Сколько секций батарей на 1 квадратный метр: Сколько секций радиаторов нужно на 1 квадратный метр отапливаемой площади

Содержание

Сколько секций радиаторов нужно на 1 квадратный метр отапливаемой площади

Сколько секций радиаторов из разных металлов нужно на отопление 1 метра квадратного площади. Компьютерные и математические подсчеты размеров батарей.

Расчет по площади

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

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

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

Как рассчитать количество секций радиатора: формула

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

Пример расчета количества секций радиаторов по площади помещения

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

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

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

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

Источник: http://stroychik.ru/otoplenie/raschet-sekcij-radiatorov

Рекомендации по расчету до начала работы

Чтобы самостоятельно рассчитать нужное количество секций отопительной батареи, вы обязательно должны узнать следующие параметры:

Показатели теплоотдачи, форма батареи и материал ее изготовления – эти показатели в расчетах не учитываем.

Важно! Не выполняйте расчет сразу для всего дома либо квартиры. Потратьте немного больше времени и проведите вычисления для каждой комнаты отдельно. Только так можно получить максимально достоверные сведения. При этом в процессе расчета количества секций батареи для обогрева угловой комнаты к итоговому результату нужно добавить 20%. Такой же запас нужно накинуть сверху, если в работе обогрева появляются перебои либо же его эффективности недостаточно для качественного прогрева.

Источник: http://stroyday.ru/stroitelstvo-doma/pechi-i-sistemy-otopleniya/raschyot-kolichestva-sekcij-radiatora-otopleniya.html

Расчет количества секций радиаторов отопления – для чего это нужно знать

На первый взгляд рассчитать, сколько секций радиатора установить в том или ином помещении – просто. Чем больше комната – тем из большего количества секций должен состоять радиатор. Но на практике то, насколько тепло будет в том или ином помещении зависит от более чем десятка факторов. Учитывая их, рассчитать нужное количество тепла от радиаторов, можно намного точнее.

Источник: http://msklimat.ru/kolichestvo-sektsij-radiatora-na-1-m2.html

Необходимые данные для подсчета

Самим правильным решением станет обращение к опытным специалистам. Профессионалы могут рассчитать количество биметаллических радиаторов отопления довольно точно и эффективно. Такой расчет поможет определить, сколько секций понадобится не только для одной комнаты, но и для всего помещения, а также для любого типа объекта.

Все профессионалы учитывают следующие данные для подсчета количества батарей:

  • из какого материала было построено здание;
  • какая толщина стен в комнатах;
  • тип окон, монтаж которых был произведен в данном помещении;
  • в каких климатических условиях находится здание;
  • есть ли в комнате, находящейся над помещением, где ставятся радиаторы, какое-нибудь отопление;
  • сколько в комнате «холодных» стен;
  • какая площадь рассчитываемой комнаты;
  • какая высота стен.

Все эти данные позволяют сделать расчет наиболее точным для установки биметаллических батарей.

Источник: http://stroy-podskazka.ru/otoplenie/radiatory/bimetallicheskie-raschet-kolichestva-sekcij/

Разновидности батарей отопления

Стандартные

Эти устройства доступны в диапазоне высот, обычно от 300 до 750 мм, с наибольшим диапазоном длин и конфигураций в высотах от 450 до 600 мм в высоту. Длина варьируется от 200 мм до 3 м или более, с наибольшим диапазоном от 450 мм до 2 м в длину.

Панели и конвекторы

Такие радиаторы обычно состоят из одной или двух панелей, но иногда встречаются 3-панельные. Современные однопанельные радиаторы имеют гофрированную панель, образующую ряд ребер (называемых «конвекторами»), прикрепленных к задней (обращенной к стене) стороне панели, что увеличивает конвекционную мощность батареи. Они обычно известны как «одноконвекторные» (SC). Радиаторы, состоящие из двух панелей с ребрами, расположенными друг над другом (с ребрами в середине), известны как «двухконвекторные» (DC). Существуют также двойные радиаторы, состоящие из одной оребренной панели и одной панели без ребер. Радиаторы старой конструкции состояли из одной или двух панелей без каких-либо конвекционных ребер.

Традиционный стандартный радиатор имеет швы сверху, по бокам и снизу каждой панели (где спрессованные листы стали соединяются вместе). В настоящее время большинство батарей со швом продаются с декоративными панелями, установленными сверху и по бокам (верхние имеют вентиляционные отверстия для циркуляции воздуха), и они известны как «компактные» батареи. Альтернатива конструкции радиатора с верхним швом использует один лист прессованной стали, и этот лист соединяется «рулонным» способом в верхней части радиатора.

Батареи с низкой температурой поверхности

Большинство этих радиаторов спроектированы таким образом, чтобы их излучающие поверхности имели относительно низкие температуры при обычных температурах системы отопления. Используются там, где может возникнуть опасность ожога – чаще всего в детских учреждениях, дома престарелых, в больницах и госпиталях.

Дизайнерские батареи

Существует огромный выбор доступных дизайнов радиаторов отопления, которые могут быть более приятны глазу, нежели их обычные собратья. Некоторые дизайнерские батареи доступны в высоких узких конфигурациях, которые могут подходить для помещений с, например, узкими стенами рядом с дверями, где обычные радиаторы не могут обеспечить достаточную мощность при ограниченном доступном пространстве на стене.

Плинтус-радиаторы

Эти устройства, как правило, замаскированы под плинтус. Работа этих радиаторов похожа на эффект «теплого пола», поскольку пользовательский глаз не замечает никаких радиаторных секций на стенах. Монтаж плинтусов позволяет экономить внутреннее пространство помещения.

Полотенцесушители

Такие радиаторы специально предназначены для сушки полотенец, а также для осушения ванной и душевых кабин. Однако тепловая мощность полотенцесушителей при покрытии их полотенцами существенно снижается, и даже если они не покрыты полотенцами, полотенцесушители способны рассеять намного меньше тепла, чем обычные батареи аналогичного размера. Обычно полотенцесушителей недостаточно для отопления помещений. Они используются только в относительно небольших и хорошо утепленных ванных комнатах. Некоторые конструкции полотенцесушителей содержат обычный радиатор с вешалками для полотенец – над, и иногда по бокам радиатора. Такие устройства имеют лучшую тепловую мощность.

Источник: http://aniko-gas.ru/radiatory/razmery-radiatorov-otopleniya-bimetallicheskie. html

Методы оценки теплоотдачи по габаритам помещения

Чтобы правильно провести расчёт и выбрать нужную модель по площади и размеру, предварительно узнайте, сколько секций потребуется для обогрева 1 кв. м. Проще всего рассчитать по площади комнаты.

По площади на квадратный метр

Формула расчёта такова:

  • N = S/P х 100.
  • N — количество секций.
  • S — площадь комнаты.
  • P — кВт в каждой секции.

К примеру, для комнаты площадью (3х4) 12 кв. м. нужно сделать такие расчёты: 12 кв. м.х100/200Вт = 6 (12 м2х100/200Вт).

Значит, для этой комнаты нужно 6 секций, но важно учитывать, что данные вычисления являются приблизительными. Есть факторы, которые могут повлиять на увеличение числа секций. Это наличие неутепленного балкона, две наружные стены и мостики холода, которые делают работу радиатора менее эффективной.

Для получения более точных показателей важно также учитывать высоту потолка, месторасположения окон, метод подключения, качество утепления внешних стен и их наличие.

Теплоотдача биметаллических радиаторов отопления напрямую зависит от нескольких параметров, которые, сведя воедино, покажут, сколько секций требуется для помещения определённой площади.

Как показывает практика использования биметалла в квартирах с централизованным обогревом, правильно рассчитанная мощность позволяет качественно обогреть комнату и значительно сэкономить на оплате коммунальных услуг.

Внимание! Недостатком расчёта по площади является то, что показатели получаются приблизительными.

Чтобы иметь точное представление, сколько секций должно быть в биметаллическом радиаторе, воспользуйтесь и другими формулами. К примеру, расчётом по объёму.

По объёму

Исходя из межосевого расстояния, объёмы радиатора могут колебаться:

  • 200 мм — 0,1-0,16 л. ;
  • 350 мм — 0,17-0,2 л.;
  • 500 мм — 0,2-0,3 л.

Получается, если в конструкции 10 секций и межосевое расстояние 200 мм, то объем воды равен от 1 до 1,6 литра.

Для 10 с межосевым расстоянием 350 мм объем воды составляет от 1,7 до 2 литров. Если брать 10 штук с межосевым расстоянием 500 мм, то объем воды составит 2—3 литра. Самыми популярными вариантами биметалла являются модели с 8, 10, 12, 14 секциями.

А также можно провести расчёты по объёму. На 1 кв. м. требуется 41 Вт. Рассчитывайте параметры исходя из такой формулы:

  • V=длина*ширина*высота (в метрах) = объем в куб. м.

В итоге можно узнать теплоотдачу батареи.

  • P=V*41= число в Вт.

И дальше подбирать батареи исходя из этих показателей. Если в расчёте получается не целое число, то округляйте в плюс (например: 6,3 округлять до 7).

Источник: http://ogon.guru/otoplenie/radiatori/vidi/bimetallicheskie/raschet-sektsiy.html

Общие сведения по результатам расчетов

  • Количество секций радиатора- Расчетное кол-во секций радиатора, с обеспечением необходимого теплового потока для достаточного обогрева помещения при заданных параметрах.
  • Кол-во тепла, необходимое для обогрева- Общие теплопотери помещения с учетом особенностей данного помещения и особенностей функционирования системы отопления.
  • Кол-во тепла, выделяемое радиатором- Общий тепловой поток от всех секций радиатора, выделяемый в помещение при заданной температуре теплоносителя.
  • Кол-во тепла, выделяемое одной секцией- Фактический тепловой поток, выделяемый одной секцией радиатора с учетом особенностей системы отопления.

Калькулятор работает в тестовом режиме.

Источник: http://stroy-calc. ru/raschet-sekciy-radiatora

Мощность 1 секции радиатора – таблица

Материал радиатора Теплоотдача одной секции, Вт
Межосевое расстояние, 300 мм Межосевое расстояние, 500 мм
Стальные 85 120
Чугунные 100 160
Алюминиевые 140 185
Биметаллические 150 210

Источник: http://kalk.pro/heating/radiatory-otopleniya/

Теплоотдача одной секции

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Источник: http://stroychik.ru/otoplenie/raschet-sekcij-radiatorov

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

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

Источник: http://msklimat.ru/kolichestvo-sektsij-radiatora-na-1-m2.html

Параметры, которые нужно учитывать при подсчете

Приблизительные расчеты привлекают своей простотой, но не дают достоверной информации. В результате хозяин квартиры может замерзнуть, или переплатить за установку дорогостоящих радиаторов.

Точный расчет должен учитывать множество поправочных параметров:

  • Состояние остекление;
  • Количество наружных стен;
  • Их теплоизоляцию;
  • Тепловой режим верхнего помещения;
  • Климатические характеристики региона и другие параметры.

Источник: http://proradiatory.ru/bimetallicheskie/kak-rasschitat-kolichestvo-sekcij/

Расчеты по объему обогреваемого воздуха

Алгоритм подобен предыдущему способу. Основное отличие – взять во внимание высоту потолков. Объем воздуха вычисляется в метрах кубических (1 м3). Формула предполагает включение стандартных параметров теплоемкости оборудования.

Если брать во внимание рекомендации СНИП, где нормы тепловой отдачи составляют порядка 41 Вт/1 м3, расчеты будут стандартными.

Вычисления для многосекционного блока производится в 3 этапа:

  • Определяем объем воздуха комнаты – 20м2*2,7м (высота потолка) = 54 м3.
  • Вычисляем мощность радиатора – 54м3*41м3 (стандартное значение на 1 м3) = 2214 Вт.
  • Находим количество секций: 2214/190 = 11,65 (округляем до 11).

Соответственно, если правильно взять показатель теплоотдачи 1 секции алюминиевого радиатора, то расчеты будут довольно точные. В частном секторе округление делаем в большую сторону, если это постройка с подвалом и чердаком. Там обычно холоднее, чем в квартире на средних этажах.

Источник: http://zen.yandex.ru/media/tochkatepla/kak-rasschitat-kolichestvo-sekcii-radiatorov-v-sisteme-otopleniia-5ef3389ae9414d2de8061745

Расчет секций радиаторов в зависимости от реальных условий

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

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

Формула расчета температурного напора системы отопления

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

Таблица коэффициентов для систем отопления с разной дельтой температур

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

Источник: http://stroychik.ru/otoplenie/raschet-sekcij-radiatorov

Расчёт в зависимости от типа радиатора

При изучении составляющих частей комплексов обогрева в интернет магазине расчёт батарей отопления на площадь калькулятор производит в сети.

Данные приводятся в отношении каждой модели. Цифра приводится иногда не в Вт, а в качестве расхода теплоносителя. Пересчитать можно: 1 л/мин считают как 1 кВт мощности.

Однотрубная система

При использовании системы с однотрубным подключением имеются особенности. На установленный далее прибор доходит более холодный теплоноситель. Чтобы не считать температуру индивидуально, используют упрощённую процедуру.

Если у Вас в доме однострубная система, у бренда Gibax есть специальные модули подключения Радиплект Терм и Радиплект, которые, благодаря минимальному количеству соединений, сделают систему максимально надежной. Это модули с автоматическим или ручным режимами температуры. Также, эти модули помогут Вам в поддержании оптимальной температуры воздуха в помещении благодаря автоматическому или ручному управлению.

Цельная конструкция Источник highlogistic.ru

Сначала считают как для двухтрубной системы, а затем добавляют нужное число радиаторных секций. Процент снижения тепла на соединительных стыках определяет количество добавочных секций. Падение температуры нагрева шаблонно принимается 20% на более удалённом стыке.

Дополнительно смотрите, как подключить радиаторы к однотрубной системе:

Объемный расчет количества секций

Рассчитать количество необходимых секций можно, исходя из объема радиатора. Если дом или квартира построены без учета модных ныне технологий энергосбережения, то на 1 кубический метр объема требуется 41 Ватт тепловой мощности.

Такой схемой пользуются в Европе. Разделив имеющийся объем помещения на 41, мы получаем требуемую мощность прибора. Зная ее и этот же показатель для одной секции батареи, легко высчитать секционность прибора.

Приведем пример из расчета, что помещение имеет площадь 22 квадратных метра и высоту потолка 2,7 м. Кубический объем вычисляют так:

22×2,7=59,4 м. куб. Далее 59,4/41=1,448 кВт.

Современная комбинированная батарея

Мощность одной единицы радиатора в зависимости от модели может варьировать в пределах от 120 до 200 Вт. Приведем примеры расчета:

  1. Если эта величина равна 120 Вт (параметры указаны в паспорте), то формула вычислений такова — 1448/120=12,06 (12-секционная батарея).
  2. Если мощность одной единицы прибора равна 250 Вт, то получаются такие цифры — 1448/250=5,8 (6-секционная батарея). Принцип вычислений в целом понятен.

Как правило, продавцы в магазине осведомлены о мощности отопительного прибора. Известно, что для одной секции чугунного агрегата этот показатель равен 160 Вт, алюминиевого — 192 Вт, биметаллического — 200 Вт. Зная эти величины, можно заранее перед покупкой произвести точные расчеты.

Обратите внимание! Так как зимы в наших широтах могут быть очень суровыми, то к точным расчетам специалисты советуют еще прибавлять лишних 20%. Это значит, что к полученной вами цифре, указывающей на секционность прибора, всегда нужно добавлять 2 лишние единицы.

Обобщение по теме

Теперь вы знаете, как решить поставленную проблему. Есть две схемы, позволяющие с математической точностью найти ответ на вопрос о количестве секций радиаторов. Специалисты рекомендуют детально изучить технический паспорт изделия и не стесняться расспрашивать продавцов, приобретая отопительные приборы.

Как посчитать батареи. Расчет секций батарей отопления по площади. Простой и быстрый метод расчёта

Чаще всего биметаллические радиаторы владельцы приобретают для замены чугунных батарей, которые по той или иной причине вышли из строя или стали плохо обогревать помещение. Чтобы эта модель радиаторов хорошо справлялась со своей задачей, необходимо ознакомиться с правилами расчета количества секций на все помещение.

Необходимые данные для подсчета

Самим правильным решением станет обращение к опытным специалистам. Профессионалы могут рассчитать количество биметаллических радиаторов отопления довольно точно и эффективно. Такой расчет поможет определить, сколько секций понадобится не только для одной комнаты, но и для всего помещения, а также для любого типа объекта.

Все профессионалы учитывают следующие данные для подсчета количества батарей:

  • из какого материала было построено здание;
  • какая толщина стен в комнатах;
  • тип окон, монтаж которых был произведен в данном помещении;
  • в каких климатических условиях находится здание;

  • есть ли в комнате, находящейся над помещением, где ставятся радиаторы, какое-нибудь отопление;
  • сколько в комнате «холодных» стен;
  • какая площадь рассчитываемой комнаты;
  • какая высота стен.

Все эти данные позволяют сделать расчет наиболее точным для установки биметаллических батарей.

Коэффициент теплопотерь

Чтобы сделать расчет правильно, необходимо для начала посчитать, какие будут тепловые потери, а затем высчитать их коэффициент. Для точных данных нужно учитывать одно неизвестное, то есть стены. Это касается, прежде всего, угловых комнат. Например, в помещении представлены следующие параметры: высота – два с половиной метра, ширина – три метра, длина – шесть метров.

  • Ф является площадью стены;
  • а – ее длиной;
  • х – ее высотой.

Расчет ведется в метрах. По этим подсчетам площадь стены будет равна семи с половиной квадратным метрам. После этого необходимо рассчитать теплопотери по формуле Р = F*K.

Также умножить на разницу температур в помещении и на улице, где:

  • Р – это площадь теплопотерь;
  • F является площадью стены в метрах квадратных;
  • К – это коэффициент теплопроводности.

Для правильного расчета нужно учитывать температуру. Если на улице температура составляет примерно двадцать один градус, а в комнате восемнадцать градусов, то для расчета данного помещения нужно добавить еще два градуса. К полученной цифре нужно добавить Р окон и Р двери. Полученный результат нужно поделить на число, обозначающее тепловую мощность одной секции. В результате простых вычислений и получится узнать, сколько же батарей необходимо для обогрева одной комнаты.

Однако все эти расчеты правильны исключительно для комнат, которые имеют средние показатели утепления. Как известно, одинаковых помещений не бывает, поэтому для точного расчета необходимо обязательно учесть коэффициенты поправки. Их нужно умножить на результат, полученный при помощи вычисления по формуле. Поправки коэффициента для угловых комнат составляют 1,3, а для помещений, находящихся в очень холодных местах – 1,6, для чердаков – 1,5.

Мощность батареи

Чтобы определить мощность одного радиатора, необходимо рассчитать какое количество киловатт тепла понадобится от установленной системы отопления. Мощность, которая нужна для обогревания каждого квадратного метра, составляет 100 ватт. Полученное число умножается на количество квадратных метров комнаты. Затем цифра делится на мощность каждой отдельно взятой секции современного радиатора. Некоторые модели батарей состоят из двух секций и больше. Делая расчет, нужно выбирать радиатор, который имеет приближенное к идеалу число секций. Но все же, оно должно быть немного больше расчетного.

Это делается для того, чтобы сделать помещение теплее и не мерзнуть в холодные дни.

Производители биметаллических радиаторов указывают их мощность для некоторых данных системы отопления. Поэтому покупая любую модель, необходимо учесть тепловой напор, который характеризует, как нагревается теплоноситель, а также как он обогревает систему отопления. В технической документации часто указывают мощность одной секции для напора тепла в шестьдесят градусов. Это соответствует температуре воды в радиаторе в девяносто градусов. В тех домах, где помещения отапливают чугунными батареями, это оправданно, но для новостроек, где сделано все более современно, температура воды в радиаторе вполне может быть ниже. Напор тепла в таких системах отопления может составлять до пятидесяти градусов.

Расчет тут произвести тоже нетрудно. Нужно мощность радиатора поделить на цифру, обозначающую тепловой напор. Число делится на цифру, указанную в документах. При этом эффективная мощность батарей станет немного меньше.

Именно ее необходимо ставить во все формулы.

Популярные методы

Для вычета нужного количества секций в устанавливаемом радиаторе может быть использована не одна формула, а несколько. Поэтому стоит оценить все варианты и выбрать тот, что подойдет для получения более точных данных. Для этого нужно знать, что по нормам СНиП на 1 м², одна биметаллическая секция может обогреть один метр и восемьдесят сантиметров площади. Чтобы посчитать какое количество секций понадобиться на 16 м², нужно разделить эту цифру на 1,8 квадратного метра. В итоге получается девять секций. Однако этот метод довольно примитивный и для более точного определения необходимо учитывать все вышесказанные данные.

Существует еще один простой метод для самостоятельного вычисления. Например, если взять небольшую комнату в 12 м², то очень сильные батареи здесь ни к чему. Можно взять, для примера, теплоотдачу всего одной секции в двести ватт. Тогда по формуле можно легко вычислить их количество, требуемое для выбранной комнаты. Чтобы получить нужную цифру, нужно 12 – это количество квадратов, умножить на 100, мощность на метр квадратный и поделить на 200 ватт. Это, как можно понять, является значением теплоотдачи на одну секцию. В результате вычислений получится число шесть, то есть именно столько секций понадобится для отопления помещения в двенадцать квадратов.

Можно рассмотреть еще один вариант для квартиры с квадратурой в 20 м². Допустим, что мощность секции купленного радиатора – сто восемьдесят ватт. Тогда, подставляя все имеющиеся значения в формулу, получится такой результат: 20 нужно умножить на 100 и разделить на 180 будет равно 11, а значит, такое количество секций понадобится для отопления данного помещения. Однако такие результаты будут действительно соответствовать тем помещениям, где потолки не выше трех метров, а климатические условия не очень жесткие. А также не были учтены и окна, то есть их количество, поэтому к конечному результату необходимо добавить еще несколько секций, их число будет зависеть от количества окон. То есть в комнате можно установить два радиатора, в которых будет по шесть секций. При этом расчете была добавлена еще одна секция с учетом окон и дверей.

По объему

Чтобы сделать вычисление более точными, нужно провести расчет по объему, то есть учесть три измерения в выбранной отапливаемой комнате. Все расчеты делаются практически одинаково, только в основе находятся данные мощности, рассчитанной на один метр кубический, которые равны сорок одному ватту. Можно попробовать рассчитать количество секций биметаллической батареи для помещения с такой площадью, как в варианте, рассмотренном выше, и сопоставить результаты. В этом случае высота потолков будет равна двум метрам семидесяти сантиметрам, а квадратура помещения будет двенадцать квадратных метров. Тогда нужно умножить три на четыре, а потом на два и семь.

Результат будет таким: тридцать два и четыре метра кубических. Его надо умножить на сорок один и получится тысяча триста двадцать восемь и четыре ватта. Такая мощность радиатора будет идеально подходящей для отопления этой комнаты. Затем этот результат нужно разделить на двести, то есть число ватт. Результат будет равен шести целым шестидесяти четырем сотым, а значит, понадобится радиатор на семь секций. Как видно, результат расчета по объему намного точнее. В итоге не нужно будет даже учитывать число окон и дверей.

А также можно сравнить и результаты вычисления в помещении с двадцатью квадратными метрами. Для этого необходимо умножить двадцать на два и семь, получится пятьдесят четыре метра кубических – это объем помещения. Далее, нужно умножить на сорок один и в результате получится две тысячи четыреста четырнадцать ватт. Если батарея будет иметь мощность в двести ватт, то на эту цифру нужно разделить на полученный результат. В итоге выйдет двенадцать и семь, а значит для данной комнаты необходимо такое количество секций, как и в предыдущем расчете, но этот вариант намного точнее.

Сегодня потребительский рынок наполнен множеством моделей отопительных устройств, которые различаются по габаритам и показателям мощности. Среди них стоит выделить стальные радиаторы. Данные приборы довольно легкие, имеют привлекательный внешний вид и обладают хорошей теплоотдачей. Перед выбором модели необходимо произвести расчет мощности стальных радиаторов отопления по таблице.

Разновидности

Рассмотрим стальные радиаторы панельного типа, которые различаются по габаритам и степени мощности. Устройства могут состоять из одной, двух или трех панелей. Другой важный элемент конструкции – оребрение (гофрированные металлические пластины). Чтобы получить определенные показатели тепловой отдачи, в конструкции устройств используется несколько комбинаций панелей и оребрения. Перед выбором наиболее подходящего устройства для качественного отопления помещения, необходимо ознакомиться с каждой разновидностью.

Стальные панельные батареи представлены следующими типами:

  • Тип 10. Здесь устройство оснащено только одной панелью. Такие радиаторы имеют легкий вес и самую низкую мощность.

  • Тип 11. Состоят из одной панели и пластины оребрения. Батареи обладают чуть большим весом и габаритами, чем предыдущий тип, отличаются повышенными параметрами тепловой мощности.

  • Тип 21. В конструкции радиатора две панели, между которыми располагается гофрированная металлическая пластина.
  • Тип 22. Батарея состоит из двух панелей, а также двух пластин оребрения. По размерам устройство схоже с радиаторами 21-го типа, однако, по сравнению с ними, обладают большей тепловой мощностью.

  • Тип 33. Конструкция состоит из трех панелей. Данный класс – самый мощный по тепловой отдаче и самый большой по размерам. В его конструкции к трем панелям присоединены 3 пластины оребрения (отсюда и цифровое обозначение типа — 33).

Каждый из представленных типов может различаться по длине прибора и его высоте. На основании этих показателей и формируется тепловая мощность устройства. Самостоятельно рассчитать данный параметр невозможно. Однако каждая модель панельного радиатора проходит соответствующие испытания производителем, поэтому все результаты заносятся в специальные таблицы. По ним очень удобно подобрать подходящую батарею для отопления различных типов помещений.

Определение мощности

Для точного расчета тепловой мощности необходимо отталкиваться от показателей тепловых потерь помещения, в котором планируется установить эти устройства.

Для обычных квартир можно руководствоваться СНиПом (Строительными нормами и правилами), в которых прописаны объемы тепла из расчета на 1м 3 площади:

  • В панельных зданиях на 1м3 требуется 41Вт.
  • В кирпичных домах на 1м3 расходуется 34 Вт.

На основании данных норм можно выявить мощность стальных панельных радиаторов отопления.

В качестве примера, возьмем комнату в стандартном панельном доме с габаритами 3,2*3,5м и высотой потолков в 3 метра. Первым делом определим объем помещения: 3,2*3,5*3=33,6м 3 . Далее обратимся к нормам СНиП и найдем числовое значение, которое соответствует нашему примеру: 33,6*41=1377,6Вт. В результате, мы получили количество тепла, необходимое для обогрева комнаты.

Дополнительные параметры

Нормативные предписания СНиПа составлены для условий средней климатической зоны.

Чтобы произвести расчет в областях с более холодными зимними температурами, нужно скорректировать показатели при помощи коэффициэнтов:

  • до -10° C – 0,7;
  • -15° C – 0,9;
  • -20° C – 1,1;
  • -25° C – 1,3;
  • -30° C – 1,5.

При расчете тепловых потерь, нужно брать во внимание и количество стен, которые выходят наружу. Чем их больше, тем выше будут показатели теплопотерь помещения. К примеру, если в комнате одна наружная стена – применяем коэффициент 1,1. Если мы имеем две или три наружные стены, то коэффициент будет 1,2 и 1,3 соответственно.

Рассмотрим пример. Допустим, в зимний период в регионе держится средняя температура -25° C, а в помещении расположены две наружных стены. Из расчетов мы получим: 1378 Вт*1,3*1,2=2149,68 Вт. Итоговый результат округляем до 2150 Вт. Дополнительно необходимо учитывать, какие помещения расположены на нижнем и верхнем этаже, из чего сделана кровля, каким материалом утеплялись стены.

Расчет радиаторов Kermi

Прежде чем проводить расчет тепловой мощности, следует определиться с фирмой-производителем устройства, которое будет установлено в помещении. Очевидно, что лучшие рекомендации заслуженно имеют лидеры данной отрасли. Обратимся к таблице известного немецкого производителя Kermi, на основе которой и проведем необходимые расчеты.

Для примера возьмем одну из новейших моделей — ThermX2Plan. По таблице можно увидеть, что параметры мощности прописаны для каждой модели Kermi, поэтому необходимо просто найти нужное устройство из списка. В области отопления не требуется, чтобы показатели полностью совпадали, поэтому лучше взять значение, которое немного больше рассчитанного. Так у вас будет необходимый запас на периоды резкого похолодания.

Все подходящие показатели отмечены в таблице красными квадратами. Допустим, для нас наиболее оптимальная высота радиатора – 505 мм (прописана в верхней части таблицы). Самый привлекательный вариант – устройства 33 типа с длиной 1005 мм. Если требуются более короткие приборы, следует остановиться на моделях 605 мм высотой.

Пересчет мощности исходя из температурного режима

Однако данные в этой таблице прописаны для показателей 75/65/20, где 75° C – температура провода, 65° C – температура отвода, а 20° C – температура, которая поддерживается в помещении. На основе этих значений производится расчет (75+65)/2-20=50° C, в результате которого мы получаем дельту температур. В том случае, если у вас иные системные параметры, потребуется перерасчет. Для этой цели в Kermi подготовили специальную таблицу, в которой указаны коэффициенты для корректировки. С ее помощью можно осуществить более точный расчет мощности стальных радиаторов отопления по таблице, что позволит подобрать наиболее оптимальное устройство для обогрева конкретного помещения.

Рассмотрим низкотемпературную систему, показатели которой составляют 60/50/22, где 60° C – температура провода, 50° C – температура отвода, а 22° C – температура, поддерживаемая в помещении. Вычисляем дельту температур по уже известной формуле: (60+50)/2-22=33° C. Затем смотрим в таблицу и находим температурные показатели проводимой/отводимой воды. В клетке с поддерживаемой температурой помещения находим нужный коэффициент 1,73 (в таблицах отмечается зеленым цветом).

Далее берем количество тепловых потерь помещения и умножаем его на коэффициент: 2150 Вт*1,73=3719,5 Вт. После этого возвращаемся к таблице мощностей, чтобы посмотреть подходящие варианты. В таком случае выбор будет скромнее, поскольку для качественного обогрева потребуются гораздо более мощные радиаторы.

Заключение

Как видим, правильный расчет мощности для стальных панельных радиаторов невозможен без знания определенных показателей. Обязательно необходимо выяснить теплопотери помещения, определиться с фирмой-производителем батареи, иметь представление о температуре проводимой/отводимой воды, а также о температуре, которая поддерживается в помещении. На основе этих показателей можно легко определить подходящие модели батарей.

Скорее всего Вы уже решили для себя Какие радиаторы отопления лучше, но необходим расчет количества секций. Как его выполнить безошибочно и точно, учесть все погрешности и теплопотери?

Существует несколько вариантов расчета:

  • по площади помещения
  • и полный расчет включающий все факторы.

Рассмотрим каждый из них

Расчет количества секций радиаторов отопления по объему

Если у Вас квартира в современном доме, со стеклопакетами, утепленными наружными стенами и , то для расчета уже используется значение тепловой мощности 34вт на 1куб.метр объема.

Пример расчета количества секций:

Комната 4*5м, высота потолка 2,65м

Получаем 4*5*2,65=53 куб.м Объем комнаты и умножаем на 41вт. Итого, требуемая тепловая мощность для обогрева: 2173Вт.

Исходя из полученных данных, не трудно рассчитать количество секций радиаторов. Для этого необходимо знать теплоотдачу одной секции, выбранного Вами радиатора.

Допустим:
Чугунный МС-140, одна секция 140Вт
Global 500,170Вт
Sira RS, 190Вт

Тут следует заметить, что производитель или продавец, часто указывает завышенную теплоотдачу, рассчитанную при повышенной температуре теплоносителя в системе. Поэтому ориентируйтесь на меньшее значение, указанное в паспорте на изделие.

Продолжим расчет: 2173 Вт делим на теплоотдачу одной секции 170Вт, получаем 2173Вт/170Вт=12,78 секций. Округляем в сторону целого числа, и получаем 12 или 14 секций.

Некоторые продавцы предлагают услугу по сборке радиаторов с необходимым числом секций, то есть 13. Но это уже будет не заводская сборка.

Этот метод, как и следующий является приблизительным.

Расчет количества секций радиаторов отопления по площади помещения

Является актуальным для высоты потолков помещения 2,45-2,6 метра. Принимается равным, что для обогрева 1кв.метра площади достаточно 100Вт.

То есть для комнаты 18 кв.метров, требуется 18кв.м*100Вт=1800Вт тепловой мощности.

Делим на теплоотдачу одной секции: 1800Вт/170Вт=10,59, то есть 11 секций.

В какую сторону лучше округлить результаты расчетов?

Комната угловая или с балконом, то к расчетам добавляем 20%
Если батарея будет устанавливаться за экраном или в нишу, то потери тепла могут достигать 15-20%

Но в то же время, для кухни, можно смело округлить в меньшую сторону, до 10 секций.
Кроме того, на кухне, очень часто монтируется . А это минимум 120 Вт тепловой помощи с одного квадратного метра.

Точный расчет количества секций радиаторов

Определяем требуемую тепловую мощность радиатора по формуле

Qт= 100ватт/м2 х S(помещения)м2 х q1 х q2 х q3 х q4 х q5 х q6 х q7

Где учитываются следующие коэффициенты:

Вид остекления (q1)

  • Тройной стеклопакет q1=0,85
  • Двойной стеклопакет q1=1,0
  • Обычное(двойное) остекленение q1=1,27

Теплоизоляция стен (q2)

  • Качественная современная изоляция q2=0,85
  • Кирпич (в 2 кирпича) или утеплитель q3= 1,0
  • Плохая изоляция q3=1,27

Отношение площади окон к площади пола в помещении (q3)

Минимальная температура снаружи помещения (q4)

Количество наружных стен (q5)

  • Одна (обычно) q5=1,1
  • Две (угловая квартира) q5=1,2

Тип помещения над расчетным (q6)

  • Обогреваемое помещение q6=0,8
  • Отапливаемый чердак q6=0,9
  • Холодный чердак q6=1,0

Высота потолков (q7)

Пример расчета:

100 вт/м2*18м2*0,85 (тройной стеклопакет)*1 (кирпич)*0,8
(2,1 м2 окно/18м2*100%=12%)*1,5(-35)*
1,1(одна наружная)*0,8(обогреваемое,квартира)*1(2,7м)=1616Вт

Плохая теплоизоляция стен увеличит это значение до 2052 Вт!

количество секций радиатора отопления: 1616Вт/170Вт=9,51 (10 секций)

Как рассчитать радиаторы отопления так, чтобы температура в квартире была предельно комфортной – вопрос, который возникает у каждого, кто решился на ремонт. Слишком малое количество секций не будет полностью прогревать помещение, а излишек только повлечёт за собой слишком большие траты на коммунальные услуги. Итак, что необходимо учитывать, чтобы правильно подсчитать размеры батарей?

Предварительная подготовка

Что необходимо учитывать для рассчета мощности радиатора отопления на комнату:

  • определить температурный режим и потенциальные термопотери;
  • разработать оптимальные технические решения;
  • определить тип теплового оборудования;
  • установить финансовые и тепловые критерии;
  • учесть надёжность и технические параметры обогревательных приборов;
  • составить схемы теплопровода и расположение батарей для каждого помещения;

Без помощи специалистов и дополнительных программ рассчитать количество секций радиаторов отопления достаточно сложно. Чтобы расчёт был наиболее точен, не обойтись без тепловизора или специально установленных для этого программ.

Что будет, если провести вычисления неправильно? Основное последствие – более низкая температура в помещениях, а следовательно, и эксплуатационные условия не будут соответствовать желаемому. Слишком мощные отопительные приборы приведут к избыточным тратам как на сами приборы и их монтаж, так и на коммунальные услуги.

Самостоятельные подсчёты

Можно приблизительно подсчитать, какой должна быть мощность батарей, использовав только рулетку для измерения длины и ширины стен и калькулятор. Но точность таких вычислений крайне мала. Погрешность будет составлять 15-20%, но такое вполне допустимо.

Вычисления в зависимости от типа отопительных приборов

При выборе модели учитывайте, что тепловая мощность зависит от материала, из которого они сделана. Методы вычисления размеров секционных батарей не отличаются, а вот итоги выйдут разными. Есть среднестатистические значения. На них и стоит ориентироваться, выбирая оптимальное число отопительных приборов. Мощности отопительных приборов с секциями в 50 см:

  • батареи из алюминия – 190 Вт;
  • биметаллические – 185 Вт;
  • чугунные приборы обогрева – 145 Вт;

  • алюминий – 1,9-2 м кв.;
  • алюминий и сталь – 1,8 м кв.;
  • чугун – 1,4-1,5 м кв;

Вот пример вычисления количества секций алюминиевых радиаторов отопления. Допустим, что размеры комнаты 16 м. кв. Выходит, что на помещение такого размера нужно 16м2/2м2 = 8 шт. По такому же принципу считайте для чугунных или биметаллических приборов. Важно только точно знать норму – приведённые выше параметры верны для моделей высотой в 0,5 метра.

На данный момент выпускаются модели от 20 до 60 см. Соответственно площадь, которую способна обогреть секция, будет отличаться. Самые маломощные модели – бордюрные, высотой в 20 см. Если вы решили приобрести тепловой агрегат нестандартных размеров, то в вычислительную формулу придётся вносить корректировку. Ищите необходимые данные в техпаспорте.

При внесении корректировок стоит учитывать, что размер батарей напрямую влияет на теплоотдачу. Следовательно, чем меньше высота при той же ширине, тем меньше площадь, а вместе с ними и мощность. Для верных подсчётов найдите соотношение высот выбранной модели и стандартной, а уже с помощью полученных данных подкорректируйте результат.

Допустим, вы выбрали модели высотой 40 см. В этом случае расчёт количества секций алюминиевых радиаторов отопления на площадь комнаты будет выглядеть следующим образом:

  • воспользуемся предыдущими подсчётами: 16м2/2м2 = 8штук;
  • посчитайте коэффициент 50см/40см = 1,25;
  • подкорректируйте вычисления по основной формуле – 8шт*1,25 = 10 шт.

Расчёт количества радиаторов отопления по объёму начинается в первую очередь со сбора необходимой информации. Какие параметры нужно учесть:

  • Площадь жилья.
  • Высота потолков.
  • Число и площадь дверных и оконных проёмов.
  • Температурные условия за окном в период отопительного сезона.

Нормы и правила, установленные для мощности отопительных проборов, регламентируют минимально допустимый показатель на кв. метр квартиры – 100 Вт. Расчёт радиаторов отопления по объему помещения будет более точен, чем тот, в котором за основу берётся только длина и ширина. Итоговые результаты корректируются в зависимости от индивидуальных характеристик конкретного помещения. Делается это посредством умножения на коэффициент корректировки.

При вычислении мощности отопительных приборов берётся среднестатистическая высота потолков – 3 м. Для квартир с потолком 2,5 метра этот коэффициент составит 2,5м/3м = 0,83, для квартир с высокими потолками 3,85 метров – 3,85м/3м = 1,28. Угловые комнаты потребуют внесения дополнительных корректировок. Итоговые данные умножаются на 1,8.

Расчёт количества секций радиатора отопления по объему помещения должен проводиться с корректировкой, если в комнате одно окно большого размера или сразу несколько окон (коэффициент 1,8).

Нижнее подключение также потребует внести свои корректировки. Для такого случая коэффициент составит 1,1.

В районах с экстремальными погодными условиями, где зимние температуры достигают рекордно низких показателей, мощность должна быть увеличена в 2 раза.

Пластиковые стеклопакеты, наоборот, потребуют корректировку в сторону уменьшения, за основу берётся коэффициент 0,8.

В выше приведённых данных приведены усреднённые значения, поскольку не были дополнительно учтены:

  • толщина и материал стен и перекрытий;
  • площадь остекления;
  • материал напольного покрытия;
  • наличие или отсутствие утеплителя на полу;
  • занавески и гардины в оконных проёмах.

Дополнительные параметры для более точных вычислений

Точный расчёт количества радиаторов отопления на площадь не обойдётся без данных из технических документов. Это важно, чтобы точнее определить значение теплопотерь. Лучше всего определить уровень потери тепла с помощью тепловизора. Прибор быстро определит самые холодные области в помещении.

Всё было бы в разы легче, если каждая квартира была построена по стандартной планировке, но это далеко не так. В каждом доме или городской квартире свои особенности. С учётом множества характеристик (числа оконных и дверных проёмов, высоты стен, площади жилья и пр.) резонно возникает вопрос: как же рассчитать количество радиаторов отопления?

Особенности точной методики в том, что для вычислений необходимо больше коэффициентов. Одно из важных значений, которое нужно вычислить — это количество тепла. Формула отлична от предыдущих и выглядит следующим образом: КТ = 100 Вт/м2*П*К1*К2*К3*К4*К5*К6*К7.

Подробнее о каждом значении:

  • КТ – количество тепла, которое нужно для обогрева.
  • П – размеры комнаты м2.
  • К1 – значение этого коэффициента учитывает качество остекления окон: двойное – 1,27; пластиковые окна с двойным стеклопакетом – 1,0; с тройным – 0,85.
  • К2 – коэффициент, учитывающий уровень теплоизоляционных характеристик стен: низкая – 1,27; хорошая (например двухслойная кирпичная кладка) – 1,0; высокая – 0,85.
  • К3 – это значение учитывает соотношение площадей оконных проёмов и полов: 50% – 1,2; 40% – 1,1; 30% – 1,0; 20% – 0,9; 10% – 0,8.
  • К4 – коэффициент, зависящий от среднестатистических температурных показателей воздуха в зимнее время года: — 35 °С – 1,5; — 25 °С – 1,3; — 20 °С – 1,1; — 15 °С – 0,9; -10 °С – 0,7.
  • К5 зависит от числа внешних стен здания, данные этого коэффициента таковы: одна – 1,1; две – 1,2; три – 1,3; четыре – 1,4.
  • К6 рассчитывается, исходя из типа помещения, находящегося этажом выше: чердак – 1,0; чердачное отапливаемое помещение – 0,9; отапливаемая квартира – 0,8.
  • К7 – последний из корректировочных значений и зависит от высоты потолка: 2,5 м – 1,0; 3,0 м – 1,05; 3,5 м – 1,1; 4,0 м – 1,15; 4,5 м – 1,2.

Описанный расчёт секций батарей отопления по площади – наиболее точный, поскольку учитывает значительно больше нюансов. Полученное в ходе этих подсчётов число делится на значение теплоотдачи. Итоговый результат округляется до целого числа.

Корректировка с учётом температурного режима

В техпаспорте отопительного прибора указана максимальная мощность. Например, при температуре воды в теплопроводе 90°С во время подачи и 70°С в обратном режиме в квартире будет +20°С. Такие параметры обычно обозначают так: 90/70/20, но самые распространённые мощности в современных квартирах – 75/65/20 и 55/45/20.

Для правильного расчёта необходимо для начала высчитать температурный напор – это разница между температурой самой батареи и воздуха в квартире. Учтите, что для вычислений берётся усреднённое значение между температурами подачи и обратки.

Как рассчитать количество секций алюминиевых радиаторов с учётом выше перечисленных параметров? Для лучшего понимания вопроса будут произведены вычисления для батарей из алюминия в двух режимах: высокотемпературном и низкотемпературном (расчёт для стандартных моделей высотой 50 см). Размеры комнаты те же – 16 м кв.

Одна секция алюминиевого радиатора в режиме 90/70/20 обогревает 2 кв метра., следовательно, для полноценного обогрева помещения понадобится 16м2/2м2 = 8 шт. При вычислении размера батарей для режима 55/45/20 нужно для начала подсчитать температурный напор. Итак, формулы для обеих систем:

  • 90/70/20 – (90+70)/2-20 = 60°С;
  • 55/45/20 – (55+45)/2-20 = 30°С.

Следовательно, при низкотемпературном режиме нужно увеличить размеры отопительных приборов в 2 раза. С учётом данного примера на помещении 16 кв. метров нужно 16 алюминиевых секций. Учтите, что для чугунных приборов понадобится 22 секции при той же площади помещения и при таких же температурных системах. Подобная батарея получится слишком большой и массивной, поэтому чугун меньше всего подходит для низкотемпературных контструкций.

С помощью этой формулы можно легко вычислить, сколько необходимо секций радиаторов на комнату с учётом желаемого температурного режима. Чтобы зимой в квартире было +25°С, просто поменяйте температурные данные в формуле теплового напора, а полученный коэффициент подставьте в формулу вычисления размера батарей. Допустим, при параметрах 90/70/25 коэффициент будет таким: (90+70)/2 — 25 = 55°С.

Если не хочется тратить время на расчёт радиаторов отопления, можно воспользоваться онлайн-калькуляторами или специальными программами, установленными на компьютер.

Как пользоваться онлайн-калькулятором

Посчитать, сколько секций радиаторов отопления на кв. метр понадобится, можно с помощью специальных калькуляторов, которые всё посчитают в мгновение ока. Такие программы можно найти на официальных сайтах некоторых производителей. Воспользоваться этими калькуляторами легко. Просто введите в поля все соответствующие данные и вам моментально будет выведен точный результат. Чтобы вычислить, сколько секций радиаторов отопления нужно на квадратный метр, надо вводить данные (мощность, температурный режим и т.д.) для каждой комнаты отдельно. Если же помещения не разделены дверями, сложите их общие размеры, а тепло будет распространяться по обоим помещениям.

При планировании капитального ремонта в вашем доме или же квартире, а так же при планировке постройки нового дома необходимо произвести расчет мощности радиаторов отопления . Это позволит вам определить количество радиаторов, способных обеспечить теплом ваш дом в самые лютые морозы. Для проведения расчетов необходимо узнать необходимые параметры, такие как размер помещений и мощность радиатора, заявленной производителем в прилагаемой технической документации. Форма радиатора, материал из которого он выполнен, и уровень теплоотдачи в данных расчетах не учитываются. Зачастую количество радиаторов равно количеству оконных проемов в помещении, поэтому, рассчитываемая мощность разделяется на общее количество оконных проемов, так можно определить величину одного радиатора.

Следует помнить, что не нужно производить расчет для всей квартиры, ведь каждая комната имеет свою отопительную систему и требует к себе индивидуальный подход. Так если у вас угловая комната, то к полученной величине мощности необходимо прибавить еще около двадцати процентов . Такое же количество нужно прибавить, если ваша система отопления работает с перебоями или имеет другие недостатки эффективности.

Расчет мощности радиаторов отопления может осуществляться тремя способами:

Согласно строительным нормами и другими правилами необходимо затрачивать 100Вт мощности вашего радиатора на 1метр квадратный жилплощади. В таком случае необходимые расчеты производятся при использовании формулы:

С*100/Р=К , где

К – мощность одной секции вашей радиаторной батареи, согласно заявленной в ее характеристике;

С – площадь помещения. Она равна произведению длины комнаты на ее ширину.

К примеру, комната имеет 4 метра в длину и 3.5 в ширину. В таком случае ее площадь равна:4*3.5=14 метров квадратных.

Мощность, выбранной вами одной секции батареи заявлена производителем в 160 Вт. Получаем:

14*100/160=8.75. полученную цифру необходимо округлить и получается что для такого помещения потребуется 9 секций радиатора отопления. Если же это угловая комната, то 9*1.2=10.8, округляется до 11. А если ваша система теплоснабжения недостаточно эффективна , то еще раз добавляем 20 процентов от первоначального числа: 9*20/100=1.8 округляется до 2.

Итого: 11+2=13. Для угловой комнаты площадью 14 метров квадратных, если система отопления работает с кратковременными перебоями понадобиться приобрести 13 секций батарей.

Примерный расчет – сколько секций батареи на квадратный метр

Он базируется на том, что радиаторы отопления при серийном производстве имеют определенные размеры. Если помещение имеет высоту потолка равную 2.5 метра, то на площадь в 1.8 метров квадратных потребуется лишь одна секция радиатора.

Радиатора для комнаты с площадью в 14 метров квадратных равен:

14/1.8=7.8, округляется до 8. Так для помещения с высотой до потолка в 2.5м понадобится восемь секций радиатора. Следует учитывать, что этот способ не подходит, если у отопительного прибора малая мощность (менее 60Вт) ввиду большой погрешности.

Объемный или для нестандартных помещений

Такой расчет применяется для помещений с высокими или очень низкими потолками . Здесь расчет ведется из данных о том, что для обогрева одного метра кубического помещения необходима мощность в 41ВТ. Для этого применяется формула:

К=О*41 , где:

К- необходимое количество секций радиатора,

О -объем помещения, он равен произведению высоты на ширину и на длину комнаты.

Если комната имеет высоту-3.0м; длину – 4.0м и ширину – 3.5м, то объем помещения равен:

3.0*4.0*3.5=42 метра кубических.

Расчитывается общая потребность в тепловой энергии данной комнаты:

42*41=1722Вт, учитывая, сто мощность одной секции составляет 160Вт,можно расчитать необходимое их количество путем деления общей потребности в мощности на мощность одной секции: 1722/160=10.8, округляется до 11 секций.

Если выбраны радиаторы, которые не делятся на секции, от общее число нужно поделить на мощность одного радиатора.

Округлять полученные данные лучше в большую сторону, так как производители иногда завышают заявленную мощность.

курсов PDH онлайн. PDH для профессиональных инженеров. ПДХ Инжиниринг.

«Мне нравится широта ваших курсов по HVAC; не только экологичность или экономия энергии

курсов.

Russell Bailey, P.E.

Нью-Йорк

“Это укрепило мои текущие знания и научило меня еще нескольким новым вещам.

, чтобы познакомить меня с новыми источниками

информации.”

Стивен Дедак, P.E.

Нью-Джерси

«Материал был очень информативным и организованным. Я многому научился, и они были

.

очень быстро отвечает на вопросы.

Это было на высшем уровне. Будет использовать

снова . Спасибо. “

Blair Hayward, P.E.

Альберта, Канада

“Простой в использовании сайт.Хорошо организовано. Я действительно буду снова пользоваться вашими услугами.

проеду по твоей роте

имя другим на работе “

Roy Pfleiderer, P.E.

Нью-Йорк

«Справочные материалы были превосходными, а курс был очень информативным, особенно потому, что я думал, что уже знаком.

с подробной информацией о Канзасе

Городская авария Хаятт.”

Майкл Морган, P.E.

Техас

«Мне очень нравится ваша бизнес-модель. Мне нравится просматривать текст перед покупкой. Я нашел класс

.

информативно и полезно

на моей работе »

Вильям Сенкевич, П.Е.

Флорида

«У вас большой выбор курсов, а статьи очень информативны.Вы

– лучшее, что я нашел ».

Russell Smith, P.E.

Пенсильвания

“Я считаю, что такой подход позволяет работающему инженеру легко зарабатывать PDH, давая время на просмотр

материал “

Jesus Sierra, P.E.

Калифорния

“Спасибо, что разрешили мне просмотреть неправильные ответы.На самом деле

человек узнает больше

от отказов »

John Scondras, P.E.

Пенсильвания

«Курс составлен хорошо, и использование тематических исследований является эффективным.

способ обучения »

Джек Лундберг, P.E.

Висконсин

«Я очень впечатлен тем, как вы представляете курсы; i.е., позволяя

студент, оставивший отзыв на курсе

материалов до оплаты и

получает викторину “

Арвин Свангер, P.E.

Вирджиния

“Спасибо за то, что вы предложили все эти замечательные курсы. Я определенно выучил и

получил много удовольствия “.

Мехди Рахими, П.Е.

Нью-Йорк

«Я очень доволен предлагаемыми курсами, качеством материалов и простотой поиска.

в режиме онлайн

курса.”

Уильям Валериоти, P.E.

Техас

“Этот материал в значительной степени оправдал мои ожидания. По курсу было легко следовать. Фотографии в основном обеспечивали хорошее наглядное представление о

обсуждаемых тем ».

Майкл Райан, P.E.

Пенсильвания

«Именно то, что я искал. Потребовался 1 балл по этике, и я нашел его здесь.”

Джеральд Нотт, П.Е.

Нью-Джерси

“Это был мой первый онлайн-опыт получения необходимых мне кредитов PDH. Это было

информативно, выгодно и экономично.

Я очень рекомендую

всем инженерам »

Джеймс Шурелл, П.Е.

Огайо

«Я понимаю, что вопросы относятся к« реальному миру »и имеют отношение к моей практике, и

не на основании каких-то неясных раздел

законов, которые не применяются

«нормальная» практика.”

Марк Каноник, П.Е.

Нью-Йорк

«Отличный опыт! Я многому научился, чтобы перенести его на свой медицинский прибор

.

организация.

Иван Харлан, П.Е.

Теннесси

«Материалы курса имели хорошее содержание, не слишком математическое, с хорошим акцентом на практическое применение технологий».

Юджин Бойл, П.E.

Калифорния

“Это был очень приятный опыт. Тема была интересной и хорошо изложенной,

и онлайн-формат был очень

доступный и простой

использовать. Большое спасибо ».

Патрисия Адамс, P.E.

Канзас

“Отличный способ добиться соответствия требованиям PE Continuing Education в рамках ограничений по времени лицензиата.”

Joseph Frissora, P.E.

Нью-Джерси

«Должен признаться, я действительно многому научился. Помогает иметь распечатанный тест во время

.

обзор текстового материала. Я

также оценил просмотр

фактических случаев предоставлено.

Жаклин Брукс, П.Е.

Флорида

“Документ” Общие ошибки ADA при проектировании объектов “очень полезен.

испытание потребовало исследований в

документ но ответы были

в наличии. “

Гарольд Катлер, П.Е.

Массачусетс

“Я эффективно использовал свое время. Спасибо за широкий выбор вариантов.

в транспортной инженерии, что мне нужно

для выполнения требований

Сертификат ВОМ.”

Джозеф Гилрой, P.E.

Иллинойс

«Очень удобный и доступный способ заработать CEU для моих требований PG в Делавэре».

Ричард Роудс, P.E.

Мэриленд

«Я многому научился с защитным заземлением. Пока все курсы, которые я прошел, были отличными.

Надеюсь увидеть больше 40%

курса со скидкой.”

Кристина Николас, П.Е.

Нью-Йорк

“Только что сдал экзамен по радиологическим стандартам и с нетерпением жду возможности сдать еще

курса. Процесс прост, и

намного эффективнее, чем

вынуждены путешествовать “.

Деннис Мейер, P.E.

Айдахо

“Услуги, предоставляемые CEDengineering, очень полезны для Professional

Инженеры получат блоки PDH

в любое время.Очень удобно ».

Пол Абелла, P.E.

Аризона

«Пока все отлично! Поскольку я постоянно работаю матерью двоих детей, у меня мало

время исследовать где на

получить мои кредиты от.

Кристен Фаррелл, P.E.

Висконсин

«Это было очень познавательно и познавательно.Легко для понимания с иллюстрациями

и графики; определенно делает это

проще поглотить все

теории.

Виктор Окампо, P.Eng.

Альберта, Канада

“Хороший обзор принципов работы с полупроводниками. Мне понравилось пройти курс по

.

мой собственный темп во время моего утро

метро

на работу.”

Клиффорд Гринблатт, П.Е.

Мэриленд

“Просто найти интересные курсы, скачать документы и взять

викторина. Я бы очень рекомендовал

вам на любой PE, требующий

CE единиц. “

Марк Хардкасл, П.Е.

Миссури

«Очень хороший выбор тем из многих областей техники.”

Randall Dreiling, P.E.

Миссури

«Я заново узнал то, что забыл. Я также рад оказать финансовую помощь

по ваш промо-адрес электронной почты который

пониженная цена

на 40% “

Конрадо Казем, П.E.

Теннесси

«Отличный курс по разумной цене. Воспользуюсь вашими услугами в будущем».

Charles Fleischer, P.E.

Нью-Йорк

“Это был хороший тест и фактически подтвердил, что я прочитал профессиональную этику

кодов и Нью-Мексико

правил. “

Брун Гильберт, П.E.

Калифорния

«Мне очень понравились занятия. Они стоили потраченного времени и усилий».

Дэвид Рейнольдс, P.E.

Канзас

“Очень доволен качеством тестовых документов. Буду использовать CEDengineerng

.

при необходимости дополнительных

сертификация. “

Томас Каппеллин, П.E.

Иллинойс

“У меня истек срок действия курса, но вы все же выполнили свое обязательство и дали

мне то, за что я заплатил – много

оценено! “

Джефф Ханслик, P.E.

Оклахома

«CEDengineering предлагает удобные, экономичные и актуальные курсы.

для инженера »

Майк Зайдл, П.E.

Небраска

“Курс был по разумной цене, а материалы были краткими, а

хорошо организовано.

Glen Schwartz, P.E.

Нью-Джерси

«Вопросы подходили для уроков, а материал урока –

.

хороший справочный материал

для деревянного дизайна.

Брайан Адамс, П.E.

Миннесота

“Отлично, я смог получить полезные рекомендации по простому телефонному звонку.”

Роберт Велнер, P.E.

Нью-Йорк

«У меня был большой опыт работы в прибрежном строительстве – проектирование

Building курс и

очень рекомендую .”

Денис Солано, P.E.

Флорида

“Очень понятный, хорошо организованный веб-сайт. Материалы курса этики Нью-Джерси были очень хорошими.

хорошо подготовлены. “

Юджин Брэкбилл, P.E.

Коннектикут

«Очень хороший опыт. Мне нравится возможность загружать учебные материалы на

.

обзор где угодно и

всякий раз, когда.”

Тим Чиддикс, P.E.

Колорадо

«Отлично! Сохраняю широкий выбор тем на выбор».

Уильям Бараттино, P.E.

Вирджиния

«Процесс прямой, без всякой ерунды. Хороший опыт».

Тайрон Бааш, П.E.

Иллинойс

“Вопросы на экзамене были зондирующими и демонстрировали понимание

материала. Тщательно

и комплексное.

Майкл Тобин, P.E.

Аризона

“Это мой второй курс, и мне понравилось то, что мне предложили курс

поможет по моей линии

работ.”

Рики Хефлин, P.E.

Оклахома

«Очень быстро и легко ориентироваться. Я обязательно воспользуюсь этим сайтом снова».

Анджела Уотсон, P.E.

Монтана

«Легко выполнить. Нет путаницы при подходе к сдаче теста или записи сертификата».

Кеннет Пейдж, П.E.

Мэриленд

“Это был отличный источник информации о солнечном нагреве воды. Информативный

и отличное освежение ».

Luan Mane, P.E.

Conneticut

“Мне нравится подход к регистрации и возможность читать материалы в автономном режиме, а затем

Вернись, чтобы пройти викторину.

Алекс Млсна, П.E.

Индиана

«Я оценил объем информации, предоставленной для класса. Я знаю

это вся информация, которую я могу

использование в реальных жизненных ситуациях .

Натали Дерингер, P.E.

Южная Дакота

“Обзорные материалы и образец теста были достаточно подробными, чтобы я мог сделать

успешно завершено

курс.”

Ира Бродская, П.Е.

Нью-Джерси

“Веб-сайт прост в использовании, вы можете скачать материалы для изучения, а затем вернуться

и пройдите викторину. Очень

удобно а на моем

собственный график “

Майкл Гладд, P.E.

Грузия

«Спасибо за хорошие курсы на протяжении многих лет.”

Деннис Фундзак, П.Е.

Огайо

“Очень легко зарегистрироваться, получить доступ к курсу, пройти тест и распечатать PDH

Сертификат . Спасибо за изготовление

процесс простой ».

Фред Шейбе, P.E.

Висконсин

«Опыт положительный.Быстро нашел курс, который соответствовал моим потребностям, и закончил

один час PDH в

один час. “

Стив Торкильдсон, P.E.

Южная Каролина

«Мне понравилась возможность скачать документы для проверки содержания

и пригодность, до

имея платить за

материал .”

Ричард Вимеленберг, P.E.

Мэриленд

«Это хорошее напоминание об ЭЭ для инженеров, не занимающихся электричеством».

Дуглас Стаффорд, П.Е.

Техас

«Всегда есть возможности для улучшения, но я ничего не могу придумать в вашем

.

процесс, которому требуется

улучшение.”

Thomas Stalcup, P.E.

Арканзас

“Мне очень нравится удобство участия в викторине онлайн и получение сразу

сертификат. “

Марлен Делани, П.Е.

Иллинойс

“Учебные модули CEDengineering – это очень удобный способ доступа к информации по

.

много разные технические зоны за пределами

по своей специализации без

приходится путешествовать.”

Гектор Герреро, П.Е.

Грузия

Электрический ток | Безграничная физика

Аккумулятор

Аккумулятор – это устройство, преобразующее химическую энергию непосредственно в электрическую.

Цели обучения

Опишите функции и определите основные компоненты батареи

Ключевые выводы

Ключевые моменты
  • Батарея накапливает электрический потенциал химической реакции.Когда он подключен к цепи, этот электрический потенциал преобразуется в кинетическую энергию по мере прохождения электронов по цепи.
  • Напряжение или разность потенциалов между двумя точками определяется как изменение потенциальной энергии заряда q, перемещенного из точки 1 в точку 2, деленное на заряд.
  • Напряжение батареи является синонимом ее электродвижущей силы или ЭДС. Эта сила отвечает за прохождение заряда через цепь, известную как электрический ток.
Ключевые термины
  • аккумулятор : устройство, вырабатывающее электричество в результате химической реакции между двумя веществами.
  • ток : временная скорость протекания электрического заряда.
  • напряжение : величина электростатического потенциала между двумя точками в пространстве.

Обозначение батареи на принципиальной схеме : Это символ батареи на принципиальной схеме. Он возник как схематический рисунок батареи самого раннего типа – гальванической батареи.Обратите внимание на положительный катод и отрицательный анод. Эта ориентация важна при рисовании принципиальных схем, чтобы изобразить правильный поток электронов.

Аккумулятор – это устройство, преобразующее химическую энергию непосредственно в электрическую. Он состоит из ряда гальванических элементов, последовательно соединенных проводящим электролитом, содержащим анионы и катионы. Одна полуячейка включает электролит и анод или отрицательный электрод; другая полуячейка включает электролит и катод или положительный электрод.В окислительно-восстановительной реакции, которая приводит в действие аккумулятор, катионы восстанавливаются (добавляются электроны) на катоде, а анионы окисляются (электроны удаляются) на аноде. Электроды не касаются друг друга, но электрически связаны электролитом. В некоторых элементах используются два полуэлемента с разными электролитами. Разделитель между полуэлементами позволяет ионам течь, но предотвращает смешивание электролитов.

Каждая полуячейка имеет электродвижущую силу (или ЭДС), определяемую ее способностью передавать электрический ток изнутри во внешнюю часть ячейки.Чистая ЭДС клетки – это разница между ЭДС ее полуэлементов или разность восстановительных потенциалов полуреакций.

Электрическая движущая сила на выводах элемента известна как напряжение на выводах (разность) и измеряется в вольтах. Когда батарея подключена к цепи, электроны от анода проходят через цепь к катоду по прямой цепи. Напряжение батареи является синонимом ее электродвижущей силы или ЭДС.Эта сила отвечает за прохождение заряда через цепь, известную как электрический ток.

Батарея сохраняет электрический потенциал химической реакции. Когда он подключен к цепи, этот электрический потенциал преобразуется в кинетическую энергию по мере прохождения электронов по цепи. Электрический потенциал определяется как потенциальная энергия на единицу заряда ( q ). Напряжение или разность потенциалов между двумя точками определяется как изменение потенциальной энергии заряда q , перемещенного из точки 1 в точку 2, деленное на заряд.В перестроенном виде это математическое соотношение можно описать как:

[латекс] \ Delta \ text {PE} = \ text {q} \ Delta \ text {V} [/ latex]

Напряжение – это не то же самое, что энергия. Напряжение – это энергия на единицу заряда. Таким образом, аккумулятор мотоцикла и автомобильный аккумулятор могут иметь одинаковое напряжение (точнее, одинаковую разность потенциалов между клеммами аккумулятора), но при этом один хранит гораздо больше энергии, чем другой. Автомобильный аккумулятор может заряжать больше, чем аккумулятор мотоцикла, хотя оба аккумулятора 12 В.

Идеальные и настоящие батареи : Краткое введение в идеальные и настоящие батареи для студентов, изучающих электрические схемы.

Измерения тока и напряжения в цепях

Электрический ток прямо пропорционален приложенному напряжению и обратно пропорционален сопротивлению в цепи.

Цели обучения

Опишите взаимосвязь между электрическим током, напряжением и сопротивлением в цепи

Ключевые выводы

Ключевые моменты
  • Простая схема состоит из источника напряжения и резистора.
  • Закон
  • Ома дает соотношение между током I , напряжением В и сопротивлением R в простой схеме: I = В / R .
  • Единицей измерения скорости электрического заряда в системе СИ является ампер, который равен заряду, протекающему через некоторую поверхность со скоростью один кулон в секунду.
Ключевые термины
  • электрический ток : движение заряда по цепи
  • Ом : в Международной системе единиц производная единица электрического сопротивления; электрическое сопротивление устройства, на котором разность потенциалов в один вольт вызывает ток в один ампер; символ: Ω
  • ампер : единица электрического тока; стандартная базовая единица в Международной системе единиц.Аббревиатура: amp. Символ: A.

Чтобы понять, как измерять ток и напряжение в цепи, вы также должны иметь общее представление о том, как работает схема и как связаны ее электрические измерения.

Что такое напряжение? : Это видео помогает с концептуальным пониманием напряжения.

Электрическая цепь – это тип сети с замкнутым контуром, который обеспечивает обратный путь для тока. Простая схема состоит из источника напряжения и резистора и схематически может быть представлена ​​как на рис.

Простая схема : Простая электрическая цепь, состоящая из источника напряжения и резистора

Согласно закону Ома, электрический ток I или движение заряда, протекающее через большинство веществ, прямо пропорционально приложенному к нему напряжению В . Электрическое свойство, препятствующее току (примерно такое же, как трение и сопротивление воздуха), называется сопротивлением R . Столкновения движущихся зарядов с атомами и молекулами вещества передают энергию веществу и ограничивают ток.Сопротивление обратно пропорционально току. Следовательно, закон Ома можно записать следующим образом:

[латекс] \ text {I} = \ text {V} / \ text {R} [/ latex]

, где I – ток через проводник в амперах, В, – разность потенциалов, измеренная на проводнике в вольтах, а R – сопротивление проводника в омах (Ом). Более конкретно, закон Ома гласит, что R в этом отношении является постоянным, не зависящим от тока.Используя это уравнение, мы можем рассчитать ток, напряжение или сопротивление в данной цепи.

Например, если у нас есть батарея на 1,5 В, которая была подключена по замкнутой цепи к лампочке с сопротивлением 5 Ом, какой ток течет по цепи? Чтобы решить эту проблему, мы просто подставим указанные значения в закон Ома: I = 1,5 В / 5 Ом; I = 0,3 ампера. Зная ток и сопротивление, мы можем изменить уравнение закона Ома и найти напряжение В :

[латекс] \ text {V} = \ text {IR} [/ latex]

Микроскоп: скорость дрейфа

Скорость дрейфа – это средняя скорость, которую достигает частица под действием электрического поля.

Цели обучения

Свяжите скорость дрейфа со скоростью свободных зарядов в проводниках

Ключевые выводы

Ключевые моменты
  • В проводниках есть электрическое поле, которое заставляет электроны дрейфовать в направлении, противоположном полю. Скорость дрейфа – это средняя скорость этих свободных зарядов.
  • Выражение для связи между током и скоростью дрейфа можно получить, рассмотрев количество свободных зарядов в отрезке провода.
  • I = qnAv связывает скорость дрейфа с током, где I – ток через провод с площадью поперечного сечения A , сделанный из материала с плотностью свободного заряда n . Каждый из носителей тока имеет заряд q и движется со скоростью дрейфа v .
Ключевые термины
  • скорость дрейфа : средняя скорость свободных зарядов в проводнике.

Скорость дрифта

Известно, что электрические сигналы движутся очень быстро.Телефонные разговоры по проводам проходят на большие расстояния без заметных задержек. Свет загорается при нажатии переключателя. Большинство электрических сигналов, переносимых токами, передаются со скоростью порядка 10 8 м / с, что составляет значительную часть скорости света. Интересно, что отдельные заряды, составляющие ток, в среднем движутся намного медленнее, обычно дрейфуя со скоростью порядка 10 -4 м / с.

Высокая скорость электрических сигналов является результатом того факта, что сила между зарядами быстро действует на расстоянии.Таким образом, когда свободный заряд вводится в провод, входящий заряд выталкивает другие заряды впереди себя, которые, в свою очередь, подталкивают заряды дальше по линии. Возникающая в результате электрическая ударная волна движется по системе почти со скоростью света. Если быть точным, этот быстро движущийся сигнал или ударная волна представляет собой быстро распространяющееся изменение электрического поля.

Электроны, движущиеся через проводник : Когда заряженные частицы выталкиваются в этот объем проводника, такое же количество быстро вынуждено покинуть его.Отталкивание между одноименными зарядами затрудняет увеличение количества зарядов в объеме. Таким образом, как только один заряд входит, другой почти сразу уходит, быстро передавая сигнал вперед.

Скорость дрейфа

Хорошие проводники имеют большое количество бесплатных зарядов. В металлах свободными зарядами являются свободные электроны. Расстояние, на которое может перемещаться отдельный электрон между столкновениями с атомами или другими электронами, довольно мало. Таким образом, пути электронов кажутся почти случайными, как движение атомов в газе.Однако в проводнике есть электрическое поле, которое заставляет электроны дрейфовать в указанном направлении (противоположном полю, поскольку они отрицательны). Скорость дрейфа v d – это средняя скорость свободных зарядов после приложения поля. Скорость дрейфа довольно мала, так как свободных зарядов очень много. Имея оценку плотности свободных электронов в проводнике (количество электронов в единице объема), можно вычислить скорость дрейфа для заданного тока.Чем больше плотность, тем ниже скорость, необходимая для данного тока.

Скорость дрейфа : Свободные электроны, движущиеся в проводнике, совершают множество столкновений с другими электронами и атомами. Показан путь одного электрона. Средняя скорость свободных зарядов называется дрейфовой скоростью и направлена ​​в направлении, противоположном электрическому полю электронов. Столкновения обычно передают энергию проводнику, требуя постоянного подвода энергии для поддержания постоянного тока.

Можно получить выражение для связи между током и скоростью дрейфа, учитывая количество свободных зарядов в отрезке провода. Количество бесплатных зарядов на единицу объема обозначается символом n и зависит от материала. Ax – это объем сегмента, поэтому количество бесплатных зарядов в нем составляет nAx . Заряд ΔQ в этом сегменте, таким образом, равен qnAx , где q – это сумма заряда на каждом носителе.(Напомним, что для электронов q составляет 1,60 × 10−19C.) Ток – это заряд, перемещаемый за единицу времени. Таким образом, если все первоначальные заряды покидают этот сегмент за время t, ток равен:

[латекс] \ text {I} = \ Delta \ text {Q} / \ Delta \ text {t} = \ text {qnAx} / \ Delta \ text {t} [/ latex]

Примечательно, что x / Δt – это величина скорости дрейфа v d , поскольку заряды перемещаются на среднее расстояние x за время t. Перестановка членов дает: I = qnAv d , где I – ток через провод с площадью поперечного сечения A , изготовленный из материала с плотностью свободного заряда n .Каждый носитель тока имеет заряд q и движется со скоростью дрейфа величиной v d .

Плотность тока – это электрический ток на единицу площади поперечного сечения. Он имеет единицы ампер на квадратный метр.

Aptera EV получает большие деньги, на шаг ближе к производству

  • Производитель электромобилей Aptera только что получил 4 миллиона долларов финансирования
  • Это приближает его к фактическому производству, намеченному на конец 2021 года
  • Сверхэффективный двухколесный автомобиль обещает пробег в 1000 миль


      Производитель электромобилей Aptera наконец-то получил то, что ему действительно нужно: деньги.

      На прошлой неделе компания объявила о завершении финансирования серии A. «Непрерывный рост Aptera позволил компании за более чем два месяца зарезервировать более 7000 автомобилей и получить в общей сложности четверть миллиарда заказов», – говорится в разделе новостей компании.

      Далее говорится, что Aptera переехала в новое производственное проектное предприятие в районе Тони Сорренто Вэлли в Сан-Диего, к востоку от Ла-Холья. (В сторону: доктор Сьюз жил в Ла-Хойе и, вероятно, одобрил бы форму Аптеры.)

      Aptera

      Форма, как и все на автомобиле, сжата для повышения эффективности. У него смехотворный коэффициент лобового сопротивления 0,15 и снаряженная масса всего 1800 фунтов. В зависимости от того, какую батарею вы заказываете и сколько солнца панели на крыше могут добавить вашему приводу, вы можете получить 1000 миль от этой штуки. Если вы живете в действительно, действительно солнечном месте, вы можете набирать более 41 мили в день на бесплатном электричестве от солнечных батарей или «до 11 000» дополнительных свободных солнечных миль в год.(На веб-сайте Aptera есть разные утверждения, и математические расчеты между утверждениями не одинаковы, поэтому я сейчас принимаю это как приблизительные оценки.) Если вы живете, скажем, в Нью-Йорке, вы все равно можете рассчитывать между 11 и 30 миль в день. Для людей, которые обычно не ездят так далеко в обычный день, это фактически бесплатное топливо навсегда.

      Цены по-прежнему составляют от 25 900 до 46 900 долларов за высокоэффективный двухместный автомобиль, причем первые поставки запланированы на конец этого года. К 2022 году они хотят выпускать 10 тысяч автомобилей в год.

      Более подробная информация о нашей последней истории Aptera.



      Кто-нибудь помнит Aptera 2e? Трехколесный двухместный автомобиль, похожий на летающее тыквенное семечко? Ну, он вернулся, или он вернется, и характеристики новой модели, которую ее производители разбрасывают, звучат безумно: снаряженная масса всего 1800 фунтов, запас хода до 1000 миль (!), Цена от 25900 долларов.

      Невероятно, правда?

      Вернемся немного назад, примерно 14 лет назад. В 2006 году, когда компания была более или менее основана, она собиралась произвести революцию в сфере транспорта за счет эффективности.Три колеса вместо четырех позволили достичь дикой аэродинамической формы, которую вы видите здесь, а также обойти федеральные стандарты безопасности. Трехколесные мотоциклы обычно классифицируются NHTSA как мотоциклы, но если они закрыты, как этот, вам обычно не нужно носить шлем.

      Электродвигатель приводил в движение заднее колесо этой оригинальной модели и производил 200 миль на галлон в эквиваленте миль на галлон. Цена тогда должна была составлять от 25000 до 45000 долларов. В 2008 году он был включен в премию Automotive X Prize с заявкой на 300 миль на галлон в эквиваленте.Первоначальные планы предусматривали подключаемую гибридную версию с бензиновым двигателем объемом 500 куб. См с катализатором. PHEV дополнит линейку аккумуляторных электрических моделей.

      Однако слишком скоро деньги закончились, и зарегистрированный спор (о том, должны ли в автомобиле быть опускающиеся окна) обрекло производство. Компания закрылась в 2011 году, так и не сдав ни одной машины заказчику.

      Первоначальные основатели Стив Фамбро и Крис Энтони.

      Aptera

      Однако первоначальные основатели Стив Фамбро и Крис Энтони никогда не сдавались. Сейчас они показаны в позе с Аптерами, готовыми к будущему.

      Новый автомобиль будет только электрическим, с различными аккумуляторными батареями. Чем больше упаковка, тем больше диапазон. Подумайте об этом: 25 кВт · ч достаточно для дальности действия 250 миль; 40 кВтч на 400 миль; 60 кВтч на 600 миль; А 100-киловаттная батарея «королевский папа» обеспечит обещанный – и беспрецедентный – запас хода в 1000 миль. Между прочим, это дает 10 миль на киловатт-час.Современные электромобили работают ближе к 4 милям на кВтч. Вы спросите, форма тыквы означает в два с половиной раза больше дальности действия? Вот что они говорят. Кроме того, добавление батарей означает увеличение веса, что должно ограничивать дальность действия.

      Но самой интересной статистикой может быть мощность солнечной крыши. Большинство предыдущих применений солнечных крыш на электрических или гибридных автомобилях говорят, что они годятся только для нескольких сотен ватт энергии. Некоторые автопроизводители говорят, что им достаточно использовать вытяжной вентилятор, чтобы поддерживать прохладу в салоне автомобиля в жаркие дни.Но Aptera заявляет, что его варианты крыши – до трех солнечных панелей – могут обеспечить радиус действия до 60 миль. Это беспрецедентная статистика номер два. Максимальный размер панели составляет три квадратных метра, что дает заявленные 700 Вт заряда, пока светит солнце. Допустим, вы живете на юге Майами и получаете 10 часов прямого яркого солнечного света в день – 700 Вт, умноженные на 10 часов, равняются семи кВтч. Если эта установка действительно дает 10 миль на кВтч, то этого хватит на 70 миль. Aptera заявляет только 60 миль, хотя выражает это как 60 километров плюс 24 мили.В основном пресс-релизе заявлено 45 миль. В более раннем выпуске, все еще находящемся на его веб-сайте, говорилось, что солнечная крыша годна для 40 миль. Выбирайте. Со-генеральный директор Крис Энтони пытается объяснить:

      «Если вы поместите нашу солнечную батарею на Prius, вы можете получить около шести или восьми миль заряда в день, что некоторые люди могут найти убедительным, если у вас действительно мало добираться. Для большинства людей это не будет стоить затрат на солнечную батарею. Но когда вы сжигаете только 100 ватт-часов на милю, как это делает Aptera, тот же солнечный пакет может дать вам 40 с лишним миль в день.”

      Уловка состоит в том, чтобы получить эти 100 ватт-часов, что с учетом формы и небольшого веса аппарата кажется вполне правдоподобным. Компания суммирует все это следующим образом:

      «Сегодня Aptera Motors объявила о выпуске первого электромобиля на солнечных батареях (sEV), который не требует подзарядки для повседневного использования и может иметь запас хода до 1000 миль при полной зарядке, что значительно снижает производительность отрасли. достижения на сегодняшний день », – говорится в заявлении производителя. «Aptera использует достижения в области легких конструкций, аэродинамики и охлаждения с низким лобовым сопротивлением, материаловедения и производственных процессов, чтобы создать самый эффективный автомобиль, когда-либо доступный для потребителей.”

      Этот контент импортирован из {embed-name}. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.

      Корпус изготовлен из легких композитных материалов, отвечающих «всем применимым стандартам безопасности». Имейте в виду, что стандарты, применимые к трехколесным автомобилям, далеко не так строги, как стандарты, предъявляемые к обычным четырехколесным «автомобилям». Это нормально. Люди ведь ездят на мотоциклах?

      Считается, что у этой скользкой поверхности коэффициент лобового сопротивления равен 0.13, что выглядит вполне возможным.

      Мощность передается на все три колеса через мотор-редукторы каждого колеса. Сообщается, что в списке функций есть автономное вождение, но никаких подробностей не было.


      «Aptera Motors поставляет самые технологически продвинутые электромобили на солнечных батареях (sEV), ставшие возможными благодаря достижениям в области эффективности аккумуляторов, аэродинамики, материаловедения и производства», – говорится в сообщении компании. «Легкий трехколесный автомобиль Aptera – первый в серии экологически чистых транспортных средств, которые будут предлагаться для потребительского и коммерческого использования.Он может путешествовать до 45 миль в день на бесплатном питании от встроенных солнечных панелей. Уникальная форма корпуса Aptera, состоящая всего из четырех основных частей, позволяет ей скользить по воздуху, потребляя гораздо меньше энергии, чем у других современных электрических и гибридных транспортных средств. Узнайте больше на www.aptera.us ».

      Неужели это произойдет на этот раз? Поставки намечены на «2021 год», что дает им немного места, если возникнет еще один спор по поводу откидных окон или, возможно, подстаканников.Но выглядит классно. Часть энтузиастов электромобилей, которые программируют собственное программное обеспечение, скорее всего, полюбит эту вещь. Что касается остальной части планеты, ну, а кто не хочет дальность действия 1000 миль и бесплатную солнечную зарядку?

      Учитывая все невероятных заявлений Aptera о , дайте нам знать, о чем вы думаете, в комментариях ниже!

      Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты.Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

      О космическом корабле | Национальный музей авиации и космонавтики


      Астронавты Нил А. Армстронг, Майкл Коллинз и Эдвин Э. «Базз» Олдрин-младший в командном модуле ракеты-носителя Apollo 11 Saturn V поднялись с площадки 39A в Космическом центре Кеннеди, Флорида. Момент взлета был в 9:32 по восточному времени 16 июля 1969 года.

      Однажды во время полета на Луну космический корабль «Аполлон» стал необычным транспортным средством и самодостаточным местом для работы и жизни.В чрезвычайно враждебной космической среде эти космические корабли должны были предоставить астронавтам все необходимое для полета: защиту, полетное и рабочее оборудование, воздух, пищу, одежду, ванные комнаты, аналогичные космическим, и многое другое. Артефакты на этой выставке свидетельствуют о беспрецедентной изобретательности и планировании, необходимых для путешествия через космос в другой мир.

      В миссии Apollo 11 было три космических корабля: командный модуль Columbia , служебный модуль и лунный модуль Eagle .Пока астронавты Армстронг и Олдрин спускались на Луну в Игле, Майкл Коллинз остался один в Колумбии. В течение 28 часов он служил каналом связи и фотографировал лунную поверхность. После возвращения Армстронга и Олдрина с этапа подъема лунного модуля Колумбия осталась единственной частью космического корабля, вернувшейся на Землю.


      Командный модуль

      Колумбия

      Командный модуль Apollo 11 “Колумбия” доставил астронавтов Нила Армстронга, Эдвина “Базза” Олдрина и Майкла Коллинза в их историческое путешествие на Луну и обратно 16-24 июля 1969 года.Во время миссии астронавты Армстронг и Олдрин стали первыми людьми, исследовавшими другой мир.

      Во время путешествия на Луну и обратно Колумбия – ее внутреннее пространство было столь же просторным, как большой автомобиль – служила основным жилым помещением для астронавтов, местом для работы и проживания.

      Конструкция с тупым концом для командного модуля была выбрана на основе опыта, полученного с космическими кораблями Mercury и Gemini аналогичной формы. Космический корабль вернулся в атмосферу, повернув его защитный тепловой экран (самый широкий конец космического корабля) вперед.Слоям специального «абляционного» материала на щите специально позволяли выгорать во время входа, чтобы помочь рассеять чрезвычайно высокие температуры, вызванные атмосферным трением.

      Технические характеристики командного модуля

      • Высота: 3,2 м (10 футов 7 дюймов)
      • Максимальный диаметр: 3,9 м (12 футов 10 дюймов)
      • Вес: 5900 кг (13000 фунтов)
      • Производитель: North American Rockwell для НАСА
      • Ракета-носитель: Saturn V
      Схема внутреннего пространства командного модуля Apollo с элементами управления на левой и правой сторонах модуля.
      Командный модуль
      Это настоящая капсула, которая доставила трех астронавтов на Луну и обратно в июле 1969 года.
      Интерьер командного модуля
      Интерьер командного модуля Аполлона-11, Колумбия, который служил жилым помещением для астронавтов на протяжении всего путешествия.
      Люк командного модуля
      Это люк из командного модуля Apollo 11. Этот единственный люк можно было открыть за пять секунд, повернув ручку, чтобы активировать баллон с азотом под давлением.До трагического пожара в январе 1967 года, в результате которого погибли три астронавта, на командном модуле Apollo было два люка, для открытия которых требовалось 90 секунд.

      Инструменты для ремонта командного модуля

      Астронавты “Аполлона-11” несли эти инструменты для мелкого ремонта своего космического корабля. Этот комплект находился на борту командного модуля Аполлона-11 во время его полета на Луну 16-24 июля 1969 года.


      Сервисный модуль

      Сервисный модуль содержал кислород, воду и электроэнергию для командного модуля.В служебном модуле также размещалась служебная двигательная установка – ракетный двигатель, который выводил космический корабль на лунную орбиту, а затем возвращал его к Земле. Этот модуль был сброшен как раз перед возвращением в атмосферу Земли.


      Лунный модуль

      Орел

      После трех дней полета в космосе астронавты и три космических корабля «Аполлон» – командный модуль «Колумбия», служебный модуль и лунный модуль «Орел» – вышли на орбиту вокруг Луны 19 июля.Во время полета к Луне астронавт Майкл Коллинз переместил лунный модуль так, чтобы Колумбия и Игл соединились у своих люков. На следующий день астронавты подготовили Лунный модуль и себя к спуску на Луну.

      Лунный модуль (LM) использовался для спуска на поверхность Луны и служил базой, пока астронавты находились на Луне. Отдельная ступень подъема, включающая верхнюю часть лунного модуля, поднимала астронавтов с поверхности Луны на встречу и стыковку с командным модулем на орбите Луны.

      Поскольку лунные модули были разработаны для полетов только в вакууме космоса, им не нужно было иметь обтекаемую форму, как у самолетов, или иметь тепловой экран для защиты при входе в атмосферу. Как только лунный модуль был запущен в космос, он не мог вернуться на Землю.

      Чтобы узнать больше о перемещении и стыковке лунного модуля, а также о спуске на поверхность Луны, посетите страницу На Луне.

      Это настоящий лунный модуль (обозначение LM-2), один из 12 построенных для Аполлона.Инженеры планировали использовать этот аппарат на низкой околоземной орбите для проверки методов разделения, сближения и стыковки с командно-служебным модулем. Второй из двух таких испытательных аппаратов, его орбитальная миссия была отменена после успешного полета в предыдущей миссии. Впоследствии космический аппарат использовался для наземных испытаний.

      Двухступенчатая система

      Лунный модуль имел две ступени:
      1. Серебристо-черный этап подъема, содержащий герметичный отсек экипажа и группы ракет, управляющих космическим кораблем
      2.Золотисто-черная ступень спуска, аналогичная ступени подъема, содержащая главный, расположенный в центре ракетный двигатель и баки с горючим и окислителем

      .

      Спускаемая (нижняя) ступень была оборудована ракетным двигателем для замедления скорости спуска на поверхность Луны. Он содержал исследовательское оборудование и оставался на Луне, когда астронавты ушли. Подъемная (разгонная) ступень содержала боевой отсек и ракетный двигатель для возврата космонавтов в командный модуль на орбите. После того, как экипаж вошел в командный модуль для обратного путешествия на Землю, лунный модуль был выпущен и в конечном итоге врезался в Луну.

      Чтобы присоединиться к командному модулю, астронавты запустили двигатель стартовой ступени и взлетели, оставив спускаемую ступень на Луне. Этап всплытия встретился и состыковался с командным модулем на лунной орбите. Затем этап восхождения был запрограммирован на врезание в Луну.

      Схема в разрезе конфигураций ступени подъема (вверху) и ступени спуска (внизу) лунного модуля «Аполлон» при посадке.

      Теплостойкие материалы

      Вырез LM выглядит так же, как и во время высадки на Луну.Несколько материалов покрывают космический корабль, чтобы защитить его внутреннюю структуру от температуры и микрометеороидов. Специально разработанные материалы поддерживают температурный баланс внутри корабля.

      Черные материалы частей LM изготовлены из жаропрочного сплава никель-сталь и имеют толщину 0,0021072 миллиметра (0,0000833 дюйма). Черные листы поглощают тепло при воздействии солнца и излучают в темноте глубокого космоса.

      Эти пластиковые пленки не являются металлической фольгой, они покрыты тонким слоем алюминия, который отражает солнечное тепло и изолирует космический корабль.Тонкие пленки золотистого цвета используются для создания «одеял» до 25 слоев. Все пластиковые пленки защищают космический корабль от микрометеороидов.

      Кабина лунного модуля

      Это полноразмерный макет кабины лунного модуля, внешне идентичный кабинам лунных модулей, используемых для посадки на Луну. Два астронавта стоят перед окнами, управляя аппаратом во время спуска на поверхность Луны, а затем и во время подъема с Луны.Шестнадцать ракет, которые могут запускаться автоматически или вручную, управляют положением лунного модуля. Внутренний вид Лунного модуля-2 музея подчеркивает схожие черты кабины пилота.

      Во время программы Apollo в Лунный модуль были внесены некоторые изменения. На этой диаграмме показана конфигурация модулей на Аполлоне 15, 16, 17 – единственных миссиях, на которых можно нести лунный вездеход. Обратите внимание на отделение для хранения ровера внизу спереди.

      Характеристики лунного модуля

      • Вес (пустой): 3920 кг (8650 фунтов)
      • Масса (с экипажем и топливом): 14,700 кг (32,500 фунтов)
      • Высота: 7.0 м (22 футов 11 дюймов)
      • Ширина: 9,4 м (31 фут 00 дюймов)
      • Тяга двигателя спуска: максимум 44316 Ньютонов (9870 фунтов), минимум 4710 Ньютонов (1050 фунтов)
      • Тяга двигателя подъема: 15700 Ньютонов (3500 фунтов)
      • Топливо: смесь 50-50 несимметричного диметилгидразина (НДМГ) и гидразина
      • Окислитель: тетроксид азота
      • Главный подрядчик: Grumman Aerospace Corporation

      Топливные элементы

      И космические аппараты “Джемини” и “Аполлон” получали электроэнергию от водородно-кислородных топливных элементов.Топливный элемент похож на батарею. Он преобразует энергию, выделяемую в химической реакции, непосредственно в электрическую энергию. В отличие от аккумуляторной батареи, топливный элемент продолжает подавать ток, пока химические реагенты доступны или пополняются (даже во время работы элемента).

      Для космических применений топливные элементы имеют еще одно преимущество перед обычными батареями: они производят в несколько раз больше энергии на эквивалентную единицу веса. Когда кислород и водород объединяются, чтобы сформировать воду, энергия высвобождается, потому что электроны в молекуле воды находятся в более низком энергетическом состоянии, чем в молекулах газа.В реакции сгорания, как в ракетном двигателе, энергия появляется в виде тепла. В топливном элементе часть его – около 50-60% – преобразуется непосредственно в электрическую энергию. Во время работы топливных элементов кислород и водород объединяются для производства воды и электроэнергии. Эту воду экипажи Аполлона использовали для питья.

      Секция топливных элементов Gemini

      Космический корабль Gemini, предшествовавший космическому кораблю “Аполлон”, нес две секции водородно-кислородных батарей топливных элементов в секции адаптера / оборудования.

      Каждая аккумуляторная секция содержит три стопки топливных элементов с водопроводом. Стеки подключаются параллельно, и их можно включать и выключать по отдельности. Каждая батарея состоит из 32 отдельных элементов, соединенных последовательно, и вырабатывает около 490 ампер при напряжении от 23 до 26 вольт. Максимальная выходная мощность на секцию батареи составляет около одного киловатта.

      Производитель: General Electric Corporation


      Раздел топливных элементов Apollo

      Представленные здесь модели топливных элементов содержат множество отдельных топливных элементов, а также трубопроводы и датчики, необходимые для подачи реагентов и поддержания нужной температуры в элементе.Реагенты хранились в отдельных резервуарах в жидком виде, чтобы уменьшить пространство. Для этого требовалось поддерживать температуру кислорода -173 ° C (-280 ° F) и давление 63,26 ° C. килограммов на квадратный сантиметр (245 фунтов на квадратный дюйм). Отработанное тепло топливных элементов использовалось для перевода реагентов в газообразную форму до того, как они попали в элемент. Топливный элемент Apollo работал при температуре около 206 ° C (400 ° F), а элемент Gemini – при температуре около 65 ° C (150 ° F).

      Космический корабль «Аполлон» нес три водородно-кислородных топливных элемента в служебном модуле.Каждый блок содержит 31 отдельный топливный элемент, соединенный последовательно, и работает от 27 до 31 вольт. Нормальная выходная мощность составляет от 563 до 1420 Вт, максимальная – 2300 Вт. Основные конструкционные материалы – титан, нержавеющая сталь и никель.

      Производитель: Pratt & Whitney Aircraft Division Объединенной авиастроительной корпорации

      Заткнись по поводу аккумуляторов: ключ к лучшему электромобилю – это более легкий мотор

      Keep On Turning: двигатель авторов представляет собой усовершенствование другой конструкции, в которой не использовались магниты для смещения поля. Фотографии: Технологический институт Карлсруэ

      В течение первого десятилетия 1900-х годов 38 процентов всех автомобилей в Соединенных Штатах работали на электричестве, и эта доля снизилась практически до нуля, когда в 20-е годы доминировал двигатель внутреннего сгорания. Сегодняшние усилия по экономии энергии и сокращению загрязнения дали электромобилю новую жизнь, но его высокая стоимость и ограниченный диапазон поездок в совокупности удерживают показатели продаж на низком уровне.

      Большинство попыток решить эти проблемы связаны с улучшением аккумуляторов. Конечно, более совершенные системы хранения электроэнергии – будь то батареи или топливные элементы – должны оставаться частью любой стратегии по совершенствованию электромобилей, но есть много возможностей для улучшения и в другом фундаментальном компоненте транспортного средства: двигателе. Последние четыре года мы работали над новой концепцией тягового электродвигателя, используемого в электромобилях и грузовиках. Наша последняя разработка значительно повышает эффективность по сравнению с традиционными конструкциями – достаточно, чтобы сделать электромобили более практичными и доступными.

      В прошлом году мы протестировали наш прототип двигателя в ходе обширных испытаний на лабораторном стенде, и хотя пройдет некоторое время, прежде чем мы сможем поместить машину в автомобиль, у нас есть все основания ожидать, что он будет работать так же хорошо в этих условиях. Таким образом, наш двигатель может расширить диапазон сегодняшних электромобилей, даже если в технологии аккумуляторов не будет дальнейшего прогресса.

      Чтобы понять суть проблемы, необходимо сделать краткий обзор основ конструкции электродвигателя . По сравнению с двигателями внутреннего сгорания электродвигатели просты и состоят всего из нескольких важных компонентов.По механическим причинам требуется корпус; его называют статором, потому что он остается на месте. Ротор необходим для вращения вала и создания крутящего момента. Чтобы двигатель работал, статор и ротор должны магнитно взаимодействовать, чтобы преобразовать электрическую энергию в механическую.

      В этом магнитном интерфейсе концепции электродвигателей различаются. В щеточных двигателях постоянного тока постоянный ток протекает через щетки, которые скользят по коммутатору. Ток проходит через коммутатор и питает обмотки ротора.Эти обмотки отталкиваются постоянными магнитами или электромагнитами в статоре. Когда щетки скользят по коммутатору, он периодически меняет направление тока, так что магниты ротора и статора отталкиваются друг от друга снова и снова в такой последовательности, которая заставляет ротор вращаться. Другими словами, вращательное движение вызывается изменяющимся магнитным полем, создаваемым коммутатором, который подключает катушки к источнику питания и циклически меняет ток по мере вращения ротора. Однако этот метод ограничивает крутящий момент и подвержен износу; поэтому он больше не используется для тяговых приводов.

      В современных электромобилях вместо этого используется переменный ток, питаемый от инвертора. Здесь динамическое вращающееся магнитное поле создается внутри статора, а не ротора. Эта характеристика облегчает конструктивные ограничения ротора, как правило, более сложного из двух, что, в свою очередь, облегчает общую конструкторскую проблему.

      Есть два типа двигателей переменного тока: асинхронные и синхронные. Мы сосредоточимся на синхронных, потому что они обычно работают лучше и эффективнее.

      Река протекает сквозь него: при улучшенном охлаждении вода пропускается непосредственно через змеевик (слева), а не через водяную рубашку на внешней стороне корпуса (справа). Изображение: Мартин Доппельбауэр и Патрик Винцер

      Синхронные двигатели также бывают двух разновидностей. Наиболее распространенной является синхронная машина с постоянными магнитами (PMSM), в которой используются постоянные магниты, встроенные в ротор. Как отмечалось выше, чтобы заставить ротор вращаться, в статоре создается вращающееся магнитное поле.Это вращающееся поле создается обмотками статора, подключенными к источнику переменного тока. Во время работы полюса постоянных магнитов ротора заблокированы для вращающегося магнитного поля статора, которое заставляет ротор вращаться.

      Эта конструкция, которая используется в Chevrolet Volt and Bolt, BMW i3, Nissan Leaf и многих других автомобилях, позволяет достичь максимальной эффективности до 97 процентов. Их постоянные магниты обычно сделаны из редкоземельных элементов; примечательными примерами являются очень мощные неодимовые магниты, разработанные в 1982 году компаниями General Motors и Sumitomo.

      Явнополюсные синхронные машины (SPSM) используют электромагниты внутри ротора, а не постоянные магниты. Полюса представляют собой катушки в форме труб, которые направлены наружу от ступицы ротора, как спицы в колесе. Эти электромагниты в роторе питаются от источника постоянного тока, который подключен к катушкам через контактные кольца. Контактные кольца – в отличие от коммутатора в машине постоянного тока – не реверсируют ток в катушках ротора. Таким образом, северный и южный полюса ротора статичны, и щетки изнашиваются не так быстро.И, как и в PMSM, движение ротора вызывается вращающимся магнитным полем статора.

      Из-за необходимости подачи питания на электромагниты ротора через контактные кольца, эти двигатели обычно имеют немного более низкий пиковый КПД, в диапазоне от 94 до 96 процентов. Преимущество, которое они имеют перед PMSM, заключается в возможности регулировки поля ротора, что позволяет ротору эффективно развивать крутящий момент на более высоких скоростях по сравнению с PMSM. Таким образом, общие характеристики при использовании в качестве двигателя автомобиля могут быть выше.Единственный производитель, который использует этот тип двигателя в серийных автомобилях, – это Renault в своих моделях Zoe, Fluence и Kangoo.

      ЭМ

      должны изготавливаться из компонентов, которые не только высокоэффективны, но и легки. Наиболее очевидный подход к улучшению отношения мощности к массе двигателя – это уменьшение размера машины. Однако такая машина будет производить меньший крутящий момент для данной скорости вращения. Следовательно, чтобы получить такую ​​же мощность, вам нужно запустить двигатель с более высокими оборотами в минуту.Современные электромобили работают со скоростью около 12 000 об / мин; для следующего поколения готовятся двигатели до 20 000 об / мин; и машины, достигающие 30 000 об / мин, находятся под следствием. Проблема в том, что для более высоких скоростей требуются коробки передач все большей сложности, потому что обороты в минуту настолько велики по сравнению с тем, что необходимо для вращения шин. Эти сложные редукторы несут относительно высокие потери энергии.

      A Perfect Storm: В дизайне авторов [вверху] сила Лоренца и сила смещенной индуктивности (серый цвет) суммируются с максимальной суммарной силой [синий], равной 2.В обычном двигателе [внизу] сложение двух сил – силы Лоренца и силы сопротивления (серый цвет) – дает общую силу (синий цвет), которая достигает максимума всего 1,76 при угле полярного колеса 0,94 рад. Разница в этом примере составляет 14 процентов.

      Второй подход к улучшению отношения мощности к весу заключается в увеличении силы магнитного поля двигателя, что увеличивает крутящий момент. В этом заключается смысл добавления железного сердечника к катушке, поскольку, хотя этот шаг увеличивает вес, он увеличивает плотность магнитного потока на два порядка.Поэтому почти все электрические машины сегодня используют железный сердечник в статоре и роторе.

      Однако есть недостаток. Когда сила поля превышает определенный предел, железо теряет всю свою способность увеличивать поток. На этот предел насыщения может незначительно влиять процесс смешивания и производства чугуна, но наиболее экономичные материалы ограничены примерно 1,5 В / м 2 (Вольт, умноженное на секунду на квадратный метр, или тесла). Только очень дорогие и редкие кобальто-железные вакуумные стальные материалы могут достигать плотности магнитного потока 2 тесла и более.

      Наконец, третий стандартный способ увеличения крутящего момента – усилить поле, пропустив через катушки больше тока. Опять же, есть ограничения. Протолкните через провод больше тока, и резистивные потери увеличатся, уменьшая эффективность и создавая тепло, которое может повредить двигатель. Вы можете использовать проволоку из металла, проводящего лучше, чем медь. Действительно, серебряная проволока доступна, но в этом случае она была бы абсурдно дорогой.

      В результате единственный практический способ увеличить ток – это контролировать нагрев.Современные системы охлаждения направляют охлаждающую воду непосредственно вдоль обмоток, а не направляют водопровод дальше, на внешнюю сторону статора [см. Иллюстрацию «Через нее течет река»].

      Все эти шаги помогают улучшить у отношение массы к мощности. В гоночных электромобилях, где стоимость не имеет значения, моторы могут весить всего 0,15 килограмма на киловатт выходной мощности, что сопоставимо с лучшими двигателями внутреннего сгорания Формулы-1.

      Фактически, мы и наши студенты спроектировали и построили такие высокопроизводительные электродвигатели для автомобиля, участвовавшего в гоночной серии Formula Student Racing три года назад.Мы построили двигатели в нашей лаборатории в Электротехническом институте Технологического института Карлсруэ в Германии. Каждый год команда строила новую машину с улучшенными моторами, коробками передач и силовой электроникой. На каждую машину приходится четыре двигателя, по одному на каждое колесо. Каждый из них имеет диаметр всего 8 сантиметров, длину 12 см и вес 4,1 кг, и каждый производит 30 кВт непрерывной мощности с максимальной мощностью 50 кВт. В 2016 году наша команда выиграла чемпионат мира.

      Так что это действительно можно сделать, когда стоимость не имеет значения.Настоящий вопрос заключается в том, могут ли такие технологии повышения производительности использоваться в двигателях массового потребления, которые можно было бы использовать в автомобиле, который вы могли бы купить? Мы построили такой двигатель, поэтому ответ – да.

      Мы начали с одной идеи. Электродвигатели одинаково хорошо работают независимо от того, действуют ли они как двигатели или как генераторы, хотя такая симметрия на самом деле не требуется для электромобилей. Для автомобиля вам нужен электродвигатель, который лучше работает в режиме двигателя, чем в режиме генерации, который используется только для зарядки аккумуляторов во время рекуперативного торможения.

      Чтобы понять идею, рассмотрим, как работает двигатель PMSM. В таком двигателе на самом деле есть две силы, которые создают движение. Во-первых, это сила, создаваемая постоянными магнитами в роторе. Когда токи проходят через медные катушки статора, они создают магнитное поле. Со временем ток передается от одной катушки к другой, вызывая вращение магнитного поля. Это вращающееся поле статора притягивает постоянные магниты ротора, так что ротор начинает двигаться.Этот принцип зависит от так называемой силы Лоренца, которая действует на заряженную частицу, движущуюся через магнитное поле.

      Но современные электродвигатели также получают дополнительную мощность за счет сопротивления – силы, которая притягивает кусок железа к магниту. Таким образом, вращающееся поле статора притягивает как постоянные магниты, так и железо ротора. Сила Лоренца и сопротивление работают рука об руку, и – в зависимости от конструкции двигателя – они примерно одинаково сильны. Обе силы почти равны нулю, когда магнитное поле ротора и статора идеально выровнены.По мере увеличения угла между полями машина развивает механическую мощность.

      В синхронной машине поле статора и ротор вращаются в тандеме, без задержки, характерной для асинхронных машин. Поле статора имеет определенный угол по отношению к ротору, угол, который можно свободно изменять момент за моментом во время работы для достижения максимальной эффективности. Оптимальный угол для создания крутящего момента при заданном токе можно рассчитать заранее. Затем он регулируется – по мере изменения тока – системой силовой электроники, которая подает переменный ток на обмотки статора.

      Но вот в чем проблема: когда вы перемещаете поле статора относительно положения ротора, сила Лоренца и сила сопротивления каждый раз увеличиваются и уменьшаются. Сила Лоренца увеличивается в соответствии с синусоидальной функцией, которая достигает своего пика в точке, расположенной под углом 90 градусов от исходной позиции (которая является точкой, в которой выравниваются поля статора и ротора). Однако сила сопротивления повторяется с удвоенной частотой и, следовательно, достигает пика при смещении на 45 градусов [см. Графики «Идеальный шторм»].

      Поскольку две силы достигают своих пиков в разных точках, пик общей силы двигателя меньше суммы его частей. Скажем, в конкретной конструкции машины, в определенный момент работы двигателя, 54 градуса оказывается оптимальным углом для максимальной общей силы. В этом случае этот пик будет на 14 процентов меньше, чем пики двух сил вместе взятых. Это лучший компромисс, который может предоставить этот дизайн.

      Иллюстрация: Джеймс Прово Половина двигателя: На этом поперечном сечении по длине авторской конструкции двигателя показаны все ключевые компоненты.Обратите внимание на постоянные магниты и обмотку электромагнитов, которые вместе формируют поле в роторе так, чтобы оптимально согласовать две силы – силу Лоренца и силу сопротивления.

      Если бы мы могли модернизировать этот двигатель так, чтобы две силы достигли пика в одной и той же точке цикла, мощность двигателя увеличилась бы на 14 процентов – без каких-либо дополнительных затрат. Единственное, что вы потеряете, – это эффективность машины, когда она работает как генератор. И, как мы объясним позже, мы нашли способ восстановить даже эту функцию, чтобы машина могла лучше восстанавливать энергию во время торможения.

      Спроектировать двигатель , который идеально выравнивает поле статора с полем ротора, – непростая задача. Проблема, по сути, сводится к объединению PMSM и SPSM в новый гибридный дизайн. В результате получается гибридная синхронная машина со смещенной осью сопротивления. Короче говоря, эта машина использует как провода, так и постоянные магниты для создания магнитного поля внутри ротора.

      Другие пытались (а затем отказались) от этой идеи, но они хотели использовать постоянные магниты только для усиления электромагнитного поля.Нашим нововведением было использование магнитов только для точного формирования поля, чтобы оптимально согласовать две силы – силу Лоренца и силу сопротивления.

      Наша основная проблема при проектировании заключалась в том, чтобы найти конструкцию ротора, способную формировать поле, но при этом достаточно прочную, чтобы работать на высоких скоростях без разрушения. Самая внутренняя часть нашей конструкции – это пластина ротора, которая несет медную обмотку на железном сердечнике. К плечам полюсов этого сердечника приклеиваем постоянные магниты; дополнительные перья на стойках не дают им улететь.Чтобы удерживать все на месте, мы протолкнули прочные, но легкие титановые стержни через электромагнитные полюса ротора с помощью гаек, чтобы закрепить стержни на кольцах из нержавеющей стали на обеих сторонах ротора.

      Мы также нашли способ обойти недостаток нашего оригинального двигателя, заключающийся в снижении крутящего момента при работе в качестве генератора. Теперь мы можем изменить направление поля в роторе, чтобы генерация, необходимая для рекуперативного торможения, была такой же мощной и эффективной, как и работа двигателя.

      A Class Project: в этом гоночном автомобиле Formula Student использовались специальные технологии охлаждения двигателя. Фото: KA-Raceing

      Мы достигли этого путем изменения направления тока в обмотке ротора, когда машина работает как генератор. Вот почему это работает. Сначала рассмотрим ротор нашей оригинальной конструкции. При движении по периметру ротора обнаруживается определенная последовательность северного (N) и южного (S) полюсов электромагнитного (E) и постоянного магнитного (P) источников: NE, NP, SE, SP. Этот узор повторяется столько раз, сколько пар полюсов. Изменяя направление тока в обмотке ротора, электромагнитные полюса – и только они – изменяют направление, и теперь порядок полюсов становится SE, NP, NE, SP и так далее.

      Если вы внимательно посмотрите на эти две прогрессии, вы увидите, что вторая прогрессия похожа на первую, только в обратном направлении. Это означает, что ротор может использоваться либо в режиме двигателя (первая последовательность), либо в режиме генератора (вторая последовательность), при этом ток ротора течет в направлении, противоположном первому. Таким образом, наша машина работает более эффективно, чем обычные двигатели, и как двигатель, и как генератор. В нашем прототипе изменение тока занимает менее 70 миллисекунд, что достаточно быстро для использования в автомобилях.

      В прошлом году мы построили на верстаке опытный образец двигателя и подвергли его тщательным испытаниям. Результаты очевидны: используя ту же силовую электронику, параметры статора и другие конструктивные ограничения, что и у обычного двигателя, машина способна производить почти на 6 процентов больше крутящего момента и достигать на 2 процента более высокой пиковой эффективности. А в ездовом цикле улучшение даже лучше: для этого требуется на 4,4 процента меньше энергии. Это означает, что автомобиль, который проехал бы 100 километров на одной зарядке, может с этим мотором проехать 104.4 км. Дополнительный диапазон обходится дешево, потому что наша конструкция включает в себя всего несколько дополнительных деталей, которые намного дешевле, чем установка дополнительных батарей.

      Мы контактируем с несколькими производителями оригинального оборудования, которым эта концепция интересна, однако пройдет некоторое время, прежде чем вы увидите один из этих асимметричных двигателей в серийном автомобиле. Однако, когда он действительно появится, он должен в конечном итоге стать новым стандартом, потому что получение всего, что вы можете, из имеющейся у вас энергии, является главным приоритетом для автопроизводителей – и для общества в целом.

      Эта статья опубликована в июльском выпуске журнала за 2017 год как «Мотор для электромобилей будущего».

      Об авторе

      Мартин Доппельбауэр возглавляет кафедру гибридных электромобилей в Институте электротехники Технологического института Карлсруэ в Германии. Патрик Винзер – научный сотрудник и доктор философии. кандидат там.

      BU-210: Как работает топливный элемент?

      Изучите развитие топливных элементов и изучите различные системы.

      Топливный элемент – это электрохимическое устройство, которое объединяет водородное топливо с кислородом для производства электричества, тепла и воды. Топливный элемент похож на батарею тем, что электрохимическая реакция происходит, пока есть топливо. Водород хранится в контейнере под давлением, а кислород берется из воздуха. Из-за отсутствия горения отсутствуют вредные выбросы, а единственным побочным продуктом является чистая вода. Вода, выделяемая топливным элементом с протонообменной мембраной (PEMFC) настолько чиста, что посетителям Vancouver’s Ballard Power Systems подавали горячий чай, приготовленный из этой чистой воды.

      По сути, топливный элемент – это электролиз в обратном направлении, с использованием двух электродов, разделенных электролитом. Анод (отрицательный электрод) получает водород, а катод (положительный электрод) собирает кислород. Катализатор на аноде разделяет водород на положительно заряженные ионы водорода и электроны. Кислород ионизируется и мигрирует через электролит в анодный отсек, где он соединяется с водородом. Один топливный элемент вырабатывает под нагрузкой 0,6–0,8 В. Для получения более высоких напряжений несколько ячеек подключаются последовательно.Рисунок 1 иллюстрирует концепцию топливного элемента.

      Рисунок 1: Концепция топливного элемента.
      Анод (отрицательный электрод) получает водород, а катод (положительный электрод) собирает кислород.
      Источник: Министерство энергетики США, Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии

      Технология топливных элементов в два раза эффективнее сжигания в превращении углеродного топлива в энергию.Водород, простейший химический элемент (один протон и один электрон), в изобилии и исключительно чистый в качестве топлива. Водород составляет 90 процентов Вселенной и является третьим по распространенности элементом на поверхности Земли. Такое изобилие топлива обеспечило бы практически неограниченный запас чистой энергии по относительно низкой цене. Но есть загвоздка.

      В большинстве видов топлива водород связан с другими веществами, и «высвобождение» газа требует энергии. С точки зрения низшей теплотворной способности (NCV) производство водорода обходится дороже, чем бензина.Некоторые говорят, что водород почти энергетически нейтральный , что означает, что для его производства требуется столько же энергии, сколько он доставляется в конечный пункт назначения. (См. BU-1007: Низшая теплотворная способность.)

      Хранение водорода представляет собой еще один недостаток. Для подачи водорода под давлением требуются тяжелые стальные резервуары, а NCV по объему примерно в 24 раза ниже, чем у жидкого нефтепродукта. В жидкой форме, которая намного плотнее, водород нуждается в большой изоляции для хранения в холодильнике.

      Водород можно также производить на установке риформинга путем извлечения из существующего топлива, такого как метанол, пропан, бутан или природный газ.Преобразование ископаемого топлива в чистый водород высвобождает некоторое количество оставшегося углерода, но это на 90 процентов менее вредно, чем то, что исходит из выхлопной трубы автомобиля. Переноска риформинга увеличит вес автомобиля и повысит его стоимость; реформаторы тоже медлительны. Чистая выгода от конверсии водорода под вопросом, потому что она не решает энергетической проблемы.

      Сэр Уильям Гроув, валлийский судья и ученый-джентльмен, разработал концепцию топливных элементов в 1839 году, но это изобретение так и не стало популярным.Это было во время разработки двигателя внутреннего сгорания (ДВС), которая показала многообещающие результаты. Лишь в 1960-х годах топливный элемент был использован на практике во время космической программы Gemini. НАСА предпочло этот чистый источник энергии ядерной или солнечной энергии. Выбранная система щелочных топливных элементов вырабатывала электричество и питьевую воду для космонавтов.

      Высокие материальные затраты сделали топливный элемент неприемлемым для коммерческого использования. Активная зона топливного элемента (батарея) дорогая и имеет ограниченный срок службы.Сжигание ископаемого топлива в двигателе внутреннего сгорания – самый простой и эффективный способ использовать энергию, но оно загрязняет окружающую среду.

      Высокая стоимость не помешала покойному Карлу Кордешу, соавтору щелочных батарей, переоборудовать свой автомобиль на щелочные топливные элементы в начале 1970-х годов. Он установил бак с водородом на крыше и поместил топливный элемент и резервные батареи в багажник. По словам Кордеша, здесь хватило места для четырех человек и собаки. Он много лет водил свою машину в Огайо, США, но единственная проблема, как лично сказал мне Кордеш, заключалась в том, что машина не проходила техосмотр, потому что у нее не было выхлопной трубы.

      Вот наиболее распространенные концепции топливных элементов.

      Топливный элемент с протонообменной мембраной (PEMFC)

      Протонообменная мембрана, также известная как PEM, использует полимерный электролит. PEM – одна из наиболее разработанных и наиболее часто используемых систем топливных элементов; он питает автомобили, служит переносным источником энергии и обеспечивает резервное питание вместо стационарных батарей в офисах. Система PEM обеспечивает компактную конструкцию и обеспечивает высокое отношение энергии к массе. Еще одно преимущество – относительно быстрый запуск при подаче водорода.Стек работает при умеренной температуре 80 ° C (176 ° F) и имеет 50-процентный КПД. (КПД ДВС составляет 25–30 процентов.)

      С другой стороны, топливный элемент PEM имеет высокие производственные затраты и сложную систему управления водными ресурсами. Стек содержит водород, кислород и воду, и если он сухой, необходимо добавить воду для запуска системы; слишком много воды вызывает затопление. Для стека требуется водород химической чистоты; более низкие сорта топлива могут вызвать разложение и засорение мембраны. Тестирование и ремонт стека затруднены, учитывая, что для стека на 150 В требуется 250 ячеек.

      Замерзшая вода может повредить трубу, поэтому для предотвращения образования льда можно добавить нагревательные элементы. В холодном состоянии запуск происходит медленно, а производительность поначалу оставляет желать лучшего. Чрезмерное нагревание также может вызвать повреждение. Для регулирования температуры и подачи кислорода требуются компрессоры, насосы и другие аксессуары, которые потребляют около 30 процентов вырабатываемой энергии.

      При использовании топливного элемента PEM в автомобиле расчетный срок службы батареи PEMFC составляет 2 000–4 000 часов. Смачивание и высыхание, вызванные поездкой на короткие расстояния, усиливают мембранную нагрузку.Непрерывная работа стационарной трубы составляет около 40 000 часов. Стек не умирает внезапно, а гаснет, как батарея. Замена стека – это большие расходы.

      Щелочной топливный элемент (AFC)

      Щелочной топливный элемент стал предпочтительной технологией для авиакосмической промышленности, включая космические челноки. Производственные и эксплуатационные расходы низкие, особенно для штабеля. В то время как сепаратор для PEM стоит от 800 до 1100 долларов за квадратный метр, такой же материал для щелочной системы практически не используется.(Сепаратор для свинцово-кислотной батареи стоит 5 долларов за квадратный метр.) Управление водными ресурсами простое и не требует компрессоров и других периферийных устройств; КПД находится в диапазоне 60 процентов. Отрицательным является то, что AFC больше по физическим размерам, чем PEM, и в качестве топлива требуется чистый кислород и водород. Количество углекислого газа, присутствующего в загрязненном городе, может отравить дымовую трубу, и это ограничивает использование AFC для специализированных приложений.

      Твердооксидный топливный элемент (ТОТЭ)

      Электроэнергетические предприятия используют три типа топливных элементов: топливные элементы с расплавом карбоната, фосфорной кислоты и твердооксидные топливные элементы.Среди этих вариантов твердый оксид (ТОТЭ) является наименее развитым, но он привлек к себе повышенное внимание из-за прорывов в материалах ячеек и конструкции батарей. Вместо того, чтобы работать при очень высокой рабочей температуре 800–1000 ° C (1472–1832 ° F), новое поколение керамического материала снизило температуру сердечника до более приемлемых 500–600 ° C (932–1112 ° F). . Это позволяет использовать для вспомогательных деталей обычную нержавеющую сталь, а не дорогую керамику.

      Высокая температура позволяет напрямую извлекать водород из природного газа в процессе каталитического риформинга.Окись углерода, загрязняющая ПЭМ, является топливом для ТОТЭ. Возможность принимать топливо на основе углерода без специального риформинга и обеспечивать высокую эффективность дает значительные преимущества для топливных элементов этого типа. Когенерация путем запуска парогенераторов из побочного тепла повышает эффективность ТОТЭ до 60 процентов, что является одним из самых высоких показателей среди топливных элементов. Как минус, высокая температура дымовой трубы требует использования экзотических материалов для сердечника, что увеличивает производственные затраты и сокращает срок службы.

      Топливный элемент с прямым метанолом (DMFC)

      Портативные топливные элементы привлекли внимание, и наиболее многообещающей разработкой является топливный элемент с прямым метанолом . Этот небольшой агрегат недорог в производстве, удобен в использовании и не требует сжатого водородного газа. DMFC обладает хорошими электрохимическими характеристиками, и заправка осуществляется путем впрыскивания жидкости или замены картриджа. Это позволяет продолжать работу без простоев.

      Производители признают, что до прямой замены батареи топливным элементом потребуются годы.Чтобы преодолеть разрыв, топливный микроэлемент служит зарядным устройством для обеспечения непрерывной работы бортовой батареи. Кроме того, метанол токсичен и легко воспламеняется, и существуют ограничения на количество топлива, которое пассажиры могут взять с собой в самолет. В 2008 году Министерство транспорта вынесло постановление, разрешающее пассажирам и экипажу перевозить утвержденный топливный элемент с установленным картриджем с метанолом и двумя дополнительными запасными картриджами объемом 200 мл (6,76 жидких унций). Это положение еще не распространяется на водород в бутылках.

      На рис. 2 показан микротопливный элемент Toshiba, а на рис. 3 показана заправка метанолом чистотой 99,5%.

      Рисунок 2: Микро топливный элемент. Этот прототип микротопливного элемента способен обеспечивать постоянную мощность 300 мВт.
      Предоставлено Toshiba
      Рис. 3. Топливный элемент Toshiba с заправочным картриджем. Топливо в 10-миллилитровом баке – метанол чистотой 99,5%.
      Предоставлено Toshiba

      Производятся улучшения, и Toshiba представила прототип топливных элементов для ноутбуков и других приложений, генерирующих от 20 до 100 Вт. Блоки компактны, а удельная энергия сравнима с таковой у никель-кадмиевых аккумуляторов. Между тем, Panasonic утверждает, что удвоила выходную мощность при аналогичном размере, указав календарный срок службы в 5000 часов, если топливный элемент используется с перебоями в течение 8 часов в день. Низкая долговечность этих топливных элементов была проблемой, с которой нужно было считаться.

      Предпринимаются попытки использовать небольшие топливные элементы, работающие на накопленном водороде. Повышенная эффективность и меньший размер – преимущества чистого водорода перед метанолом. Эти миниатюрные системы не имеют насосов и вентиляторов и абсолютно бесшумны. Картридж объемом 21 куб.см обеспечивает эквивалентную энергию примерно 10 щелочным батареям АА с временем работы между дозаправками 20 часов. Это позволяет использовать портативные компьютеры, беспроводную связь и фонарики для велосипедиста-одиночки.

      Военные и любители отдыха также экспериментируют с миниатюрными топливными элементами.На рисунке 4 показан портативный топливный элемент, изготовленный на базе SFC Smart Fuel Cell . Топливные элементы EFOY имеют разную мощность от 600 до 2160 ватт-часов в день.

      Рисунок 4: Портативный топливный элемент для потребительского рынка.
      Топливный элемент преобразует водород и кислород в электричество, и чистая вода является единственным побочным продуктом. Топливные элементы можно использовать в помещении в качестве генератора электроэнергии.
      Предоставлено SFC Smart Fuel Cell AG
      (2010)


      В таблице 5 описаны области применения и обобщены преимущества и ограничения обычных топливных элементов.В таблицу также включены расплавленный карбонат (MCFC) и фосфорная кислота (PAFC), классические системы топливных элементов, которые существуют уже некоторое время и обладают уникальными преимуществами.

      Тип топливного элемента

      Приложения

      Темп.
      эффективность

      Преимущества

      Ограничения

      Протонообменная мембрана 000 (PEMFC)

      00

      00

      00

      00

      00

      00

      00

      00

      00

      00

      00 9208

      00 C;
      80 ° C типично;
      КПД 35–60%

      Компактная конструкция, длительный срок службы, быстрый запуск, хорошо проработанный

      Дорогой катализатор; требуется химическое топливо; комплексный контроль тепла и воды

      Щелочной
      (AFC)

      Космос, военное дело, подводные лодки, транспорт

      90–100 ° C;
      КПД 60%

      Низкие затраты на запчасти и эксплуатацию; нет компрессора; кинетика быстрого катода

      Большой размер; чувствителен к примесям водорода и кислорода

      Расплавленный карбонат
      (MCFC)

      Крупная энергетика

      600–700 ° C;
      КПД 45–50%

      Высокая эффективность, гибкость в использовании топлива, когенерация

      Высокая температура вызывает коррозию, длительный запуск, короткий срок службы

      Фосфорная кислота
      (PAFC)

      Средняя и большая электроэнергетика

      150–200 ° C;
      КПД 40%

      Хорошая устойчивость к примесям топлива; когенерация

      Низкая эффективность; ограниченный срок службы; дорогой катализатор

      Твердый оксид (ТОТЭ)

      Средняя и большая электроэнергетика

      700–1000 ° C;
      с КПД 60%

      Снижает расход топлива; может использовать природный газ, высокоэффективный

      Высокая температура вызывает коррозию, длительный запуск, короткий срок службы

      Прямой метанол
      (DMFC)

      Портативное, мобильное и стационарное использование

      40 –60 ° С;
      КПД 20%

      Компактный; питается метанолом; без компрессора

      Комплексная дымовая труба; медленный ответ;
      низкая эффективность

      Таблица 5: Преимущества и недостатки различных систем топливных элементов.
      Топливные элементы развиваются постепенно; удельная мощность низкая, и прямая замена батареи может оказаться невозможной.

      Разработки

      Ограничения включают медленное время запуска, низкую выходную мощность, медленную реакцию на запрос мощности, плохие возможности загрузки, узкую полосу пропускания мощности, короткий срок службы и высокую стоимость. Как и в случае с батареями, характеристики всех топливных элементов ухудшаются с возрастом, и батарея постепенно теряет эффективность. Такие потери производительности гораздо менее очевидны для ICE.

      Топливные элементы мощностью менее 1 кВт обычно не находятся под давлением и используют только вентилятор для подачи кислорода; топливные элементы мощностью более 1 кВт находятся под давлением и включают в себя компрессор, который снижает эффективность, и система может стать довольно шумной. Относительно высокое внутреннее сопротивление топливных элементов создает дополнительную проблему. Каждая ячейка стека вырабатывает около 1 вольт в разомкнутой цепи; большая нагрузка вызывает заметное падение напряжения. Как и в случае с батареей, пропускная способность сети с возрастом уменьшается. Известно также, что отдельные ячейки в стеке вызывают отказы, и загрязняющие вещества вносят большой вклад.На рисунке 6 показаны зависимости напряжения и мощности от нагрузки.

      Рисунок 6: Диапазон мощности портативного топливного элемента
      Высокое внутреннее сопротивление вызывает быстрое падение напряжения элемента
      с нагрузкой. Диапазон мощности ограничен от 300 до 800 мА.
      Предоставлено Cadex

      Топливные элементы лучше всего работают при 30-процентном коэффициенте нагрузки; более высокие нагрузки снижают эффективность.Это и плохой отклик дроссельной заслонки переводят топливный элемент в режим поддержки или в зарядное устройство, чтобы поддерживать заряд аккумуляторов. Автономного источника питания, как и надеялись разработчики, не получилось.

      Парадокс топливного элемента

      Топливный элемент пользовался наибольшей популярностью в 1990-х годах, когда ученые и сторонники акций представляли мир, работающий на чистом и неисчерпаемом ресурсе – водороде. Они предсказали, что автомобили будут работать на топливных элементах, и что бытовое электричество также будет производиться с помощью топливных элементов.Цены на акции резко выросли, но предельная производительность, высокие производственные затраты и ограниченный срок службы смягчили мечту о водороде.

      Было сказано, что топливный элемент изменит мир, как микропроцессор в 1970-х. Появится чистый и неисчерпаемый источник энергии, который решит экологические проблемы сжигания ископаемого топлива. С 1999 по 2001 год более 2000 организаций принимали активное участие в разработке топливных элементов, а четыре крупнейшие публичные компании по производству топливных элементов в Северной Америке привлекли более миллиарда долларов США на публичных предложениях акций.Что пошло не так?

      Водород не является источником энергии как таковой, а является средой для транспортировки и хранения энергии, аналогичной электричеству, которое заряжает аккумулятор. Чтобы представить себе «сжигание бесконечного запаса водорода», сначала нужно произвести топливо, потому что водород нельзя перекачивать с земли, как это возможно с нефтью. В то время как ископаемое топливо хорошо подходит для производства водорода, использование этого ценного топлива для высвобождения водорода не имеет особого смысла, если его добыча стоит столько же или больше, как и сжигание его напрямую.Единственная выгода – сокращение выбросов парниковых газов.

      Подобно тому, как в середине 1800-х годов попытка управлять самолетами на паре провалилась, вполне вероятно, что топливный элемент никогда не станет той электростанцией, на которую надеялись ученые. Но интерес к автомобильной отрасли в Японии возобновился. Топливные элементы заменяют аккумуляторные батареи и дизельные генераторы в офисных зданиях, поскольку они могут быть установлены в тесных складских помещениях с минимальным обслуживанием и без необходимости выхлопа. Топливные элементы обеспечивают непрерывную и экологически чистую работу вилочных погрузчиков на складах, тогда как топливные элементы 40M вырабатывают чистую электроэнергию в удаленных местах.Конечная мечта – запускать автомобили на чистых топливных элементах.

      Топливные элементы однажды смогут управлять самолетами с электрическими колесными двигателями. Это снизит уровень загрязнения и сэкономит до 4 процентов топлива, если не будут работать реактивные двигатели. Вода, полученная из топливных элементов во время зарядки батарей, может служить питьевой водой на борту; регенеративное торможение может дополнительно помочь в зарядке аккумуляторов и суперконденсаторов для быстрого принятия заряда. Конечная мечта – запускать самолеты и автомобили на чистых топливных элементах.

      Нанесение на карту больших площадей с помощью DJI

      Иногда вам может потребоваться нанести на карту такие большие площади, что это невозможно сделать с помощью одной батареи. Ниже приведены инструкции о том, как выполнять миссию с использованием нескольких батарей.

      Мы также рекомендуем прочитать это руководство. В этом тематическом исследовании подробно рассказывается, как один заказчик эффективно и действенно нанес на карту 450 акров (около 180 гектаров).

      При планировании нет необходимости создавать множество небольших планов, чтобы присоединиться к ним на более позднем этапе.Вы должны создать план как обычно, но сделать границу достаточно большой, чтобы она покрывала всю область, которую вы планируете нанести на карту.

      ❗️

      Просмотрите спутниковые карты и карты в разрезе для определения препятствий

      Отсканируйте спутниковые карты на предмет потенциальных препятствий на пути к прямой видимости. Проверьте свои местные диаграммы VFR в разрезе для башен и тому подобного. Воспользуйтесь этой возможностью, чтобы получить хорошее представление о дорогах и ландшафте и начать думать о местах для установки, взлета, посадки для замены батарей и размещения для наблюдений за полетом.

      🚧

      Делить или не делить?

      Некоторые операторы предпочитают рисовать одну большую миссию в DroneDeploy. Хотя это полезный способ получить общую оценку времени полета, некоторые предпочитают создавать несколько миссий полета, которые разделяют AOI на управляемые части. Это может позволить легче поддерживать LOS, планировать замену батарей и поддерживать простые границы, а также ограничивать количество узких углов.

      Начните полет как обычно, но обязательно следите за уровнем заряда батареи.Вы можете увидеть текущий уровень заряда батареи на рисунке ниже.

      Значок батареи на верхней боковой панели справа показывает текущий уровень заряда батареи.

      Когда батарея начинает разряжаться, пульт дистанционного управления начинает подавать предупреждающий сигнал, а значок батареи становится красным. Вы можете нажать / щелкнуть красную кнопку «Домой» в правом нижнем углу экрана или нажать и удерживать кнопку «Домой» на пульте дистанционного управления, чтобы вернуть дрон к месту взлета.

      Кнопка «Домой» вернет дрон на место взлета.

      Дрон возвращается домой после того, как пользователь нажимает кнопку «Домой».

      Выключите аккумулятор. Замените разряженную батарею на новую, чтобы продолжить картографирование.

      Откройте свои планы полетов и выберите тот, который вам нужно выполнить.

      Нажмите «Fly», чтобы открыть неполный план.

      Оставшаяся часть вашего плана полета появится на вашем экране вместе с контрольным списком. После того, как пользователь пройдет свой контрольный список, он может просто нажать кнопку «Начать полет», чтобы дрон снова запустился.

      Как только вы перезапустите полет, ваш дрон вернется туда, где вы остановились в последний раз, и продолжит съемку.

      Промойте и повторяйте, пока не будет нанесена на карту вся область!

      Все полетные данные должны быть сохранены в плане, над которым вы работали ранее. Процесс загрузки не изменится для этих типов миссий.

      🚧

      Проверить данные в поле

      Несмотря на лучшую подготовку, проблемы с качеством данных все еще возникают.Камеры работают со сбоями и не могут делать снимки, GPS не добавляет правильные геотеги к изображениям или фотографии оказываются переэкспонированными. Чтобы проверить данные в полевых условиях, принесите на сайт несколько карт micro SD и поменяйте их местами после прохождения каждого раздела. Если у вас есть точка доступа Wi-Fi и ноутбук, рекомендуется начать загрузку в поле, чтобы убедиться, что все изображения были сняты в тех областях, которые вы планировали.

      Начало загрузки в поле предупредит вас, если есть недостающие разделы, как показано выше.

      Забытое или неподготовленное оборудование может привести к потере времени или, в зависимости от того, как далеко вы прошли, может даже привести к тому, что день будет полностью отложен. Ведите основной упаковочный лист, который будет использоваться для всех крупных миссий. Для каждой новой миссии сверяйтесь с главным списком и добавляйте или удаляйте элементы по мере необходимости. Накануне вечером убедитесь, что вы упакованы, дважды проверьте свой список и зарядили все батареи и оборудование.

      Образец упаковочного листа (для полета 450 акров):

      • DJI Phantom 4 Pro x2 (потому что «два – один, а один – нет»)
      • Карта Micro SD 64 ГБ x2
      • Считыватель Micro SD на USB x2 (по одному в каждом случае и дополнительный в каждом автомобиле)
      • Phantom 4 Pro аккумулятор x5
      • Полностью заряженный ноутбук и зарядное устройство (для просмотра сделанных изображений в полевых условиях)
      • Инвертор 400 Вт (подключен к аккумулятору грузовика, мы планируем модернизировать до 1000 Вт)
      • DJI Phantom 4 Pro зарядное устройство
      • 3 аккумулятора, параллельное зарядное устройство
      • Сумка для аккумуляторов LiPo Guard x2 (для безопасной зарядки аккумуляторов внутри)
      • Охладитель на 2 галлона (для охлаждения аккумуляторов после каждого полета и более быстрой их загрузки в зарядное устройство)
      • Пакет со льдом Stay-dry x2 (помещается в холодильник и не потеет)
      • Фильтры объектива ND (для предотвращения побелки в солнечные дни)
      .

Вам может понравится

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.