Отопительные радиаторы — типы, особенности, применение

Современный рынок отопительных радиаторов очень разнообразен: стальные, чугунные, алюминиевые, биметаллические приборы активно конкурируют между собой. Важную роль в борьбе за покупателя играют внешний вид и стоимость изделия, но на первом плане остаются его технические и эксплуатационные характеристики.

Не всякий прибор, как импортный, так и отечественный, выдержит, например, условия работы в действующих российских сетях центрального отопления. Напомним, что в нашей стране расчетная температура теплоносителя в системах, выполненных по однотрубной схеме, составляет 105°С; давление в высотных зданиях может длительное время поддерживаться на уровне 10 атм, иногда превышая это значение. Прибавьте гидравлические удары, которые имеют место в централизованных системах при пуске насосного оборудования, и низкое качество воды (высокое содержание кислорода, солей, щелочи, железа, взвешенных частиц и т. д.).

Большинство современных радиаторов предъявляют к теплоносителю требования, которые невозможно обеспечить в открытых системах отопления.

Единственным в нашей стране документом, регламентирующим параметры воды в закрытых системах теплоснабжения, являются «Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей РФ». Однако даже при строгом соблюдении изложенных в этом документе норм (что далеко не всегда бывает на практике) параметры теплоносителя могут не соответствовать тем, которые необходимы для долгой и эффективной работы отопительного прибора. (Например, оптимальное значение pH для алюминиевых радиаторов составляет 7-8, а Правила регламентируют эту величину в пределах 8,3-9,5.)

Тем не менее, ситуация в отечественном теплоснабжении постепенно меняется: чаще применяются закрытые расширительные баки, двухтрубная схема, автономные (в том числе – низкотемпературные) и независимые системы отопления (энергия из теплоцентрали поступает в них через теплообменник). Поэтому российским рынком востребованы качественные отопительные радиаторы разного типа, — главное применять их в системах с теми параметрами, на которые они рассчитаны.

Чугунные секционные отопительные радиаторы

Традиционные для нашей страны отопительные радиаторы. Основное их преимущество — возможность использования в открытых системах. В отличие от других радиаторов, чугунные практически нечувствительны к опорожнениям системы, то есть позволяют сколь угодно часто сливать из нее воду. При разливке чугуна на его поверхности образуется особенно прочный слой с повышенным содержанием кремния, поэтому в необработанном виде чугун довольно стоек к коррозии, в том числе — от воздействия твердых частиц, присутствующих в теплоносителе. При этом чугун является довольно хрупким материалом, и для выполненных из него радиаторов опасны гидравлические удары. Что касается устойчивости к стабильным воздействиям, то сегодня на рынке представлено достаточно моделей с рабочим давлением 9–12 атм (максимальная температура теплоносителя 110°С).

Говоря об эксплуатационных свойствах чугунных отопительных радиаторов, следует отметить их высокую теплопроводность (положительное качество) и большую тепловую инерционность. Применительно к современным системам отопления последнее обстоятельство является существенным недостатком. Сегодня становится нормой оснащать отопительные приборы термостатическими вентилями, которые автоматически изменяют расход теплоносителя в зависимости от температуры в обогреваемом помещении. В случае с инерционным чугунным радиатором эффект от этого снижается, так как отопительный прибор долго остывает при закрытии вентиля и так же долго разогревается после его открытия.

В настоящее время чугунные радиаторы в нашей стране предлагают такие фирмы, как DemirDokum (Турция), Viadrus (Чехия), Roca Radiadores (Испания), Минский завод отопительного оборудования (Белоруссия), завод «Сантехлит» (Россия).

Эти отопительные радиаторы изготавливают из материала, который в отличие от чугуна сочетает хорошую теплопроводность с низкой тепловой инерцией, то есть способностью быстро реагировать на изменения потребности помещения в тепле.

С точки зрения способности выдерживать высокое давление современные алюминиевые радиаторы входят в число наиболее прочных. Наряду с моделями, рассчитанными на работу при, например, 6 атм, существуют и широко предлагаются приборы с рабочим давлением до 20 атм; они разработаны с учетом особенностей российского рынка.

Алюминий относится к металлам с высокой химической активностью, но оксидная пленка, образующаяся на поверхности изделий из него, не вступает в соединение с другими элементами. Тем не менее, алюминиевые радиаторы предъявляют довольно жесткие требования к используемому теплоносителю. В частности, оптимальное значение pH составляет для систем водяного отопления с алюминиевыми радиаторами 7-8. Опасность представляют также твердые частицы, которые могут присутствовать в теплоносителе; они вызывают абразивный износ и разрушают защитный слой на внутренней поверхности прибора. Поэтому в системах с алюминиевыми радиаторами рекомендуется устанавливать дополнительные грязевики и фильтры.

В настоящее время используется две технологии изготовления алюминиевых  отопительных радиаторов: литье под давлением и прессование (экструзия). В первом случае применяется так называемый силумин — сплав алюминия с кремнием (содержание кремния — около 12%), во втором требуется алюминий высокой чистоты (не менее 98%). Специалисты считают, что «экструзионные» радиаторы более требовательны к качеству теплоносителя, и не рекомендуют устанавливать их в системах центрального отопления.

Обращает на себя внимание и электрохимическая активность алюминия, то есть способность образовывать при контакте с некоторыми другими металлами гальванические пары. Противоположным алюминию электрохимическим потенциалом обладает, например, широко используемая в сантехнических системах медь. Мнения о том, представляет ли это реальную опасность, расходятся. Специалисты из фирмы Global, утверждают, что при правильной эксплуатации системы отопления с медной разводкой и алюминиевыми радиаторами ускоренной коррозии не происходит, поскольку для начала этого процесса самой по себе разницы в электрохимических потенциалах применяемых металлов недостаточно. Тем не менее, в рекомендациях НИИсантехники указывается на необходимость использования чугунных, бронзовых или латунных переходников, чтобы не допустить непосредственного контакта алюминия и меди. Для уменьшения опасности коррозии в месте присоединения радиатора к стальной трубе также рекомендуется применять оцинкованные, кадмированные или чугунные проходные пробки.

В процессе эксплуатации алюминиевых отопительных радиаторов в них выделяется и скапливается водород, поэтому каждый прибор следует оснащать воздухоотводчиком, который необходимо регулярно обслуживать (при выпуске газа запрещается пользоваться открытым огнем и курить).

Среди производителей, предлагающих на российском рынке высокопрочные алюминиевые радиаторы, можно назвать целый ряд предприятий из Италии: компании Global, Helyos и Sira. В нашей стране выпуск современных отопительных приборов из алюминия наладили Royal Thermo.

Наружные поверхности и оребрение биметаллических радиаторов выполнены из алюминия, но проводящие каналы у них стальные.

Попросту говоря, это алюминиевые отопительные  радиаторы, внутрь которых заделаны в процессе изготовления стальные трубки. (Первой такую конструкцию предложила и запатентовала итальянская фирма Sira, рис. сверху) Это несколько снизило теплоотдачу прибора, но позволило увеличить его прочность (в настоящее время на рынке присутствуют модели с рабочим давлением до 35 атм) и в какой-то мере смягчить требования к теплоносителю (например, для биметаллических радиаторов Global Style допустимо значение pH в диапазоне 6,5-9,5). Фирмы-изготовители и продавцы предлагают такие приборы для установки в высотных зданиях. Наиболее надежными являются отопительные радиаторы, в которых теплоноситель контактирует только со сталью, а не со сталью и алюминием.

Производители: итальянские фирмы Sira и Global, российские Rifar и Royal Thermo, китайские Rommer.

Радиаторы, изготовленные из стали, обладают низкой тепловой инерцией и хорошей теплоотдачей. Это позволяет эффективно использовать их в современных системах отопления.

Слабым местом этих отопительных радиаторов является повышенная чувствительность к содержанию растворенного в теплоносителе кислорода. Поэтому область применения стальных отопительных радиаторов — закрытые системы отопления. Коррозия таких отопительных приборов усиливается после опорожнения системы. Основные эксплуатационные характеристики (рабочее давление, максимальная температура теплоносителя и т. д.) зависят от конструкции и толщины стенки радиатора.

В настоящее время на рынке присутствуют три вида стальных отопительных радиаторов: секционные, трубчатые и панельные. Под секционными здесь имеются в виду стальные радиаторы, секции которых выполнены штамповкой из листовой стали. Они хорошо очищаются от пыли, но рассчитаны на небольшое рабочее давление (до 6 атм), поэтому мало предлагаются в настоящее время.

Наиболее прочными из стальных радиаторов являются трубчатые (и колончатые) приборы; они выпускаются на рабочее давление 10-15 атм. Эти радиаторы позволяют достичь высокого теплового комфорта благодаря оптимальному соотношению передачи тепла радиацией и конвекцией.

Все внешние поверхности трубчатых радиаторов легко доступны для уборки пыли. В целом это самые дорогие радиаторы из представленных на рынке (за исключением, пожалуй, эксклюзивных серий чугунных приборов). Производители: Arbonia, Zehnder, Kermi, Purmo.

Стальные панельные радиаторы-конвекторы относятся к числу наиболее популярных на Западе (в Германии, например, на их долю приходится около 80% продаж). Это относительно недорогие и высокоэффективные отопительные приборы, в большинстве своем рассчитанные на рабочее давление 8,7 атм и максимальную температуру теплоносителя 110°C. Уже говорилось, что стальные радиаторы особенно чувствительны к воздействию кислорода; панельные, кроме того, подвержены загрязнению, поэтому на магистралях и стояках целесообразно устанавливать фильтры или грязевики.

Наиболее известными на российском рынке зарубежными производителями стальных панельных радиаторов можно назвать фирмы Kermi, Stelrad, Buderus, Purmo и Rommer.

Радиаторы отопления: какие лучше для квартиры (47 фото) – сравниваем варианты

Радиатор отопления из медных трубок

Выбирая радиаторы отопления (какие лучше для квартиры, а какие для частного дома), следует учесть несколько факторов, но главный из которых, без сомнения – это качество теплоносителя.

Содержание

Хороший радиатор отопления – залог комфортабельности и уюта в любом помещении

Хромированный радиатор смотрится очень эффектно

Если говорить о системе центрального отопления, то качество воды (а именно она выполняет роль теплоносителя) в ней очень далеко от идеального:

• вода имеет очень высокий показатель водородности, который может достигать значения pH 9,5, к тому же в ней очень много химически активных соединений и примесей, которые, вступая в реакцию с металлом, могут вызвать коррозию радиатора
• в воде содержится большое количество примесей – частичек песка или шлама, которые, перемещаясь по системе под давлением, выступают в роли своего рода абразива, царапая трубы и батареи изнутри, за несколько лет они способны просто протереть их
• нестабильность температуры – она может колебаться в достаточно значительных пределах, иногда радиаторы почти холодные, а иногда – к ним просто невозможно дотронуться

Радиатор темного цвета отлично впишется в интерьер современного стиля

Вертикальный хромированный радиатор

Чтобы радиатор отопления сочетался с вашим интерьером, его можно покрасить в любой цвет

Кроме того, есть еще несколько факторов, характерных для систем центрального отопления:

• рабочее давление системы – радиаторы должны выдерживать, как минимум, в полтора раза большее значение, чем действующее в отопительной системе. Для «хрущевок» оно составляет порядка 5-8 атмосфер, для более современных девяти- и шестнадцатиэтажек – 10-12 атмосфер, а в новых домах может достигать и 15
• гидравлический удар – пиковое изменение давления теплоносителя, вызванное заполнением системы или перекрытием крана
• летом воду из системы отопления сливают, поэтому материал радиатора должен противостоять «сухой» коррозии

Белые вертикальные радиаторы на желтом фоне

Некоторые радиаторы с интересным дизайном вполне могут стать элементом декора

Радиаторы – это важнейшая часть отопительной системы в целом, которые во многом и определяют эффективность её функционирования, от правильного их выбора будет зависеть, насколько комфортно, уютно и тепло вы будете чувствовать себя. При этом замена радиаторов – операция не только очень хлопотная, но и весьма затратная. Рассмотрим подробнее, какой тип радиатора оптимально подходит для установки в квартире.

Гостиная в стиле лофт с медным радиатором

Черный радиатор на фоне серой кирпичной стены

Радиатор, расположенный в ванной комнате, можно соединить с полотенцесушителем

Стальные радиаторы: однозначно не для квартир

Небольшой вес, компактность, низкая инертность, стилистическое разнообразие и привлекательность – все это сильные стороны стальных радиаторов, которые отлично подойдут для индивидуального отопления. А вот для центрального отопления они категорически не подходят:

• они могут выдержать небольшое (до 8 атмосфер) рабочее давление в системе, и, соответственно, не способны выдержать гидроудар
• очень чувствительны к кислороду, который попадает в трубы вместе с водой
• после слива воды в конце отопительного сезона, внутренние стенки стальных радиаторов начинают активно окисляться (ржаветь)

Гостиная со стальным радиатором отопления

Стальной радиатор в кабинете с интерьером в стиле эко

Отзывы.

Семен:

«Очень большой выбор панельных стальных батарей. Можно выбрать радиатор «стандартного» прямоугольного форм-фактора, который можно просто упрятать под окно. А можно подобрать очень стильные, оригинальные и привлекательные модели»

Антонина:

«Со временем батарея превращается в пылесборник, убирать её очень тяжело. Панель радиатора (основная часть батареи) – это два тонких листа, в которых выштампованы вертикальные каналы для движения воды, сваренные друг с другом. Вот на этих впадинах и собирается вся пыль, очень негигиенично.»

Станислав:

«Поставили, но после подключения отопления начали подтекать. В системе что-то шумит и трещит, нам сказали – это колебания давления. Обратились в жилконтору, там только руками развели, мол, ваши проблемы, мы за давление не отвечаем. Среди зимы срочно пришлось менять один радиатор, второй еле дотянул до весны.»

Спальня в белых тонах со стальным радиатором

Алюминиевый радиатор: непереносимое соседство

Высокая теплоотдача (самая высокая из всех типов радиаторов, может достигать 200 Вт на секцию), низкий вес, элегантный дизайн, прочные и достаточно надежные (могут работать с давлением до 16 атмосфер) алюминиевые радиаторы абсолютно не переносят соседства с железными трубами – а именно по ним, в подавляющем большинстве случаев, транспортируется вода. Совмещение их в одной системе запускает агрессивные химические реакции, которые наносят вред, прежде всего, алюминиевым батареям. Кроме того, алюминиевые батареи очень чувствительны как к качеству воды, так и к наличию примесей в ней.

Секционный алюминиевый радиатор

Установка батарей из алюминия (впрочем, как и стальных) полностью оправдана в частных домах, а так же может рассматриваться как в вариант в многоквартирных домах с индивидуальным отоплением. Так же их можно установить в домах, имеющих собственную систему отопления (в которой вода проходит предварительную обработку), а для транспортировки теплоносителя используются полипропиленовые трубы.

Декоративные деревянный экран для батареи

Отзывы.

Виктор Петрович:

«В квартире решили поставить индивидуальное отопление, был выбор алюминиевые (с обогревом водой) или электрические радиаторы отопления (конвекторы). Выбрали первые и не жалеем — заполнили систему очищенной водой, греет просто замечательно, включаешь обогреватель, пару минут – и радиаторы горячие.»

Семеныч:

«Многие негативные отзывы связаны именно с качеством радиаторов, но при этом хорошие качественные батареи не могут стоить «три копейки». Это все равно, что купить «Ладу» и требовать от неё, как от «Феррари». Тем более, если брать радиаторы на рынке, китайские, не пойми какого производителя, слепленные непонятно из чего.»

Ольга:

«Если у вас дети, будьте внимательны – у некоторых алюминиевых радиаторов пластины оребрения очень тонкие и острые, такие лучше не ставить в детскую. Или потребуется накрыть их какой-то доп. защитой.»

Валерий:

«У нас на районе старая котельная, а соседи сверху рискнули – поставили алюминиевые батареи. Заодно и нам ремонт сделали – потом, когда они обильно потекли.»

Вертикальный алюминиевый радиатор прекрасно справится с обогревом кухни, совмещенной с гостиной

Чугунные батареи: классика теплотехники

Не будет преувеличением, если сказать, что чугунные радиаторы переживают вторую (и вполне оправданную) молодость. Прежде всего, разработчики активно поработали с составом и структурой чугуна, чтобы сохранив его прочность, повысить его теплопередачу. Если в классических чугунных «гармошках» мощность одной секции составляла порядка 80 Вт, то в современных моделях она практически в два раза выше – до 150-160 Вт.

Классический чугунный радиатор

Другое направление – эстетическое. Активно используются порошковые краски, которые позволяют получить равномерное и долговечное покрытие по всей батареи. Чугунные батареи незаменимы для интерьеров в классическом и английском стиле, поэтому сейчас можно подобрать радиаторы с фигурным литьем и с возможностью установки на ножках.

Чугунный радиатор отопления с фигурным литьем и на ножках

Батарея должна не только служить источником тепла, но и гармонично вписываться в интерьер

Чугунные радиаторы прекрасно смотрятся в интерьере венецианского стиля

Сохранили чугунные радиаторы и свои «традиционные» преимущества:

• невосприимчивость к воде – точнее говоря, к качеству теплоносителя. Чугун крайне устойчив как уровню pH, наличию песка и прочего мусора, то есть всех тех агрессивных моментов, которые просто убивают другие радиаторы
• коррозийная устойчивость – чугун практически не чувствителен к сухой коррозии, поэтому отлично переносит летнее время, когда из системы отопления сливают воду
• устойчивость к засорению – внутреннее сечение радиатора имеет большой диаметр, поэтому даже если какой-то посторонний предмет попадет в теплоноситель (что очень даже не исключено, учитывая качество подготовки воды в тепломагистралях), то он пройдет сквозь радиатор, не создав заторов для воды. Отсюда и другое преимущество – большая (по времени) периодичность чистки батарей

Спальня в стиле фьюжн с черным радиатором

• устойчивость к перегреву – чугунные радиаторы рассчитаны на температуру теплоносителя до 150° С
• чугунные батареи отлично держат гидравлический удар и абсолютно нечувствительны к перепадам рабочего давления
• долговечность – изготовление по современным технологиям гарантирует безаварийную работу батарей до 50 лет, в этом показателе чугунным батареям нет равных

Один из главных недостатков чугунных батарей – их вес, их монтировать можно только к основательной стене (никакой гипсокартон с закладными их не выдержит), используя крепкие кронштейны. Сюда же можно отнести и высокую инерционность – чугун долго прогревается.

Чугунные батареи очень прочны и долговечны

Медный радиатор отлично впишется в интерьер кухни лофт

Отзывы.

Стас:

«Подключение радиатора отопления из чугуна можно проводить к любому типу теплоносителя (труб)- они «всеядны», одинаково хорошо добрососедствуют как с металлом, так и с пластиком. Плюс – у них лучевой способ отопления, при котором нагревается не только воздух, но и предметы, расположенные рядом.»

Юлия:

«Очень долго прогреваются, у них большая инерция, автоматические системы обогрева и климатконтроля с чугунными батареями малоэффективны. Между секциями убрать и протереть пыль – еще то удовольствие, там постоянно скапливается пыль.«

Евгений:

«Чугунные батареи могут быть красивыми, надо только поискать, есть очень стильные вещи, стилизованные под старину, а есть почти хай-тек. Благодаря новым подходам, увеличилась поверхность теплоотдачи, батареи больше отдают тепла.«

Геннадий:

«В обслуживание системы отопления перед холодами входит такой процесс, как промывка — это когда в систему закачивают такую специальную жидкость, которая удаляет засоры, накипь, шлаки и т.д. И все это гоняют под хорошим давлением. Выдержать это могут только чугунные батареи, ну – еще биметалл.»

Современные чугунные батареи тоже могут быть эстетически привлекательными

Биметаллические радиаторы отопления: хорошо, но дорого

Попытка совместить надежность и долговечность чугунных радиаторов с теплоэффективностью и привлекательностью алюминиевых. Результат – комбинированные радиаторы со стальным сердечником и алюминиевой фигурной оболочкой. Они хорошо держат высокое рабочее давление и им не страшны гидроудары, устойчивы к коррозии, хорошо отдают тепло, при этом имеют низкую инерционность, поэтому легко управлять теплоотдачей, регулируя (поддерживая) температуру в помещении, показатель секционной тепловой мощности – 180-190 Вт (выше показатели только у алюминиевых). Но такая универсальность дорого стоит – в прямом значении этого слова, ведь по стоимости биметаллические радиаторы значительно превосходят все остальные типы радиаторов.

Детская комната с яркими биметаллическими радиаторами

Радиаторы отопления могут иметь различное исполнение

Секционная биметаллическая батарея

Радиатор отопления трубчатого типа

Отзывы.

Юлия Петровна:

«Отлично подошли в детскую, округлые формы, нет резких углов, плоские поверхности.»

Стас:

«По поводу стоимости. Просто к стоимости алюминиевых радиаторов добавьте стоимость ремонта – своего и соседей, и сразу все станет на свои места. Заплатил раз – и спишь спокойно.»

Вадим:

«Вариант как раз для городской квартиры с центральным отоплением. Большой и разнообразный модельный ряд, есть стильные и привлекательные варианты, это не чугунные раритеты, их не придется искусно прятать, отлично переносят нашу «химическую» воду. А вот для частного дома – не стоит, просто переплатите солидную сумму.»

Владимир В:

«Привлекает возможность подобрать мощность радиатора, добавляя необходимое количество секций. Легко собираются и просто устанавливаются, даже можно к гипсокартону прикрепить.»

Радиатор с лакированной черной металлической отделкой открытого типа

Выбор радиаторов в квартиру с центральным отоплением

Преимущественная часть многоквартирных домов в России подключена к системе центрального отопления. Такие сети изначально предполагают установку стандартных чугунных радиаторов. Выбор чугуна для изготовления отопительных приборов обуславливался его стойкостью к воздействию воды, прочностью и долговечностью. Современные технологии позволили использовать в системах отопления батареи из других материалов. Они имеют более привлекательный внешний вид, доступны по цене.

В то же время их эксплуатационные характеристики и технические параметры не всегда позволяют использовать такие радиаторы в обычной городской квартире.

Особенности систем центрального отопления

Подача тепла по отопительной сети имеет свои преимущества над автономным отоплением, но и таит в себе определенную угрозу. Вам не нужно беспокоиться о работе котла, проводить профилактику, регулировать температуру теплоносителя. С началом сезона горячую воду пускают по трубам, откуда она попадает в ваш дом, принося тепло.

Система центрального отопления имеет и серьезные недостатки:

• проходя по длинной трубопроводной сети, теплоноситель накапливает большое количество механических и химически активных веществ, что приводит к повреждению труб и радиаторов;
• температура в помещении зависит от теплоносителя и чаще всего нестабильна. Регулировать ее практически невозможно;
• частые скачки рабочего давления и гидроудары могут вывести из строя отопительные устройства.

Пожалуй, такие перепады являются главной опасностью, поскольку при недостаточной прочности радиатор может лопнуть, а содержимое труб нанесет немалый ущерб квартире.

Параметры выбора батарей в квартиру

Чаще всего вопрос о том, какие выбрать радиаторы, встает перед владельцами квартир во время проведения капитального ремонта. Очень важно правильно подобрать тип батареи, ведь от этого будет зависеть и комфорт семьи в отопительный сезон, и безопасность вашего дома.

Выбор устройства должен осуществляться с учетом особенностей центральной системы отопления, площади квартиры и личных предпочтений владельцев.Новый радиатор должен быть достаточно прочным, надежным и функциональным. Кроме этого батареи для квартир должны отвечать таким требованиям:

• Радиаторы отопления в квартиру с центральным отоплением должны быть рассчитаны на рабочее давление несколько выше фактически существующего в сети. Для пятиэтажных домов этот показатель не превышает 8 бар, а вот в многоэтажках давление рабочей среды может достигать и 15 бар.
• Прочность и стойкость, позволяющие выдержать мощный гидроудар. Модернизация систем отопления позволяет перекрывать подачу теплоносителя не плавно, как это делалось с помощью вентилей, а резким движением. В результате в сети появляется сильный поток сжатого воздуха, способный привести к серьезным проблемам. Если вы слышите посторонние шумы в радиаторах, рекомендуем обратиться в коммунальную службу, чтобы избежать аварии.
• Качество теплоносителя в отечественных системах отопления остается на низком уровне, поэтому установка батареи должна происходить с учетом этого фактора. Дополнительная защита от коррозии, механического и химического воздействия — обязательное условие при выборе того или иного вида радиаторов.
• При этом отопительный прибор должен выполнять свое главное функциональное предназначение: нагревать воздух в помещении. Поэтому нужно ставить батареи с высоким показателем теплоотдачи.
• Внешний вид изделия для многих россиян играет немаловажную роль. Производители отопительного оборудования делают все возможное, чтобы их продукция гармонично вписалась в интерьер каждого дома.
• Срок эксплуатации зависит от материала, из которого изготавливается батарея, качества теплоносителя в сети. Лучше выбирать надежные радиаторы, потому что, как говорится, скупой платит дважды. Дешевые приборы редко выдерживают особенности систем центрального отопления, из-за чего быстро приходят в негодность.

Какой радиатор установить в квартире?

Далее рассмотрим, как выбрать нужный радиатор, и при этом не прогадать. На сегодняшний день существует четыре основных вида батарей: стальные, алюминиевые, биметаллические и чугунные. Радиаторы из стали, несмотря на привлекательный внешний вид и доступную цену, высокую теплоотдачу и экономность, не предназначены для использования в наших теплосетях. Максимальное рабочее давление прибора рассчитано на показатель до 8 атм. Это очень мало. Даже слабый гидроудар может привести к повреждению стальной батареи.

Алюминиевые батареи тоже не станут хорошим выбором. Тонкие стенки легко протираются механическими вкраплениями теплоносителя, поэтому эксплуатационный срок таких приборов крайне низок. Кроме того, алюминий способен вступать в реакцию с химически активными примесями, содержащимися в воде. Это не только может испортить оборудование, но и нанести существенный урон вашему здоровью.

Лучшим вариантом для современных квартир считаются биметаллические радиаторы. Они сочетают преимущества стальных и алюминиевых приборов, но при этом исключают их недостатки. Параметры батарей из биметалла:

• максимальная температура теплоносителя +130 °С;
• давление рабочей среды до 50 бар;
• особенности конструкции и дополнительное антикоррозийное покрытие делают такие изделия практически вечными (по сроку службы они не уступают старым добрым чугунным батареям).

Благодаря небольшому весу и простому монтажу поставить биметаллический радиатор не составит труда даже без сантехнического опыта. Их легко транспортировать, они не занимают много места, а разнообразие дизайнов позволяет подобрать модель, которая оптимально впишется в дизайн вашей квартиры. Главным недостатком таких батарей является их высокая цена. Радиаторы из биметалла довольно дорогие и не каждому по карману.

Если же внешний вид изделия для вас не играет существенной роли, помните, что вы всегда можете обратить свое внимание на отопительные приборы из чугуна. Их технические и эксплуатационные характеристики как нельзя лучше подходят к условиям современных отопительных сетей. Именно надежность и долговечность сделали чугун основным материалом для изготовления радиаторов.

Таким образом, выбирая батарею, анализируйте ее параметры, внешний вид и то, сколько вы готовы потратить на прибор. Помните, что нужно выбирать качественный и надежный товар, чтобы он служил вам долго, не вызывая лишних хлопот.

История появления радиаторов отопления

Современные радиаторы отопления прошли очень долгий эволюционный путь – от печей и каминов до компактных стильных устройств с впечатляющими техническими и дизайнерскими характеристиками.

Первые попытки создать систему обогрева жилья

История создания радиаторов уходит на несколько тысяч лет назад, в далекое прошлое. Уже тогда люди думали над тем, как сделать свое жилье теплым и уютным. Археологические раскопки в разных местах доказывают, что научившись добывать огонь, человек стремился приручить его и использовать для согрева землянок. «Отопительная система» тех времен представляла собой открытый огонь, дым от которого уходил в наружное отверстие, сделанное в землянке. Это же отверстие выполняло функцию вентиляции.

Первое подобие батарей отопления появилось в богатых домах Древнего Рима, система состояла из печи и труб, по которым воздух попадал в здание. Одну из них удалось обнаружить археологам при проведении раскопок в Эфесе. Интересно, что прародитель современных батарей отлично сохранился.

Воздушное отопление использовалось уже в Средние века. Историки доказали, что в XVI-XVII веках такая система отапливала палаты Кремля. Но основным источником тепла в ту эпоху оставались печи и камины, сначала их делали из глины и кирпича, позже стали использовать в производстве металл.

Чугунный радиатор отопления был создан в России

В 1855 году был создан первый чугунный радиатор, который использовал нагретую воду для обогрева помещений. Имя создателя – Франц Сан-Гали, предприниматель с немецкими корнями, живший и занимавшийся бизнесом в Санкт-Петербурге. Радиатор, изобретенный гениальным немцем, сильно напоминал современные чугунные батареи, но обладал более габаритными размерами.

Сан-Гали назвал это устройство Heizkörper, в переводе с немецкого языка – «горячая коробка». Изобретатель не засекретил технологию и делился информацией с желающими. Разработка заинтересовала промышленников из Европы и США. Чугунный радиатор получил широкое распространение во всем мире, его использовали в водяной, а позже и в паровой системе отопления, так как чугун выдерживал высокое давление. Немец стал получать заказы от влиятельных персон, устанавливая в их домах свои радиаторы.

Это было одним из самых серьезных изобретений на рынке приборов отопления в XIX веке, которое дало старт новым разработкам и идеям:

• 1872 год – Нельсон Банди придумал дизайн для чугунных радиаторов («Bundy Loop»), который нашел отражение в современных батареях.
• 1895 – крупнейший игрок рынка, американская компания «American Radiators» выпускает батарею с применением литых заготовок, соединенных в заводских условиях.
• 1908 год – шведский предприниматель Андерс Йонссон освоил производство радиаторов из листового металла. Такие попытки делались и раньше, но процесс производства был слишком затратным. Йонссон построил завод в Швеции, и к 1917 году в его штате трудилось уже около 300 человек.

Принципиально новое изобретение после чугунной батареи предпринимателя Сан-Гали появилось спустя 75 лет – разработка принадлежит швейцарцу Роберту Цендеру, создавшему стальные отопительные приборы нового поколения.

Первый в мире стальной трубчатый радиатор Zehnder

В 1930 году Роберт Цендер изобрел первый в мире трубчатый радиатор из стали. Открытие стало триумфом, новая батарея демонстрировала превосходные характеристики, отличаясь от чугунных аналогов:

• меньшим весом и высокой теплоотдачей;
• низкой стоимостью производства.

Трубчатые стальные радиаторы выглядели более эстетично, стильно и привлекательно. Батарея получила название в честь своего создателя – Zehnder. С этого момента стальные отопительные системы получают популярность во всем мире, успешно конкурируя с чугунными изделиями.

В 60-х годах появляются алюминиевые приборы, отлично принятые рынком. Батареи, полностью изготовленные из алюминия, обладали невысокой ценой (за счет низкой рентабельности производства), хорошей теплоотдачей и привлекательным внешним видом.

Чуть позже итальянскими специалистами разрабатываются биметаллические радиаторы, полученные из сплава алюминия и стали. Первой к производству таких батарей приступает компания SIRA (Италия), до этого занимавшаяся литьем различных изделий из бронзы, латуни и других сплавов.

Биметаллические радиаторы воплощали в себе все преимущества алюминиевых и стальных приборов отопления. В дальнейшем эта технология была успешно освоена многими другими компаниями из разных стран, производящими радиаторы, и применяется до сих пор.

В России алюминиевые, стальные и биметаллические приборы получили распространение чуть позже, чем в Европе. История централизованного отопления в стране началась в 20-х годах прошлого столетия, тогда были проложены первые теплотрассы. К 40-м годам во многих советских квартирах и учреждениях стояли чугунные батареи. По сравнению с современными радиаторами батареи из чугуна были чрезмерно громоздкими и неэстетичными, но отлично справлялись с основной задачей – обогревом помещений.

Современное производство – упор на красивый дизайн

За многолетнюю историю развития радиаторов отопления участники рынка хорошо разобрались в том, какими характеристиками обладают алюминий, сталь, чугун и устройства из различных сплавов. Теперь на первое место выходят конструктивные и дизайнерские особенности отопительных приборов.

Так, широкую популярность получили панельные радиаторы (нагревательным элементом в таких батареях является прямоугольная панель). Устройства могут иметь несколько панелей. Востребованы и другие виды конструкций батарей: трубчатые, пластинчатые и секционные.

Для повышения устойчивости алюминия к коррозии радиаторы покрываются специальными составами, а чтобы придать батарее привлекательный внешний вид, используется двухэтапное окрашивание: краской и порошковое напыление.

Производители придумывают новый дизайн радиаторов, улучшая проходимость воздуха и увеличивая теплоотдачу. Строение батарей позволяет выдерживать высокое давление – вплоть до 60 атм.

Современные радиаторы выполняют не только отопительную, но и декоративную функцию, становясь частью интерьера дома и офиса. Батареи выглядят красиво и вписываются в интерьер любого стиля. Покупателям доступны модели стандартных форм и оригинальные дизайнерские изделия.

Современные радиаторы отопления для любых помещений. Низкие, вертикальные, внутрипольные отопительные приборы.

Мир отопительной техники, как и все остальное, не стоит на месте, развивается и усовершенствуется. Обычные радиаторы отопления, выполненные в прямоугольной форме, давно не подходят для многих современных домов и квартир. Новые решения по проектировке помещений, с использованием не стандартных окон: панорамные окна, панорамные двери, окна с низкими подоконниками, высокие узкие окна и прочие не дают возможности использование стандартных батарей. За последние двадцать лет, отопительные приборы сделали прорыв в техническом и визуальном направлении. Сейчас все больше используются нестандартные решения, такие как:

·         Низкие радиаторы

·         Внутрипольные конвекторы

·         Вертикальные радиаторы

·         Дизайнерские радиаторы

Низкие радиаторы

Низкие радиаторы внешне похожи на обычные, секционные или панельные. Главное их отличие заключается в высоте прибора. Низкими батареи считаются от 10 до 30 см. Такие отопительные приборы удобны для установки под низкие подоконники или панорамные окна. При установке под панорамные окна, монтаж радиаторов настенным способом становится невозможным. В этом случае используются напольные крепления (ножки) для низких радиаторов. Производители ножек для радиаторов, делают их максимально надежными и презентабельными, что придает отопительным приборам, еще более привлекательный вид. Низкие радиаторы, как и обычные, могут быть выполнены из разных материалов. Среди них: сталь, медно-алюминиевый сплав, алюминий, биметалл (алюминиевые, с стальным коллектором). Для любителей дизайнерских решений, производители стальных и медно-алюминиевых батарей, изготовляют приборы с гладкой передней поверхностью (модель PLAN). Также выполняются модели с двумя одинаковыми (передней и задней) панелями, что позволяет устанавливать радиатор, как невысокую перегородку, между помещениями.

Удобностью низких отопительных приборов является широкий выбор по размерам. Есть возможность подобрать радиатор, по длине от 40 до 300 см. Также, в зависимости от необходимой теплоотдачи, возможно выбрать глубину 5, 10 или 15 см (11-ый, 22-ый или 33-ый тип соответственно).

Внутрипольные конвекторы

Для помещений, с невозможностью установить радиаторы (панорамные двери или отсутствие свободного пространства в помещении) современные изготовители отопительных приборов, также нашли выход – внутрипольные конвекторы.

Внутрипольные конвекторы – это водяные отопительные приборы быстрого реагирования, монтируемые в пол и работающие за счет конвекции. Принцип конвекции заключается в циркуляции (обмене холодного воздуха на теплый). Работает это так: холодный воздух, как более тяжелый, опускается вниз (короб конвектора является нижней точкой, так как находится ниже пола), где нагревается и уже более теплый (соответственно и более легкий) воздух поднимается в верх. Воздух нагревается медно-алюминиевым теплообменником. В зависимости от наличия или отсутствия вентилятора, конвекторы бывают естественной или принудительной конвекции.

Внутрипольные водяные конвекторы естественной конвекции нагревают помещение только за счет теплообменника. Преимуществом таких приборов является полная энергонезависимость, то есть конвекторы абсолютно не нуждаются в электроэнергии. Недостатком внутрипольных конвекторов является их небольшая теплоотдача. Встраиваемые приборы без вентилятора, как правило, устанавливают в небольшие помещения или в качестве воздушной завесы (отсекание холодного воздуха от окна или двери). Для того, чтобы отопить большое помещение с помощью внутрипольного конвектора необходимо выбрать один из следующих вариантов:

1.       Установить несколько конвекторов в одно помещение;

2.       Выбрать прибор с двойным теплообменником;

3.       Выбрать больше размер прибора, по длине и глубине (не всегда подходит, из-за ограничения по высоте стяжки пола)

4.        Установить конвектор принудительной конвекции (с вентилятором)

Внутрипольные конвекторы принудительной конвекции, работают за счет нагревания воздуха теплообменником и принудительной его конвекции, вентилятором. Благодаря такому принципу, приборы быстрее нагревают воздух и обладают намного большей теплоотдачей. В зависимости от производителя и цены, вентиляторы обладают разным уровнем шума. Более дешевые конвекторы с вентилятором, являются более шумными и их не рекомендуют устанавливать в спальные помещения. В свою очередь производители более дорогих конвекторов постоянно борются с уровнем шума вращения вентиляторов и уже изобрели приборы, которые абсолютно не мешают спать. Вентиляторы встраиваемых отопительных приборов, в зависимости от потребности покупателей, бывают:

·         Standart – переменного тока

·         Premium – энергосберегающие постоянного тока

·         Plus – повышенной теплопроизводительности

В независимости от типа вентилятора, все они абсолютно безопасны и работают от напряжения в 24 – 36 Вольт.

Все внутрипольные конвекторы естественной и принудительной конвекции комплектуются декоративными решетками (единственная видимая часть прибора, после монтажа), выполненными из натурального дерева, дюралюминиевого сплава или натурального камня. Помимо декоративной функции, решетки выполняют еще и защитную, закрывая все нагревательные и вращающиеся элементы внутрипольного конвектора. Максимальная температура нагревания декоративных решеток – 45 градусов.

Вертикальные радиаторы

При нестандартных решениях оформления интерьера, а также при невозможности установки обычных батарей, все чаще используют вертикальные радиаторы. Вертикальные радиаторы – это узкие и высокие отопительные приборы. Внешне они напоминают обычные радиаторы отопления, перевернутые на 90 градусов, но это не совсем так. Высокие радиаторы выполнены с соблюдением определенных стандартов и правил, позволяющих системам отопления (к которым подключены приборы), беспрепятственно проводить тепло, по высоким колосникам радиаторов.

Вертикальные радиаторы (так же, как и обычные) имеют множество вариантов исполнения, по материалу изготовления и внешнему виду. Среди них доступны: алюминиевые, алюминиевые усиленные (Fondital Garda), биметаллические, медно-алюминиевые и стальные. Для любителей более изящных приборов отопления, существуют модели с гладкой передней панелью (Plan). А для ценителей нестандартных решений, есть модели, с эффектом 3-D моделирования (Royal Thermo Pianoforte TOWER). 

Дизайнерские радиаторы

В связи с большим количеством вариантов исполнения дизайна интерьеров, далеко не все приборы отопления могут подойти, под тот или иной. При необходимости выбрать уникальный радиатор, н похожий не на один другой, возникает необходимость в дизайнерском радиаторе. Дизайнерские радиаторы – это нестандартные приборы отопления, каждый из которых обладает оригинальным внешним видом. Среди них доступны варианты из вертикальных пластин, выполненных в виде округлой, эллипсоподобной, плоской или квадратной формы. Бывают варианты обычных, угловатых, или даже радиусных форм. Среди многообразия дизайнерских радиаторов, встречаются модели, исполняющий другие функции, помимо обогрева помещения. Среди них самые популярные: радиатор-зеркало, радиатор-лавочка, радиатор-вешалка, радиатор-перегородка (для зонирования помещений) и многие другие.

Купить современный радиатор отопления

При выборе современных отопительных радиаторов, нередко возникает проблемы, связанная с их разнообразием. Для того чтобы выбрать правильные приборы по эстетическим и тепло необходимым параметрам и решить для себя что Вам действительно необходимо (низкий радиатор, внутрипольный конвектор, вертикальный, либо же дизайнерский радиатор), Вы можете обратится за помощью в наш интернет магазин. Менеджеры интернет магазина «Отопление дома», с удовольствием окажут грамотную консультацию, помогут с выбором, качественно и вежливо обслужат, а также предоставят персональную скидку. Для всего вышеперечисленного, необходимо просто позвонить по одному из указанных номеров телефона, или оставить заявку на сайте. Мы предлагаем профессиональную покраску радиаторов отопления в Киеве.

цены, фото, расчет, характеристики, доставка по Москве и РФ.

Отопительные радиаторы – это самое распространенное тепловое оборудование, которое устанавливается в автономные и центральные системы отопления. Используются радиаторы в любых помещениях: от маленькой кухни, до огромного оптового склада.

Основные технические характеристики:

• Мощность – выбор радиатора отопления по этому показателю должен основываться на учете размера помещения, которое нужно будет обогревать. Для большего помещения – большая мощность радиатора. Принято считать, что на 10 кв. м требуется 1 кВт тепловой мощности.
• Межосевое расстояние – высота радиатора отопления. Если он установлен под окном, и расстояние до пола и подоконника слишком маленькое, теплопередача будет затруднена. Стандартно межосевое расстояние составляет 350 и 500 мм.

Виды и особенности

• Чугунные радиаторы. Неприхотливы к качеству воды и выдерживают высокое давление. К недостаткам относят большой вес, чувствительность к гидроударам и необходимость периодически подкрашивать защитное покрытие.
• Алюминиевые радиаторы отопления. Обладают высокой теплопроводностью и способностью выдерживать большое давление воды. Но чувствительны к качеству теплоносителя: из-за примесей в воде подвержены  коррозии.
• Стальные отопительные радиаторы. Оптимальное соотношение цены и качества. Такое оборудование с легкостью выдерживает перепады давления. Однако со временем на внутренних стенках может образоваться коррозия от воздействия механических примесей, содержащихся в воде.
• Биметаллические радиаторы. Совмещают плюсы двух предыдущих видов. Обладают хорошей теплопроводностью, защищены от перепадов давления и коррозии. Но и стоимость у них высокая. К тому же они чувствительны к присутствию кислорода в теплоносителе.
• Медные радиаторы отопления. Медь обладает отлично теплопроводностью, что делает обогреватели этого типа одними из самых популярных. Еще один плюс — отсутствие химических реакций с водой, то есть эти обогреватели совсем не подвержены коррозии. Однако цена на них выше, чем на предыдущие виды батарей.

Выбор радиатора

Перед тем, как покупать новую отопительную батарею, учтите, чем больше у нее секций, тем в большем по площади помещении она может работать. Для того чтобы радиатор отопления равномерно и качественно прогревал помещение, он должен занимать как минимум 75% от ширины оконного проема. Только в этом случае радиатор отопления сможет отсекать весь холодный воздух. При покупке радиатора обратите внимание, что у одних моделей указана цена за секцию, а у других – за весь прибор.

Оптовикам

Что такое радиаторы отопления, какие есть современные домашние варианты

На чтение 8 мин. Просмотров 6 Опубликовано 11.10.2019 Обновлено 06.10.2019

Отопительная система в доме является обязательной частью комфортного существования. Иногда может потребоваться замена радиаторов отопления, при этом жильцам нужно разобраться, какие батареи лучше выбрать.

Особенности централизованного отопления в квартире

Недостатком централизованной системы отопления является нестабильность температуры воды

Важным преимуществом многоквартирных домов перед частными коттеджами, расположенными за чертой города, является постоянное теплоснабжение. При наступлении отопительного сезона коммунальные службы дают тепло. Но централизованная система имеет и свои недостатки:

• Химические примеси в воде, которая идет по трубам. Все эти вещества могут вызвать коррозию.
• Мелкие частицы могут поцарапать батареи изнутри. В результате образуются дыры и радиаторы придется менять.
• Нестабильная температура воды. В разное время батареи могут быть очень горячими или холодными.
• Внезапное повышение давления. Может привести к аварийной ситуации.

При выборе радиатора для квартиры важно учитывать различные требования, например, стойкость к гидроудару

Все это должно учитываться при выборе радиаторов для квартир. К основным требованиям относятся:

• Заявленное давление должно превышать рабочее. Для многоэтажных зданий этот показатель должен быть равен 12-15 атмосфер.
• Стойкость к гидроудару. Лучше выбирать устойчивые модели, чтобы резкий скачок не повредил отопительную систему.
• Материалы, из которых делаются радиаторы, должны быть устойчивыми к коррозии и не разрушаться под действием частиц грязи, песка или камней.
• Высокая теплоотдача. Главная задача радиатора – обогрев жилища. Поэтому важно выбрать ту модель, которая будет давать наибольшее количество тепла без потерь в заданных условиях.
• Срок эксплуатации, условия работы.

Важно обратить внимание и на внешний вид. От этого показателя не зависит эффективность работы, но дизайн помещения следует учитывать.

Разновидности радиаторов для многоквартирных домов

В современных домах наибольшую эффективность показывают модели из стали, чугуна, алюминия и других материалов. Могут быть пластиковые вставки. Они отличаются своей стойкостью к воздействию воды и примесей, сроком эксплуатации, внешним видом и качеством теплопередачи.

Батареи из стали

Стальные радиаторы обладают высокой скоростью обогрева помещения

Стальные радиаторы отопления отличаются небольшим весом и малой толщиной. Они экономичны и эффективны благодаря высокой теплопередаче и малом объеме воды. Стоимость невысокая, но есть фактор, ограничивающий их применение в квартире: стальной радиатор выдерживает максимум 8 атмосфер. Стальные трубчатые батареи различаются по своей конструкции и дизайнерскому решению.

К положительным моментам стальных радиаторов отопления можно отнести:

• Малый вес. Позволяет легко монтировать батареи.
• Небольшая толщина.
• Теплоотдача осуществляется прямым путем и с помощью конвекции. Сочетание двух способов обогрева дает хорошие показатели теплоотдачи.
  
• Простота монтажа.
• Есть модели с различным количеством конвекторов.
• Доступная стоимость.
• Высокая скорость обогрева помещения.
• Не предъявляются высокие требования к качеству теплоносителя.

Все недостатки относятся к применению в квартирах с централизованной системой отопления. Из-за компактности конструкции в нее будет вмещаться малый объем воды. Это значит, что батарею придется часто включать, чтобы поддерживать оптимальный температурный режим. При использовании автономной отопительной системы будет тратиться большой ресурс на обогрев.

Стальные трубчатые радиаторы

Спаянные между собой детали трубчатых стальных радиаторов исключают возможность протекания

По сравнению с панельной конструкцией трубчатые батареи делаются из отдельных частей в виде трубок. Они соединены друг с другом с помощью сварки. Для установки в доме выбирается изделие под заявленные размеры. Из-за этого их нельзя будет увеличивать или заменять сломанные секционные участки.

Имеют небольшое рабочее давление, поэтому рекомендуется дополнительно приобрести редуктор для защиты от гидроударов.

Основные достоинства:

• Малый вес. Позволяет легко монтировать прибор.
• Стойкость к коррозии. В отличие от панельных моделей на трубчатых радиаторах не образуется ржавчина.
• Доступная стоимость.
• Широкий ассортимент размеров и расцветок.
• Быстрый обогрев.
• Невысокие требования к качеству носителя тепла.
• Спаянные между собой детали исключают возможность протекания.

Из недостатков можно выделить риски пневмоудара из-за монолита и низкую теплоотдачу. Не подходит для домов с центральной отопительной системой.

Алюминиевые радиаторы

Алюминиевые радиаторы имеют стильный внешний вид и просты в установке

Евро батареи из алюминия внешне выглядят стильно и дают 190 Ватт тепловой мощности. Но они также используются нечасто. Вода с примесями обладает большой кислотностью, которая разрушает алюминий изнутри. Большое давление также вредит радиатору.

Преимущества алюминиевых радиаторов в квартире:

• Легкость. Их вес меньше чугуна примерно в 4 раза.
• Простота монтажа. Выполнить установку можно самостоятельно по инструкции.
• Стильный внешний вид. Производители предлагают широкий выбор цветовых решений и размеров.
• Стоимость. Изделия стоят недорого, в частности дешевле биметаллических моделей.
• Высокая степень теплоотдачи.

В местах соприкосновения алюминиевого радиатора с другим металлом возникает коррозия

Недостатки:

• Плохо переносят гидроудары. Причиной является неустойчивость алюминия.
• К теплоносителю предъявляются высокие требования.
• Абразивные вещества могут повредить радиатор изнутри. Кислотность воды также оказывает негативное влияние на целостность изделия.
• Максимально допустимое рабочее давление – 12 атмосфер. В централизованной отопительной системе это значение равняется 16 атмосферам.
• Малое время эксплуатации.

Алюминиевые модели не подходят для применения в квартире в качестве основного источника тепла. В случае автономного отопления батареи для дома из алюминия покажут все свои положительные качества.

Биметаллические батареи

Биметаллические радиаторы хорошо подходят для квартир

К числу новейших разработок относятся радиаторы, выполненные из двух металлов. Обычно применяется медь и алюминий или сталь и алюминий. Для ребристого корпуса применяется алюминиевый сплав, а сердечник стальной или медный.

Как заявляют производители, минимальный срок службы составляет 40 лет. Такие модели хорошо подходят для квартир. Они способны выдерживать нагрев до 130°С. Рабочее давление достигает 30-50 атмосфер в зависимости от модели и ее характеристик. Устойчивы к гидроударам.

Радиаторы имеют антикоррозийное покрытие и внутреннюю грунтовку. Благодаря такому покрытию примеси воды и мелкие камешки не будут разрушать батареи.

Устройства являются мобильными благодаря малому весу. Монтаж не вызывает сложностей, достаточно делать все по инструкции. Внешний вид эстетичный, бывают белые и цветные панели.

Одним из плюсов биметаллических радиаторов является стойкость к гидроударам

Основные плюсы биметаллических моделей:

• Устойчивость. Они могут работать при высоком давлении и скачках температуры.
• На них не влияет водяная кислотность.
• Хорошая теплоотдача.
• Гидроудары практически не оказывают негативного воздействия.
• Практически не предъявляются требования к теплоносителю.
• Малый вес и удобство установки.
• Стильный дизайн.
• Срок эксплуатации достигает 50 лет.

Из минусов можно выделить высокую стоимость прибора. Лучше покупать комнатные модели от известных производителей. Популярностью пользуются российские батареи в квартиру Rifar, итальянские – Sira или Global, а также Zehnder. Некоторые китайские изготовители также предлагают качественную продукцию по цене ниже европейской. Купить устройства компании Рифар можно в любом магазине.

Чугунные радиаторы

Чугунные радиаторы отопления отличаются прочностью и долговечностью

Модели из чугуна отличаются своей прочностью и долговечностью. Они уже давно используются в системе отопления и отлично справляются со своими обязанностями. На них практически не влияет качество воды, ее уровень кислотности и примеси. Стенки толстые, поэтому абразив не может их повредить изнутри. Чугунные радиаторные батареи чаще всего используются в квартирах.

К неоспоримым преимуществам относится способность держать тепло в течение длительного времени. Остаточное количество тепла составляет 30% — это выше, чем у радиаторов из других материалов. Способ обогрева помещения – лучевой. Он эффективнее конвекции.

К плюсам также можно отнести:

Несмотря на всю стойкость материала, он может не выдержать гидроудары. Рабочее давление доходит в среднем до 16 атмосфер. Также отличаются большим весом, из-за чего их неудобно монтировать.

Современные чугунные отопительные батареи имеют стильный внешний вид. Появляются модели фигурного литья и в стиле ретро.

Выбор лучшей модели в квартиру

После изучения характеристик всех видов радиаторов можно начинать выбирать лучшее изделие в дом. По описанным свойствам при центральном отоплении сразу отпадают стальные и алюминиевые модели. Они не выдержат испытания отечественным теплоносителем, поэтому стоит выбирать чугунные и биметаллические приборы.

Дальнейший выбор зависит от бюджета, который покупатель готов потратить на батареи отопления. В старые дома можно ставить чугунные приборы. Если в многоэтажном доме давление отопительной системы выше, следует сделать выбор в пользу биметаллических радиаторов.

Какие критерии нужно учитывать при выборе радиатора:

• Максимальное давление в центральной отопительной системе. Предел радиатора должен быть выше.
• Предельная температура. Выносливость батареи к температурным воздействиям. Нижние значения температуры также должны учитываться.
• Материал изготовления.
• Внешний вид.
• Мощность. От этого показателя зависит количество и размеры секций. Расчеты производятся в соответствии с предложенным строительными нормами и правилами.

Если в доме имеется автономная отопительная система, можно купить любой радиатор. Выгоднее в таком случае поставить алюминиевые приборы по соотношению цены, качества и теплоотдачи.

Важно учитывать и соединение материалов. Если подключить дорогостоящие качественные батареи к трубам, несовместимым по материалу, эффективность значительно снизится. К тому же радиатор может выйти из строя.

Альтернативное электрическое отопление — Бытовые аккумуляторы, электрическое отопление

Альтернативное электрическое отопление — Бытовые аккумуляторы, электрическое отопление

И что нужно думать о

Кейт Д. Фут

Аккумуляторы для дома

имеют большой потенциал для домовладельцев, которые хотят сэкономить деньги и планету, обогревая свои дома экологически чистой возобновляемой энергией. Батареи позволяют домовладельцу накапливать электроэнергию на время, когда источник энергии (солнце, ветер) недоступен или они потребляют больше электроэнергии, чем производят.Дополнительным плюсом является то, что постоянный ток, хранящийся в батареях, можно использовать для электрического нагрева без преобразования его в переменный ток. При использовании современных методов утепления дома дом, работающий на альтернативной энергии, может пережить умеренную зиму, обогреваясь только за счет комбинации энергии солнца и ветра.

Те же технологии литий-ионных аккумуляторов, которые используются в электромобилях, начинают использоваться и в домах. Эти батареи только начинают использоваться в домах и на предприятиях для хранения избыточной электроэнергии, вырабатываемой солнечными панелями, ветряными турбинами и гидроэлектрическими системами.В этом участвуют крупные производители технологий, такие как Honda, Tesla, Bosch, GE и Samsung. Компания Honda представила демонстрационный умный дом, в котором есть аккумуляторная домашняя батарея, а также электромобиль, солнечные батареи и геотермальный тепловой насос. И контролируется системой управления энергопотреблением.

Аккумуляторы

Flow — еще один новый способ хранения электроэнергии. Эти новые батареи разработали исследователи из Гарварда и Массачусетского технологического института. Аккумуляторы Flow не содержат металлов и основаны на молекулах на основе углерода, называемых хинонами.Хиноны — это природные обильные, недорогие, небольшие органические (на основе углерода) молекулы. Они очень похожи на молекулы, хранящие энергию у растений и животных. Проточные батареи хранят электроэнергию во внешних резервуарах, подобных топливным элементам, а не внутри самой батареи. Два основных компонента, оборудование для электрохимического преобразования, через которое протекают жидкости (это устанавливает пиковую мощность), и резервуары для хранения химикатов (они устанавливают энергоемкость), могут быть рассчитаны по размеру в зависимости от обстоятельств.Это означает, что количество хранимой энергии ограничено только размером резервуаров. Можно хранить большее количество энергии с меньшими затратами, чем в традиционных резервуарах.

Коснувшись современных систем накопления электроэнергии, пора переходить к электрическому отоплению. Поскольку накопленное электричество выходит в виде постоянного тока, оно является идеальным источником энергии для электрических нагревателей. Поскольку современные обогреватели становятся все более и более эффективными, они быстро становятся очень разумным вариантом для отопления дома.Кроме того, нет потерь тепла через дымоход. Тепловые насосы еще лучше.

Электрический обогреватель для плинтусов существует уже давно и зарекомендовал себя как дорогое оборудование. Раньше это было правдой, но, как и в случае с другими формами слуха, они стали более эффективными. Когда электричество сравнивается со стоимостью топлива для обогрева (природный газ, пропан и т. Д.), Быстро становится очевидным, что электрическое тепло не заслуживает своей давней репутации дорогостоящего способа обогрева.

Обогреватели для плинтусов работают за счет конвекции, забирая холодный воздух у пола, нагревая его и выпуская в комнату по мере того, как он расширяется и поднимается.По мере того, как воздух охлаждается, он опускается на пол и возвращается к обогревателю плинтуса, где снова нагревается. Этот цикл подогрева воздуха будет продолжаться до тех пор, пока его термостат не достигнет желаемой температуры, и нагреватель автоматически не отключится.

Настенные обогреватели — еще один способ обогреть дом электричеством. В настенных обогревателях обычно используется вентилятор, поэтому для части устройства потребуется переменный ток, либо от сети, либо от вашей аккумуляторной батареи, на инвертор для преобразования электричества в переменный ток. Как и в случае с обогревом плинтуса, температуру можно регулировать от одной комнаты к другой, и нет необходимости устанавливать или поддерживать воздуховод.

Лучистое тепло от пола означает, что вам тепло, а теплые ноги обычно заставляют вас чувствовать себя более комфортно, чем другие системы обогрева, по ряду причин. На ощупь теплее, потому что тепло исходит от пола. Подогрев пола не включается и выключается постоянно, вызывая колебания температуры, из-за чего вам становится слишком тепло в одну минуту и ​​слишком холодно в следующую. Он также не сушит воздух, в свою очередь, кожу и носовые ходы. Лучистое тепло не имеет сквозняков, потому что нет регистров подачи и возврата или радиаторов, зависящих от конвекции.Наконец, воздух становится чище, потому что пыль и аллергены менее подвержены взбалтыванию.

Тепловые насосы чрезвычайно эффективны и очень рентабельны с точки зрения потребляемой электроэнергии. Это потому, что они не создают тепло, а поглощают его извне, концентрируют и перемещают внутрь. Перемещать тепло намного дешевле, чем создавать тепло. В летние месяцы они делают то же самое, но наоборот, действуя как кондиционеры. Для охлаждения они более эффективны, чем стандартные оконные кондиционеры, и охлаждают большие площади.

Слабость теплового насоса — его первоначальная цена. Они дорогие. Кроме того, вам обязательно понадобится переменный ток для работы теплового насоса, а это значит, что вашей альтернативной энергетической системе обязательно понадобится инвертор. Однако потребление электроэнергии будет намного ниже, чем у плинтуса или настенных обогревателей.

После установки тепловые насосы являются частью конструкции (это означает, что их нельзя переносить или легко снимать). Когда закончится лето, не нужно их убирать, потому что вы будете использовать их для обогрева.Обычно нет необходимости в дополнительной конструкции, чтобы выдержать их вес. (Для оконных кондиционеров часто требуется полка, чтобы выдержать их вес и защитить оконную раму.)

В целом, мы можем ожидать, что в ближайшие несколько десятилетий отопление дома претерпит ряд изменений. Оборудование для альтернативной энергетики подешевеет, а топливо для отопления подорожает.

Ученые из Национальной лаборатории Ок-Ридж создают геотермальные батареи для домов

ЗАКРЫТЬ

Ученые разработали геотермальные «батареи», которые фактически отбирают и накапливают тепловую энергию Земли для обеспечения отопления, охлаждения и горячего водоснабжения.Knoxville News Sentinel

Современный ремикс старых технологий, который сокращает счета за электроэнергию, может полностью изменить дома в будущем, и система была создана в собственной лаборатории Ок-Ридж в Восточном Теннесси.

Ученые разработали прототипы геотермальных «батарей», которые, в отличие от обычных батарей, фактически отбирают и накапливают тепловую энергию Земли для обеспечения отопления, охлаждения и горячего водоснабжения.

Действительно привлекательная сторона? В отличие от печей, работающих на природном газе или жидком топливе, здесь отсутствуют выбросы и домашние загрязнители, такие как окись углерода.

«Это не мелочь, — сказал Боб Вайман, соучредитель Dandelion, домашней геотермальной компании. «Это то, что вы можете увидеть установленным в десятках миллионов домов по всей стране».

Геотермальная батарея — это устройство, которое использует резервуары для воды, окружающее тепло Земли и тепловые насосы (например, те, которые вы можете найти в холодильнике) для поддержания резервуара с горячей или холодной водой, который можно использовать для нагрева или охлаждения жилой дом. Получая и сохраняя тепло Земли, геотермальная батарея может работать с высокой эффективностью независимо от погоды.

Национальный парк Мамонтова пещера, штат Кентукки, является домом для самой длинной пещерной системы в мире. Внутри пещеры обычно держится температура 54 градуса по Фаренгейту. (Фото: Зак Фрэнк, Shutterstock.com)

«Не знаю, бывали ли вы когда-нибудь в пещере Рубиновый водопад или Мамонтовой пещере», — сказал автор исследования Сяобин Лю. «Если вы пойдете летом, вы сразу почувствуете, что это очень холодно. Зимой тепло ».

Это потому, что температура под землей довольно постоянна. Большая часть солнечной энергии поглощается землей в течение дня.Почва лучше удерживает тепло, чем воздух, и ночью медленно выделяет эту энергию. Это поддерживает стабильную температуру под землей круглый год.

В Теннесси это примерно от 50 до 60 градусов по Фаренгейту на глубине 10 футов. Прототип Лю позволяет зданиям использовать это тепло для поддержания постоянной внутренней температуры.

«Летом вы можете отвести тепло из дома на землю. Зимой вы можете притягивать тепло из почвы и повышать температуру [внутри] », — объяснил Лю.

Если это звучит знакомо, то потому, что это так.На рынке доступна версия теплообменников грунт-теплообменник для установки, хотя и по значительной цене.

«Дело не в стоимости материала, а в стоимости забивки дрели в чей-то дом», — сказал Боб Вайман. Он пояснил, что для большинства грунтовых теплообменников требуется специальное оборудование для сверления отверстий для подземных труб. Эти трубы глубокие, до 300 футов, чтобы обеспечить достаточную площадь поверхности, позволяющую воде или воздуху сравняться с температурой земли.

В сверхэффективных «пассивных домах», подобных этому, часто используются обычные грунтовые теплообменники, чтобы сократить потребление энергии в доме.(Фото: Shelterwood Construction)

Но геотермальное устройство Лю делает несколько вещей по-другому. Во-первых, в нем используется неглубокое отверстие, что существенно сокращает дорогостоящий процесс бурения или копания. Во-вторых, в устройстве используется «тепловой насос» — устройство, подобное тому, которое есть в вашем холодильнике или кондиционере, для передачи тепловой или охлаждающей энергии в воду для хранения. Насос работает, когда возобновляемых источников энергии много, а электричество дешевое.

В-третьих, и это наиболее важно, такая конструкция позволяет домашним энергетическим системам накапливать дополнительное тепло во внутреннем резервуаре, который включает в себя «материал с фазовым переходом» для повышения теплоемкости резервуара.Переход от твердого тела к жидкости требует гораздо больше энергии, чем простое повышение или понижение температуры. Материалы с фазовым переходом можно настроить для поглощения большего количества тепла при определенных температурах.

Исследователи ORNL разработали систему, которая позволяет домовладельцам преобразовывать электричество и окружающую геотермальную энергию в энергию для отопления / охлаждения дома. Циркуляция энергии осуществляется по водопроводным трубам. (Фото: Энди Спролес, Национальная лаборатория Ок-Ридж, Министерство энергетики США)

«Если вы правильно выбираете температуру (фазового перехода), это значительно увеличивает количество БТЕ, которое вы можете хранить в устройстве», — сказал Вайман.

В резервуаре на 1000 галлонов с материалом с фазовым переходом вы потенциально можете хранить ту же тепловую энергию, что и 124 000 галлонов воды, объяснил Вайман. Тепловой насос может хранить в батарее больше энергии, чем в противном случае могла бы хранить вода. А поскольку температура Земли более стабильна, чем температура наружного воздуха, тепловой насос работает гораздо менее интенсивно, чтобы потреблять энергию в батарее.

Система геотермальных батарей позволяет традиционным домам иметь сравнимую энергоэффективность с защищенными от земли домами, подобными изображенному здесь.(Фото: Мэри Уэйкфорд / специально для The Republic)

Материалы с фазовым переходом используются уже не менее десяти лет в самых разных областях, от медицинской помощи до контроля домашнего климата.

«Ни одна из этих технологий сама по себе не является новой, — сказал Сунил Мехендейл, доцент кафедры машиностроения в Michigan Tech. «Но объединение всех этих технологий вместе в одной структуре — вот что приносит новизну».

«Мне бы очень хотелось увидеть, как полноразмерное устройство сочетается с современными технологиями», — добавил Мехендейл.

Люди использовали землю для регулирования климата в своих домах с тех пор, как существовали люди. Некоторые места являются экстремальными, например, этот в Каппадокии, Турция. Этот древний город состоит из нескольких километров искусственных пещер и камер. (Фото: Аластер Боннетт)

Первые результаты Лю обнадеживают. Но это далеко от дома. Натурные испытания находятся только в стадии планирования. Если это сработает, как и предполагалось, отопление и охлаждение дома станут намного лучше для вашего кошелька, климата и вашего здоровья.

«Подобная работа жизненно важна для будущего благополучия нашего общества, — сказал Вайман, — она ​​действительно находится на переднем крае создания мира, в котором мы хотим, чтобы наши внуки жили».

Прочтите или поделитесь этой историей: https://www.knoxnews.com/story/news/2020/02/04/oak-ridge-national-lab-scientists-make-geothermal-battery-homes/4602129002/

Как заменить батареи в термостате

Термостат является неотъемлемой частью вашей системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, даже если вы не думаете, что он выполняет ту же роль, что и кондиционер или печь.Но без работающего термостата вы не сможете связаться с вашей системой охлаждения и обогрева, и она не сможет определять температуру.

В современных программируемых термостатах используются батареи, поэтому они могут сохранять свои программы, а также предотвращать отключение элементов управления в случае отключения электроэнергии. Они работают от щелочных батареек AA или AAA или литиевых батарей 3V. Мы рекомендуем вам менять батарейки термостата один раз в год. Также есть предупреждающий индикатор, который загорается, когда батареи разряжены и пора их менять.Это предупреждение обычно гаснет за месяц до выхода из строя батареек, что дает вам время купить батарею для замены до того, как термостат перестанет работать.

Пошаговое руководство по замене батареек в термостате

Возможно, вы не знаете, с чего начать, когда дело доходит до замены батареек термостата. Мы вам поможем.

• Сначала снимите корпус термостата с пластины для настенного монтажа. Вы должны уметь делать это вручную. Если он не снимается, попробуйте сдвинуть корпус вверх по монтажной пластине, а затем потянуть вперед.
• Вы должны найти слот для извлечения батареи на другой стороне настенного корпуса. Извлеките батарейки (вам может понадобиться отвертка с плоской головкой, чтобы вытащить их).
• Вставьте новые батарейки в гнездо. Убедитесь, что вы правильно выровняли положительный и отрицательный концы. Если в термостате используются литиевые батареи, убедитесь, что положительная сторона обращена вверх. Убедитесь, что батареи надежно вставлены.
• Установите корпус термостата обратно на настенную пластину. Выровняйте контакты на задней стороне корпуса с клеммной колодкой.Сдвиньте его вниз, пока он не встанет на место.

Если вам нужна помощь в отоплении этой зимой, позвоните Бобу Мимсу по отоплению и кондиционированию воздуха. Обслуживает Статен-Айленд, штат Нью-Йорк, с 1955 года.

Теги: Staten Island, Термостаты, Беспроводные термостаты
Понедельник, 19 декабря 2016 г., 11:00 | Категории: Отопление |

лучших температур для хранения, использования и зарядки аккумуляторов электрических велосипедов.И ОПАСНЫЕ зоны, которых следует избегать. — EbikesHQ.com

Возможно, вы слышали или читали предупреждения о батареях для электровелосипедов. «Не заряжайте аккумулятор, если он замерз!» «Не нагревайте холодную батарею обогревателем» «Не допускайте попадания прямых солнечных лучей». В этих и многих других предупреждениях есть доля правды.

Мы подробно рассмотрим все особенности аккумуляторов для электрических велосипедов и то, как высокие и низкие температуры могут повлиять на производительность и срок службы батареи. И какие предупреждения о температуре следует учитывать при зарядке аккумулятора и использовании электрического велосипеда.

Вы можете думать об аккумуляторах для электрических велосипедов как об устройствах типа «Златовласка». Он не любит слишком жарко и не любит слишком холодно, он предпочитает диапазон температур, который «в самый раз».

Это включает диапазоны температур для зарядки от 41 ° F до 113 ° F (от 5 ° C до 45 ° C), типичное использование во время езды, в идеале около 20 ° C (68 ° F), и хранение от 41 ° F ( 5 ° C) и 68 ° F (20 ° C).

В крайних случаях выходите за пределы этих температурных диапазонов, и химический состав батареи начинает изменяться по-разному, от снижения емкости до повышенного риска необратимого внутреннего повреждения или возгорания.

Что находится в аккумуляторе Ebike?

В этой статье я обычно буду ссылаться на химию литий-ионных (литий-ионных) аккумуляторов. Почти все современные электрические велосипеды используют этот стандартный тип батареи из-за высокой плотности энергии.

Литий-ионный аккумулятор, используемый в современных электровелосипедах, имеет несколько различных химических составов, в том числе: литий-никель-кобальт-марганец (Li-NCM), литий-марганцево-кобальт (LiMnCO2), литий-никель-кобальт-алюминий (LiNiCoAlO2) и литий-полимерный. (обычно химия кобальта).

Ячейки

В каждой батарее электрического велосипеда есть несколько отдельных ячеек меньшего размера — обычно в формате 18650. Этот элемент немного больше, чем батарея «AA», и имеет заряд 1,5 В с диапазоном емкости 3200-3500 мАч.

Эти меньшие элементы соединяются последовательно и параллельно и вместе образуют большую батарею электрического велосипеда. В зависимости от напряжения (обычно 36 В, 48 В, 72 В) и мощности (от 400 Втч до 1000+ Втч) расположение и количество этих ячеек различаются.Один из примеров — блоки питания Bosch содержат 40-50 отдельных ячеек.

BMS

BM… что? BMS означает Система управления батареями, входящая в состав всех литий-ионных аккумуляторов. степень или другой. BMS выполняет несколько вещи для батареи, включая:

• Мониторинг батареи на предмет опасных условий, таких как высокая / низкая температура, дисбаланс заряда между элементами и т. д.
• При возникновении небезопасных условий BMS может отключить питание от зарядки или доставки заряда, чтобы избежать отказа батареи
• Отслеживает состояние заряда и состояние (емкость) аккумулятора

Все об идеальных условиях зарядки

Идеальные условия зарядки включают низкие температуры и медленную зарядку.Производители обычно рекомендуют заряжать аккумулятор электровелосипеда при температуре от 41 ° F до 113 ° F (от 5 ° C до 45 ° C).

Что делать, если я заряжаю литий-ионный аккумулятор при температуре ниже 32 ° F (0 ° C)?

Заряжать литиевую батарею при низких температурах категорически не рекомендуется. Почему? Я думаю, что эта информация из Battery University лучше всего говорит об этом:

«[при зарядке литий-ионных батарей потребительского класса]… металлическое покрытие лития может происходить на аноде во время зарядки ниже нуля. Это постоянно и не может быть удалено с помощью велосипеда.Батареи с литиевым покрытием более уязвимы для выхода из строя при воздействии вибрации или других стрессовых условиях ».

Таким образом, вы можете необратимо повредить аккумулятор и увеличивают риск преждевременного выхода батареи из строя. Не то, к чему следует относиться легкомысленно, особенно с такой дорогой заменой.

Зарядка при высоких температурах?

Как правило, аккумуляторные батареи электрического велосипеда не следует заряжать при температуре выше 113 ° F (45 ° C). Многие зарядные устройства запрещают зарядку при температуре выше 122 ° F (50 ° C) и требуют, чтобы температура аккумулятора или окружающей среды была ниже, чем для работы.

Идеальные условия разряда

Как температура влияет на емкость аккумулятора?

Нет идеального дня, чтобы покататься на электрическом велосипеде, для меня было бы достаточно большинства весенних, летних и осенних дней. Но для идеальных условий разряда идеальная температура для использования аккумулятора вашего электровелосипеда составляет около 20 ° C (68 ° F) или немного ниже.

Если посмотреть на научные данные и данные о температуре и емкости аккумулятора, более высокие температуры будут иметь положительное влияние на емкость аккумулятора, так что вы сможете увеличить время работы от аккумулятора для электровелосипеда при прочих равных условиях, кроме температуры.

Хотя более высокие температуры увеличивают емкость батареи, продолжительное воздействие также сокращает срок службы батареи — так что это своего рода палка о двух концах.

Емкость аккумулятора значительно снижается, когда температура начинает приближаться к или ниже 32 ° F (0 ° C). Состояние временно, до определенного предела, и как только температура батареи вернется к более высокой нормальный диапазон его емкость также вернется.

Идеальные условия хранения

Как правило, литий-ионные батареи могут терять около 3-5% своего заряда в месяц во время хранения.Эта потеря заряда увеличивается с повышением температуры. Хранение аккумулятора электровелосипеда в очень жаркой среде +60 градусов C приведет к постоянной разрядке аккумулятора и не рекомендуется.

Идеальные условия хранения батарей

• Сухая зона
• Температура окружающей среды примерно от 41 ° F (5 ° C) до 68 ° F (20 ° C)
• Не следует хранить при температуре ниже 14 ° F (–10 ° C)
• Не следует хранить при температуре выше 140 ° F (60 ° C).
• Хранить с заряженным аккумулятором на 30–60%, избегать хранения полностью разряженного или полностью заряженного

Наихудшая ситуация — хранить полностью заряженный аккумулятор при повышенных температурах.

Battery University

Опасные зоны

При зарядке следует избегать следующих температур: использование или хранение литиевых батарей для электровелосипедов.

Насколько холодно слишком холодно?

• Зарядка: во время зарядки оставайтесь выше 41 ° F (5 ° C) и ни в коем случае не заряжайте ниже 32 ° F (0 ° C)
• Езда: управляйте велосипедом при температуре выше 14 ° F (-10 ° C), а если вы собираетесь кататься на морозе, перед этим держите аккумулятор внутри
• Хранение: Храните аккумулятор при температуре выше 32 ° F (0 ° C), никогда не следует хранить при температуре ниже 14 ° F ( –10 ° C)

Насколько жарко становится слишком жарко?

• Зарядка: во время зарядки оставайтесь ниже 113 ° F (45 ° C)
• Езда: используйте велосипед при температуре ниже 140 ° F (60 ° C)
• Хранение: Храните аккумулятор ниже 140 ° F (60 ° C)

В худшем случае вентиляция может произойти, если температура батареи станет слишком высокой, что приведет к выходу батареи из строя или даже возгоранию.

Держите аккумулятор в тепле в холодную погоду

Если температура на улице ниже, ниже 32 ° F (0 ° C), поэтому рекомендуется хранить аккумулятор при комнатной температуре. перед поездкой и поместите его на велосипед прямо перед тем, как отправиться в путь. Это позволит вашей батарее начать работу с более высокая температура, улучшающая производительность.

Неопрен или термозащитные крышки для аккумуляторов различных форм и размеров доступны для упаковки вокруг батареи, чтобы она была теплее при более низких температурах.Это рекомендуется для длительных поездок в холод.

Когда-то аккумулятор используется, он также выделяет немного тепла, что замедлит на охлаждение от холодных внешних температур. В конце концов, если на улице очень холодно, ты имеют более низкую производительность и емкость аккумулятора, чем в более теплый день, но эти советы должны помочь вам расширить диапазон.

Храните аккумулятор в прохладном месте в жаркую погоду

Самый простой способ сохранить аккумулятор прохладным в жаркую погоду — не держать электровелосипед под прямыми солнечными лучами.Это снизит температуру аккумулятора на несколько градусов.

Еще одно место, где нельзя хранить аккумуляторы в жаркую погоду, — это автомобиль под прямыми солнечными лучами. В солнечный день температура в машине может легко достигать 120 ° F, а в жаркие дни — более 170 ° F.

Заключение

В целом литий-ионные аккумуляторы сегодня очень надежны и могут обеспечить отличные характеристики для электрических велосипедов. Батареи стареют и становятся менее эффективными со временем и при постоянном использовании, однако приведенные выше советы помогут изящно состарить аккумулятор.

При надлежащем уходе при правильной температуре эти батареи могут прослужить годами и сотнями циклов зарядки, сохраняя при этом надлежащий уровень производительности.

Герметичный аккумулятор — обзор

2.3.3.1 Безопасность свинцово-кислотных (LA) аккумуляторов

Свинцово-кислотные аккумуляторы бывают самых разных конструкций и размеров. Бывают вентилируемые или вентилируемые батареи. Продукция варьируется от небольших герметичных аккумуляторов емкостью около 5 Ач (например, используемых для мотоциклов) до крупных вентилируемых промышленных аккумуляторных систем для тяговых целей емкостью до 500 Ач.Стационарные аккумуляторы для резервного питания (рис. 2.3) могут иметь еще большую емкость. Самым большим рынком для аккумуляторов LA по-прежнему являются автомобильные стартерные аккумуляторы (SLI). На данный момент почти все автомобили: легковые, грузовые, автобусы используют свинцово-кислотные аккумуляторные батареи SLI для запуска, освещения и зажигания. Аккумулятор LA был ключевым компонентом многих технических усовершенствований автомобильной техники на протяжении более 100 лет.

Рисунок 2.3. Свинцово-кислотная аккумуляторная батарея с вентиляцией и аккумуляторная система для стационарного применения.

ООО «СБС Аккумуляторные Системы».

Основная общая реакция заряда / разряда в свинцово-кислотных аккумуляторах представлена ​​следующим образом:

PbO2 + Pb + 2h3SO4↔ ← ChargeDischarge → 2PbSO4 + 2h3OE ° = 2,04V

Помимо химического превращения диоксида свинца и металлического свинца в свинец- сульфат, а также серная кислота в качестве электролита участвует во внутренней реакции ячейки. Реакции заряда / разряда вызывают изменение концентрации электролита из-за образования и потребления воды. Паразитные побочные реакции при хранении и особенно при зарядке могут привести к образованию газов кислорода и водорода внутри элемента.Эти побочные реакции особенно выражены при повышении напряжения. Высокие реакционные перенапряжения участвующих электрохимических реакций заставляют свинцово-кислотные батареи работать в более широком диапазоне напряжений, чем ожидается из нормального диапазона стабильности электролитов на водной основе. Однако загрязнение металлическими примесями может снизить эти перенапряжения и привести к преждевременному выделению газа, создавая критическую газовую атмосферу [2,3,6,18].

Дизайн аккумуляторов и внутренняя конструкция во многом зависят от конкретного применения, для которого они предназначены.Почти во всех батареях LA используются элементы призматической формы с плоскими или трубчатыми электродами внутри. Корпус батареи изготовлен из специального пластика, который должен быть химически совместим с кислотным электролитом. Благодаря использованию пластмассовых материалов (в основном полипропилена) корпус батареи электрически изолирован от электродной системы. В вентилируемых системах, используемых, например, для резервного питания, можно пополнять запасы воды, компенсируя потери при побочных реакциях разложения воды.

Технический прогресс в конструкции аккумуляторных батарей и доступность новых материалов позволили реализовать полностью необслуживаемые свинцово-кислотные аккумуляторные системы [1,3]. Потери воды из-за газовыделения электрода и из-за коррозии могут быть уменьшены до очень низких показателей. Предотвращение расслоения электролита благодаря использованию абсорбционных сепараторов из стекломата (AGM-батареи) или гелеобразного электролита привело к появлению продуктов с улучшенной циклической способностью и высоким уровнем безопасности и надежности.

Тем не менее, потенциальный риск образования водорода — это общая проблема, с которой сталкиваются свинцово-кислотные и другие системы аккумуляторных батарей на водной основе. В частности, в батареях с недостаточной вентиляцией могут накапливаться критические газовые смеси. Электрическая искра, например, вызванная электрическим разрядом, может привести к взрыву газовой смеси. Большинство таких опасных событий было зарегистрировано от автомобильных аккумуляторов SLI, в основном при непрофессиональном обращении. Внедрение устройств пламегасителя значительно снизило риск таких событий.

Короткое замыкание : Как внутренние, так и внешние электрические короткие замыкания приводят к выделению энергии внутри батареи. Химически накопленная энергия преобразуется в тепловую энергию, которая распространяется по компонентам, из которых состоит аккумулятор. Результирующее повышение температуры зависит от количества выделяемой энергии и от теплоемкости батареи и ее компонентов. Если достигается температура кипения электролита (примерно 110 ° C), начинается испарение электролита.В системах с регулируемым клапаном испаряющаяся вода приводит к повышению давления и, наконец, к срабатыванию клапанов избыточного давления. Выходящий водяной пар обычно также несет кислотные аэрозоли из серного электролита. Кислотные аэрозоли вместе с горячей парообразной водой представляют опасность для здоровья лиц, причастных к происшествию.

Из-за их относительно низкого удельного энергосодержания (около 40 Вт · ч кг ^-1 макс.) Количество выделяемой энергии ограничено.Высокая теплоемкость компонентов внутри корпуса батареи (0,2–0,3 Вт · ч кг ⁻¹ K ⁻¹ ) и энтальпия испарения электролита (> 628 Вт · ч · кг ⁻¹ ) обычно поглощают случайно выделяемую энергию, таким образом, сохраняя тепловые эффекты и их последствия для безопасности в ограниченном диапазоне.

Механическое злоупотребление : В зависимости от конкретных обстоятельств механические происшествия или механическое неправильное обращение с батареями LA могут привести к опасностям с разной степенью серьезности.Простое механическое разрушение корпуса может привести к утечке электролита. Однако в современных батареях VRLA с недостатком электролита риск большой утечки электролита сводится к минимуму. Как уже упоминалось в разделе 2.3.2, серная кислота является очень опасным веществом при любом контакте с кожей. В худших случаях даже частицы свинца могут вылететь из батарейного отсека, что затем превратит это событие в экологическую проблему. Наиболее критическим событием с точки зрения безопасности является сильное механическое разрушение пакета электродов.Может возникнуть сильное короткое замыкание, что приведет к сценарию, описанному уже в предыдущем разделе.

Термическое злоупотребление : Хранение при высоких температурах является общей проблемой из-за увеличения коррозии компонентов батареи. С механической точки зрения компоненты обычно очень стабильны и надежны до температуры прибл. 110 ° C, при котором электролит начинает испарять воду. Высокая энтальпия испарения электролита обеспечивает стабилизацию температуры в течение определенного периода времени до тех пор, пока электролит не истощится.

При зарядке постоянным напряжением свинцово-кислотных аккумуляторных батарей (VRLA), особенно после старения и потери воды, существует риск теплового разгона. Облегченный перенос кислорода через сепаратор и жидкую пленку на отрицательном электроде может усилить экзотермические процессы восстановления кислорода на отрицательном электроде. Вызванная таким образом деполяризация отрицательного электрода, в свою очередь, приводит к дальнейшему увеличению скорости генерации кислорода на положительном электроде с неконтролируемым нагревом, как следствие [3,20,25].Следует отметить, что тепловой разгон в батареях VRLA обычно происходит гораздо менее интенсивно, чем это происходит в литий-ионных системах.

Перезаряд, переразряд и реверсирование : Свинцово-кислотный аккумулятор имеет большое преимущество перед другими системами аккумуляторных батарей благодаря тому, что обе полярности состоят из компонентов свинца (свинец, диоксид свинца, сульфат свинца), которые заряжаются и разряда могут быть преобразованы друг в друга. Таким образом, по конструкции и компоновке свинцово-кислотные батареи обеспечивают определенную устойчивость к перезарядке, а также к обратному току без побочных реакций, ведущих к разложению электролита и выделению газов.Однако, если электрическая энергия больше не может использоваться для процессов электрохимического преобразования, начинается разложение воды на водород и кислород.

В вентилируемых свинцово-кислотных аккумуляторных системах, не требующих обслуживания. Газы, выделяющиеся при разложении воды, уходят через предусмотренную вентиляционную систему. Соответствующая вентиляция заботится о том, чтобы газы быстро удалялись и не накапливались до критического уровня. Это очень важно для исключения опасности взрыва. Вентилируемые аккумуляторные системы позволяют пополнять разложившуюся и потерянную воду через регулярные интервалы обслуживания для сохранения работоспособности аккумуляторных батарей.Электроды должны быть полностью покрыты электролитом для длительного срока службы и безопасности.

В системах VRLA (например, типа AGM) с ограничивающей емкостью положительного электрода кислород, выделяющийся с этой полярностью при избыточном заряде, мигрирует через волокнистый сепаратор с недостатком электролита к отрицательному противоэлектроду, где он рекомбинируется с водой. Этот механизм обычно работает только до ограниченной скорости перезарядки. Если токи выше, чем указано, давление газа внутри корпуса батареи повысится, и газы, наконец, выйдут через активированный предохранительный клапан.При чрезмерной перезарядке может образоваться даже взрывоопасная смесь водорода и кислорода.

Обзор

— управление тепловой безопасностью в литий-ионных аккумуляторах: текущие проблемы и перспективы

Революционное влияние литий-ионных аккумуляторов на общее мировое экономическое и техническое развитие было отмечено Нобелевской премией 2019 для их изобретателей. Литий-ионные батареи быстро становятся основным компонентом систем хранения и доставки энергии для электрических сетей и электромобилей (EV), не использующих ископаемое топливо.Темпы производства литий-ионных элементов ускоряются, равно как и их использование в небольших устройствах бытовой электроники (смартфоны, планшеты и компьютеры), электрифицированном транспорте (EV) и крупных системах хранения энергии (электросети). В течение следующего десятилетия ожидается постоянный рост мирового производства литий-ионных аккумуляторов с прогнозируемым увеличением от четырех до десяти раз (рис. 1). ¹

Улучшение свойств материалов для увеличения удельной энергии и возможностей передачи мощности этой технологии обещает дальнейшее расширение ее использования. ^2,3 Параллельно было признано, что для повышения безопасности литий-ионных аккумуляторов на протяжении всего их жизненного цикла — от производства до эксплуатации до утилизации ресурсов, — требуется постоянная работа. ^4–7 Два основных явления, способствующих нестабильности литий-ионных аккумуляторов, которые могут снизить их тепловую безопасность, — это тепловой разгон (TR) в отдельном элементе и распространение тепла от элемента к элементу. TR возникает в одной ячейке, и, если его не локализовать, это может привести к распространению TR в многоячеечной батарее. ⁸ TR Распространение TR может привести к возгоранию, разрыву и выбросу воздуха с серьезными последствиями для оборудования и пользователей. ⁹ Управление температурным режимом аккумулятора является одним из важных аспектов повышения общей безопасности технологии. ^10–19 Основная цель управления температурой — прогнозирование, предотвращение и, при необходимости, смягчение двух основных эффектов тепловой энергии в литий-ионных батареях — TR и распространение TR от ячейки к ячейке.

Температурную безопасность можно повысить за счет более четкого понимания физико-химических свойств литий-ионной системы и условий, необходимых для поддержания стабильности системы.Эти врожденные нестабильности можно отнести к сложным компонентам, составляющим каждый литий-ионный элемент в батарее. Были предприняты значительные усилия для получения лучшей интерпретации термической безопасности с использованием различных математических и вычислительных моделей. К ним относятся сложные детерминированные модели для индивидуальных реакций, которые происходят внутри ячеек до вентиляции и TR, ²⁰ расчетная гидродинамика (CFD) моделирование конструкции ячеек и архитектуры упаковки в многокамерных решениях, ²¹ пределы воспламеняемости ²² и высокопроизводительные скрининговые исследования, связывающие сигнатуры на уровне материала с ответами на уровне системы. ²³ Аналогичным образом, на уровне системы, обнаружение неисправности датчика с использованием параметров, регрессированных в модели цепей, ²⁴ основанные на данных подходы, которые количественно определяют вероятность отказа с учетом среднего времени наработки на отказ, ²⁵ оценка риска в режиме отказа Анализ эффектов или аналогичные методы, ^26,27 облачных инструментов диагностики неисправностей, ^28,29 и регрессия тенденций из банков данных, которые охватывают различные форматы ячеек и химические составы, ³⁰ .Некоторые из ключевых проблем при прогнозировании начала TR включают чрезвычайно низкую частоту его появления в полевых условиях; отсутствие последовательного определения ³¹ для «теплового разгона», что приводит к несоответствию между результатами лабораторных испытаний и полевыми событиями; широкий разброс результатов тестирования; ограниченный набор соответствующих экспериментальных результатов для проверки и параметризации моделей; и значительное увеличение бюджета на тестирование с ростом размера и сложности статей о тестировании батарей. В результате методы идентификации паттернов, такие как машинное обучение ³² или анализ больших данных ³³ , имеют доступ к наборам обучающих данных ограниченного размера (например,g., данные о циклическом старении или календарном разложении, собранные за несколько месяцев, и данные о безопасности, собранные за более длительный период), чтобы обеспечить достаточную уверенность в результатах. С другой стороны, даже после тщательного контроля за настройкой теста и изменчивостью оператора, результаты результатов испытаний на механическое повреждение (например, испытания на проникновение гвоздя) не всегда детерминированы. ³⁴ В таких случаях было продемонстрировано, что анализ чувствительности результатов тестирования на уровне системы к конкретным проектным параметрам ³⁵ является полезным.Доверительные интервалы для параметров, полученных в результате таких экспериментов, могут впоследствии использоваться в качестве входных данных для математических моделей и для построения карт безопасности, которые показывают взаимодействие вероятностей отказа, полученных на основе каждого параметра (рис. 2). ^36,37

Еще одним заметным пробелом в использовании моделирования для понимания безопасности батарей является отсутствие «комплексного подхода», помогающего понять экспериментальные характеристики, выполненные в различных масштабах. Например, существуют независимые экспериментальные измерения, коррелирующие результаты дифференциальной сканирующей калориметрии (DSC) на уровне компонентов с калориметрией ускоренной скорости (ARC) на уровне клеток. ^38,39 Аналогичным образом были разработаны математические модели, изучающие эффект изменения расстояния между ячейками. Однако математические модели, которые объединяют результаты DSC и ARC вместе с другими экспериментами по теплопередаче для определения оптимального расстояния между ячейками в модуле или проектирования вентиляционных путей для аккумуляторных блоков, не исследовались. Аналогично, стабильность различных оксидов переходных металлов и связанное с ними выделение кислорода изучались отдельно с использованием математических моделей ²² и в экспериментах. ⁴⁰ Объединение этих результатов с моделью CFD в масштабе ячейки или выше ⁴¹ позволит одновременно оценивать ограничения материалов наряду с техническими ограничениями.

Параметры управления литий-ионным аккумулятором включают электрическую энергию, электрическую мощность и тепловую энергию. Большинство систем управления батареями (BMS) управляет электрической мощностью и энергией через датчики напряжения и тока, а не через сопротивление или импеданс анода, катода и электролита.Управление температурой в большинстве BMS осуществляется с помощью термопар, термисторов и аналогичных датчиков, установленных вне ячеек. Здесь мы обсуждаем текущие усилия по терморегулированию литий-ионных аккумуляторов, включая датчики и методы прямого измерения внутренней температуры элемента (T _int ).

Управление температурой в литий-ионных системах

Управление температурой важно для литий-ионных систем, поскольку стабильность электродов с высокой плотностью энергии во многом зависит от локальной температуры внутри элемента и ее влияния на летучие органические растворители в электролите .Некоторые растворители имеют температуру кипения до 90 ° C, и увеличение T _— выше 90 ° C приведет к выкипанию растворителя, увеличению внутреннего давления в ячейке и вынудит растворитель выйти. Следовательно, предотвращение чрезмерного повышения T _int должно помочь сохранить целостность клеток.

Несколько авторов провели подробные исследования по математическому моделированию ^42,43 или выполнили измерения ⁴⁴ для решения тепловых проблем в малых и больших аккумуляторных батареях. Некоторые из этих исследований подчеркивают влияние плохого управления температурой на нормальную работу и срок службы этих батарей, ^45–47 , а также на аспекты безопасности.Недавно мы сообщили, что примерно на каждые 13 ° C повышения рабочей температуры срок службы батареи сокращается примерно на 50%. ⁴⁸ Были аналогичные сообщения о снижении производительности в холодных условиях эксплуатации. ⁴⁹ Эти изменения продолжительности жизни сопровождаются увеличением внутреннего сопротивления клеток. В сочетании с потерей эффективности езды на велосипеде и способности генерировать электроэнергию чрезмерное тепловыделение при повышенном внутреннем сопротивлении усиливает проблемы безопасности.Эти небезопасные тепловые ситуации в настоящее время решаются с помощью «блоков управления», состоящих из контуров нагрева и контуров охлаждения, а также «регулирующей» секции, которые пытаются поддерживать температуру поверхности батареи в пределах заданного диапазона температур. Описание интеграции между системой управления аккумулятором и блоком управления температурой приведено в другом месте. ⁵⁰ Блок управления температурой вводит данные о температуре окружающей среды и батареи в интеллектуальные элементы управления, которые инициируют охлаждение или нагрев во время нормальной работы или отправляют аварийный сигнал в ЭБУ при обнаружении аномальных колебаний температуры.Аппаратное обеспечение терморегулирования, как минимум, состоит из вентиляторов и нагревателей. В нескольких исследованиях изучались более сложные подходы к обогреву и охлаждению, которые улучшают общий коэффициент полезного действия системы терморегулирования. ⁵¹ Другие предпочли простоту оборудования. ⁵²

С точки зрения безопасности, изоляция (механическая, тепловая, а также электрическая) между частями (блоками ячеек или модулями) и доступ к теплоотводу являются ключевыми критериями, используемыми при проектировании аккумуляторных блоков.Предотвращение утечек в системах с жидкостным охлаждением и опасности возникновения дугового разряда в высоковольтных устройствах обычно рассматривается в нескольких стандартах безопасности. ⁵³ Практически все аккумуляторные блоки электромобилей имеют специальные вентиляционные отверстия для отвода газообразных выбросов после выброса из ячеек по предпочтительным путям, в сторону от распространения в соседние элементы. Некоторые аккумуляторные модули содержат материал с фазовым переходом либо в упаковке, либо как часть элемента элемента. Ключом к успешному снижению чрезмерного повышения температуры является способность отводить тепло от клеток.

Технологии управления температурой ^42–53 — это несколько примеров продолжающихся усилий, направленных на обеспечение тепловой безопасности литий-ионных аккумуляторов. Несмотря на эти согласованные усилия, литий-ионные батареи продолжают испытывать TR, распространение TR и горение. Некоторые из сохраняющихся проблем с безопасностью литий-ионных аккумуляторов можно проследить до эволюции BMS, первоначально использовавшейся для управления водными аккумуляторами.

Типы систем управления батареями

В рамках ограничений существующих баз данных, растущего спроса и производства, вокруг каждой литий-ионной батареи должна быть построена достаточно продвинутая BMS для обеспечения тепловой безопасности и электрического КПД.Из-за своих ограничений конструкции и концепции BMS, основанные на ранее разработанных типах батарей, не улучшают безопасность существующих литий-ионных батарей, а для некоторых конструкций могут даже снижать запас прочности. Понимание физико-химических процессов в литий-ионных элементах позволяет лучше понять отказы литий-ионных аккумуляторов, включая дефлаграцию и другие отказы, вызванные нагревом. ^54,55 Недостатки в конструкциях BMS, применяемых в современной литий-ионной технологии, можно проследить до конструкций батарей, содержащих негорючие компоненты, например.г., водные электролиты. ^56,57 Большинство систем аккумуляторных батарей с водным электролитом не требуют специализированных BMS. Управление зарядом-разрядом аккумуляторных водных Ni-аккумуляторов, таких как никель-кадмиевые (NiCd), никель-водородные (NiH ₂ ) и никель-металл-гидридные (NiMH) элементы, необходимо для максимального повышения производительности при минимальном сокращении срока службы. ⁵⁶ Чтобы соответствовать этим требованиям, системы управления зарядом для водных никель-никелевых аккумуляторов обычно отслеживают температуру, напряжение и ток аккумулятора для оценки состояния заряда аккумулятора (SoC).Чаще всего интеграция в ампер-часах использовалась для поддержки методов управления коэффициентом перезарядки в высоконадежных аэрокосмических батареях NiCd и NiH ₂ . ^58,59 Методы контроля заряда на основе давления были уникальными для NiH ₂ батарей из-за характерного квазилинейного изменения давления H ₂ с SoC во время цикла заряда-разряда. В NiMH и NiCd батареях при перезарядке могут образовываться газообразные водород и кислород, поэтому для ограничения перезарядки использовались показания напряжения и температуры; некоторая степень низкоскоростной перезарядки обычно использовалась для аккумуляторов NiCd и NiH ₂ , чтобы уменьшить саморазряд и предотвратить падение SoC при езде на велосипеде. ⁶⁰ Система терморегулирования в этих батареях представляла собой сбрасываемый плавкий предохранитель, изобретенный в 1939 году, ⁶¹ (положительный или отрицательный тепловой коэффициент, предохранитель с положительным или отрицательным температурным коэффициентом, ⁶² в современной терминологии), расположенный в положительном и отрицательном полюсах. ножка ряда череда ячеек. Некоторые системы управления в NiMH и NiCd батареях имели термисторы в определенных местах, чтобы останавливать заряд или разрядку, когда батарея испытывала внезапное повышение температуры из-за внутренних неисправностей. Пределы напряжения были скорректированы во время зарядки, чтобы облегчить отвод тепла на уровне элементов на поверхности терморегулирования батареи, чтобы минимизировать тепловую нагрузку и продлить срок службы батареи.Успешные методы контроля заряда с температурной компенсацией, используемые в никель-кадмиевых батареях, были приняты батареями NiH ₂ для таких приложений, как космический телескоп Хаббл НАСА и Международная космическая станция. ^63,64

В другом примере водной системы свинцово-кислотные батареи могут выйти из строя из-за саморазряда и электролиза кислоты, что приведет к образованию газообразного водорода. Следовательно, BMS (точнее: система управления, встроенная в зарядное устройство, а не в аккумулятор) в свинцово-кислотных аккумуляторах предназначены для поддержания напряжения на заданном уровне в течение периодов ожидания и для поддержания «плавающего заряда» для предотвращения саморазряда аккумулятора. , «просушивания» отказов и внутренних коротких замыканий.Проблемы, обнаруженные в водных батареях (таких как свинцово-кислотные, никель-кадмиевые или никель-металлгидридные), сильно отличались от литий-ионных батарей, поэтому требовался другой набор конструктивных решений, необходимых для их систем управления. Водные системы не были разработаны со специальной BMS, внутренней для каждой ячейки в батарее; Вышеупомянутые элементы управления были включены в отдельные компоненты в качестве элементов управления зарядного устройства. Адаптация таких контроллеров, как BMS, для литий-ионных батарей была недостаточной для решения более сложных проблем, обнаруженных в этих батареях.Тем не менее, большинство современных BMS для литий-ионных аккумуляторов по-прежнему полагаются только на датчики напряжения аккумулятора (и напряжения элементов в некоторых случаях) и датчики температуры, устанавливаемые на поверхность. ^16,65–67 Несмотря на то, что современные BMS используют передовые математические модели для прогнозирования внутреннего состояния ячейки, несколько авторов подчеркивают необходимость модернизации датчиков BMS, использования улучшенных датчиков на основе импеданса, ^16,65,67 и внутренние датчики температуры. ^16,66

Основные причины теплового разгона литий-ионных аккумуляторов

Неустойчивость системы литий-ионных аккумуляторов может быть связана со сложностью компонентов, составляющих каждый литий-ионный элемент.При 200 Вт · ч кг ^-1 плотность энергии литий-ионного элемента по весу составляет примерно четверть от плотности энергии для пороха или одной десятой для динамита; однако только литий-ионные элементы способны выделять энергию с контролируемой скоростью, включая запуск и останов по команде, в соответствии с требованиями пользователя. В литий-ионных элементах десятки отдельных компонентов работают вместе, сохраняя большое количество энергии при минимально возможной массе и объеме и доставляя энергию в диапазоне желаемых скоростей. Несмотря на то, что физико-химические свойства этих отдельных компонентов довольно хорошо каталогизированы, ^{20–30,35–40} их совместное поведение — нет. ^31–34 Катастрофический отказ литий-ионных аккумуляторов может быть вызван электрическим, механическим и термическим воздействием. ^10,68 Исторически эти три типа злоупотреблений наносили ущерб безопасности всех типов батарей, включая классические водные. Как правило, аккумулятор нельзя перезаряжать и разряжать, подвергать сильному сжатию, вибрации, ударам или нагреванию. Большинство производимых сегодня литий-ионных аккумуляторов разработаны с учетом защиты от этих трех типов условий неправильного использования.Несмотря на инженерные разработки, которые защищают их от экстремальных механических, электрических и термических повреждений, литий-ионные аккумуляторы все еще могут испытывать TR и горение, что указывает на необходимость учета множества факторов для повышения безопасности аккумулятора. Например, непреднамеренное включение инородных или естественных обломков объектов (FOD или NOD), а также производственные дефекты могут способствовать созданию внутренних коротких путей клетки. Хотя реализация сложных методов контроля качества и протоколов скрининга клеток была успешно реализована для контроля FOD, NOD и производственных дефектов, необнаруженные скрытые дефекты могут вносить вклад в опасность внутреннего короткого замыкания клетки. ⁶⁹ Тем не менее, TR в результате внутреннего короткого замыкания клеток продолжает происходить, поэтому контроль качества и скрининг клеток, хотя и необходимы, недостаточны для предотвращения TR. Рост дендритов во время заряда-разряда в литий-ионном элементе и старение компонентов элемента с разной скоростью также могут привести к TR. Хотя данных о связи между отказом отдельного компонента элемента и отказом элемента недостаточно, преждевременный выход элемента из строя обычно приводит к выходу из строя аккумулятора.

Обеспечение термобезопасности от проектирования до утилизации

Шаги по обеспечению термобезопасности начинаются с конструкции батареи, продлеваются на весь срок ее службы и заканчиваются только после безопасной утилизации батареи. ⁷⁰ Повышение безопасности литий-ионных аккумуляторов, от проектирования до утилизации, может быть реализовано за четыре основных практических этапа, которые в общих чертах обозначены ниже. Шаг 1 в разработке безопасной батареи начинается с проверки, выбора и согласования ячеек, которые будут использоваться при производстве батареи. Шаг 2 — обеспечить работу каждой ячейки в батарее в заданных пределах напряжения и температуры. Шаг 3 заключается в прогнозировании и предотвращении TR в отдельной ячейке в батарее. Последний шаг, Шаг 4, — предотвратить распространение TR от ячейки к ячейке, даже если одна ячейка в батарее испытывает TR.Детали, связанные с практической реализацией каждого из этих четырех шагов безопасности, гораздо более важны при производстве литий-ионных аккумуляторов, чем для водных аккумуляторов. Для водных батарей последние два шага даже не применимы. В водных батареях неправильные процедуры, связанные с первыми двумя этапами, не приводят к возгоранию, тогда как в литий-ионных батареях они могут вызвать TR и возгорание. Реализация первых двух этапов в производстве литий-ионных аккумуляторов требует уровня строгости, которого нет в сегодняшней практике скрининга и согласования, а отказ, вызванный плохой реализацией, гораздо менее прощающий, чем в водных аккумуляторах.

Сопоставление отдельных ячеек в батарее

Передовой метод проверки и сопоставления аккумуляторных элементов на водной основе включает идентификацию ячеек с одинаковой паспортной табличкой (партия продукта) и их сопоставление на основе данных испытаний для напряжения элемента и емкости Ач посредством заряда-разряда езда на велосипеде. ⁶⁸ Очевидно, что сопоставление элементов на основе информации с паспортной таблички и данных испытаний является наилучшей практикой как для водных, так и для литий-ионных аккумуляторов. Однако согласование напряжения и емкости в ампер-часах не гарантирует, что литий-ионные элементы согласованы на уровне их внутренних компонентов, а именно электролита, анода и катода.Проблемы, которые могут возникнуть из-за несовпадения ячеек на уровне компонентов, проиллюстрированы с помощью общепринятой практики, известной как конструкция ячейки с ограничением по катоду или с ограничением по аноду. ⁵⁶ Например, катодно-ограниченный элемент сконструирован с избыточным анодным материалом, так что, когда элемент полностью разряжен, полностью расходуется только катод, а на аноде остается некоторое количество непрореагировавшего электроактивного материала, предотвращая непреднамеренное окисление токосъемника на аноде. В более широком смысле, если сопротивление электролита (R _s ) для каждой ячейки не совпадает между ячейками, то во время заряда и разряда элемент с самым высоким R _s будет испытывать повышенное внутреннее падение напряжения и достигнет заданного напряжения. ограничивает раньше, чем остальные клетки.В батарее с разными R _или в нескольких элементах все эти элементы будут испытывать разную глубину разряда (DOD), что приведет к старению с разным сроком службы. Более вредно, чем несоответствие R _s отдельных элементов, несоответствие их анодного импеданса отдельного элемента (Z _a ) и импеданса катода (Z _c ). Когда ток проходит через элемент, температура внутри элемента неоднородна, но различается для каждого компонента, потому что соответствующие R _s , Z _a и Z _c различны. ⁷¹ Если ячейки не подобраны индивидуально для R _s , Z _a и Z _c , тогда будет разница в температурах несовпадающих компонентов. Например, если конкретный элемент не соответствует Z _a с остальными, этот элемент будет подвергаться воздействию другой температуры анода во время заряда-разряда, что может привести к старению анода этого элемента с другой скоростью, чем у остальных элементов. . В течение нескольких циклов заряда-разряда этот анод может преждевременно выйти из строя, что может привести к TR.В свою очередь, преждевременный выход элемента из строя обычно приводит к выходу из строя батареи. Мы утверждали, что мониторинг внутренней температуры — это жизнеспособный путь для выявления термически неисправных ячеек в батарее. ⁵⁴ Также обсуждается управление балансировкой температуры между ячейками в электромобилях. ¹⁶ Практика поддержания изотермических условий варьируется в зависимости от отрасли. Например, требования к контролю температурных градиентов в пределах 2–5 ° C являются обычными для литий-ионных аккумуляторов, пригодных для использования в космосе. ⁷²

Ток, протекающий через батарею, вызовет аналогичные изменения в концентрации активных материалов на аноде и катоде через большинство ячеек, только ячейка с несоответствующим Z _a или Z _c может быть принудительно включена избыточный разряд или избыточный заряд на аноде или катоде. В водных батареях, если последовательно подключенный элемент чрезмерно разряжен, то результирующее изменение напряжения приведет к увеличению внутреннего сопротивления этого элемента, и батарея перестанет функционировать.В литий-ионных батареях реверс напряжения может впоследствии привести к катастрофическому отказу, что приведет к распространению TR, TR, возгоранию и дефлаграции. Например, чрезмерный разряд литий-ионного элемента может привести к растворению меди (из анодного токосъемника), которая откладывается в виде металлической меди на катоде, аноде и сепараторе во время последующей зарядки. Непрерывный избыточный разряд и циклический заряд приводят к осаждению металлической меди на графите, что препятствует внедрению лития в графит и осаждению металлического лития поверх слоя меди. ⁷³ металлический литий осаждается в виде дендритов в соответствии с законами «агрегации, ограниченной диффузией». ⁷⁴ Дендритные отложения могут образовывать острые, прочные и игольчатые структуры, способные пробивать полимерные сепараторы. Внутри литий-ионных элементов дендритные отложения металлического лития создают пути электрического короткого замыкания между анодом и катодом, что приводит к быстрому возникновению TR. ⁵⁶ Следовательно, практика согласования ячеек по напряжению и емкости Ач, подходящим для водных аккумуляторов, необходима, но недостаточна для литий-ионных аккумуляторов.Целью успешного согласования литий-ионных элементов является обеспечение равномерного разряда, содействие равномерному старению, предотвращение изменения полярности ячейки, перегрева и т. Д .; поэтому сопоставление должно также включать мониторинг значений Z _c , Z _a и R _s для отдельных ячеек.

В литий-ионном элементе полное сопротивление каждого из его компонентов, а именно Z _c , Z _a и R _s , однозначно зависит от частоты (частотного диапазона). ⁷⁵ Следовательно, согласование импеданса ячейки только на частоте 1 кГц не может успешно согласовать каждый компонент каждой ячейки.Что еще более важно, поскольку частота, соответствующая каждому компоненту, однозначно зависит от каждой модели ячейки, измерение импеданса на частоте 1 кГц не может точно сопоставить Z _c , Z _a или R _s в каждой модели ячейки. Для повышения термобезопасности каждый литий-ионный элемент в батарее должен соответствовать Z _c , Z _a и R _s на разных частотах, в дополнение к напряжению элемента, емкости в Ач, марке, модели. , дату изготовления и номер партии, как указано в п.70. В батарее, содержащей элементы с согласованными компонентами импеданса Z _c , Z _a и R _s (в дополнение к емкости элемента), элементы имеют тенденцию к равномерному старению, что снижает вероятность преждевременного старения отдельных элементов ( см. рис. 4 и 6 в работе 54).

Мониторинг внутренней температуры элемента, напряжения, состояния заряда и состояния здоровья во время зарядки и разрядки

Второй шаг в проектировании безопасности — обеспечение того, чтобы каждая ячейка в батарее работала в заданных пределах напряжения и температуры .Этот шаг обычно реализуется через BMS, первоначально разработанную для контроля и управления элементами в водных батареях. ^63,64 В водных батареях мониторинг температуры был необходим не из-за возможности TR, а для предотвращения замерзания или испарения электролита. В таких ситуациях мониторинг температуры окружающей среды батареи считался адекватным, поэтому размещение одного или двух термодатчиков на батарею на внутренней и внешней стенке батареи стало обычной практикой.В отличие от водных батарей, для управления температурой в литий-ионных элементах требуется один термодатчик на элемент. Этот термодатчик должен быть способен измерять или оценивать внутреннюю температуру (T _int ) каждой ячейки. Есть несколько причин контролировать T _в каждой ячейки. TR может быть вызван повышением температуры внутри ячейки. При таких низких температурах, как 85 ° C, слой поверхности раздела твердый электролит (SEI) начинает разрушаться, вызывая экзотермические реакции между графитовым углеродным анодом и карбонатными эфирами в электролите.При дальнейшем повышении температуры органические сложные эфиры превратятся в пар, ⁷⁶ , и повышенного давления внутри ячейки будет достаточно, чтобы вызвать вентиляцию. ^77,78 Когда элемент вентилируется, он рассеивает легковоспламеняющиеся органические растворители по батарейному отсеку и осаждает их на поверхности соседних элементов. ⁵⁵ От выхода из строя SEI до вентиляции каждый процесс наносит ущерб безопасности аккумуляторной батареи. Наиболее серьезными являются последствия повышения T _int выше 155 ° C, когда внутри клетки протекают каскадные необратимые экзотермические реакции, т.е.е. TR. ²⁰ Каждая реакция, приводящая к TR, связана с повышением внутренней температуры клетки. Таким образом, мониторинг T _int — это наиболее эффективный способ управления батареями и повышения их безопасности.

Еще десять лет назад технология прямого измерения T _int в литий-ионных элементах не разрабатывалась. В 2011 году Srinivasan et al. впервые продемонстрировал метод мониторинга T _int в литий-ионных ячейках в состоянии покоя ⁷⁹ ; последующие исследования расширили технику для мониторинга T _int в динамических условиях заряда и разряда ^71,80 ; и в последнее время в нескольких элементах, присутствующих в последовательно-параллельных комбинациях в батареях. ⁵⁴ Этот метод неинвазивен, не требует дополнительных проводов, кроме пар, уже используемых в мониторинге напряжения ячеек, и его реализация в BMS проста. Различные аспекты датчика на основе импеданса для мониторинга и терморегулирования T _int подробно обсуждались несколькими авторами. ^81–86 Во многих коммерческих BMS, T _int по-прежнему оценивается путем сочетания внешнего контроля температуры и теплового моделирования. ⁸⁷ Такие математические модели требуют отдельной конструкции для каждого типа литий-ионного элемента, поскольку внутренние характеристики элемента зависят от производителя.Помимо необходимости интенсивных вычислений, чтобы быть точными, эти модели требуют ввода данных от нескольких датчиков на ячейку. ^81,88 Кроме того, тепловая инерция вызывает задержку теплопередачи от внутренней части ячейки к ее внешней стороне, поэтому внешние датчики никогда не предоставляют данные T _int в реальном времени. ⁷¹ В идеале, система BMS, ориентированная на безопасность, должна использовать датчики, которые непосредственно измеряют T _внутри .

Мониторинг SoC во время зарядки и разрядки остается наиболее сложной задачей при анализе внутреннего состояния литий-ионного элемента.Кулоновский подсчет, возможно, является лучшим доступным приближением к оценке SoC, ⁸⁹ , которая ограничена уменьшением емкости хранения заряда (Ач-емкость) элемента с циклическим сроком службы и календарным сроком службы. Точное отслеживание SoC требует периодической калибровки потери емкости с течением времени. Методы импеданса для мониторинга SoC практически неэффективны: импеданс ячейки гораздо более чувствителен к ее внутренней температуре, T _int , чем SoC. ⁷¹ Оценка SoC с помощью измерений напряжения элемента (E _cv ) ограничена медленной диффузией катионов лития (Li ⁺ ), поскольку они литиируют и делитируют анод и катод соответственно.Зависимость от скорости диффузии E _cv дополнительно осложняется температурной зависимостью E _cv от энтропии интеркаляции Li ⁺ и временными изменениями T _int во время зарядки и разрядки. ^71,80 Таким образом, измерение E _cv осталось далеко не надежным методом для мониторинга SoC. Мониторинг состояния литий-ионных элементов (SoH) в динамических условиях так же сложен, как и мониторинг SoC. Использование импеданса для контроля SoH ⁹⁰ затруднено из-за изменений концентрации Li ⁺ в электролите во время зарядки и разрядки. ⁵⁴

Существует разрыв между системами BMS, применяемыми в настоящее время для мониторинга SoC и SoH, и пониманием сложных физико-химических процессов во время зарядки и разрядки литий-ионных элементов. Новые конструкции BMS, которые учитывают эти процессы, необходимы для повышения термобезопасности литий-ионных аккумуляторов.

Вентиляция ячейки до TR

Третий шаг в ориентированном на безопасность проектировании BMS связан с прогнозированием или предотвращением вентиляции отдельной ячейки. Преобладает мнение, что с увеличением T _int клетка вентилирует только тогда, когда она выбрасывает энергетические материалы во время TR. ⁵⁶ Фактически, элемент может сначала выпустить воздух до того, как он испытает TR в процессе, называемом предварительным сбросом TR, при котором горючий органический материал откладывается на другие элементы внутри аккумуляторного отсека. ⁵⁵ Затем ячейка снова вентилируется во время фактического TR, воспламеняя растворители, осевшие после первого сброса, инициируя TR в дополнительных ячейках. Следовательно, возгорание внутри батареи происходит только во время TR в нескольких местах батареи, то есть происходит распространение TR от ячейки к ячейке.Ни одна из используемых в настоящее время BMS не может предотвратить распространение TR или от ячейки к ячейке.

В недавнем исследовании ⁵⁵ временные профили процессов во время вентиляции клеток при нагревании были зарегистрированы с помощью набора инструментов, включая интерактивные инфракрасные методы с преобразованием Фурье и методы гиперспектральной визуализации. Перед фактическим событием TR из ячейки выбрасывались газообразные сложные эфиры алкилкарбоната при температуре около 100 ° C в «вентиляции перед TR». Через несколько минут произошло TR, и ячейка выпустила газообразный CO, CO ₂ , HF и оксиды кобальта, марганца и лития, а также твердый оксид никеля.В выбросе ТР органических растворителей не обнаружено. Температура выброса TR первоначально составляла 1500 ° C, а затем упала до 600 ° C примерно за 50 мс. Автономный химический анализ с помощью газовой хроматографии-масс-спектрометрии сброшенных газов и гравиметрия сброшенного материала до TR позволили получить дополнительную информацию о реакциях во время продувки до TR и распространения TR. ⁵⁵

Вентиляция элемента Pre-TR рассеивает легковоспламеняющиеся органические растворители внутри батарейного отсека. Фактически, тепловая энергия выброса во время TR меньше, чем энергия выброса до TR, которая может высвободиться при горении. ⁵⁵ Воспламеняющиеся растворители, выделяемые в виде газов во время предварительной вентиляции TR, осаждаются в виде жидкости на поверхности соседних ячеек. Когда они сгорают, они горят не в элементе, который вентилировал его, а поверх соседних элементов в батарее. Горение выброса до TR может быть инициировано дугой, искрой или горячим пятном и поддерживаться окислителями, выбрасываемыми во время TR. Таким образом, распространение TR не происходит во время вентиляции перед TR, потому что необходимая искра и окислители становятся доступными только во время TR.Fernandes et al. также продемонстрировали, что перезарядка литий-ионного элемента инициировала предварительную вентиляцию TR. ⁹¹ Посредством непрерывного анализа выбрасываемых газов на месте они зарегистрировали зависящие от времени изменения концентраций и компонентов химических веществ. Данные их испытаний также подтвердили, что большинство компонентов отходящего газа перед TR были легковоспламеняющимися летучими растворителями.

Разрешение временных характеристик вентиляции до TR и вентиляции во время TR, а также пространственная дифференциация между местами сгорания материалов, вентилируемых до TR и TR, имеют решающее значение при разработке ориентированной на безопасность BMS для предотвращения TR и ячейки распространение TR между клетками.Наиболее важно, что пре-TR вентиляция происходит до начала TR-реакций, это означает, что если увеличение T _int успешно остановлено до пре-TR вентиляции, то клетка не перейдет в TR. Недавно мы продемонстрировали, что изменения импеданса ячейки (Z _{, ячейка} ) можно измерить за десятки секунд до вентиляции перед TR. ⁹² Значения импеданса ячейки зависят от частот, на которых они измеряются. Например, в элементах LG HG2 и Samsung SDI-26F 18650 изменения импеданса до вентиляции перед TR обнаруживаются на частотах менее 10 Гц.В ячейках 18650 импеданс, измеренный с использованием сигнала 1 кГц, не несет никакой информации об изменениях в ячейке Z , вызванных структурными изменениями внутри ячейки, особенно при высоких температурах (> 85 ° C). Датчики температуры, устанавливаемые на поверхность, могут свидетельствовать о фактическом событии до вентиляции TR, но несут мало информации о газообразовании, которое происходит до вентиляции перед TR. Если BMS контролирует внутренний импеданс ячейки на частоте менее 10 Гц, он должен быть в состоянии предсказать и противодействовать вентиляции до TR и TR.В настоящее время ни одна коммерческая BMS не обеспечивает мониторинг внутреннего импеданса ячейки в реальном времени, поэтому предварительная вентиляция TR не может быть предсказана с помощью такой BMS. Поскольку образующиеся газы не выходят из ячейки до тех пор, пока не будет выпущена вентиляция перед TR, газовые датчики могут идентифицировать событие только после того, как газы будут выпущены; это может быть слишком поздно, чтобы противодействовать последующим ТУ.

Распространение TR от ячейки к ячейке

Четвертый шаг в обеспечении тепловой безопасности — предотвращение распространения TR от ячейки к ячейке, даже если одна ячейка в батарее подвергается TR.Некоторые литий-ионные батареи предназначены для быстрого удаления выбросов из ячейки, испытывающей TR, через вентиляционные каналы, которые должны предотвращать распространение. Обтекаемый канал выброса, способный удалять быстро движущийся энергетический выброс, должен предотвращать его воздействие на остальные элементы внутри аккумуляторного отсека. Фактически, вычислительная гидродинамика и тепловое моделирование показывают, что даже хорошо спроектированный вентиляционный канал не всегда может предотвратить распространение TR. ⁵⁵

В связи с тем, что существующие коммерческие BMS не способны противодействовать TR клеток, а вентиляционные каналы не могут остановить распространение, необходимы новые радикальные решения для предотвращения распространения тепла от клетки к клетке, возгорания и дефлаграции.А пока разработчики и производители литий-ионных аккумуляторов должны стремиться к согласованию ячеек на основе импеданса анода, катода и электролита, мониторинга внутренней температуры ячейки, а также выявления и противодействия вентиляции перед TR, ведущей к выделению горючего газа.

На пути к интеллектуальной BMS

Колебания в потребляемой мощности колеблются от нескольких Вт в смартфонах до кВт в электромобилях и сотнях кВт в электросетях. Хотя нет прямых доказательств того, что колебания мощности могут вызвать сбой батареи, сбои в подаче электроэнергии и возгорания, вызванные батареей, являются обычным явлением в электрических сетях и в электромобилях. ⁹ Такие сбои и пожары и даже незапланированные простои, вызванные преждевременным старением аккумуляторных элементов, могут быть дорогостоящими. Даже BMS с расширенными функциями ⁵⁴ может оказаться недостаточным для обеспечения экономичного использования литий-ионных аккумуляторов в электромобилях и электрических сетях. Чтобы предотвратить перебои в подаче электроэнергии и снизить затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание, BMS должна быть намного «умнее» и способна работать вместе с «интеллектуальными» устройствами маршрутизации питания (iPROUD). Это было основной целью программы Advanced Management and Protection of Energy Storage Devices (AMPED) 2012 года, спонсируемой Министерством энергетики США. ⁹³ Десять лет спустя такая цель все еще остается открытой.

Схема концепции BMS-iPROUD показана на рис. 3. ⁹⁴ В этом примере роль iPROUD заключается в получении информации не только от BMS, но и от нагрузки, а также от электросети через двусторонние каналы связи.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 3. Схема интеллектуального устройства маршрутизации мощности (iPROUD), работающего в тандеме с BMS для оценки состояния готовности каждой ячейки в батарее, а затем принятия решений о способности батареи поддерживать колеблющиеся потребности в мощности и получать энергию из сети.

Загрузить рисунок:

Стандартный образ Изображение высокого разрешения

Цель устройства iPROUD — регулировать скорость, с которой аккумулятор получает и накапливает энергию из сети, а также скорость, с которой аккумулятор поддерживает нагрузку. BMS с датчиками внутреннего состояния (напряжения, температуры, импеданса и т. Д.) Каждой ячейки контролирует и управляет каждой ячейкой в ​​батарее и вводит эти данные в iPROUD. Он использует данные, чтобы связать внутреннее состояние каждой ячейки с функциональными возможностями батареи и объединяет данные с информацией, которую он получает от нагрузки, чтобы принять решение об уровне поддержки питания, доступной от батареи.Он принимает аналогичные решения по взаимодействию между сеткой и батареей. Если BMS обнаруживает ненормальное внутреннее состояние какой-либо ячейки в батарее, iPROUD не позволит заряжать модуль с аномальной ячейкой, пока состояние ячейки не вернется в нормальное состояние. Один из примеров — «быстрая зарядка» батареи при использовании внутренней температуры элемента для принятия решения о зарядке — показан на рис. 4.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 4. Сокращение времени зарядки на 25% достигается за счет ограничения внутренней температуры элементов (Tint) и использования ее в качестве одного из параметров управления во время зарядки. В показанном примере аккумулятор на 5,3 Ач заряжается быстрее, чем рекомендовано, при этом значение Tint ограничено <35 ° C, а напряжение элемента - 4,2 В.

Загрузить рисунок:

Стандартное изображение Изображение высокого разрешения

Быстрая зарядка аккумулятора — это не только вопрос удобства электромобилей, но и необходимость в электросетях.Это также рабочий параметр, который может увеличивать внутреннюю температуру элемента, потенциально ускоряя старение и приводя его к TR и вентиляции. Попытки использовать температуру поверхности в качестве параметра для защиты ячеек от вентиляции потенциально вводят в заблуждение и, следовательно, вредны. Данные на рис. 4 относятся к одному элементу (5,3 Ач) в аккумуляторе, который первоначально заряжается со скоростью почти 2 ° C. Элемент в этом примере обычно заряжается со скоростью 0,7 C, и для достижения полной зарядки после полной разрядки требуется около 120 минут.IPROUD в этом примере переключал ток на ноль, когда T _int увеличивался выше 35 ° C, позволяя внутренней части элемента остыть, и ограничивал скорость зарядки 0,7 C и 0,5 C в другое время. Общее время полной зарядки аккумулятора по-прежнему составляло 95 мин. Напротив, если бы температура поверхности ячейки была выбрана в качестве параметра и ее предел был установлен на 35 ° C для отключения тока, то T _int увеличился бы до гораздо более высокого значения, что в лучшем случае привело бы к ускоренному старению ячейки и в TR на худой конец.

Пример использования T _int и напряжения элемента в качестве параметров управления с помощью iPROUD можно расширить, включив в него электролит элемента, сопротивление переносу заряда и кулоновскую емкость, чтобы улучшить управление аккумулятором для повышения безопасности, долговечности и эффективности. хранение энергии и доставка энергии.

Rivian делится подробностями об умных стратегиях нагрева батареи пикапа R1T

Инженеры Rivian посетили одно из крупнейших в Северной Америке испытательных центров в холодную погоду в Миннесоте, чтобы уточнить динамику автомобилей R1T и R1S и характеристики аккумуляторной батареи.Находясь там, инженеры Rivian протестировали стратегии самонагрева для своей аккумуляторной батареи.

«В очень холодных условиях мы используем немного энергии батареи, чтобы поддерживать температуру ячеек в нашей батарее выше 14 ° F, чтобы обеспечить контролируемую производительность автомобиля», — сказала Лаура, которая работает инженером по интеграции систем управления.

«У некоторых электромобилей есть электрические нагреватели для нагрева батареи, что является еще одним компонентом — более высокой стоимостью, большей массой и расходом электроэнергии. Вместо этого мы используем инвертор и двигатель для выработки тепла — даже в неподвижном состоянии наша тяговая система может выделять значительное количество тепла для аккумулятора », — сказала она.

Кредит: Rivian

На характеристики аккумулятора электромобиля могут влиять неоптимальные условия окружающей среды. Автопроизводители электромобилей проходят тщательные зимние испытания, чтобы гарантировать, что их автомобили могут работать на почти оптимальном уровне в морозную погоду.

По словам инженера по контролю интеграции, батарея Rivian была разработана для работы при температуре окружающей среды до -40 ° F (-40 ° C). Транспортные средства R1 используют центральную холодную пластину для эффективного нагрева или охлаждения батарей и поддержания оптимальной температуры элементов.

Ричард, вице-президент по силовым установкам, заявил, что автомобили Rivian R1T могут долгое время выдерживать температуру -40 ° F и все равно нормально работать при правильном нагреве. Однако для того, чтобы нагреть аккумулятор достаточно, чтобы использовать полную мощность автомобиля и оптимальную производительность аккумулятора, потребуется 20 минут.

«Прогноз пробега транспортного средства, отображаемый для водителя, будет учитывать температуру, условия вождения и соображения обогрева кабины, чтобы дать точное отображение пробега транспортного средства по оставшейся энергии батареи», — сказал Ричард.

Поставки

Rivian R1T и R1S начнутся позже в этом году в США и Канаде. Генеральный директор компании Р. Дж. Скариндж сказал, что Ривиан разработал несколько забавных режимов для владельцев автомобилей, в том числе режим Drift Mode.

Посмотрите видео, представленное Rivian о тестировании автомобилей R1 в холодную погоду.

Отчет о проделанной работе: Бодетт, Миннесота, из Ривиан на Vimeo.

.