 140, а разделив его на 2 части (по 32 кг каждый прибор), становится ясно, что возможна установка чугунных радиаторов на стены из пористого бетона без специальных дополнительных придумок.
Еще более легкую конструкцию предлагает российский производитель, продающий свои отопительные приборы под брендом EXEMET, а именно модель MODERN.

Здесь одна секция радиатора весит всего 3.2 кг при теплоотдаче 93 Вт, в помещение 20 м2 необходимо 22 секции общей массой 70.4 кг. Этот показатель тоже достаточно хороший, особенно если учитывать, что фирма изготавливает эти батареи с возможностью напольной установки.

Нельзя не сказать несколько слов о таком продукте, как винтажная чугунная батарея, чей вес еще больше советской МС 140 и в некоторых случаях достигает 14 кг. Эти отопительные приборы своим внешним видом напоминают старинные, устанавливаемые в резиденциях и усадьбах в далеком XIX веке.

Изображенная на рисунке модель EXEMET FIDELIA имеет вес 12 кг при теплоотдаче 156 Вт, что делает общий вес чугунного радиатора для нашего примера просто чудовищным – 154 кг. Но как видно на изображении, здесь вопрос установки решается иначе: первая и последняя секции имеют ножки для размещения нагревателя на полу.

Заключение

В наше время есть возможность подобрать чугунный прибор отопления применительно к разным условиям монтажа, в том числе и по весу. Благодаря напольной установке слишком тяжелым винтажным батареям даже не нужны кронштейны для крепления, разве что в качестве дополнительной фиксации к стене.

У классического секционного радиатора вес 1 элемента составляет 7,5 кг, то есть, стандартная конструкция из 7 элементов будет весить более 50 кг.

Классический чугунный радиатор

В связи с этим возникают две проблемы :

• надежное настенное крепление сложно смонтировать, если стены выполнены из пористых легких блоков или представляют собой каркасную конструкцию – потребуется устанавливать прибор отопления на пол;
• переносить батарею необходимо вдвоем и очень аккуратно, поскольку от ударов в хрупком чугуне появляются микротрещины, которые расширяются под воздействием нагретого теплоносителя – со временем это провоцирует разгерметизацию прибора отопления.

Преимущества чугуна

Если не учитывать, сколько весит чугунная батарея, можно отметить целый спектр преимуществ отопительных приборов данного типа , в число которых входит:

• устойчивость к коррозии;
• стойкость к химически агрессивным средам – материал нетребователен к характеристикам теплоносителя;
• долговечность;
• высокие показатели теплового излучения – чем больше количество секций, тем выше теплоотдача прибора отопления.

Внешний вид стандартных батарей из чугуна прост и лаконичен, но сегодня производители предлагают и радиаторы, выполненные под старину. К преимуществам таких моделей относится стильный и респектабельный внешний вид.

Различные варианты радиаторов

Технические характеристики

Мощность прибора отопления – показатель его теплоэффективности. При расчете системы отопления учитываются потребности дома в тепле. Важно знать мощность 1 секции чугунного радиатора, чтобы определить размер батарей для каждого отапливаемого помещения. Неправильные расчеты приводят к тому, что помещение не будет качественно прогреваться либо наоборот – придется его часто проветривать, удаляя излишки тепла.

У рядового стандартного радиатора из чугуна мощность 1 звена составляет 170 Вт. Чугунные батареи выдерживают нагрев свыше 100°С и успешно функционируют при рабочем давлении 9 атм. Это позволяет использовать изделия данного типа в составе центральных и автономных отопительных сетей.

Современные модели

Производители предлагают облегченные варианты батарей из серого чугуна. Если вес 1 звена советского радиатора МС140 составляет 7,12 кг, то 1 секция модели Viadrus STYL 500 чешского производства весит 3,8 кг, и ее внутренний объем составляет 0,8 л. Это означает, что заполненный теплоносителем чешский радиатор из 10 звеньев будет иметь массу (3,8 + 0,8) × 10 = 46 кг. Это на 40% меньше, чем масса заполненной батареи МС 140, состоящей из аналогичного количества элементов.

В России также производятся чугунные отопительные приборы облегченного образца. Под брендом EXEMET выпускаются батареи MODERN, 1 секция которых весит 3,3, а ее внутренний объем составляет 0,6 л. Эти трубчатые чугунные радиаторы характеризуются относительно невысокой теплоотдачей, что требует увеличения количества звеньев. Отопительные приборы рассчитаны на напольную установку.

Растущей популярностью пользуются винтажные радиаторы из чугуна. Это напольные модели, изготовленные по технологии художественного литья. Из-за объемных сложных узоров вес секции чугунного радиатора значительно увеличен, он достигает 12 и более килограммов.

Винтажный напольный радиатор из чугуна

Срок службы

В домах, построенных до революции, до сих пор работают радиаторы из чугуна, установленные более 100 лет назад. Современные приборы отопления из этого материала также рассчитаны на десятки лет безремонтной эксплуатации.

Долговечность объясняется прочностью чугуна, устойчивостью к нагреву и давлению. Отопительные приборы из чугуна не ржавеют в период, когда из сети слит теплоноситель и внутренняя поверхность батарей контактирует с воздухом.

Габариты

Вес секции чугунного радиатора зависит от ее высоты, конфигурации и толщины стенок.

Производители предлагают модели с различными характеристиками :

• глубина батареи составляет от 70 до 140 мм в стандартном исполнении;
• ширина звена варьируется от 35 до 93 мм;
• объем секции – от 0,45 до 1,5 л в зависимости от габаритов;
• высота отопительного прибора в стандартном исполнении – 370-588 мм;
• межосевое расстояние – 350 либо 500 мм.

Классические батареи: базовые параметры

Классической считается советская батарея МС140 со следующими параметрами :

• высота 388/588 мм;
• глубина 140 мм;
• ширина 93 мм;
• объем одного звена высотой 588 мм – 1,5 л;
• масса одного звена высотой 588 мм – 7,12 кг.

Зная, сколько весит одна секция радиатора и ее объем, можно рассчитать массу прибора отопления МС140, заполненную теплоносителем. Общая масса заполненной секции составит 8,62 кг, батарея из 10 звеньев будет весить около 86 кг.

Богатый выбор разнообразной стилистики батарей

Основные расчеты

Проектируя систему отопления, требуется рассчитать вес радиатора и необходимое количество секций в батареях. Расчеты ведутся на основании мощности одной секции отопительного прибора (для классического изделия из чугуна это 170 Вт) и теплового расчета помещения.

Чтобы подсчитать необходимое количество секций и итоговый вес чугунного радиатора, следует учесть площадь и теплопотери помещения, которые зависят от характеристик материалов, из которых возведены стены, наличия утепления. Также требуется обратить внимание на количество окон и вид оконных систем.

Для панельного дома оптимальная величина теплового потока составляет 0,041 кВт/м 3 , для кирпичного – 0,034 кВт/м 3 , для зданий с утепленными стенами (независимо от материала, из которого они возведены) – 0,02 кВт/м 3 .

Учитывая немалый вес одной секции чугунной батареи, количество звеньев в стандартном радиаторе варьируется от 4 до 10. В большом помещении удобнее установить два-три прибора отопления по 4-5 секций вместо того, чтобы монтировать один крайне тяжелый радиатор с числом звеньев более 10-ти.

Из этого следует

Чтобы правильно выбрать принцип крепления, необходимо узнать, сколько весит секция чугунной батареи, заполненная теплоносителем. Для приборов отопления из чугуна важно подобрать подходящее количество кронштейнов для настенного монтажа. Если стены выполнены из пористых блоков или дом возведен из СИП-панелей, число точек крепежа увеличивают с целью более равномерно распределить нагрузку.

Правильный расчет радиаторов и надежный монтаж – гарантия бесперебойного функционирования системы отопления.

Чугунные батареи существуют уже более века. И сегодня этот вид отопительных радиаторов продолжает обогревать человеческие жилища, ничуть не уступая более современным компактным конвекторам и аллюминиевым аналогам.

Преимущества чугуна

Чугун имеет массу неоспоримых достоинств. Он долговечен, стоек к коррозии, обладает высокой теплоэффективностью. Выпускаемые чугунные батареи в ретро-стиле поражают своей красотой. Да и современные обычные чугунные батареи выглядят очень привлекательно, выгодно отличаясь эффектным дизайном.

У чугунных батарей есть один недостаток – их вес. Сколько весит чугунная батарея, можно понять, приняв во внимание, что вес одной только секции колеблется от 7 до 7,5 кг. Среди современных разработок есть и более легкие модификации. У них вес секции составляет всего 5,7 кг.

Особенности монтажа чугунных батарей

Поскольку монтаж производится на стенки и перегородки, а они часто бывают выполнены из непрочного материала, то важно знать точно, сколько весит одна секция чугунной батареи. Это нужно для того, чтобы расчитать вес общей нагрузки. Если окажется, что расчетная нагрузка выше норматива, то от такой установки придется отказаться полностью, либо нужно будет делать специальные крепления, чтобы батарея не сломала стену, либо установить отопительную батарею на полу.

Обычно стандартные чугунные батареи состоят из нескольких секций – секционных элементов. Как правило, их количество колеблется от 4 до 10. Но иногда встречаются и батареи с 20 и более секциями. Но использовать такие громоздкие радиаторы неудобно, поэтому на практике обычно устанавливают несколько батарей, по 5-7 секций в каждой. Обычно габариты современной секции чугунной батареи составляют 140 х 500 мм. Рассчитать массу всей батареи несложно, зная точный вес одной секции.

К примеру, нужно определить, сколько весит батарея. Чугунная секция весит 7,5 кг. Следовательно, набор из семи секций будет весить 49-52,5 кг. Такая же батарея, но уже из десяти секций, окажется весом около 75 кг. Необходимо учитывать и то, что это вес батареи без учета веса теплоносителя.

Средний объем одной секции чугунной батареи составляет около 1,5 литра жидкости. Есть и более экономичные модели, с объемом от 1 литра. При решении вопроса о том, сколько весит старая чугунная батарея, необходимо знать, что в старых образцах чугунных батарей объем жидкости достигал 1,7 литра на секцию. Поэтому после запуска системы вес приборов увеличивается.

Технические характеристики батарей из чугуна

Чтобы правильно определить необходимое количество секций в источнике тепла, важно учитывать и другие характеристики чугунных батарей. Главным показателем эффективности радиатора отопления является мощность. Если точно знать мощность одного радиатора, то несложно определить и общее количество, которое требуется для обеспечения жилья теплом.

При неверном расчете нужного количества радиаторов отопления в помещении появится излишняя сухость воздуха, а это не менее неприятно, чем недостаток тепла. На радиаторах будет нагреваться осевшая пыль, из-за необходимости частого проветривания увеличатся сквозняки.

Номинальная тепловая мощность одной секции чугунного радиатора рядовой модификации составляет 160 Вт. При расчете размера каждого устанавливаемого радиатора необходимо сначала узнать, сколько весит чугунная батарея. 1 секция берется за стандарт. Затем нужно определить, какова величина теплового потока отапливаемого жилья. Эта характеристика во многом зависит от того, из какого материала выполнены стены, какова теплоизоляция дома, насколько профессионально установлены окна в здании.

Так, в панельных домах тепловой поток составляет около 0,041 кВт/м 3 . В кирпичных строениях этот показатель уже составляет 0,034 кВт/м 3 . А при качественно выполненной теплоизоляции – 0.02 кВт/м 3 . В последнем примере не имеет значения, из чего построены стены.

Расчет необходимого количества секций в батареях

После определения того, сколько весит батарея чугунная, необходимо расчитать необходимое число звеньев в радиаторе либо количество приборов, которое нужно установить в отдельно взятом помещении. Ту цифру, которая обозначает объем комнаты, умножаем на величину теплового потока помещения, полученную цифру делим на тепловой поток одной секции. Его величина составляет 0,160 кВт.

Полученную в результате вычислений цифру нужно округлить до целого – это и будет количество требуемых секций. При этом нет необходимости соединять все секции в один радиатор. Лучше распределить их в нескольких приборах, установив по одному под каждым оконным проемом. Вычислим таким образом, сколько весит батарея. Чугунная весит намного больше, это мы уже выяснили. Осталось определиться с местом для установки радиатора.

Размер оконного проема также влияет на выбираемое количество секций в устанавливаемом радиаторе. Чтобы использовать всю мощность отопительного прибора, его длина должна быть шире окна не менее чем на 70-75 %. При этом сам радиатор должен быть расположен на расстоянии от 8 до 12 см от подоконника.

Размеры чугунного радиатора

Отдавая дань традициям, радиаторы выпускают общепринятых размеров, обеспечивая этим еще и эффективную работу и безопасность отопления. Ширина одной секции составляет, как правило, от 30 до 60 сантиметров. Это объясняется тем, что конкурирующие производители стремятся выпускать как можно более уникальную продукцию. Кроме того, различные модели также могут иметь разные габаритные размеры. Типовые же изделия обычно имеют глубины 92, 99 и 110 мм.

На современном рынке можно встретить и множество дизайнерских модификаций. Высота чугунных батарей всегда больше межосевого расстояния и всегда может быть увеличена, если прибор планируется устанавливать на пол. Площадь одной секции чугунной батареи составляет около 0,25 кв. м.

Срок службы чугунных батарей отопления

Чугунные радиаторы служат десятилетиями, зачастую без ремонта. Поэтому, установив такие обогреватели, можно в ближайшие лет 20-25 не думать о замене батарей. Давление, которое считается рабочим для чугунных батарей, составляет 9 атмосфер, это дает возможность устанавливать их и в автономных, и в центральных системах отопления.

В домах дореволюционной постройки такие батареи исправно служат и по сей день. А ведь они были отлиты более 100 лет назад.

Помимо всего прочего, чугунные батареи спокойно переносят летний слив теплоносителя и не теряют своих свойств до следующего отопительного сезона.

Зная технические характеристики и то, сколько весит батарея чугунная, из соображений практичности лучше доверить расчет и монтаж специалистам, чем пытаться самому выполнять работу. Тогда не придется расстраиваться из-за совершен ных ошибок.

Чтобы рассчитать систему отопления, требуется учесть много разнообразных параметров. Одним из них является вес приборов отопления. Например, требуется установить классический чугунный радиатор, который состоит из 4-10 секций. Чтобы вычислить массу всей системы отопления, нужно сначала произвести расчет относительно одной чугунной батареи, что обеспечит ее монтажу надежность.

Вес одной секции чугунной батареи

О чугунных батареях

Радиатор из чугуна принадлежит к классике жанра. Его применяют уже более 100 лет и полностью вытеснить с рынка пока еще неспособна ни одна современная модель. Чугунные радиаторы пользуются спросом благодаря характеристикам самого материала.

Важными преимуществами чугуна являются:

1. Устойчивость к коррозии,
2. Долговременность эксплуатации,
3. Нетребовательность к качеству теплоносителя,
4. Отличная теплопередача,
5. Нетребовательность в применении.

Не может быть все так гладко, и два недостатка все же находятся.

• Один кроется в массе . Сколько весит секция чугунной батареи? Вес 1 секции чугунного радиатора составляет примерно 7,5 кг. Благодаря несложным умозаключениям можно прийти к выводу, что стандартная батарея из 7 секций будет весить 52,5 кг. Чтобы обеспечить комфортную температуру в комнате, одной секции нагревательного элемента, как правило, недостаточно. Исходя из данных обстоятельств, осуществляя надежность конструкции, приходится продумывать способы крепления радиаторных элементов к стене. Давайте произведем расчет на примере. Советская модель МС 140 , которая до сих пор присутствует на рынке, имеет немалую массу – 7,12 кг. Объем ее одной секции составляет 1,5 литра воды, общая масса получается равной 8,62 кг. Тепловая мощность при этом равна примерно 170 Вт. Сколько нужно секций для обогрева комнаты площадью 20 м2? Если необходимо обогреть комнату 20 м2, то потребуется 12 секций, тогда масса будет составлять 85,4 кг, плюс вода – 103,4кг.
• Вторым отрицательным моментом чугуна является его хрупкость . Поэтому, чтобы осуществить перенос изделия с большой массой и его крепление, необходимо все манипуляции с ним проделывать максимально осторожно, предотвращая малейшие удары во избежание невидимых глазу микротрещин. Так как в процессе работы с неизбежным ростом давления в сети отопления, образовавшиеся трещины начнут увеличиваться, что закончится протечками радиатора.

Базовые характеристики классического радиатора

Стандартная чугунная батарея состоит из 4-10 отдельных секций. Ее размер зависит от выбора теплового режима в помещении и архитектурных особенностей дома.

Несмотря на возникающие сложности при установке тяжелого радиатора отопления из чугуна, все же основной проблемой это не считается. Основная задача состоит в выполнении правильного монтажа батареи. Чтобы его осуществить, недостаточно знать лишь массу изделия, необходимо учесть следующие моменты:

• Расстояние между осями. Стандартные модели могут иметь 350 или 500 мм. Батареи с большой высотой характеризуются пропорциональными размерами между осями.
• Глубину. Стандартные размеры 92, 99, 110 мм.
• Ширину секции. Размеры находятся в несколько большем диапазоне – 35 – 60 мм.
• Объем секции. Это количество теплоносителя, которое необходимо для полного заполнения элемента радиатора. Объем находится в зависимости от размера секции. Средние значения колеблются от 1 до 4 литров.

Важной проблемой установки чугунной батареи классического образца является то, что она предназначена только для крепления на стене. В то же время большинство домов современности изготавливаются из пористых материалов , таких как газобетон, пенобетон, а также SIP-панели с пенопластовым наполнением. Данные стены нуждаются в специальном креплении сложной конструкции с многоточечной фиксацией, что вряд ли будет вам по душе.

Современные модели радиаторов отопления

Для крепления на стенах различными производителями разработаны новые модели из серого чугуна, их масса гораздо меньше старых классических образцов. К примеру, опишем чешский радиатор отопления Viadrus STYL 500. Сколько весит 1 секция данного радиатора отопления? И сколько выйдет масса всей конструкции?

Масса 1 секции составляет 3,8 кг , воды вмещается 0,8 литра, поэтому масса одной секции радиатора с водой составит 4,6 кг. При тепловом потоке 140 Вт для обогрева комнаты в 20 м2 потребуется 14 секций, по весу соответственно выйдет 64,4 кг с водой. Таким образом, этот показатель отличается в меньшую сторону на 40%, чем у классического образца МС 140 . Если это значение разделить на две части (по 32 кг), то можно сделать вывод, что установку на стены из современных материалов, включая пористый бетон, осуществить вполне возможно без дополнительных крепежных элементов.

Еще более легкая конструкция разработана российскими производителями. Их отопительные приборы предлагаются под брендом EXEMET , модель MODERN отличается следующими весовыми характеристиками:

Одна секция у этого производителя весит 3,2 кг, теплоотдача 93 Вт. Чтобы обогреть комнату в 20 м2 потребуется 22 секции, тогда общая масса составит 70,4 кг. Данные параметры неплохи, особенно если учесть, что компания производит модели с возможной установкой на полу.

Винтажная модель

Несколько слов о винтажной батарее из чугуна. Ее вес превосходит советский образец, который может достигать 14 кг. Данные отопительные приборы внешне очень напоминают старинные, которые устанавливали в далеком 19 веке в резиденциях и усадьбах.

Модель EXEMET FIDELIA весит 12 кг, теплоотдача 156 Вт, общая масса прибора для нашего примера выходит просто чудовищной – 154 кг. Сложный вопрос установки здесь неактуален, так как первая и последняя секции снабжены ножками для размещения прибора на полу.

Итак, чтобы обеспечить отопительной системе бесперебойную службу, нельзя игнорировать такие важные показатели, как вес и объем секции батареи. Благодаря правильному подсчету нагрузки на крепежные элементы, можно рассчитывать на надежность установки и долгосрочную эксплуатацию прибора.

По данным российских маркетинговых служб – на долю теплообменников из чугуна приходится свыше 60 % всех продаж сегмента. Считается, что они лучше всего подходят для отечественной централизованной теплосети. Причина востребованности кроется в характеристиках самого материала, благодаря которым чугунная батарея приобретает повышенную устойчивость к внешним воздействиям. Существенным фактором ее популярности служит доступность для населения.

Среди достоинств батареи из чугуна можно назвать:

• коррозионную устойчивость;
• минимальное гидравлическое сопротивление;
• продолжительный период эксплуатации;
• неуязвимость к пагубному воздействию различных примесей.

Однако из-за повышенной инертности материала такая батарея не сочетается с терморегулятором. Главными ее недостатками являются неэстетичный внешний вид и громоздкость, создающая проблемы во время переноса и монтажа системы отопления. В прошлом вес радиатора старого образца, изготовленного из чугуна, составлял 7,5 кг. Совсем по-другому выглядят облегченные изделия нового поколения, украшенные виньетками или литьевым декором.

Методика определения массы

Ответ на вопрос, сколько весит чугунное оборудование, можно получить, изучив особенности его строения. Общее значение определяют таким образом: вес одного элемента умножают на количество секций, которые предполагается установить в помещении. Наполнение системы водой либо другим теплоносителем приводит к увеличению этого показателя на 10–30 кг. При расчетах за основу берут тот факт, что вес 1 секции стандартной чугунной батареи ‒ 7,5 кг.

Современная батарея, сделанная из чугуна, включает от 1 до 24 ребер. Общий вес обусловлен их количеством (см. таблицу). У отдельных моделей данная величина нередко отличается от указанной в несколько раз. Так, если вес одной секции чугунной батареи марки МС-140‒300 составляет 5,5 кг, то для МС-140‒500 он достигает 7.

Не отстают от российских компаний и европейские поставщики устройств отопления. Самые популярные варианты выпускают в Испании, Италии, Чехии, Турции и Китае. Так, секция чешской модели Termo отличается небольшим весом в 4,5 кг. А свыше 3 кг весит базовый элемент радиатора Könner совместного производства Германии и Китая.

Учет веса при врезке в систему отопления

Человек средней физической силы способен самостоятельно перенести конструкцию, имеющую 7 и даже 10 узлов, в то время как транспортировка батареи из 20 секций потребует коллективных усилий и досконального изучения маршрута. Такой параметр как вес чугунной батареи принимают в расчет и при подборе крепежных кронштейнов. Исходя из того, сколько она весит, покупают литые либо стальные крепления. Среди последних целесообразно выбрать регулируемые модели, позволяющие изменять положение отопительных элементов при монтаже.

Рекомендуем также

Мощность секции алюминиевого радиатора и количество секций для помещения

Радиаторы отопления – один из важных элементов отопительной системы, их функция заключается в проведении тепла в жилые помещения, в том числе квартиры, коттеджи, дачи, офисные и промышленные территории. Теплоотдача отопительного радиатора зависит от таких показателей, как конвекция и излучение.

Если пространство более 20 кв.м., необходима установка дополнительного радиатора.

Тепловые характеристики алюминиевого радиатора отопления

Конвекция – это естественный самостоятельный перенос тепла, который свойственен жидкостям и газам при перемешивании, которое происходит при нагревании. Естественная конвекция малоэффективна, поэтому с целью повысить коэффициент теплоотдачи в современных системах отопления наиболее часто используют принудительную конвекцию. Осуществляется этот процесс с помощью циркуляционного насоса. Таким образом, воздушные массы, находящиеся в непосредственной близости к поверхности радиатора, нагреваются и поднимаются вверх, а на их место поступает холодный воздух. Именно так происходит конвекционное нагревание воздуха в отдельной комнате.

Излучение – это передача тепловой энергии инфракрасным излучением, которая осуществляется через воздух. Излучение характерно для нагревательных процессов, в том числе обогрев от огня (костер или камин), от спиральных электронагревателей, также и от поверхности радиатора отопления. Передача тепла при помощи излучения напрямую зависит от температуры нагрева самого отопительного прибора(батареи).

Алюминиевые радиаторы отопления – виды, рабочие характеристики, объем, мощность, теплоотдача

К алюминиевому радиатору можно установить терморегулятор и управлять тепловым потоком.

Алюминиевые радиаторы имеют 2 вида – радиаторы из первичного алюминия и вторичного, то есть первый вид изготавливается из чистого сырья, а второй вид переплавляется из вторичного сырья (лома, грязных сплавов). Естественно, батареи из чистого сплава стоят дороже, но они более надежные, качественные и имеют длительный срок службы.

Алюминиевые радиаторы, независимо от фирм-производителей, имеют секционную структуру и 2 основных варианта конструкции – литые и экструзионные. В литых моделях каждая секция сделана отдельно, а экструзионные выполнены по технологии соединения 3-х частей, и вместо сварки отдельных секций используется склеивание или скручивание болтами.

Рабочие характеристики – это один важнейших критериев при выборе модели радиатора. К рабочим характеристикам относятся рабочее давление и мощность теплоотдачи отопительного прибора. Рабочее давление – показатель давления воды-теплоносителя, который выдерживает прибор без риска разрыва и повреждения. Современные производители указывают рабочее давление от 6 до 16 атм. Батареи с низким показателем давления могут быть использованы в системах отопления, где давление теплоносителя контролируется самим пользователем, и риск скачков давления сведен к нулю (частный дом, квартира, дача, коттедж). Чем выше показатель рабочего давления, тем надежнее и прочнее радиатор, так при установке радиатора в коммунальной системе отопления, где риск внезапного повышения давления (гидроудара) вполне ожидаем, лучше брать приборы с высоким показателем рабочего давления.

Читайте также: Чем лучше утеплить дом снаружи
Подробнее о подключении терморегулятора
Установка терморегулятора на радиатор отопления – читайте здесь.

Примеры установки радиаторов

Теплоотдача характеризует количество тепла, которое может отдать одна секция радиатора. Секция алюминиевого радиатора имеет стандартный размер 110-140 мм в глубину, высоту 350-1000 мм, толщину стенки 2-3 мм, объем для теплоносителя 0,35-0,5 л, площадь нагревания 0,4-0,6 кв.м.;. Теплоотдачу алюминиевого радиатора на 50-60% составляет излучение, 40-50% конвекция.

Высокая теплоотдача такой батареи обеспечивается тем, что алюминий обладает высокой теплопроводностью, которая в 3 раза превышает показатели стали и чугуна, а также конструкцией радиатора.

Применение тонких поперечных ребер во внутренней части каждой секции призвана увеличить и без того высокие показатели теплоотдачи прибора в системе отопления. Такое устройство алюминиевой батареи позволяет увеличить теплоотдачу на 80%. Также преимуществом конструкции алюминиевых батарей являются широкие водные каналы, которые обеспечивают отличную и надежную теплопередачу, даже при теплоносителе низкого качества. Максимальная температура теплоносителя (воды внутри отопительной системы), которую выдерживают алюминиевые радиаторы, составляет 130°С.

Вернуться к оглавлению

Рассчитать мощность секции батареи

Расчет необходимой мощности радиатора.

Тепловая мощность одной секции алюминиевой батареи, объем которой 0,5 л, декларируется производителями на уровне до 180 Ватт, реально при температуре воды-теплоносителя 65-70°C она составляет не меньше 140 Ватт. Просматривая характеристики радиатора, потенциальные покупатели могут увидеть формулу теплоотдачи ∆t 70 °C – 160/200 Вт.

Обозначение ∆t представляет собой разность между средней температурой воздуха в помещении и усредненной температурой в отопительной системе. То есть для показателя ∆t 70°C будет применимы температура воздуха в помещении 20°C, а средняя температура в системе отопления должна составлять 100°C при подаче и 80°C в обратке, но такие цифры в реальности вряд ли возможны.

Поэтому при расчете теплоотдачи одной секции корректно брать показатель ∆t 50°C. Если взять среднюю секцию батареи, размер которой 100х600х80 мм, то она может обогреть около 1,5 кв.м. площади, что соответствует теплоотдаче 140-160 Ватт. При подборе необходимого количества секций для конкретной комнаты необходимо учитывать расположение и состояние стен данного помещения. Если это угловая комната или одна из стен по каким-то причинам сильно промерзает, то соответственно эти факты нужно учитывать.

Кроме того, рассчитать количество секций батареи со стандартными харктеристиками (объем, теплоотдача) можно по следующей формуле К = S*100/P, где К – число необходимых секций, S – площадь отапливаемого помещения, Р- мощность одной секции. Если брать среднюю мощность секции 150 Ватт и площадь комнаты 25 кв.м., то расчет будет выглядеть так 25х100/150. Получается, что для эффективного отопления комнаты в 25 кв.м., нужно 16 секций. По такой формуле можно рассчитать объем необходимого количества секций для помещения любой площади.

Алюминиевые радиаторы являются одним из самых распространенных на сегодняшний день видов батарей, которые используются как в общих коммунальных, так и в индивидуальных системах отопления. При установке данного вида радиаторов необходимо строго придерживаться правил монтажа, чтобы исключить действие коррозии, учитывать рабочее давление в системе, а расчет мощности и количества секций производить при учете особенностей и условий данного помещения.

17.5 Батареи и топливные элементы – химия

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Батареи классифицируются как первичные или вторичные
• Перечислите некоторые характеристики и ограничения аккумуляторов
• Дайте общее описание топливного элемента

Батарея – это электрохимический элемент или серия элементов, вырабатывающих электрический ток. В принципе, в качестве аккумулятора можно использовать любой гальванический элемент.Идеальная батарея никогда не разряжалась бы, не вырабатывала постоянного напряжения и была способна выдерживать экстремальные температуры и влажность окружающей среды. Настоящие аккумуляторы обеспечивают баланс между идеальными характеристиками и практическими ограничениями. Например, масса автомобильного аккумулятора составляет около 18 кг или около 1% от массы среднего автомобиля или малотоннажного грузовика. Этот тип батареи будет обеспечивать почти неограниченное количество энергии, если используется в смартфоне, но будет отклонен для этого приложения из-за своей массы. Таким образом, ни одна батарея не является «лучшей», и батареи выбираются для конкретного применения с учетом таких вещей, как масса батареи, ее стоимость, надежность и текущая емкость.Батареи бывают двух основных типов: первичные и вторичные. Далее описаны несколько батарей каждого типа.

Посетите этот сайт, чтобы узнать больше об аккумуляторах.

Первичные батареи – это одноразовые батареи, потому что они не подлежат перезарядке. Обычной первичной батареей является сухой элемент (рис. 1). Сухой элемент представляет собой угольно-цинковую батарею. Цинк может служить как контейнером, так и отрицательным электродом. Положительный электрод представляет собой стержень из углерода, окруженный пастой из оксида марганца (IV), хлорида цинка, хлорида аммония, углеродного порошка и небольшого количества воды.{-} [/ latex] с общим потенциалом элемента, который изначально составляет около 1,5 В, но уменьшается по мере использования батареи. Важно помнить, что напряжение, подаваемое батареей, одинаково независимо от ее размера. По этой причине все батареи D, C, A, AA и AAA имеют одинаковое номинальное напряжение. Однако более крупные батареи могут доставить больше молей электронов. Поскольку цинковый контейнер окисляется, его содержимое в конечном итоге вытекает, поэтому этот тип батареи не следует оставлять в любом электрическом устройстве на длительное время.

Рис. 1. На схеме показано поперечное сечение батареи фонарика, угольно-цинкового сухого элемента.

Посетите этот сайт, чтобы узнать больше о угольно-цинковых батареях.

Щелочные батареи (рис. 2) были разработаны в 1950-х годах отчасти для решения некоторых проблем с производительностью сухих цинк-угольных элементов. Они производятся, чтобы быть точной заменой сухих угольно-цинковых элементов. Как следует из названия, в этих типах батарей используются щелочные электролиты, часто гидроксид калия.{\ circ} = +1.43 \; \ text {V} \ end {array} [/ latex]

Щелочная батарея может обеспечивать в три-пять раз больше энергии, чем угольно-цинковые сухие элементы аналогичного размера. Щелочные батареи склонны к утечке гидроксида калия, поэтому их также следует снимать с устройств для длительного хранения. Некоторые щелочные батареи можно перезаряжать, но большинство – нет. Попытки перезарядить щелочную батарею, которая не является перезаряжаемой, часто приводят к разрыву батареи и утечке электролита гидроксида калия.

Рис. 2. Щелочные батареи были разработаны как прямая замена угольно-цинковым (сухим) батареям.

Посетите этот сайт, чтобы узнать больше о щелочных батареях.

Вторичные батареи перезаряжаемые. Это типы батарей, которые используются в таких устройствах, как смартфоны, электронные планшеты и автомобили.

Никель-кадмиевые батареи или NiCd (рис. 3) состоят из никелированного катода, кадмиевого анода и электрода из гидроксида калия.{-} (aq) \\ [0.5em] \ hline \\ [- 0.25em] \ text {total:} & \ text {Cd} (s) \; + \; \ text {NiO} _2 (s) \; + \; 2 \ text {H} _2 \ text {O} (l) & \ text {Cd (OH)} _ 2 (s) \; + \; \ text {Ni (OH)} _ 2 (s) \ end {array} [/ latex]

Напряжение составляет от 1,2 В до 1,25 В по мере разряда батареи. При правильном обращении никель-кадмиевый аккумулятор можно заряжать около 1000 раз. Кадмий – это токсичный тяжелый металл, поэтому никель-кадмиевые батареи нельзя открывать или выбрасывать в обычный мусор.

Рис. 3. Никель-кадмиевые батареи имеют конструкцию «желейно-роликовую», которая значительно увеличивает ток, который может выдать батарея, по сравнению с щелочной батареей аналогичного размера.{-} \; + \; x \; \ text {C} _6 & x \; \ text {LiC} _6 \\ [0.5em] \ hline \\ [- 0.25em] \ text {total:} & \ текст {LiCoO} _2 \; + \; x \; \ text {C} _6 & \ text {Li} _ {x \; – \; 1} \ text {CoO} _2 \; + \; x \; \ текст {LiC} _6 \ end {array} [/ latex]

С коэффициентами, представляющими моль, x составляет не более примерно 0,5 моля. Напряжение батареи составляет около 3,7 В. Литиевые батареи популярны, потому что они могут обеспечивать большой ток, легче, чем сопоставимые батареи других типов, вырабатывают почти постоянное напряжение при разряде и только медленно теряют заряд при хранении.

Рис. 4. В литий-ионной батарее заряд проходит между электродами, когда ионы лития перемещаются между анодом и катодом.

Посетите этот сайт для получения дополнительной информации о литий-ионных батареях. {- } \\ [0.{-} & \ text {PbSO} _4 (s) \; + \; 2 \ text {H} _2 \ text {O} (l) \\ [0.5em] \ hline \\ [- 0.25em] \ text {общее:} & \ text {Pb} (s) \; + \; \ text {PbO} _2 (s) \; + \; 2 \ text {H} _2 \ text {SO} _4 (aq) & 2 \ text {PbSO} _4 (s) \; + \; 2 \ text {H} _2 \ text {O} (l) \ end {array} [/ latex]

Каждая ячейка выдает 2 В, поэтому шесть ячеек соединены последовательно, чтобы получить 12-вольтовый автомобильный аккумулятор. Свинцово-кислотные батареи тяжелые и содержат едкий жидкий электролит, но часто по-прежнему являются предпочтительными батареями из-за их высокой плотности тока. Поскольку эти батареи содержат значительное количество свинца, их всегда следует утилизировать надлежащим образом.

Рис. 5. Свинцово-кислотная аккумуляторная батарея в вашем автомобиле состоит из шести ячеек, соединенных последовательно, чтобы обеспечить напряжение 12 В. Их низкая стоимость и высокий выходной ток делают их отличными кандидатами для питания автомобильных стартеров. {-} \\ [0.{2-} \\ [0.5em] \ hline \\ [- 0.25em] \ text {total:} & 2 \ text {H} _2 \; + \; \ text {O} _2 & 2 \ text {H } _2 \ text {O} \ end {array} [/ latex]

Напряжение составляет около 0,9 В. КПД топливных элементов обычно составляет от 40% до 60%, что выше, чем у обычного двигателя внутреннего сгорания (от 25% до 35%), и в случае водородного топливного элемента дает только вода в качестве выхлопа. В настоящее время топливные элементы довольно дороги и содержат функции, которые приводят к их выходу из строя через относительно короткое время.

Перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о топливных элементах.

Батареи – это гальванические элементы или серия элементов, вырабатывающих электрический ток. Когда элементы объединяются в батареи, потенциал батареи является целым числом, кратным потенциалу отдельной ячейки. Батареи бывают двух основных типов: первичные и вторичные. Первичные батареи предназначены для одноразового использования и не подлежат перезарядке. Сухие элементы и (большинство) щелочные батареи являются примерами первичных батарей. Второй тип перезаряжаемый и называется вторичным аккумулятором. Примеры вторичных батарей включают никель-кадмиевые (NiCd), свинцово-кислотные и литий-ионные батареи.Топливные элементы похожи на батареи в том, что они генерируют электрический ток, но требуют постоянного добавления топлива и окислителя. Водородный топливный элемент использует водород и кислород из воздуха для производства воды и обычно более эффективен, чем двигатели внутреннего сгорания.

Химия: упражнения в конце главы

1. Каковы желательные качества электрической батареи?
2. Перечислите некоторые моменты, которые обычно учитываются при выборе батареи для нового приложения.
3. Рассмотрим батарею, состоящую из одного полуэлемента, состоящего из медного электрода в растворе 1 M CuSO ₄ и другого полуэлемента, состоящего из свинцового электрода в 1 M Pb (NO ₃ ) ₂ раствор. {\ circ} = -0.{\ circ} = +0,53 \; \ text {V} \ end {array} [/ latex]

   Подойдет ли этот аккумулятор для смартфона? Почему или почему нет?

4. Почему батареи выходят из строя, а топливные элементы – нет?
5. Объясните, что происходит с напряжением батареи при ее использовании, в терминах уравнения Нернста.
6. Используя информацию, полученную до сих пор в этой главе, объясните, почему электроника с батарейным питанием плохо работает при низких температурах.

Глоссарий

щелочная батарея

первичная батарея, в которой используется щелочной (часто гидроксид калия) электролит; разработан, чтобы быть точной заменой сухого элемента, но с большим накоплением энергии и меньшей утечкой электролита, чем типичный сухой элемент

аккумулятор

гальванический элемент или серия ячеек, вырабатывающих ток; по идее любой гальванический элемент

сухая камера

первичная батарея, также называемая угольно-цинковой батареей; может использоваться в любой ориентации, поскольку в качестве электролита используется паста; имеет тенденцию к утечке электролита при хранении

топливный элемент

устройства, вырабатывающие электрический ток при непрерывной добавке топлива и окислителя; эффективнее двигателей внутреннего сгорания

свинцово-кислотный аккумулятор

аккумуляторная батарея, состоящая из нескольких ячеек; свинцово-кислотная батарея, используемая в автомобилях, имеет шесть ячеек и напряжение 12 В

литий-ионный аккумулятор

очень популярная аккумуляторная батарея; использует ионы лития для проведения тока, легкий, перезаряжаемый и создает почти постоянный потенциал при разряде

никель-кадмиевый аккумулятор

Аккумулятор

(никель-кадмиевый аккумулятор), в котором используется кадмий, который является токсичным тяжелым металлом; тяжелее литий-ионных батарей, но с аналогичными характеристиками

первичная батарея

одноразовый неперезаряжаемый аккумулятор

аккумулятор

аккумулятор с возможностью подзарядки

Решения

Ответы на упражнения в конце главы по химии

2. {\ circ} = 0.{\ circ} = 0,7996 \; \ text {V} \ end {array} [/ latex]; (б) 3,5 × 10 ¹⁵ ; (в) 5.6 × 10 ⁻⁹ M

6. Батареи автономны и имеют ограниченный запас реагентов, которые нужно расходовать до того, как они сойдут с мертвой точки. В качестве альтернативы, побочные продукты реакции аккумулятора накапливаются и мешают реакции. Поскольку топливный элемент постоянно пополняется реагентами, а продукты удаляются, он может продолжать работать до тех пор, пока поступают реагенты.

8. E _ячейка , как описано в уравнении Нернста, имеет член, прямо пропорциональный температуре.При низких температурах этот член уменьшается, что приводит к более низкому напряжению элемента, подаваемому батареей на устройство – тот же эффект, что и разряженная батарея.

аккумуляторов | Безграничная химия

Сухая батарея

В сухих батареях используется иммобилизованный электролит, который сводит к минимуму влажность и обеспечивает превосходную портативность.

Цели обучения

Обсудите рабочие компоненты сухой аккумуляторной батареи и их основные преимущества

Ключевые выводы

Ключевые моменты

• Батарея содержит электрохимические элементы, которые могут накапливать химическую энергию для преобразования в электрическую энергию.
• Батарея с сухими элементами накапливает энергию в виде иммобилизованной электролитной пасты, что сводит к минимуму потребность в воде.
• Общие примеры батарей с сухими элементами включают угольно-цинковые батареи и щелочные батареи.

Ключевые термины

• катод : электрод электрохимической ячейки, на которой происходит восстановление.
• электролит : Вещество, которое в растворе или расплавленном состоянии ионизирует и проводит электричество.
• анод : электрод электрохимической ячейки, на которой происходит окисление.

Определение сухой ячейки

В электричестве аккумулятор – это устройство, состоящее из одной или нескольких электрохимических ячеек, которые преобразуют накопленную химическую энергию в электрическую. Сухая ячейка – это один из многих общих типов электрохимических ячеек.

В сухом элементе электролит иммобилизован в виде пасты с достаточным количеством влаги для протекания тока. В отличие от влажного элемента, сухой элемент может работать в любой ориентации, не проливаясь, поскольку он не содержит свободной жидкости.Эта универсальность делает его пригодным для портативного оборудования. Для сравнения: первые батареи с жидкими элементами обычно представляли собой хрупкие стеклянные контейнеры со свинцовыми стержнями, свисающими с открытого верха. Поэтому с ними нужно было осторожно обращаться, чтобы избежать утечки. Разработка батарей с сухими элементами позволила значительно повысить безопасность и портативность батарей.

Обычная сухая батарея – это угольно-цинковая батарея, в которой используется элемент, который иногда называют элементом Лекланше. Ячейка состоит из внешнего цинкового контейнера, который действует как анод.Катод представляет собой центральный углеродный стержень, окруженный смесью углерода и диоксида марганца (IV) (MnO ₂ ). Электролит представляет собой пасту из хлорида аммония (NH ₄ Cl). Волокнистая ткань разделяет два электрода, а латунный штифт в центре ячейки проводит электричество во внешнюю цепь.

Цинк-углеродный сухой элемент : Иллюстрация сухого цинк-углеродного элемента. В нем цинковый кожух действует как анод, окружая углеродный стержень, который действует как катод.- \ rightarrow 2 \ text {NH} _3 (\ text {g}) + \ text {H} _2 (\ text {g}) [/ latex]

Оксид марганца (IV) в ячейке удаляет водород, производимый хлоридом аммония, в соответствии со следующей реакцией:

[латекс] 2 \ text {MnO} _2 (\ text {s}) + \ text {H} _2 (\ text {g}) \ rightarrow \ text {Mn} _2 \ text {O} _3 (\ text { s}) + \ text {H} _2 \ text {O} (\ text {l}) [/ latex]

Совместный результат этих двух реакций имеет место на катоде. Складывая эти две реакции вместе, получаем:

[латекс] 2 \ text {NH} _4 (\ text {aq}) + 2 \ text {MnO} _2 (\ text {s}) +2 \ text {e} ^ \ rightarrow \ text {Mn} _2 \ текст {O} _3 (\ text {s}) + 2 \ text {NH} _3 (\ text {g}) + \ text {H} _2 \ text {O} (\ text {l}) [/ latex]

Наконец, анодная полуреакция выглядит следующим образом:

[латекс] \ text {Zn} (\ text {s}) \ rightarrow \ text {Zn} ^ {2+} + 2 \ text {e} ^ – [/ latex]

Следовательно, общее уравнение для ячейки:

[латекс] \ text {Zn} (\ text {s}) + 2 \ text {MnO} _2 (\ text {s}) + 2 \ text {NH} _4 (\ text {aq}) \ rightarrow \ text {Mn} _2 \ text {O} _3 (\ text {s}) + \ text {H} _2 \ text {O} (\ text {l}) + \ text {Zn} _2 + 2 \ text {NH} _3 (\ text {g}) [/ latex]

Потенциал указанной выше реакции равен 1.50 В.

Еще одним примером сухих элементов питания является щелочная батарея. Щелочные батареи почти такие же, как угольно-цинковые батареи, за исключением того, что в качестве электролита используется гидроксид калия (КОН), а не хлорид аммония. В некоторых более современных типах так называемых «высокомощных» батарей, которые имеют гораздо меньшую емкость, чем стандартные щелочные батареи, хлорид аммония заменен хлоридом цинка.

Ртутная батарея

Ртутные батареи были обычными электрохимическими батареями, которые были постепенно выведены из основного использования в США.S. Законом о батареях 1996 года.

Цели обучения

Обсудить применение ртутно-оксидной батареи

Ключевые выводы

Ключевые моменты

• Ртутные батареи были очень распространены в 20 веке и использовались во многих обычных малых и больших приборах.
• Преимущества ртутных батарей включают длительный срок хранения и стабильное выходное напряжение.
• В ртутных батареях в качестве катода с цинковым анодом используется соединение ртути.
• Наряду с другими батареями, которые основаны на тяжелых металлах, ртутные батареи были выведены из обращения в соответствии с Законом о батареях, который направлен на уменьшение воздействия одноразовых батарей на окружающую среду.

Ключевые термины

• анод : электрод электрохимической ячейки, на которой происходит окисление.
• электролит : Вещество, которое в растворе или расплавленном состоянии ионизирует и проводит электричество.
• катод : электрод электрохимической ячейки, на котором происходит восстановление.

Ртутная батарея, также называемая батареей из оксида ртути или ртутным элементом, представляет собой неперезаряжаемую электрохимическую батарею. Эти батареи использовались в форме кнопочных элементов для часов, слуховых аппаратов и калькуляторов, а также в более крупных формах для других устройств, включая рации.

Батарейка для часов Mercury : Батарейки Mercury удобны из-за своего размера. Это маленькая ртутная батарейка для часов.

Батареи

Mercury имеют преимущества длительного срока хранения до 10 лет и стабильного выходного напряжения.Хотя эти батареи были очень распространены в середине 20-го века, Закон об управлении ртутьсодержащими и перезаряжаемыми батареями (Закон о батареях), принятый в США в 1996 году, в значительной степени отказался от ртутных батарей из-за проблем, связанных с окружающей средой.

В батареях

Mercury в качестве катода используется либо чистый оксид ртути, либо смесь оксида ртути с диоксидом марганца. Ячейки с оксидом ртути сконструированы с цинковым анодом, катодом из оксида ртути и гидроксидом калия или гидроксидом натрия в качестве электролита.Поскольку оксид ртути не является проводником, с ним примешивается немного графита. Это помогает предотвратить скопление ртути в крупные капли. Во время разряда цинк окисляется до оксида цинка, а оксид ртути восстанавливается до элементарной ртути. В элемент помещается немного дополнительного количества оксида ртути, чтобы предотвратить выделение газообразного водорода в конце срока его службы.

В ртутных батареях в качестве электролита используется гидроксид натрия или гидроксид калия. Ячейки с гидроксидом натрия имеют почти постоянное напряжение при низких токах разряда, что делает их идеальными для слуховых аппаратов, калькуляторов и электронных часов.Ячейки с гидроксидом калия, в свою очередь, обеспечивают постоянное напряжение при более высоких токах, что делает их пригодными для приложений, требующих скачков тока, таких как фотоаппараты со вспышкой и часы с подсветкой. Ячейки с гидроксидом калия также лучше работают при более низких температурах.

Закон о батареях

В 1996 году в США был принят Закон о ртутьсодержащих и перезаряжаемых батареях (Закон о батареях; Публичный закон 104-142). Предполагаемая цель закона заключалась в сокращении содержания тяжелых металлов в городских отходах, ручьях и грунтовых водах.Это произошло в результате утилизации ртути в одноразовых батареях, а также других токсичных металлов, таких как свинец из свинцово-кислотных батарей и кадмия в аккумуляторных батареях. Таким образом, закон стремился отказаться от использования ртути в батареях из-за нанесенного ею ущерба окружающей среде.

Свинцовая аккумуляторная батарея

Свинцово-кислотные аккумуляторы обеспечивают высокий ток и длительное время хранят заряд, что делает их незаменимыми для транспортных средств.

Цели обучения

Вспомните химическую реакцию, которая происходит в свинцовых аккумуляторных батареях

Ключевые выводы

Ключевые моменты

• Свинцово-кислотные батареи, также известные как свинцовые аккумуляторные батареи, могут накапливать большой заряд и обеспечивать высокий ток в течение коротких периодов времени.
• Базовая конструкция свинцово-кислотных аккумуляторов не претерпела значительных изменений с 1859 года, когда их спроектировал Планте, хотя некоторые улучшения были внесены Фор.
• Свинцово-кислотные аккумуляторы можно заряжать, что важно при их использовании в автомобилях.
• Разрядка накопленной энергии зависит от того, как положительная, так и отрицательная пластины превращаются в сульфат свинца (II), а электролит теряет большую часть растворенной серной кислоты.

Ключевые термины

• лигносульфонат : водорастворимые анионные полиэлектролитные полимеры; они являются побочными продуктами производства древесной массы с использованием сульфитной варки.

Свинцовые батареи

Свинцовая аккумуляторная батарея, также известная как свинцово-кислотная батарея, является самым старым типом аккумуляторных батарей и одним из наиболее распространенных устройств хранения энергии. Эти батареи были изобретены в 1859 году французским физиком Гастоном Планте, и они до сих пор используются во множестве приложений. Большинство людей привыкло использовать их в транспортных средствах, где они могут обеспечивать высокие токи для запуска.

Несмотря на то, что батареи надежны, их срок службы ограничен, они тяжелы при транспортировке и содержат токсичные материалы, которые требуют специальных методов удаления по окончании срока службы.Свинцово-кислотные батареи имеют умеренную удельную мощность и хорошее время отклика. В зависимости от используемой технологии преобразования энергии батареи могут перейти от приема энергии к мгновенной подаче энергии. Свинцово-кислотные аккумуляторы подвержены влиянию температуры и должны поддерживаться в надлежащем состоянии для достижения максимального срока службы.

Разработка свинцовой батареи

В конструкции свинцово-кислотного элемента Планте положительная и отрицательная пластины были сделаны из двух спиралей свинцовой фольги, разделенных листом ткани и скрученных.Ячейки изначально были малой вместимостью. Требовался медленный процесс «формовки» для коррозии свинцовой фольги, образования диоксида свинца на пластинах и придания им шероховатости для увеличения площади поверхности. Пластины Планте все еще используются в некоторых стационарных приложениях, где на пластинах имеются механические канавки для увеличения площади поверхности.

Свинцовая аккумуляторная батарея : Схема, показывающая, как свинцовая аккумуляторная батарея состоит из шести последовательно соединенных двухвольтовых элементов. Также показан состав каждой ячейки.

Конструкция из клееных пластин Камиллы Альфонса Фор типична для современных автомобильных аккумуляторов. Каждая пластина состоит из прямоугольной свинцовой сетки. Отверстия решетки заполнены пастой из красного свинца и 33-процентной разбавленной серной кислоты. Эта пористая паста позволяет кислоте реагировать со свинцом внутри пластины, что увеличивает площадь поверхности. После высыхания пластины складываются с помощью подходящих разделителей и вставляются в аккумуляторный контейнер. Обычно используется нечетное количество пластин, на одну отрицательную пластину больше, чем положительной.Каждая альтернативная пластина подключается.

Паста содержит технический углерод, сульфат бария и лигносульфонат. Сульфат бария действует как затравочный кристалл для реакции сульфата свинца в свинец. Лигносульфонат предотвращает образование твердой массы отрицательной пластиной во время цикла разряда, а вместо этого позволяет формировать длинные игольчатые кристаллы. Технический углерод противодействует эффекту ингибирования образования, вызванному лигносульфонатами.

Разрядная химия

В разряженном состоянии как положительная, так и отрицательная пластины становятся сульфатом свинца (II) (PbSO ₄ ).Электролит теряет большую часть растворенной серной кислоты и превращается в основном в воду. Процесс разряда управляется проводимостью электронов от отрицательной пластины обратно в ячейку на положительной пластине во внешней цепи.

Отрицательная реакция пластины: Pb (s) + HSO ₄ ^– (вод.) → PbSO ₄ (s) + H ⁺ (вод.) + 2e ^–

Положительная реакция пластины: PbO ₂ (s) + HSO ₄ ^– (водный) + 3H ⁺ (водный) + 2e ^– → PbSO ₄ (s) + 2H ₂ O (л)

Комбинируя эти две реакции, можно определить общую реакцию:

Pb (с) + PbO ₂ (с) + 2H ⁺ (вод.) + 2HSO ₄ ^– (вод.) → 2PbSO ₄ (с) + 2H ₂ O (л)

Charge Chemistry

Аккумулятор этого типа можно заряжать.В заряженном состоянии каждая ячейка содержит отрицательные пластины из элементарного свинца (Pb) и положительные пластины из оксида свинца (IV) (PbO ₂ ) в электролите примерно 4,2 М серной кислоты (H ₂ SO ₄ ). . Процесс зарядки осуществляется за счет принудительного удаления электронов с положительной пластины и принудительного введения их в отрицательную пластину источником заряда.

Отрицательная реакция пластины: PbSO ₄ (s) + H ⁺ (водн.) + 2e ^– → Pb (s) + HSO ₄ ^– (водн.)

Положительная реакция пластины: PbSO ₄ (с) + 2H ₂ O (л) → PbO ₂ (с) + HSO ₄ ^– (вод.) + 3H ⁺ (вод.) + 2e ^–

Объединение этих двух реакций дает полную реакцию, обратную реакции разряда:

2PbSO ₄ (т) + 2H ₂ O (л) → Pb (т) + PbO ₂ (т) + 2H ⁺ (водн.) + 2HSO ₄ ^– (водн.)

Обратите внимание, что реакция зарядки прямо противоположна реакции разряда.

Другие аккумуляторные батареи

Спрос на многие разновидности аккумуляторных батарей обусловлен их более низкой стоимостью и меньшим воздействием на окружающую среду.

Цели обучения

Обсудить общие характеристики аккумуляторов

Ключевые выводы

Ключевые моменты

• Перезаряжаемые батареи накапливают энергию за счет обратимой химической реакции, которая позволяет снова сохранять заряд после разрядки батареи.
• Перезаряжаемые батареи имеют более низкую общую стоимость использования и меньшее воздействие на окружающую среду, чем одноразовые батареи, что может быть причиной того, что спрос на аккумуляторные батареи в США растет намного быстрее, чем спрос на неперезаряжаемые батареи.
• Обычными типами аккумуляторных батарей являются свинцово-кислотные, никель-кадмиевые (NiCd), никель-металлогидридные (NiMH), литий-ионные (Li-ion), литий-ионные полимерные (LiPo) и перезаряжаемые щелочные батареи.

Ключевые термины

• вторичный элемент : электрический элемент, который можно перезаряжать, поскольку он преобразует химическую энергию в электрическую с помощью обратимой химической реакции.
• Плотность энергии : количество энергии, которое может храниться относительно объема батареи.

Аккумуляторы

Аккумуляторная батарея – это тип электрической батареи, состоящей из одного или нескольких электрохимических элементов. Он известен как вторичный элемент, потому что его электрохимические реакции электрически обратимы. Другими словами, после того, как накопленный заряд был истощен, химические реакции батареи могут произойти снова, в обратном порядке, чтобы сохранить новый заряд.Спрос на аккумуляторные батареи в США растет вдвое быстрее, чем спрос на неперезаряжаемые батареи, отчасти потому, что аккумуляторные батареи оказывают меньшее воздействие на окружающую среду и общую стоимость использования, чем одноразовые.

Сетевые накопители энергии используют перезаряжаемые батареи для выравнивания нагрузки. Выравнивание нагрузки предполагает хранение электроэнергии для использования в период пиковой нагрузки. Заряжая батареи в периоды низкого потребления электроэнергии для использования в периоды высокого спроса, выравнивание нагрузки помогает устранить необходимость в дорогостоящих пиковых электростанциях и помогает снизить стоимость генераторов в течение большего количества часов работы.

Конструкция аккумуляторной батареи

Как и все батареи, аккумуляторные батареи состоят из анода, катода и электролита. Во время зарядки материал анода окисляется, образуя электроны, а катод восстанавливается, потребляя электроны.

Зарядка аккумулятора : Схема зарядки аккумулятора.

Эти электроны составляют ток во внешней цепи. Электролит может служить простым буфером для внутреннего потока ионов между электродами, как в литий-ионных и никель-кадмиевых элементах, или он может быть активным участником электрохимической реакции, как в свинцово-кислотных элементах.

Типы аккумуляторных батарей

В аккумуляторных батареях обычно используется несколько различных комбинаций химикатов. Различные типы включают свинцово-кислотные, никель-кадмиевые (NiCd), никель-металлогидридные (NiMH), литий-ионные (Li-ion), литий-ионные полимерные (LiPo) и перезаряжаемые щелочные батареи.

Свинцово-кислотные батареи

Свинцово-кислотные батареи, изобретенные в 1859 году французским физиком Гастоном Планте, являются старейшим типом аккумуляторных батарей. Их способность обеспечивать высокие импульсные токи означает, что элементы поддерживают относительно большое отношение мощности к весу.Эти особенности, наряду с их низкой стоимостью, делают их привлекательными для использования в автомобилях, требующих больших токов.

Никель-металлогидридные батареи

Никель-металлогидридная батарея, сокращенно NiMH или Ni-MH, очень похожа на никель-кадмиевый элемент (NiCd). В NiMH батареях используются положительные электроды из оксигидроксида никеля (NiOOH), как и в NiCd, но для отрицательных электродов используется сплав, поглощающий водород, а не кадмий. Аккумулятор NiMH может иметь емкость в два-три раза больше, чем аккумулятор NiCd аналогичного размера, а его плотность энергии приближается к плотности литий-ионного элемента.

Литий-ионные батареи

Литий-ионный аккумулятор – это семейство аккумуляторных батарей, в которых ионы лития перемещаются от отрицательного электрода к положительному во время разряда и обратно при зарядке. Отрицательный электрод обычного литий-ионного элемента сделан из углерода. Положительный электрод представляет собой оксид металла, а электролит представляет собой соль лития в органическом растворителе. Это один из самых популярных типов аккумуляторных батарей для портативной электроники, с одной из лучших плотностей энергии и лишь медленной потерей заряда, когда они не используются.Литий-ионные аккумуляторы дороже никель-кадмиевых аккумуляторов, но работают в более широком диапазоне температур, при этом они меньше и легче. Они хрупкие и поэтому нуждаются в схеме защиты для ограничения пикового напряжения.

Литий-ионные полимерные батареи

Литий-ионные полимерные (LiPo) батареи обычно состоят из нескольких идентичных вторичных ячеек, включенных параллельно, чтобы увеличить ток разряда. Они часто доступны в серии «упаковок» для увеличения общего доступного напряжения.Их основное отличие от литий-ионных аккумуляторов заключается в том, что их электролит из литиевой соли не содержится в органическом растворителе. Вместо этого он находится в твердом полимерном композите, таком как полиэтиленоксид или полиакрилонитрил. Преимущества LiPo по сравнению с литий-ионной конструкцией включают потенциально более низкую стоимость производства, приспособляемость к большому разнообразию форм упаковки, надежность и прочность. Их главный недостаток – меньший заряд.

Щелочные батареи

Существуют также перезаряжаемые формы щелочных батарей, которые представляют собой тип первичных батарей, зависящих от реакции между цинком (Zn) и диоксидом марганца (MnO ₂ ).Они производятся полностью заряженными и способны сохранять заряд в течение многих лет, дольше, чем большинство никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторов, которые саморазряжаются. Перезаряжаемые щелочные батареи также могут иметь высокую эффективность перезарядки и оказывать меньшее воздействие на окружающую среду, чем одноразовые элементы.

Литий-ионная батарея

Литий-ионные батареи – это перезаряжаемые батареи, обычно используемые в бытовой электронике; они полагаются на миграцию Li ⁺ .

Цели обучения

Обсудить химические превращения, происходящие в литий-ионной батарее во время зарядки и разрядки

Ключевые выводы

Ключевые моменты

• Превосходная плотность энергии, отсутствие эффекта памяти и только медленная потеря заряда, когда они не используются, делают литий-ионные батареи обычным явлением для использования в бытовой электронике, военных, электромобилях и аэрокосмической промышленности.
• Анод обычно представляет собой литийсодержащее соединение, а катод обычно представляет собой углеродсодержащее соединение.
• Реакция разрядки основана на том, что ион лития из электролита извлекается с катода и перемещается к аноду, в то время как в реакции зарядки верно обратное.

Ключевые термины

• анод : электрод электрохимической ячейки, на которой происходит окисление.
• катод : электрод электрохимической ячейки, на котором происходит восстановление.
• электролит : Вещество, которое в растворе или расплавленном состоянии ионизирует и проводит электричество.

Литий-ионные батареи (литий-ионные батареи или LIB) представляют собой семейство аккумуляторных батарей, в которых ионы лития перемещаются от отрицательного электрода к положительному во время разряда. Ионы движутся по обратному пути, когда батарея заряжается. В литий-ионных батареях в качестве электродного материала используется соединение лития.

Области применения литий-ионных батарей

Литий-ионные батареи широко используются в бытовой электронике.Они являются одними из самых популярных типов аккумуляторных батарей для портативной электроники, потому что они имеют одну из лучших плотностей энергии и только медленную потерю заряда, когда они не используются.

Литий-ионный аккумулятор для ноутбука : Литий-ионный аккумулятор подходит для использования в портативной электронике, включая ноутбуки.

Помимо бытовой электроники, LIB также становятся все более популярными для военных, электромобилей и аэрокосмической отрасли. Исследования дают поток улучшений традиционной технологии LIB с упором на плотность энергии, долговечность, стоимость и безопасность.

Типы литий-ионных батарей

Химический состав, производительность, стоимость и характеристики безопасности зависят от типа LIB. В портативной электронике в основном используются LIB на основе оксида лития-кобальта (LCO), которые обладают высокой плотностью энергии, но имеют хорошо известные проблемы безопасности, особенно при повреждении. Литий-железо-фосфатные (LFP), литиево-марганцевые (LMO) и литий-никель-марганцево-кобальтовые (LiNMC) аккумуляторы имеют более низкую плотность энергии, но более длительный срок службы и внутреннюю безопасность. Эти химические составы или химические составы широко используются для питания электрических инструментов и медицинского оборудования.

Зарядка и разрядка

Три участника электрохимических реакций в литий-ионной батарее – это анод, катод и электролит. И анод, который представляет собой литийсодержащее соединение, и катод, который представляет собой углеродсодержащее соединение, являются материалами, в которые ионы лития могут мигрировать. Электролит представляет собой соль лития в органическом растворителе. Когда литиевая ячейка разряжается, положительный ион лития извлекается из катода и вставляется в анод, высвобождая накопленную энергию в процессе.Когда аккумулятор заряжается, происходит обратное.

Материалы для катодов и анодов

Самый популярный катодный материал – графит. Анод обычно представляет собой один из трех материалов: слоистый оксид (например, оксид лития-кобальта), полианион (например, фосфат лития-железа) или шпинель (например, оксид лития-марганца). Электролит обычно представляет собой смесь органических карбонатов, таких как этиленкарбонат или диэтилкарбонат, содержащих комплексы ионов лития.

В литий-ионной батарее ионы лития транспортируются к катоду или аноду и от них. Переходный металл, кобальт (Co), окисляется с Co ³⁺ до Co ⁴⁺ во время зарядки и восстанавливается с Co ⁴⁺ до Co ³⁺ во время разряда.

Топливные элементы

Топливные элементы – отличная альтернатива батареям, но они все еще находятся на ранней стадии разработки.

Цели обучения

Обсудить работу типичного топливного элемента

Ключевые выводы

Ключевые моменты

• Топливный элемент – это устройство, которое преобразует химическую энергию топлива в электричество посредством химической реакции с кислородом или другим окислителем.
• Батареи работают в замкнутой системе, а топливные элементы требуют пополнения своих реагентов.
• Использование водорода в качестве основного источника топлива в топливных элементах имеет несколько плюсов и минусов, которые делают его спорным для массового использования.
• Топливные элементы состоят из трех смежных сегментов: анода, электролита и катода.

Ключевые термины

• анод : электрод электрохимической ячейки, на которой происходит окисление.
• топливный элемент : устройство, преобразующее химическую энергию топлива в электричество посредством химической реакции с кислородом или другим окислителем.
• катод : электрод электрохимической ячейки, на котором происходит восстановление.
• аккумулятор : устройство, вырабатывающее электричество в результате химической реакции между двумя веществами.

Введение и история

Топливный элемент – это устройство, которое преобразует химическую энергию топлива в электричество посредством химической реакции с кислородом или другим окислителем.Наиболее распространенным топливом является водород, но иногда используются углеводороды, такие как природный газ и спирты. Топливные элементы отличаются от батарей тем, что для работы им требуется постоянный источник топлива и кислорода, но они могут производить электричество непрерывно, пока есть эти входы. Разработка миниатюрных топливных элементов может стать дешевой, эффективной и многоразовой альтернативой батареям.

Уильям Гроув разработал первые неочищенные топливные элементы в 1839 году. Первое коммерческое использование топливных элементов было в космических программах НАСА для выработки энергии для зондов, спутников и космических капсул.В настоящее время топливные элементы используются в качестве основного и резервного источника питания для коммерческих, промышленных и жилых зданий, а также в удаленных или труднодоступных районах. Они используются для привода транспортных средств на топливных элементах, включая автомобили, автобусы, вилочные погрузчики, самолеты, лодки, мотоциклы и подводные лодки.

Конструкция и функции топливного элемента

Существует много типов топливных элементов, но все они состоят из анода, который является отрицательной стороной, катода, который является положительной стороной, и электролита, который позволяет зарядам перемещаться между двумя сторонами топливного элемента.

Топливный элемент : Топливные элементы преобразуют химическую энергию топлива в электричество посредством химической реакции с кислородом или другим окислителем. Однако использование водорода в качестве основного источника топлива в топливных элементах имеет несколько плюсов и минусов, которые делают его спорным для массового использования.

Электроны проходят от анода к катоду через внешнюю цепь, производя электричество постоянного тока. Топливные элементы классифицируются по используемому электролиту, что является основным различием между различными типами топливных элементов.Отдельные топливные элементы создают относительно небольшие электрические потенциалы, около 0,7 вольт, поэтому элементы «уложены друг на друга» или размещены последовательно для увеличения напряжения. Помимо электроэнергии, топливные элементы производят воду, тепло и, в зависимости от источника топлива, очень небольшие количества диоксида азота и другие выбросы. Энергоэффективность топливного элемента обычно составляет 40-60 процентов; он может достигать 85 процентов, если отходящее тепло улавливается для использования.

Несмотря на разнообразие типов топливных элементов, все они работают одинаково.На границах трех разных сегментов происходят две химические реакции. Конечным результатом этих двух реакций является потребление топлива, образование воды или углекислого газа и создание электрического тока, который можно использовать для питания электрических устройств, обычно называемых «нагрузкой».

На аноде катализатор окисляет топливо, обычно водород, превращая топливо в положительно заряженный ион и отрицательно заряженный электрон. Электролит – это вещество, специально разработанное таким образом, чтобы ионы могли проходить через него, а электроны – нет.Освободившиеся электроны проходят по проводу, создавая электрический ток. Ионы проходят через электролит к катоду. Там ионы воссоединяются с электронами, и два реагируют с третьим химическим веществом, обычно кислородом, с образованием воды или углекислого газа.

Плюсы и минусы топливных элементов

Использование водородных топливных элементов в некоторых приложениях вызывает споры. Прежде всего, поскольку энергия, используемая для производства водорода, сопоставима с энергией в водороде, это неэффективно и, следовательно, дорого.Если бы для производства водорода использовались обычные электростанции, в лучшем случае не было бы положительных изменений в текущих уровнях загрязнения. Другие типы топливных элементов не сталкиваются с этой проблемой. Например, биологические топливные элементы берут глюкозу и метанол из пищевых отходов и превращают их в водород и пищу для бактерий, которые его расщепляют.

Однако у водородных топливных элементов есть несколько преимуществ. Если электричество, произведенное из чистых возобновляемых источников энергии, таких как солнечная и ветровая энергия, используется для производства водорода, энергия может храниться легче, чем в больших аккумуляторных комплексах.

Есть и практические проблемы, которые необходимо преодолеть. Хотя использование топливных элементов в потребительских товарах возможно в ближайшем будущем, большинство современных конструкций не будут работать, если их перевернуть. Кроме того, существующие топливные элементы нельзя масштабировать до небольшого размера, необходимого для портативных устройств, таких как сотовые телефоны. Современные конструкции также требуют вентиляции и поэтому не могут работать под водой. Их нельзя использовать в самолетах из-за риска утечки топлива через вентиляционные отверстия. Наконец, еще не созданы технологии для безопасной заправки потребительских топливных элементов.

Топливный элемент в автомобиле : Топливный элемент является потенциальным источником энергии для автомобилей, которые не работают на бензине. Однако, хотя топливные элементы предлагают чистую возобновляемую энергию, есть несколько препятствий на пути их широкого распространения.

Северо-восточная батарея | Блог | Основы водяного аккумулятора

Вода или электролиты – очень важная часть того, что заставляет вашу батарею работать. Количество воды в сочетании с размером пластин батареи определяет количество заряда, которое будет накапливать свинцово-кислотная батарея .Знание того, как правильно управлять уровнем воды в вашей батарее, может продлить срок ее службы и помочь вам избежать катастрофического отказа батареи.

Основы

Когда аккумулятор заряжается и электричество проходит через воду, он превращается в исходные газы водорода и кислорода. Это выделение газов приводит к потере воды и является прямой причиной того, что вам необходимо время от времени пополнять запас воды в батарее.

Легковоспламеняющиеся газы являются причиной вентиляции многих корпусов батарей.Герметичные корпуса фактически позволяют газам рекомбинировать в воду, что компенсирует некоторую потерю воды, но не всю.

Когда пополнять

Лучший способ узнать, что пришло время долить воду, – это проверить уровень воды. Если уровень воды упадет ниже вершины пластин, вы можете повредить аккумулятор, не подлежащий ремонту. Следуйте этим нескольким практическим правилам:

• Ознакомьтесь с рекомендациями производителя . Обычно они предлагают рекомендации для вашей конкретной батареи.
• Чем чаще вы используете и перезаряжаете аккумулятор, тем больше потери воды вы испытываете, поэтому скорректируйте график технического обслуживания соответствующим образом.
• Температура является важным фактором потери воды. Если вы живете в более теплом климате, вам нужно чаще проверять уровень воды. Также полезно ознакомиться с , что вызывает утечку батареи.

Уровень воды должен быть примерно на ½ дюйма выше вершин пластин, чтобы считаться нормальным.Добавляя больше воды, обязательно используйте дистиллированную воду. Водопроводная вода содержит минералы, которые могут снизить производительность аккумулятора и увеличить скорость их саморазряда. Перед добавлением воды убедитесь, что аккумулятор полностью заряжен.

Ловушки, на которые следует обратить внимание

– Новые батареи иногда могут иметь низкий уровень электролита. Обязательно зарядите аккумулятор и при необходимости долейте воды.Если вы добавите еще воды до полной зарядки аккумулятора, существует риск перелива электролита.

– Избыточный полив может привести к разбавлению электролитов. и вы испытаете снижение уровня производительности. Если уровень воды в пределах нормы, не доливайте воду.

– Подвод воды может привести к сульфатации . Сульфатирование – это когда кристаллы сульфата начинают накапливаться на пластинах батареи. Сульфатирование приводит к увеличению времени зарядки, потере мощности и является основной причиной преждевременного выхода из строя.

Остерегайтесь срезания углов

Многие люди спрашивают, могут ли они уменьшить потребность в добавлении воды в батарею, если уменьшат напряжение зарядки. Хотя это правда, чем ниже зарядное напряжение, тем меньше будет потеря воды, но у этого процесса есть и другие последствия. Расслоение батареи – наиболее частый побочный эффект зарядки с более низким напряжением.

Расслоение – это когда кислота в электролите начинает отделяться и оседает на дне батареи.Эта концентрация кислоты приводит к сульфатированию, о котором упоминалось выше. Сульфатирование – враг вашей батареи, и необходимо соблюдать надлежащее техническое обслуживание, если вы хотите продлить срок службы и возможности вашей батареи.

69. ВНУТРИ АККУМУЛЯТОРА NISSAN LEAF

Один из самых узнаваемых электромобилей на дорогах, Nissan Leaf, имеет аккумулятор емкостью 24 кВтч. Его номинальный запас хода составляет почти 80 миль, что составляет емкости Tesla Model S. Поэтому неудивительно, что емкость его аккумулятора также почти емкости аккумулятора Tesla, о которой я говорил ранее в этом посте.Сегодняшний пост с помощью некоторой общедоступной информации проливает свет на то, что движет Nissan Leaf.

Аккумулятор Nissan Leaf производится и собирается компанией Automotive Energy Supply Corporation (AESC), совместным предприятием Nissan и NEC, расположенным недалеко от Иокогамы, Япония. Пока не будет запущена Gigafactory Tesla, завод AESC останется крупнейшим производителем автомобильных аккумуляторов, ежегодно поставляющим около 90 000 аккумуляторов, в основном для электромобилей и гибридов Nissan и Renault.

AESC раскрывает на своем веб-сайте некоторые важные сведения об аккумуляторе и его характеристиках. Разбор батареи Leaf Беном Нельсоном на 300mpg.org дополняет этот пост красивой пошаговой механической разборкой этого блока. Вес пакета Nissan Leaf составляет 648 фунтов, примерно ½ веса пакета Tesla, но только only его вместимости. Я вернусь к этому вопросу ниже.

На первой фотографии пачка снята с металлического верхнего защитного футляра. Размер упаковки примерно 1570.5 x 1188 x 264,9 мм (61,8 x 46,8 x 10,4 дюйма).

Фотография аккумуляторной батареи электромобиля Nissan Leaf. Можно легко увидеть некоторые из более мелких модулей, составляющих пакет. Предоставлено: Бенджамин Нельсон.

Первое наблюдение, которое мы делаем, это то, что пакет состоит из меньших модулей. Фактически, AESC сообщает нам, что их 48, каждый размером около 303 x 223 x 55 мм (11,93 x 8,78 x 1,38 дюйма) и весом около 3,8 кг (8,4 фунта). Эти модули разделены на три отдельные секции: одна рядом с задней частью с 24 модулями, прикрепленными друг к другу в вертикальном положении, и две другие секции с каждой стороны упаковки, каждая с 12 модулями в горизонтальном положении.Электрически все модули соединены последовательно. Шины (толстые медные соединители) электрически соединяют вместе эти три отдельные секции.

Каждый модуль состоит из четырех отдельных ячеек мешка (также известного как ламинат), каждая ячейка похожа на ячейку, показанную на следующей фотографии. Четыре ячейки электрически сконфигурированы как 2 последовательно и 2 параллельно. В этой предыдущей публикации рассказывается больше о последовательных и параллельных конфигурациях.

Фотография аккумуляторного отсека, используемого в пакете Nissan Leaf.Источник: AESC

AESC разделяет некоторые электрические характеристики ячейки. Каждая ячейка рассчитана на 32,5 Ач, что примерно в 10 раз больше, чем у ячейки 18650, используемой в Tesla. В нем используется другой материал для катода, называемый оксидом лития-марганца с оксидом никеля (LiMn2O4 с LiNiO2), который по своей природе более безопасен, чем катодный материал из оксида лития-кобальта, используемый в мобильных устройствах и батареях Tesla. Диаграмма напряжения элемента показывает максимальное напряжение элемента 4,2 В. Номинально рассчитанный на 3,75 В, один аккумуляторный блок может хранить до 122 Втч энергии, что примерно в 10 раз больше, чем аккумулятор iPhone 6 Plus.

Итак, давайте займемся математикой. Каждый модуль содержит 4 ячейки, так что общая энергия 488 Втч. Сейчас это значительная сумма, и поэтому следует проявлять большую осторожность при обращении с такими модулями или их использовании. Номинальное напряжение на одном модуле составляет 2 × 3,75 = 7,5 В, а номинальное напряжение на всем блоке Leaf составляет 48 × 7,5 = 360 В. Максимальное напряжение на блоке составляет 2 × 4,2 × 48 = 403 В, хотя широко известно, что Leaf использует только около 80% мощности блока (20 кВтч из 24 кВтч для сохранения срока службы), создавая максимальное напряжение элемента ближе к 4.0 В, а максимальное напряжение батареи ближе к 384 В.

Из приведенной выше таблицы напряжений видно, что одна ячейка может выдавать ток не менее 90 А. Это эквивалентно пакету, выдающему более 180 А при 384 В или 70+ кВт (95+ л.с.) мощности на трансмиссию. Эта оценка недалеко от мощности автомобиля Leaf в 90 кВт (120 л.с.). В любом случае можно увидеть, что значения как тока, так и напряжения высоки, что требует специальных конструктивных мер для обеспечения безопасности.

Но за дополнительную безопасность материала LMnO компания Nissan понесла некоторые важные штрафы.Во-первых, собственная плотность энергии отдельного пакета составляет всего около 320 Втч / л. Сравните это с почти 700 Втч / л для батарей Panasonic, используемых Tesla. Почему это имеет значение? Плотность энергии напрямую влияет на дальность действия, а дальность действия, или, скорее, ее отсутствие, сейчас является проблемой №1 для электромобилей. Именно поэтому пакет Tesla весит всего в два раза больше, чем пакет Leaf, но обеспечивает в 3 раза больший запас хода. Другими словами, Nissan Leaf, использующий гипотетическую батарею с ячейками на 700 Втч / л, должен быть способен проехать 120–140 миль вместо нынешних 80 миль.Я хочу одну из них!

Во-вторых, использование больших пакетов требует наличия двух уровней упаковки: один на уровне модуля, а затем снова на уровне упаковки. Это добавляет упаковке лишний вес и объем. Посмотрите на плотность энергии модуля и блока. Для модуля он составляет 131 Втч / л, а для пакета – мрачные 49 Втч / л.

Другой способ взглянуть на эту механическую неэффективность: общий вес 192 ячеек составляет 151 кг (332 фунта) – это часть, которая действительно хранит энергию – к которой стальные коробки, пластины, жгуты проводов и электроника добавляют еще 144 кг ( 316 фунтов) для общего веса упаковки 295 кг (648 фунтов).Другими словами, это 316 фунтов дополнительного веса, который не способствует накоплению энергии. Каждый фунт веса аккумуляторной батареи Leaf хранит 37 Втч энергии. Для сравнения: каждый фунт веса в пакете Tesla S хранит 64 Втч энергии!… Этот дизайн пакета Leaf плохо масштабируется для больших пробегов.

Это, ребята, говорит о том, что Leaf – это хороший автомобиль первого поколения, но что Nissan нужно найти серьезные улучшения в своей батарее, чтобы он получил широкое распространение за пределами избранных зеленых и богатых сообществ, таких как наш район залива Сан-Франциско.

Связанные

Поделиться этой записью

Материалы и обработка для литий-ионных аккумуляторов

Литий-ионный аккумулятор предполагается, что это технология чехарда для электрификации трансмиссии и обеспечить стационарное хранение решения, позволяющие эффективно использование возобновляемых источников энергии. В технология уже используется для малой мощности такие приложения, как потребительские электроника и электроинструменты.Обширный исследования и разработки улучшили технологии до стадии, когда кажется очень вероятным, что безопасный и надежный литий-ионные батареи скоро будут бортовой гибридный электрический и электрический транспортных средств и подключенных к солнечным батареям и ветряные мельницы. Однако безопасность технология по-прежнему вызывает беспокойство, сервис жизни еще недостаточно, и стоит слишком высоки. Эта статья резюмирует современный литий-ионный аккумулятор технология для неспециалистов.В нем перечислены материалы и обработка для аккумуляторов и суммирует связанные с этим затраты с ними. Этот документ должен способствовать общее понимание материалов и обработка и необходимость преодоления оставшиеся препятствия на пути к успеху введение на рынок. ВВЕДЕНИЕ Мировой спрос на батареи в основном движется бытовой электроникой и прогнозируется рост количества электроинструментов под 6,9% годовых до 2010 г. 73 доллара.6 миллиардов. 1 Эффективное использование низкоэмиссионных и безэмиссионные источники энергии, такие как как возобновляемый, но непостоянный ветер и солнечная энергия, требует стационарных, высокопроизводительных, долговечных и низких эксплуатационных расходов накопитель электроэнергии решения. В 2006 году Германия, ведущая нация в использовании энергии ветра как часть его общего производства энергии портфель, потратил впустую 15% своего ветроэнергетического энергии из-за отсутствия подходящих хранение электроэнергии. 2 Гибридные электромобили (HEV) и полностью электрические транспортные средства (электромобили) могут снизить зависимость США от иностранной нефти и будет способствовать увеличению спроса на батареи в будущее. Подсчет эффективности двигателя и включая производство электроэнергии, Электромобили могут сократить потребление бензина до одной четвертой сегодняшнего потребления и может снизить зависимость США на импортную нефть до одной шестой части сегодняшний уровень. 3 В центре внимания U.S. Отделение Energys (DOE) Автомобильные технологии Программа на литий-ионной основе электрохимическое накопление энергии за счет электрохимический потенциал и теоретические мощность, обеспечиваемая этой системой. Литий-ионные батареи могут обеспечить надежная аккумуляторная технология хранения. Изменения в этой программе включают литий-ионный, литий-ионный полимер, и литий-металлическая технология. Краткосрочные цели DOE для HEV с усилителем достигнуты или превышены в восьми из 11 областей, показывая огромные успех программы.В восемь областей включают разрядный импульс мощность, регенеративная импульсная мощность, доступная энергия, эффективность, срок службы, система вес, объем системы и собственное увольнять. Тем не менее, три цели кажутся сложнее и остаются неудовлетворенными: рабочая температура от 30С до 52C, срок службы 15 лет и цена продажи ниже 500–800 долларов за штуку система на 100000 единиц, произведенных на год. 4 Для подключаемых к электросети гибридных электромобилей (PHEV) в среднесрочной перспективе и для электромобилей в долгосрочной перспективе, достижения далеки от встречи с цели, а также значительный материал и обработка технологические барьеры необходимо быть преодоленным.Рисунок 1 иллюстрирует DOE и Консорциум передовых аккумуляторов США (USABC) цели и вехи встретились для приложений HEV и EV. Программа DOE ориентирована на преодоление технических барьеров, связанных с аккумуляторной технологией HEV, а именно стоимость, производительность, безопасность и жизнь: 6 Стоимость Текущие литий-ионные стоимость батареи за киловатт составляет примерно в 2 раза больше. Основные затраты связаны с дороговизна сырья и обработка материалов, а также стоимость ячейки, упаковки и изготовление. ПроизводительностьБарьеры производительности в основном связаны с сокращенными мощность разряда при низкой температуре и потеря мощности из-за использования и старение. Безопасность Фактический литий-ионный аккумулятор технология не по сути безопасный. Короткое замыкание, перезаряд, чрезмерная разрядка, раздавливание и высокий температура может привести к термическому побег, пожар и взрыв. Системы двигателей LifeHybrid имеют предполагаемый срок службы 15 лет. Аккумуляторная технология должна соответствовать эта цель с целью 300 000 циклы зарядки.Цикл жизни был продемонстрирован, но календарь жизнь не имеет. Исторически, электрохимия и приборостроение доминировало разработка аккумуляторов. Вышеупомянутый барьеры производительности проблемы, связанные с материалами. Плохая низкая температура производительность – это распространение проблема при низкой температуре. Утрата мощность из-за использования в основном проблема связано с механическим поведением, трещина инициирование и рост с последующим летальным исходом разрушение и последующее покрытие и пассивация поверхностей.Кроме того, разработка материалов и обработка материалов развитие должно быть решаются согласованно, чтобы сократить стоить и создать безопасную аккумуляторную технологию. Поэтому материаловеды и инженеры-технологи медленно входят арена, на которой цель надежных, безопасная и долговечная электрическая энергия хранилище будет достигнуто. ПРИНЦИП БАТАРЕИ И ОСНОВЫ КАК БЫ БЫ ВЫ… … опишите общее значение этой статьи? Литий-ионный аккумулятор необходимо преодолеть значительные технологичность, безопасность и стоимость препятствия на пути к успеху в рынок. Традиционно аккумуляторная технология была запущена электрохимическими НИОКР. Сегодня, материаловеды и процессы инженеры могут помочь в преодолении барьеры и понимание механизмы отказа.Эта бумага обучает материаловедов и инженеры, чтобы начать этот процесс. … опишите эту работу в материалы специалист в области науки и техники без опыта в вашем техническая специальность? Литий-ионный аккумулятор предполагается, что это будет чехарда технология электрификации трансмиссии и обеспечить стационарные складские решения для обеспечения эффективного использования возобновляемые источники энергии.Однако безопасность технологии высока. все еще вызывает беспокойство, срок службы еще нет достаточно, а затраты слишком высоки. В этом документе кратко излагается состояние литий-ионных аккумуляторов технология для неспециалистов и способствует пониманию материалов ученые и технологи. … опишите эту работу неспециалисту? Гибридные и полностью электрические автомобили и возобновляемые ветровые и солнечные мощность полагается на эффективную энергию место хранения.Однако в наличии аккумуляторная технология должна преодолевать значительные препятствия по стоимости и эффективности стать надежный и достаточно безопасный для работы как мобильное или стационарное хранилище. Материаловеды и инженеры работают над увеличением своих надежность и снижение их стоимости стать безопасным и доступным решение нашего энергетического кризиса. Наименьший рабочий элемент в батарее электрохимическая ячейка, состоящая катода и анода разделены и подключен электролитом.В электролит проводит ионы, но является изолятором электронам. В заряженном состоянии анод содержит высокую концентрацию интеркалированного лития, в то время как катод обеднен литием. В течение разряд, ион лития покидает анод и мигрирует через электролит к катоду, в то время как связанный с ним электрон собирается током коллектор, который будет использоваться для питания электрического устройство (показано на рисунке 2). Конструкции и комбинации ячеек по модулям и пакам сильно различаются.Чтобы установить базовое понимание, это В документе показаны основные конструкции ячеек и затем сосредотачивается на материалах, обработке, и производство с особым упором на батарейках для транспортировки. Электроды в литий-ионных элементах всегда твердые материалы. Можно различать типы клеток по к их электролитам, которые могут быть жидкие, гелевые или твердотельные компоненты. Электролиты в гелевом и твердом состоянии. ячейки представляют собой структурный компонент и не нужны дополнительные разделители для эффективного разделения электродов и предотвращение коротких замыканий.Ячейки бывают кнопочными, цилиндрическими и призматические формы (см. рис. 3). Хороший обзор форм и материалов ячеек предоставлено J. Besenhard et al. 9 Для приложений с низким и низким энергопотреблением, ячейка часто представляет собой полная батарея. Для высокой энергии и большой мощности приложения, такие как транспорт или стационарное хранилище, ряд ячейки упакованы в модуль, а количество модулей упаковано в аккумулятор. Тонкопленочные батареи Особой категорией являются твердотельные тонкопленочный аккумулятор. Тонкопленочные батареи состоят только из твердых материалов. В электролит представляет собой твердое ионное стекло или кристалл, а компоненты осаждаются с помощью методов осаждения из паровой фазы. Этот дизайн предлагает максимальную энергию плотность, безопасность и терпимость к злоупотреблениям, но это применимо только к маленьким устройствам для специальных приложений и включает самый затратный способ производства.А хороший обзор систем тонкопленочных аккумуляторов предоставлен N.J. Dudney и Б. Дж. Нойдекер. 10 МАТЕРИАЛЫ Катодные материалы Современные катодные материалы включают оксиды лития-металла [например, LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 и Li (NixMnyCoz) O 2 ], оксиды ванадия, оливины (такие как LiFePO 4 ) и перезаряжаемые оксиды лития. 11,12 Многослойный оксиды, содержащие кобальт и никель, являются наиболее изученные материалы для литий-ионных батареи. Показывают высокую стабильность в диапазоне высокого напряжения, но кобальт имеет ограниченную доступность в природе и является токсичен, что является огромным недостатком для массового производства. Марганец предлагает недорогую замену на высокий тепловой порог и отличный оцените возможности, но ограниченное поведение на велосипеде. Поэтому смеси кобальта, никель и марганец часто используются объединить лучшие свойства и минимизировать недостатки.Оксиды ванадия имеют большую емкость и отличную кинетику. Однако из-за вставки лития и экстракция, материал имеет тенденцию стать аморфным, что ограничивает езда на велосипеде. Оливины нетоксичны и иметь умеренную мощность с низким выцветают из-за езды на велосипеде, но их проводимость низкий. Способы покрытия материала были введены, которые делают из-за плохой проводимости, но добавляет некоторые затраты на обработку для батареи. Материалы анода Материалы анода: литий, графит, литий-легирующие материалы, интерметаллиды, или кремний. 11 Литий кажется самый простой материал, но показывает проблемы с поведением на велосипеде и рост дендритов, который создает короткие замыкания. Углеродистые аноды наиболее часто используемый анодный материал благодаря их невысокая стоимость и доступность. Тем не мение, теоретическая емкость (372 мАч / г) плохо по сравнению с зарядом плотность лития (3862 мАч / г). Некоторые усилия с новыми разновидностями графита и углеродные нанотрубки имеют пытался увеличить емкость, но приходить с ценой высокой обработки расходы.Аноды из сплавов и интерметаллиды компаунды обладают высокой емкостью, но также показывают резкое изменение громкости, что приводит к плохому поведению на велосипеде. Усилия были сделаны, чтобы преодолеть изменение объема за счет использования нанокристаллических материалы и сплав фаза (с Al, Bi, Mg, Sb, Sn, Zn, и др.) в нелегированной стабилизации матрица (с Co, Cu, Fe или Ni). Кремний обладает чрезвычайно высокой емкостью 4199 мАч / г, что соответствует состав Si 5 Li 22 .Однако езда на велосипеде поведение плохое, а дееспособность угасание еще не понято. Электролиты Требуется безопасная и долговечная батарея прочный электролит, который выдерживает существующее напряжение и высокие температуры и имеет длительный срок хранения, предлагая высокая подвижность ионов лития. Типы включают жидкость, полимер и твердотельные электролиты. 11 Жидкие электролиты в основном органические, на основе растворителей электролиты, содержащие LiBC 4 O 8 (LiBOB), LiPF 6 , Li [PF 3 (C 2 F 5 ) 3 ], или похожий.Самое важное соображение их горючесть; лучший растворители имеют низкую температуру кипения точек и имеют точки вспышки вокруг 30С. Следовательно, вентиляция или взрыв ячейки, а затем и батареи представляют опасность. Разложение электролита и сильно экзотермические побочные реакции в литий-ионных батареях может создавать эффект, известный как тепловой разгон. Таким образом, подбор электролита часто предполагает компромисс между воспламеняемостью и электрохимические характеристики. Сепараторы со встроенным тепловым отключением механизмы, и дополнительные внешние сложное управление температурным режимом системы добавлены в модули и аккумуляторные батареи. Ионные жидкости находятся под рассмотрение из-за их термического стабильность, но есть серьезные недостатки, например, растворение лития из анод. Полимерные электролиты ионные проводящие полимеры. Они часто смешанный в композитах с керамикой наночастицы, что приводит к более высокой проводимости и устойчивость к более высоким напряжения.Кроме того, из-за их высокой вязкость и квазитвердое поведение, полимерные электролиты могут ингибировать литий дендриты из растущих 13 и могли поэтому может использоваться с металлическим литием аноды. Электролиты твердые литий-ионные проводящие кристаллы и керамические стекла. Они показывают очень плохую низкотемпературную производительность, потому что литий подвижность в твердом теле значительно снижена при низких температурах. Кроме того, твердые электролиты требуют специального осаждения условия и температурные процедуры добиться приемлемого поведения, сделав они чрезвычайно дороги в использовании, хотя они устраняют необходимость в сепараторы и риск теплового разгона. Сепараторы Хороший обзор материалов сепараторов и потребности обеспечивает П. Арора и З. Чжан. 14 Как следует из названия, разделитель аккумулятора разделяет два электроды физически друг от друга, таким образом избегая короткого замыкания. В случае жидкого электролита сепаратор пеноматериал, пропитанный электролит и удерживает его на месте. Это должен быть электронный изолятор при минимальном сопротивлении электролита, максимальная механическая стабильность, и химическая стойкость к деградации в высоко электрохимически активном среда.Кроме того, разделитель часто имеет функцию безопасности, называемую термической неисправность; при повышенных температурах, он тает или закрывает поры, чтобы закрыть вниз литий-ионный транспорт без теряет механическую устойчивость. Сепараторы либо синтезируются в листах и собран с электродами или наносится на один электрод на месте. С точки зрения затрат последний метод является предпочтительным, но предполагает некоторый другой синтез, обработка и механические проблемы. Твердотельные электролиты и некоторые полимеры электролиты не нуждаются в сепараторе. ОБРАБОТКА И ПРОИЗВОДСТВО Разряд аккумулятора основан на диффузии ионов лития с анода к катоду через токоприемник, как показано на рисунке 2. Этот движущийся механизм в первую очередь основан на диффузионные процессы: доставка лития ионы на поверхность анода, переходя к и распространение через электролит, и переход на и диффузия в катод.Распространение самый ограничивающий фактор в сильноточных разрядка и зарядка, а также при низких температурах представление. Кроме того, интеркаляция и деинтеркаляция процессы создают изменение объема в активные электродные материалы. Это повторилось процесс из-за цикла может инициировать трещины и могут привести к возможному разрушению в результате непригодного активного электрода материал из-за отключения от токоприемник или короткое замыкание а в случае литий-металлических батарей – угроза безопасности из-за шероховатости. анода и роста дендритов. Работы по обработке материалов и производство для повышения производительности и управлять неизбежным объемом изменения привели к составным материалы с микро- и наноразмерными частицы. Наночастицы могут вместить изменение громкости с минимальным риск возникновения трещин и их микромасштабные агломераты и композиты приводит к минимальной диффузии длины пути через медленную диффузию фазы (электроды). Сильное внимание уделяется от плотности упаковки, чтобы максимально увеличить активную содержание материала, открытая пористость для доступа электролит и электронная непрерывность чтобы гарантировать обмен заряда на токоприемники. Ячейки цилиндрические изготавливаются. и собран следующим образом. Электролиты формируются из паст активных материалы порошки, связующие, растворители, и добавки и подаются на покрытие машины выкладывать на токоприемник фольга, например алюминиевая для катодная сторона и медь для анода боковая сторона. Последующее ведение календаря для однородная толщина и частицы после размера следует разрезать до нужного ширина. Затем компоненты уложены на сепаратор-анод-катод-сепаратор стопки с последующей намоткой на цилиндрические ячейки, вставки в цилиндрические корпуса, и сварка проводки таб.Затем ячейки заполняются электролит. Электролит должен смачиваться разделитель, впитайте и смочите электроды. Процесс смачивания и замачивания это самый медленный шаг и поэтому является определяющим фактором скорости линии. Все остальные необходимые изоляторы, затем прикрепляются пломбы и предохранительные устройства. и подключен. Тогда клетки заряжаются с первого раза и тестируются. Часто необходимо вентилировать клетки во время первая зарядка. Далее следуют первые циклы зарядки. сложные протоколы для улучшения производительность, поведение на велосипеде и срок службы ячеек.В последнее время усилия были произведены в сочетании и гибридная обработка, такая как прямое осаждение разделителей на электроды и быстрые термообработки. АНАЛИЗ РАСХОДОВ НА АККУМУЛЯТОРЫ ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ Требования к аккумуляторной батарее для HEV отличаются от таковых для PHEV и электромобили. 6 Программа DOE целевые производственные цены от $ 500 до 800 долларов США за аккумуляторные блоки HEV и 1700 долларов США до 3400 долларов за аккумуляторные блоки PHEV. Материальные потребности и сырье Затраты на материалы Потребности в сырье и затраты на основе исследования Л. Гейнса и Р. Куэнса. 15 Стандартная цилиндрическая ячейка это так называемая ячейка 18650 (18 мм шириной и длиной 65 мм), которая имеет общую масса около 40 г (включая неактивные материал и упаковка) и емкость около 1,35 Ач. 16 Масса материала необходимо для аккумуляторных батарей HEV и EV ячейки показаны в таблице I. Из таблицы I можно оценить, что емкость ячеек примерно зависит от масса. Хотя упаковка в составе всего для большой батареи меньше чем у маленькой батареи, общая масса батареи на 10 Ач составляет примерно 325 г, а общая масса ячейки 100 Ач составляет примерно 3430 г. Таким образом, расчет стоимости материалы можно получить, увеличив масштаб затраты на материалы в ячейке 18650 на в 10 раз для HEV и в раз 100 для электромобилей.Большинство конструкций батарей приводят к батареям в общей сложности около 100 ячеек в нескольких модулях (например, как 12 × 8, 10 × 10 или аналогичный). Таблица I. Расчетное содержание материалов в типичных литий-ионных элементах (на основе ссылки 15) Высокоэнергетический (100 Ач) элемент EV Ячейка повышенной мощности (10 Ач) HEV Материал / компонент Количество (г) Часть (%) Количество (г) Часть (%) Анод (сухой) Активный материал (графит) 563.6 16,4 14,1 4,3 Папка 69,7 2,0 3,1 1.0 Токосъемник (Cu) 151,9 4,4 41,6 12,8 Катод (сухой) Активный материал 1,408.6 41,0 74,4 22,9 Углерод 46,4 1,4 3,2 1.0 Папка 92,9 2,7 6,3 1,9 Токосъемник (Al) 63,0 1,8 19.4 6,0 Электролит 618,0 18,0 44,0 13,5 Разделитель 60,5 1,8 16,4 5,0 Остальная часть ячейки Выступы, концевые пластины, клеммные блоки 66.2 1,9 32,2 9,9 Ядро 0,9 0,0 Контейнер 291,0 8,5 70,1 21,6 Итого 3 432,7 324.8 Например, затраты на материалы для элемента 18650 на основе LiCoO 2 (включая обработка материалов) может быть оценивается примерно в 1,28 доллара за весь клетка. 15 Обработка материалов очень сложна отделить от стоимости материалов и поэтому включается в стоимость материалов в этом разделе. Кроме того, стоимость обработки материалов меняется резко с разными материалами и поэтому может считаться зависящим от материала.Однако новая обработка методы могут снизить текущий максимум стоимость сырья. Затраты на производство и оплату труда Современное производство цилиндрическая ячейка на производственной линии включает смешивание и нанесение покрытия, календарная обработка и продольная резка, резка, намотка, сварка язычков автоматизированная сборка и проверка с последующим тестированием, ездой на велосипеде и упаковка. Произвести 100000 единиц в год требуется общая рабочая сила От 76 до 104 человек, работающих на двух линиях в две смены.Гейнс и Куэнса 15 по оценкам стоимость рабочей силы на ячейку и накладные расходы стоит 0,42 доллара на основе 18650 сотовый. Итого Общая стоимость 18650 ячеек в сумме составляет примерно 1,70 доллара. Масштабирование до аккумуляторов HEV дает 1700 долларов (вдвое дороже цель). Для Аккумуляторы для электромобилей пока нет. Однако, исходя из этот расчет, можно было бы вычислить весьма неопределенная оценка в 17000 долларов на батарею. Оценка показывает, что для достижения целей, необходимы огромные усилия, чтобы снизить стоимость обработки, стоимость материалов, и количество необходимого материала. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Нет сомнений в том, что литий-ионный клеточная химия предлагает одни из лучших варианты хранения электроэнергии для приложения с высокой и высокой мощностью такие как транспортные и стационарные хранение за счет их электрохимических потенциал, теоретические возможности и плотность энергии.Однако по оценкам стоимость батареи для примера приложения HEV все еще вдвое выше целевой цены учреждено USABC и DOE. С ростом цен на нефть немного выше цена, которую цель может уже получить достаточно потребительского признания для успешный выход на рынок. Однако цена еще впереди вниз. Есть четкие потребности в областях разработки материалов, оптимизации, и обработка. Расчеты выше отдельно между материалами и затраты на оплату труда.Однако это практически невозможно разделить затраты на сырье от затрат на обработку материалов, потому что мы никогда не используем чистое сырье в процесс; скорее, мы используем материальные соединения которые подходят для применения и это наименее дорогие в производство. Кроме того, даже сырье и материальные соединения имеют обработано. Таким образом, новые недорогие методы обработки этих материалов и соединения должны быть разработаны чтобы свести к минимуму сырые батареи стоимость материала. Требуются работы по гибридным технологиям такие как сочетание недорогих навозной жижи техники с методами лечения заменить задачи, которые в настоящее время выполняется в два разных этапа. Высокоскоростной процедуры, такие как лучистая обработка, необходимо оптимизировать, чтобы заменить медленные печные процедуры. Инвестиции затраты и время производства должны быть минимизированным, чтобы сделать их выполнимыми для аккумуляторные приложения. Кроме того, гибрид материалы, которые могут выполнять функции из двух или более компонентов в настоящее время в использовании должны быть разработаны и встроены в батареи (например,г., цельный или высоковязкие электролиты, не нужны сепараторы, имеют усиленный литий обменное поведение, намочите электрод, и образуют хорошую связь). БЛАГОДАРНОСТИ Автор выражает благодарность поддержка Дэвида Хауэлла (Энергия Руководитель программы НИОКР по хранению, Транспортное средство Программа технологий, Управление энергетики Эффективность и возобновляемые источники энергии, Департамент энергетики) и Раймонд Боеман (директор транспортной программы, Окриджская национальная лаборатория), руководство от Крейга Блю, и плодотворные дискуссии с Нэнси Дадни и многие другие коллеги.Это исследование в Национальной лаборатории Ок-Ридж, под управлением ООО «ЮТ-Баттель» для Министерство энергетики США под контракт DE-AC05-00OR22725, имеет спонсируется Vehicle Technologies Программа для Управления энергетики Эффективность и возобновляемые источники энергии. ССЫЛКИ 1. World Batteries, Промышленное исследование с прогнозами на 2010 и 2015 (Исследование № 2095) (Кливленд, Огайо: Freedonia Группа, 2006). 2. Федеральное министерство образования и науки Германии, Innovation Alliance, Литий-ионная батарея, 2015 г. (2008 г.), http://www.bmbf.de/de/11828.php. 3. Расчеты Национальной лаборатории Ок-Ридж по информации Управления энергетической информации, Агентство по охране окружающей среды США, KEMA, и Университет штата Делавэр (2008 г.). 4. Д. Хауэлл, Исследования и разработки в области накопления энергии, Годовой отчет о проделанной работе за 2006 г. (Вашингтон, Округ Колумбия: Управление FreedomCAR и транспортных технологий, U.С. Министерство энергетики, 2007 г.). 5. FreedomCAR и Fuel Partnership and United State Advanced Battery Consortium, Электрохимический Техническая группа по хранению энергии Разработка технологий Дорожная карта (Саутфилд, Мичиган: USCAR, 2006). 6. Д. Хауэлл, Исследования и разработки в области накопления энергии, Годовой отчет о проделанной работе за 2007 г. (Вашингтон, Округ Колумбия: Управление автомобильных технологий, Департамент США. энергетики, 2008). 7. Дж. Гуденаф, H.D. Абруна, М. Бьюкенен, редакторы журнала “Потребности в фундаментальных исследованиях в области электроэнергетики” Хранение (Вашингтон, Д.C .: Управление фундаментальных энергетических наук, Министерство энергетики США, 2007 г.). 8. Х.А. Кене, редактор, Справочник по аккумуляторным технологиям , 2-е издание (Нью-Йорк: Марсель Деккер, Инк., 2003). 9. Дж. Безенхард, редактор, Справочник материалов для батарей (Вайнхайм, Германия: Wiley-VCH, 1999). 10. Дадни Н.Дж., Нойдеккер Б.Дж., Твердотельные тонкие Системы пленочных литиевых батарей, Curr. Opin. Твердое состояние Мат. Sci., 4 (5) (1999), стр. 479482. 11. А.К. Шукла и Т. Кумар, Материалы для Next- Литиевые батареи поколения, Curr. Sci. , 94 (3) (2008), С. 314331. 12. M.S. Уиттингем, Материалы, с которыми сталкиваются проблемы Накопитель электроэнергии, Бюллетень MRS , 33 (4) (2008), стр. 411419. 13. Дж. Ньюман, К. Монро, Влияние эластичности. Деформация в кинетике осаждения лития / полимера Интерфейсы, J. Electrochem. Soc. 152 (2) (2005), стр.A396A404. 14. P. Arora, Z. Zhang, Battery Separators, Chem. Ред. , 104 (2004), стр. 44194462. 15. Л. Гейнс, Р. Куэнса, Стоимость литий-ионных батарей. для транспортных средств (Отчет ANL / ESD-42) (Аргонн, Иллинойс: Аргоннская национальная лаборатория, 2000 г.). 16. Дж. Карконе, Обновленная информация о литий-ионных батареях (документ представлен на 15-м международном семинаре и выставке по первичным и вторичным батареям, Форт-Лодердейл, Флорида, 25 марта 1998 г.). Клаус Даниэль занимается обработкой материалов Группа, Отделение материаловедения и технологий, Национальная лаборатория Ок-Ридж, Ок-Ридж, Теннесси, а также Департамент материалов Наука и техника, Университет Теннесси, Ноксвилл, Теннесси. С доктором Дэниелом можно связаться по телефону (865). 241-9521; электронная почта [email protected].

Емкость аккумулятора: Ач – это не

Я использовал держатели батарей для восьми щелочных элементов «C» на моем роботе после того, как не нашел батарею 12 В, 1 А.

Мои самые ранние проекты в области электроники и мой первый робот питались от обычных щелочных батарей, и я не думал ни о токе, ни о емкости этих батарей. Батареи были обозначены на видном месте «1,5 В», и я был счастлив, что, вставив четыре батареи в держатель, я получил 6 вольт; когда моторы замедлились, пришло время для новых батарей. Когда я начал конструировать своего второго робота, я нашел несколько двигателей на 12 В, 1 А (что может означать «двигатель на 1 А» – тема для другого поста) и быстро потратил много времени на то, чтобы таскать родителей и учителей в Radio Shack и в магазины автомобильных запчастей. для аккумулятора 12В, 1А.Никто не понимал, что на батареях была указана емкость, а не сила тока, и поскольку самые маленькие батареи для мотоциклов и систем сигнализации на 12 В в городе были 3 Ач или 4 Ач, я пошел домой с пустыми руками. В итоге я стал использовать щелочи. Видимо, как только емкость аккумулятора мне не показалась, я забыл о своих опасениях, что они будут пропускать слишком большой ток в мои двигатели.

При выборе батареи я совершил много типичных ошибок:

• Не понимаю, что моя схема будет потреблять любой ток, который ей нужен, от батареи, в отличие от батареи, заставляющей заданное количество тока в цепи.
• Думаю, что мои моторы потребляют фиксированное количество тока.
• Путаете ток и емкость.
• Игнорирование буквы «h» в «Ah»
• Я забыл о таком свойстве, как вместимость, как только оно не было у меня перед глазами.

Первые два пункта достаточно сложны, поэтому их дальнейшая проработка заслуживает отдельного поста; Сегодня я хочу сосредоточиться на некоторых технических деталях емкости аккумулятора и тока и коснуться небрежного отношения, которое приводит к двум последним ошибкам.

Аккумулятор накапливает энергию; «емкость» – это то, сколько энергии он может хранить. Энергия измеряется в джоулях, сокращенно Дж, но также может быть выражена в других единицах, таких как ватт-часы, сокращенно Втч (для больших величин, таких как потребление электроэнергии в жилых домах, используются киловатт-часы (кВтч); тыс. Втч). Это похоже на то, как площадь может быть измерена в акрах или квадратных милях: существуют единицы измерения площади, такие как акры, но вы также можете получить меру площади, умножив длину на длину, чтобы получить мили-мили, или менее неудобные квадратные мили.(Расстановка переносов, налагаемая английской грамматикой, не имеет значения, поскольку дефис выглядит как знак минус, когда мы фактически умножаем единицы вместе.) Ватты и ватт-часы, как правило, являются хорошими единицами измерения для электроники, поскольку они легко связаны с напряжением и током и поскольку типичные батареи, которые вы можете держать в руке, имеют емкость несколько десятков ватт-часов.

В случае типичной батареи, где мы можем предположить постоянное напряжение, мы можем заменить ватты на вольты, умноженные на амперы.Батарея на 12 вольт, 1 ампер-час (сокращенно Ач) и батарея на 6 вольт, 2 Ач, каждая хранит 12 Вт-ч, но напряжение обычно является критическим параметром для батареи, и после выбора напряжения можно указать емкость. по рейтингу ампер-часов. Ценность использования ампер-часа заключается в том, что оно делает явным умножение скорости на ампер-час и времени на час: батарея, рассчитанная на один ампер-час, может обеспечить ток в один ампер в течение примерно одного часа, два ампера в течение часа. около получаса, или 0,1 ампера около десяти часов.Я говорю «примерно», потому что точная мощность будет зависеть от силы тока.

Сила тока и емкость аккумулятора аналогичны скорости и запасу хода автомобиля. Если ваша машина имеет запас хода около 300 миль, вы можете двигаться со скоростью 30 миль в час за десять часов или со скоростью 60 миль в час за пять часов. Ваша эффективность будет ухудшаться со скоростью, поэтому к тому времени, когда вы разгонитесь до 60 миль в час, у вас может закончиться бензин уже через четыре часа для диапазона 240 миль. Возвращаясь к моему поиску аккумуляторов, поиск аккумулятора на 1 ампер был похож на поиск автомобиля со скоростью 60 миль: 60 миль – это даже не скорость, и даже если бы я пересмотрел свой поиск на автомобиль, который мог бы проехать 60 миль. миль в час, это все равно будет бесполезной спецификацией для поиска.Большинство аккумуляторов в той шкале, на которую я смотрел, могут выдавать один ампер, как и большинство автомобилей могут развивать скорость до 60 миль в час. Максимальный доступный ток, как и максимальная скорость автомобиля, может быть более разумной спецификацией для поиска, хотя предоставление таких характеристик может заставить соответствующих производителей нервничать.

Тем не менее, разумно принять во внимание максимальный ток, который может безопасно обеспечить батарея. Это значение будет зависеть от всех факторов, включая химический состав аккумулятора, но максимальная скорость разряда почти всегда зависит от емкости.Это означает, что при использовании конкретной технологии аккумулятор с удвоенной емкостью может обеспечивать удвоенный максимальный ток. Батареи часто указываются со скоростью разряда в C, где C – емкость батареи, деленная на часы. Например, для батареи 2 Ач C равно 2 А. Если аккумулятор имеет максимальную скорость разряда 10C, максимальный ток составляет 20 ампер. Следует иметь в виду, что скорость разряда 10 ° C означает, что срок службы батареи составляет менее 1/10 часа, а с потерей емкости, которую обычно вызывает высокая скорость разряда, срок службы батареи будет менее пяти минут.

Как я пытался ранее вспомнить, что случилось с моим неудавшимся поиском батареи, я был поражен тем, насколько я игнорировал «h» в спецификации «Ah» и с какой легкостью я забыл о своей критической «батарее на 1 ампер». », Когда я вернулся к щелочным батареям. К сожалению, такая небрежность или небрежность – обычное дело, особенно для новичков, которые, возможно, уже перегружены всей информацией, которую им нужно разобрать, и у которых еще не было опыта потери времени и разрушения оборудования из-за невнимания к деталям.У меня нет никакого конкретного решения этой проблемы, кроме как напомнить вам обратить внимание и подумать о том, как все должно работать, прежде чем просто подключать вещи. Остерегайтесь противоречий; вид «А» там, где вы ожидаете «А», определенно должен вызвать у вас сильное беспокойство и побудить вас пересмотреть свои ожидания.

Я завершу эту статью некоторыми примерами емкости аккумулятора.

Батарейки AA.

• Типичная щелочная батарея или NiMH стандартного размера «AA» имеет емкость от 2000 до 3000 мАч (или от 2 до 3 Ач).При напряжении элемента от 1,2 В до 1,5 В это соответствует от 2 до 4 Втч на элемент. Когда несколько элементов используются последовательно, как при использовании держателя батареи или большинства готовых аккумуляторных блоков, напряжение повышается, но емкость в ампер-часах остается неизменной: 8-элементный NiMH аккумулятор, сделанный из элементов AA, будет имеют номинальное напряжение 9,6 В и емкость 2500 мАч. В зависимости от качества аккумуляторов их емкость может варьироваться. Для более крупных ячеек, таких как размеры C и D, емкость должна увеличиваться примерно пропорционально объему, но некоторые дешевые блоки (обычно они легкие) могут иметь такую ​​же емкость, как и меньшие ячейки.Щелочные элементы имеют более выраженное падение емкости по мере увеличения тока, потребляемого из них, поэтому для приложений, требующих тока в несколько сотен мА или более, NiMH-элементы того же размера могут прослужить значительно дольше. Для слаботочных приложений, которые должны работать в течение нескольких месяцев, щелочные батареи могут работать намного дольше, потому что NiMH элементы могут саморазрядиться за несколько месяцев.

Батарея 9 В.

• Щелочные батареи 9 В могут быть удобны из-за их высокого напряжения в небольшом размере, но плотность энергии (ватт-часы на данный объем или вес) такая же, как у других батарей с таким же химическим составом, что означает емкость в ампер-часах низкая.Примерно такого же размера, как у элемента AA, вы получаете в шесть раз больше напряжения, поэтому вы также получаете примерно в шесть раз меньше номинала Ач, или около 500 мАч. Учитывая высокие потери, возникающие при разряде менее чем за несколько часов, батареи 9 В непрактичны для большинства двигателей и, следовательно, для большинства роботов.

Батарейки типа таблетка или таблетка.

• Батарейки типа таблетка или таблетка различаются по размеру и химическому составу, но обычно можно ожидать 1.От 5 до 3 вольт от нескольких десятков до нескольких сотен мАч.

Герметичный свинцово-кислотный аккумулятор на 12 В, 8 Ач.

• Свинцово-кислотные батареи популярны для крупных проектов, поскольку они обычно являются наиболее дешевым вариантом и широко доступны. Герметичные свинцово-кислотные или гелевые батареи доступны в версиях на 6 В и 12 В (можно найти другие кратные 2), при этом версии на 12 В весят около фунта на ампер-час.Автомобильные аккумуляторы на 12 В хранят несколько десятков ампер-часов, а их вес составляет несколько десятков фунтов.

Li-Po аккумулятор 11,1 В, 1800 мАч.

• Литиевые аккумуляторные батареи имеют удвоенную плотность энергии по сравнению с щелочными и никель-металлгидридными батареями по объему и даже лучше по весу. Эти новые батареи гораздо менее стандартизированы с точки зрения размера и формы, но поскольку они обычно предназначены для приложений, где важна емкость или максимальное время автономной работы, напряжение и емкость этих аккумуляторов обычно обозначены на видном месте.

Литий

для аккумуляторов Tesla требует столько же воды, сколько 30 чашек кофе

Сколько воды используется для производства лития, используемого в батареях для электромобилей (EV)? Это частый вопрос, с которым сталкивается компания Tesla, и на который указывают многие критики при обсуждении электромобилей.

Д-р Максимилиан Фихтнер, директор Института электрохимического накопления энергии им. Гельмгольца в Германии, является экспертом по аккумуляторным батареям, который решил провести небольшое тестирование, чтобы выяснить это.

Многие утверждают, что требуется большое количество воды, чтобы получить достаточно лития для одной батареи.В недавнем интервью Tagesspiegel Background Фихтнер заявил, что для производства лития, необходимого для батареи емкостью 64 кВт · ч, в соответствии с обычными методами расчета испаряется около 3840 литров воды. Это он говорит; сравнимо примерно с 30 чашками кофе, половиной пары джинсов или примерно 250 граммами говядины.

Fichtner также говорит о том, что до того, как электромобили стали популярными, большое количество лития уже использовалось во многих наших повседневных устройствах. Он сказал; «Я всегда удивляюсь, что общественность никогда не говорит о литии в ноутбуках или мобильных телефонах – но внезапно возникает проблема с электронным автомобилем.”

Одна из батарей Tesla Model 3 на 64 кВтч имеет запас хода около 450 километров. Они утверждают, что средний срок службы одной из этих батарей составляет около 2000 циклов загрузки и разгрузки. Которые говорят, что при хорошем обращении и уходе можно было проехать 900 000 километров. Принимая во внимание, что аккумуляторы будут еще более усовершенствованы, Fichtner ожидает, что к 2025 году одна из этих 64 кВт-ч аккумуляторов сможет получить 3000 зарядов.

Предоставлено: Tesla

. В своем интервью, посвященном исследованию, Фихтнер также затронул еще одну деликатную тему, связанную с батареями, – кобальт.Сейчас Tesla уже работает над разработкой безкобальтовых батарей. На данный момент Tesla лидирует в сокращении выбросов кобальта. Tesla Model 3 содержит менее 3% кобальта по состоянию на 2018 год, по сравнению с другими производителями, некоторые из них содержат до 14% кобальта. Ученый надеется, что безкобальтовые батареи также могут стать важной вехой к 2025 году.

Когда он сравнил количество воды, ежедневно используемой для получения масла, цифры ошеломляют.