1 секция батареи на сколько квадратных метров: Как рассчитать радиаторы отопления

Разное

Содержание

Расчет количества секций биметаллического радиатора – сколько нужно ребер

Секрет популярности биметаллических радиаторов заключается в том, что по своей эффективности они не уступают традиционным чугунным батареям, однако при этом они имеют лучшие технико-эксплуатационные характеристики. К числу неоспоримых преимуществ относят:

  • Высокий коэффициент теплоотдачи.
  • Продолжительный срок службы, составляющий более 20 лет.
  • Стильный и аккуратный внешний вид.
  • Сравнительно небольшой вес, что существенно упрощает установочные работы.
  • Наличие ниппелей, обеспечивающих возможность соединять секции, благодаря чему радиатор можно «нарастить».

Отметим, что зачастую необходимость в наращивании возникает, например, если при покупке был выбран прибор с неподходящим числом секций или по другим причинам. Чтобы изначально не ошибиться в подборе оптимальной модели, нужно знать, как выполнить расчет радиаторов отопления биметаллических, то есть оптимального числа секций.   Кстати, сделать это можно самостоятельно, не прибегая к помощи профессионалов, при этом для расчета используются различные методики.

Почему нужно делать расчет, а не выбирать радиатор «на глаз»?

Обратите внимание: зачастую при покупке биметаллического прибора некоторые ориентируются на то, сколько секций было в прежде эксплуатируемых чугунных батареях. Такой подход в корне неверный.

Теплоотдача секции биметаллического прибора значительно выше, чем чугунного, поэтому количество ребер будет разным. А в частности, тепловая мощность одной секции чугунного радиатора составляет в среднем от 80 до 160 Ватт, а для биметаллического этот параметр соответствует примерно 200 Ватт.

Некоторые решают выполнить расчет количества секций «на глаз», например, если в чугунной батарее их было 9, то выбрать биметаллический радиатор с 6 секциями. Но в конечном итоге вероятность «угадать» крайне мала, и получается, что после установки нового прибора в помещении либо очень холодно, либо наоборот — слишком жарко. Именно поэтому правильнее изначально сделать точный расчет биметаллических радиаторов. К счастью, современные производители выпускают устройства с различным числом секций и не составляет сложности подобрать модель для помещения фактически с любыми планировочными особенностями.

Выполнить корректный расчет количества биметаллических радиаторов и секций не так уж сложно, но для этого нужно знать технические характеристики помещения, в котором планируется установка. А в частности, потребуются следующие значения: фактическая площадь помещения и объем отапливаемой комнаты. Далее выбираем, как именно (т.е. по какой методике) будет удобнее всего рассчитать количество секций биметаллического радиатора.

Определение по площади комнаты

Проще всего выполнить расчет биметаллических радиаторов отопления по площади, но в этом случае нужно, чтобы высота потолка была около 2,5 метров. В соответствии со СНиП, нагрузка на один метр составляет 100 Ватт — такой норматив установлен для средней полосы РФ. Отметим, что в регионах Крайнего Севера это значение гораздо больше.

В «стандартном» случае необходимо умножить площадь комнаты на 100, в результате чего мы получим мощность нормативного потребления тепла. После делим полученное значение на паспортную теплоотдачу одной секции биметаллического радиатора (она указывается в техническом описании или паспорте на прибор) — итоговая цифра показывает, сколько секций биметаллического радиатора нужно.

Расчет по объему

Расчет оптимальных параметров биметаллических радиаторов для помещений с высотой потолков более 2,6 метра осуществляется по объему. В соответствии с установленными нормами, для отопления одного кубического метра необходимо:

  • 41 Ватт, если помещение находится в многоквартирном панельном доме.
  • 34 Ватта, если помещение находится в кирпичном доме.

Определение нужного количества секций биметаллического радиатора выполняется по следующей схеме:

  • Определяем расчетный объем в кубических метрах. Для этого умножаем высоту комнаты на ее площадь.
  • Умножаем полученное значение на норматив теплопотребления (то есть на 34 или 41 Ватт), так мы получим мощность нормативного потребления тепла.
  • Итоговое значение делим на паспортную теплоотдачу одного ребра биметаллического радиатора (берем значение из технического описания или паспорта на изделие) — так удалось узнать, сколько секций нужно.

Альтернативные методы расчета

Существует и еще одна методика расчета секций биметаллических радиаторов, которая очень проста, но дает лишь приблизительный результат. Чаще всего ее используют сантехники, когда им предстоит выполнить расчет множества приборов, имеющих высокую суммарную мощность.

Считается, что в квартире со стандартной высотой потолков, расположенной в средней полосе России, одна секция биметаллического радиатора, имеющая среднюю мощность, способна обеспечивать теплом 1,8 кв. метров площади. Таким образом, для определения нужного количества секций биметаллического радиатора остается лишь поделить площадь комнаты на 1,8.

Наиболее точная методика расчета числа секций с учетом поправочных коэффициентов

Конечно, такая методика расчета привлекает своей простотой, но рассчитывать на ее точность не приходится. Если вы хотите получить более достоверные значения, то придется учесть множество сторонних факторов, в том числе касающихся:

  • Состояния остекления.
  • Количества наружных стен.
  • Качества теплоизоляции наружных стен.
  • Климатических характеристик региона и проч.

Рекомендуем, если вы покупаете радиаторы биметаллические, расчет секций выполнить именно по формуле с поправочными коэффициентами, так как полученное значение будет максимально точным. Итоговая формула в данном случае выглядит следующим образом: нормативное значение тепла (то есть 100 Ватт/кв.м) необходимо умножить на все поправочные коэффициенты, определяющие особенности теплопотребления комнаты.

Описание и расшифровка поправочных коэффициентов

Поправочные коэффициенты:

  • К1 — он учитывает конструкцию остекления в помещении. Для двойных деревянных рам этот коэффициент соответствует 1,27, для двойных пластиковых стеклопакетов — 1,0, а для тройных — 0,85.
  • К2 — определяет качество утепления стен. Если стены дома созданы из кирпича, то этот коэффициент принимают за 1, во всех остальных случаях — 1,27. Кстати, наличие дополнительной теплоизоляции стен дает возможность использовать понижающий коэффициент 0,85.
  • К3 — отражает отношение площади окон к полу. В числителе ставится процент остекления, присутствующий в помещении, а в знаменателе — коэффициент теплопотребления (то есть 50/0,8; 40/0,9; 30/1,0; 20/1,1; 10/1,2).
  • K4 — коэффициент, учитывающий среднюю температуру в самую холодную неделю года. Если это значение соответствует -35 градусам по Цельсию, то К4=1,5, при -25 — 1,3, при -20 — 1,1, при -15 — 0,9, а при -10 — 0,7.
  • К5 — учитывает число наружных стен. При наличии одной наружной стены в помещении он соответствует 1,1, а каждая последующая увеличивает это значение на 0,1.
  • К6 — необходим для учета влияния теплового режима помещения, находящегося на этаж выше. Если там расположен холодный чердак, то К6 принимают на 1, если отапливаемый, то за 0,6, если жилое помещение — 0,8.
  • К7 — коэффициент, с помощью которого выражается зависимость от высоты потолков. При стандартном значении 2,5 метра он принимается равным 1. Повышение этого значения на 0,5 метра делает К7 больше на 0,05, при 3 метрах — 1,05, при 3,5 метрах — 1,1, при 4,0 метрах — 1,15, а при 4,5 метрах — 1,2.

Как показывает практика, очень большое значение оказывает, какое именно помещение расположено над комнатой, где планируется установка биметаллических радиаторов, а также существенную «лепту» вносит количество наружных стен квартиры. Если сделать расчет без учета этих факторов, то с большой долей вероятности в помещении будет слишком жарко, или наоборот — со временем придется наращивать радиатор. Намного правильнее и удобнее сразу сделать точный расчет и выполнить установку биметаллического радиатора отопления с идеально подходящими техническими характеристиками.

Пример

Рассмотрим пример расчета и определим, сколько секций биметаллического радиатора нужно для полноценного обогрева помещения, находящегося в доме из кирпича, на последнем этаже здания с неотапливаемым чердаком. При этом в комнате установлены двойные стеклопакеты, а отношение остекления к площади пола соответствует 30%. Отметим, что квартира, где находится комната — угловая, площадь помещения — 18 квадратных метров. Сам многоквартирный дом расположен в средней полосе РФ, где в самую холодную неделю в году средняя температура составляет -10 градусов по Цельсию.

При таких вводных данных формула расчета секций биметаллического радиатора будет выглядеть следующим образом:

  • 100 Ватт/метр*1,0*1,0*1,0*0,7*1,2*1,0*=84 Вт/кв.м
  • Полученное значение необходимо умножить на площадь комнаты: 18*84=1512 Ватт.
  • Остается лишь разделить 1512 Ватт на тепловую мощность одной секции, мы примем это значение за 170 Вт (на практике нужно уточнить в паспорте или описании на изделие). В итоге получаем 8,89, то есть идеальное количество секций биметаллического радиатора в представленном примере — 9.

Использование онлайн-калькулятора для расчета: в чем преимущества?

Если времени или желания выполнять самостоятельные расчеты нет, то можно воспользоваться бесплатными онлайн-программами. Для этого необходимо найти специальный калькулятор для расчета секций биметаллических радиаторов. В таких программах, помимо обозначенных выше коэффициентов, также требуется указать информацию, которая касается:

  • Особенностей установки радиатора. Например, возможен монтаж устройства открыто на стене, под подоконником, в стеновой нише.
  • Наличия или отсутствия декоративного кожуха.
  • Схемы подключения радиатора.
  • Расположения дома (а точнее — на какую сторону света выходят внешние стены дома).

Использование дополнительных данных позволяет выполнить наиболее точный расчет. Если у вас появились вопросы по способам определения необходимого количества секций биметаллического радиатора или вы хотите доверить проведение работ по расчету профессионалам, достаточно связаться с менеджером «САНТЕХПРОМ» по телефону +7 (495) 730-70-80. Представитель компании предоставит необходимые консультации и поможет точно узнать, сколько секций биметаллического радиатора нужно для вашей комнаты.

Расчет секций алюминиевых радиаторов на квадратный метр

Здесь вы узнаете про расчет секций алюминиевых радиаторов на квадратный метр: сколько нужно батарей на комнату и частный дом, пример вычисления максимального количества обогревателей на необходимою площадь.

Мало знать, что алюминиевые батареи обладают высоким уровнем теплоотдачи.

Перед их установкой обязательно нужно произвести расчет, какое именно их количество должно быть в каждом отдельном помещении.

Только зная, сколько алюминиевых радиаторов нужно на 1 м2, можно с уверенностью покупать необходимое количество секций.

Расчет секций алюминиевых радиаторов на квадратный метр

Как правило, производителями заранее просчитаны нормы мощности батарей из алюминия, которые зависят от таких параметров, как высота потолков и площадь помещения. Так считается, что на то, чтобы нагреть 1 м2 комнаты с потолком до 3 м высоты потребует тепловая мощность в 100 Вт.

Эти цифры приблизительны, так как расчет алюминиевых радиаторов отопления по площади в данном случае не предусматривает возможных теплопотерь в помещении или более высокие или низкие потолки. Это общепринятые строительные нормы, которые указывают в техпаспорте своей продукции производители.

Кроме них:

  1. Немалую важность играет параметр тепловой мощности одного ребра радиатора. Для алюминиевого обогревателя она составляет 180-190 Вт.
  2. Температура носителя так же должна учитываться. Ее можно узнать в управляющем тепловом хозяйстве, если отопление централизованное, либо измерить самостоятельно в автономной системе. Для алюминиевых батарей показатель равен 100-130 градусам. Разделив температуру на тепловую мощность радиатора, получается, что для обогрева 1 м2 потребуется 0.55 секций.
  3. В том случае, если высота потолков «переросла» классические стандарты, то необходимо применять специальный коэффициент:
    • если потолок равен 3 м, то параметры умножаются на 1.05;
    • при высоте 3.5 м он составляет 1.1;
    • при показателе 4 м – это 1.15;
    • высота стены 4.5 м – коэффициент равен 1.2.
  4. Можно воспользоваться таблицей, которую предоставляют производители к своей продукции.

Сколько нужно секций алюминиевого радиатора?

Расчет количества секций алюминиевого радиатора производится по форме, подходящей для обогревателей любого типа:

Q = S х100 х k/P

В данном случае:

  • S – площадь помещения, где требуется установка батареи;
  • k – коэффициент корректировки показателя 100 Вт/м2 в зависимости от высоты потолка;
  • P – мощность одного элемента радиатора.

При расчете количества секций алюминиевых радиаторов отопления получается, что в помещении площадью 20 м2 при высоте потолка 2.7 м для алюминиевого радиатора с мощностью одной секции 0.138 кВт потребуется 14 секций.

Q = 20 х 100 / 0.138 = 14.49

В данном примере коэффициент не применяется, так как высота потолка менее 3 м. Но даже такой секций алюминиевых радиаторов отопления не будут верными, так как не взяты во внимание возможные теплопотери помещения. Следует учитывать, что в зависимости от того, сколько в комнате окон, является ли она угловой и есть ли в ней балкон: все это указывает на количество источников теплопотерь.

Делая расчет алюминиевых радиаторов по площади помещения, следует в формуле учитывать процент потери тепла в зависимости от того, где они будут установлены:

  • если они закреплены под подоконником, то потери составят до 4%;
  • установка в нише моментально увеличивает этот показатель до 7%;
  • если алюминиевый радиатор для красоты прикрыть с одной стороны экраном, то потери составят до 7-8%;
  • закрытый экраном полностью, он будет терять до 25%, что делает его в принципе малорентабельным.

Это далеко не все показатели, которые следует учесть при установке алюминиевых батарей.

Пример расчета

Если рассчитывать, сколько секций алюминиевого радиатора надо на комнату площадью 20 м2 при норме 100 Вт/м2, то так же следует вносить корректировочные коэффициенты потери тепла:

  • каждое окно добавляет к показателю 0.2 кВт;
  • дверь «обходится» в 0.1 кВт.

Если предполагается, что радиатор будет размещен под подоконником, то корректирующий коэффициент составит 1.04, а сама формула будет выглядеть следующим образом:

Q = (20 х 100 + 0,2 + 0,1) х 1,3 х 1,04 / 72 = 37,56

Где:

  • первый показатель – это площадь комнаты;
  • второй – стандартное количество Вт на м2;
  • третий и четвертый указывают на то, что в комнате по одному окну и двери;
  • следующий показатель – это уровень теплоотдачи алюминиевого радиатора в кВт;
  • шестой – корректирующий коэффициент касаемо расположения батареи.

Все следует разделить на теплоотдачу одного ребра обогревателя. Его можно определить из таблицы от производителя, где указаны коэффициенты нагрева носителя по отношению к мощности устройства. Средний показатель для одного ребра равен 180 Вт, а корректировка – 0.4. Таким образом, умножив эти цифры, получается, что 72 Вт дает одна секция при нагреве воды до +60 градусов.

Так как округление производится в большую сторону, то максимальное количество секций в алюминиевом радиаторе конкретно для этого помещения составит 38 ребер. Для улучшения работы конструкции, ее следует разделить на 2 части по 19 ребер каждая.

Вычисление по объему

Если производить подобные вычисления, то потребуются обратиться к нормативам, установленным в СНиП. В них учитываются не только показатели радиатора, но и то, из какого материала построено здание.

Например, для дома из кирпича нормой для 1 м2 будет 34 Вт, а для панельных строений – 41 Вт. Чтобы рассчитать количество секций батареи по объему помещения, следует: объем помещения умножить на нормы теплозатрат и разделить на теплоотдачу 1 секции.

Например:

  1. Чтобы высчитать объем комнаты площадью 16 м2, нужно умножить этот показатель на высоту потолков, например, 3 м (16х3 = 43 м3).
  2. Норма тепла для кирпичного здания = 34 Вт, чтобы узнать какое требуется количество для данной комнаты, 48 м3 х 34 Вт (для панельного дома на 41 Вт) = 1632 Вт.
  3. Определяем, сколько требуется секций при мощности радиатора, например, 140 Вт. Для этого 1632 Вт/ 140 Вт =11.66.

Округлив этот показатель, получаем результат, что для комнаты объемом 48 м3 требуется алюминиевый радиатор из 12 секций.

Тепловая мощность 1 секции

Как правило, производители указывают в технических характеристиках обогревателей средние показатели теплоотдачи. Так для обогревателей из алюминия он составляет 1.9-2.0 м2. Чтобы высчитать, какое количество секций потребуется, нужно площадь помещения разделить на этот коэффициент.

Например, для той же комнаты площадью 16 м2 потребуется 8 секций, так как 16/ 2 = 8.

Эти расчеты приблизительные и использовать их без учета теплопотерь и реальных условий размещения батареи нельзя, так как можно получить после монтажа конструкции холодную комнату.

Чтобы получить самые точные показатели, придется рассчитать количество тепла, которое необходимо для обогрева конкретной жилой площади. Для этого придется учитывать многие корректирующие коэффициенты. Особенно важен такой подход, когда требуется расчет алюминиевых радиаторов отопления для частного дома.

Формула, необходимая для этого выглядит следующим образом:

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

  1. КТ – это то количество тепла, которое требуется данному помещению.
  2. S – площадь.
  3. К1 – обозначение коэффициента для остекленного окна. Для стандартного двойного остекления он равен 1.27, для двойного стеклопакета – 1.0, а для тройного – 0.85.
  4. К2 – это коэффициент уровня утепления стены. Для неутепленной панели он = 1.27, для кирпичной стены с кладкой в один слой = 1.0, а в два кирпича = 0.85.
  5. К3 – это соотношение площади, занимаемой окном и полом.Когда между ними:
    • 50% — коэффициент составляет 1.2;
    • 40% — 1.1;
    • 30% — 1.0;
    • 20% — 0.9;
    • 10% — 0.8.
  6. К4 – это коэффициент, учитывающий температуру воздуха по СНиП в самые холодные дни года:
    • +35 = 1.5;
    • +25 = 1.2;
    • +20 = 1.1;
    • +15 = 0.9;
    • +10 = 0.7.
  7. К5 указывает на корректировку при наличии наружных стен.Например:
    • когда она одна, показатель равен 1.1;
    • две наружные стены – 1.2;
    • 3 стены – 1.3;
    • все четыре стены – 1.4.
  8. К6 учитывает наличие помещения над комнатой, для которой производятся расчеты.При наличии:
    • неотапливаемого чердака – коэффициент 1.0;
    • чердак с обогревом – 0.9;
    • жилая комната – 0.8.
  9. К7 – это коэффициент, который указывает на высоту потолка в комнате:
    • 2.5 м = 1.0;
    • 3.0 м = 1.05;
    • 3.5 м = 1.1;
    • 4.0 м = 1.15;
    • 4.5 м = 1.2.

Если применить эту формулу, то можно предусмотреть и учесть практически все нюансы, которые могут повлиять на обогрев жилой площади. Сделав расчет по ней, можно быть точно уверенным, что полученный результат указывает на оптимальное количество секций алюминиевого радиатора для конкретного помещения.

Какой бы принцип расчетов ни был предпринят, важно сделать его в целом, так как правильно подобранные батареи позволяют не только наслаждаться теплом, но и значительно экономят на энергозатратах. Последнее особенно важно в условиях постоянно растущих тарифов.

Полезное видео

на сколько квадратов одна секция, сколько ватт на кв метр, как рассчитать количество, сколько обогревает, отапливает


Содержание:


Несмотря на появляющиеся время от времени инновационные разработки обогревателей для жилья, самой надежной и эффективной продолжает оставаться система отопления с радиаторами. Перед ее установкой необходимо точно рассчитать количество радиаторных секций, чтобы избежать недостатка или переизбытка выделяемого тепла.


Основные критерии при расчете отопления


Наряду с общими показателями, при расчете радиаторов отопления на квадратный метр, необходимо взять во внимание ряд факторов, непосредственно влияющих на количество теплопотерь:

  • Число наружных стен. Комната с двумя наружными стенами и одним окном потребует увеличения мощности обогревающих приборов на 20%. В помещениях с двумя окнами количество теплопотерь увеличивается до 30%. Наиболее холодными считаются угловые помещения, где необходимо значительное увеличение энергоресурсов на отопление.
  • Ориентация по сторонам света. Помещения с северным или северо-восточном направлением окон по ходу расчета количества батарей на кв метр требуют добавления к полученной цифре еще 10%. Как показывает практика, потери тепла при таком расположении наиболее значительны.
  • Положение радиаторов. При самостоятельной организации отопительного контура необходимо вооружиться некоторыми принципами. Частично закрытые подоконниками батареи уменьшают свою эффективность на 3-4%. Если для установки обогревателей используются ниши, это влечет за собой увеличение потерь примерно до 7%.
  • Использование экрана. Закрывать батареи экранами – не лучшая идея: подобные действия не одобряются производителями сантехнического оборудования. Если же другого выхода нет, и экран все-таки применяется, следует учесть, что частично закрытые конструкции снижают производительность радиаторов на 7%. Полностью закрытый экран уменьшает эффективность батареи почти на 25%.


Кроме того, в учет необходимо взять число отделанных утеплителем стен, качество стеклопакетов, надежность простенков и т.п. Для того, чтобы из-за недочета количества секций радиатора на квадратный метр в итоге не получить малоэффективную систему, к итоговому результату всегда рекомендуется добавлять 15-20% мощности.

Влияние на результат материала изготовления радиатора


В настоящее время наибольшей популярностью пользуются следующие разновидности радиаторов:

  • Чугунные. Чаще всего используется чугунная батарея марки МС-140 с уровнем теплоотдачи 180 Вт. Этот показатель справедлив лишь при использовании теплоносителя с максимальной температурой. На практике такое бывает редко, поэтому фактическая мощность прибора – 60-120 Вт. Именно эти цифры рекомендуется использовать при проведении расчете ватт на квадратный метр отопления.
  • Стальные. Имеют почти такую же площадь, что и чугунные. Это же касается и параметров, точные значение которых указываются в сопроводительной документации. При этом масса стальных изделий меньше, что делает их транспортировку и монтаж более простым.
  • Алюминиевые. Дать общий ответ, сколько отапливает одна секция алюминиевого радиатора проблематично, так как подобные изделия представлены в продаже в большом количестве модификаций. Поэтому в каждом конкретном случае расчета количества секций алюминиевых радиаторов необходимо руководствоваться паспортными данными модели. В общем считается, что средним показателем, сколько обогревает одна секция алюминиевого радиатора, является 100 Вт/м2. Если заявленная мощность прибора меньше, то, скорее всего, речь идет о подделке. Также следует сказать, что уровень теплоотдачи алюминия более высокий, чем у чугуна и стали. Это также следует взять во внимание перед тем, как рассчитать количество секций алюминиевых радиаторов отопления.
  • Биметаллические. Эти изделия, совмещающие в себе высокую теплоотдачу алюминия и прочностные качества стали, в настоящее время пользуются наибольшей популярностью у покупателей (уровень мощности одной секции биметаллического радиатора идентичен тому, на сколько квадратов одна секция алюминиевой батареи). Благодаря хорошей теплоотдаче, разрешается несколько сокращать количество секций при установке. Правильный расчет биметаллических радиаторов позволяет сэкономить финансы даже несмотря на то, что биметаллические радиаторы считаются наиболее дорогими.


Максимальные значения теплоотдачи приборов не рекомендуется использовать при расчете секций алюминиевых радиаторов на квадратный метр – теплоноситель в системе обычно никогда не достигает крайних значений. Более надежный путь – использовать минимальные значения, что позволит гарантированно избежать ошибок. Обустроенная на основе расчета секций алюминиевых радиаторов отопительная система будет обеспечивать комфорт в жилище даже при сильных морозах.

Способы расчета количества секций радиатора на квадратный метр


Для подсчета числа секций батареи на 1 м2 жилища обычно применяется один из нижеперечисленных методов:

  • Чтобы узнать, сколько секций батарей нужно на квадратный метр, необходимо выполнить некоторые расчеты. Как гласят строительные нормы, 100 Вт мощности нагревательного прибора должно приходиться на 1 м2 хорошо утепленного дома. На основе этого и проводятся соответствующие вычисления. К примеру, комната на 15 м2 нуждается в 1500 Вт тепловой мощности радиатора. Для чугунных радиаторов за основу берется параметр в 100 Вт: как уже указывалось, получение максимального значения в 180 Вт на практике добиться практически нереально. В итоге получается оптимальное количество ребер – 15 шт.
  • Помещения нестандартной высоты адекватней рассчитывать по объему. В качестве примера можно взять уже знакомую комнату площадью в 15 м2 и высотой 3 метра: ее объем составит 45 м3. Для одного квадратного метра, в зависимости от особенностей помещения, необходимо 30 — 40 Вт. В панельном доме этот показатель берется, как 40: дальнейший простой расчет показывает, что для эффективного обогрева комнаты необходимо 1800 Вт тепловой мощности.
  • Помещения сложной конфигурации рассчитываются формулами с большим числом коэффициентов. Чтобы избежать этой довольно громоздкой процедуры, рекомендуется воспользоваться услугами онлайн-калькулятора. Введя в специальные графы нужные данные, можно за считанные секунды получить необходимый результат. Кроме удобства, такой способ убережет от ошибок в подсчетах, почти неизбежных при самостоятельной реализации.


После того, как наиболее удобный способ расчета выбран, и нужное значение получено, учета потребуют и все остальные факторы, упомянутые выше. Если они имеются, необходимо увеличить итоговое число на указанный процент теплопотерь. В итоге они полностью компенсируются увеличением мощности отопительной системы.


Сколько секций батарей на 1 кв метр. Расчетная роль потолка и пола. Способы расчета количества секций батареи.

Для каждого хозяина дома очень важно осуществить правильный расчет радиаторов отопления. Недостаточное количество секций будет способствовать тому, что радиаторы не смогут обогреть помещение наиболее эффективным и оптимальным образом. Если же приобрести радиаторы, обладающие слишком большим количеством секций, то отопительная система будет весьма неэкономичной, используя лишнюю мощность радиаторов отопления.

Если вам необходимо сменить отопительную систему или установить новую, то расчет количества секций радиаторов отопления будет играть очень важную роль. Если помещения в вашем доме или квартире стандартного типа, то подойдут и более простые расчеты. Однако иногда для получения наиболее высокого результата необходимо соблюдать кое-какие особенности и нюансы, касающиеся таких параметров, как мощность радиатора отопления на помещение и давление в батареях отопления.

Расчет исходя из площади помещения

Разберемся, как рассчитать батареи отопления. Ориентируясь на такие параметры, как общая площадь помещения, можно осуществить предварительный расчет батарей отопления на площадь. Данное вычисление довольно простое. Однако если у вас в помещении высокие потолки, то его за основу брать нельзя. На каждый квадратный метр площади потребуется около 100 ватт мощности в час. Таким образом, расчет секций батарей отопления позволит вычислить, какое количество тепла понадобится для обогрева всего помещения.

Как рассчитать количество радиаторов отопления? К примеру, площадь нашего помещения составляет 25 кв. метров. Умножаем общую площадь помещения на 100 ватт и получаем мощность батареи отопления в 2500 ватт. То есть 2,5 кВатт в час необходимо для обогрева помещения с площадью в 25 кв. метров. Полученный результат делим на значение тепла, которое способна выделить одна секция отопительного радиатора. К примеру, в документации отопительного прибора указано, что одна секция выделяет в час 180 Ватт тепла.

Таким образом, расчет мощности радиаторов отопления будет выглядеть так: 2500 Вт / 180 Вт = 13,88. Полученный результат округляем и получаем цифру 14. Значит, для обогрева помещения в 25 кв. метров потребуется радиатор с 14 секциями.

Также потребуется учесть различные тепловые потери. Комната, которая находится в углу дома, или комната с балконом будет нагреваться медленнее, а также быстрее отдавать тепло. В таком случае, расчет теплоотдачи радиатора батарей отопления должен производиться с некоторым запасом. Желательно, чтобы такой запас составлял около 20%.

Расчет батарей отопления может быть произведен и с учетом объема помещения. В таком случае, не только общая площадь помещения играет роль, но также и высота потолков. Как рассчитать радиаторы отопления? Расчет производится примерно по такому же принципу, как и в предыдущей ситуации. Для начала необходимо выявить, какое количество тепла понадобится, а также — как рассчитать количество батарей отопления и их секций.

Например, необходимо вычислить нужно количество тепла для комнаты, которая обладает площадью в 20 кв. метров, а высота потолков в ней составляет 3 метра. Умножаем 20 кв. метров на 3 метра высоты и получим 60 кубических метров общего объема помещения. На каждый кубометр необходимо около 41 Вт тепла – так говорят данные и рекомендации СНИП.

Производим расчет мощности батарей отопления дальше. Умножаем 60 кв. метров на 41 Вт и получаем 2460 Вт. Также делим эту цифру на ту тепловую мощность, которую излучает одна секция радиатора отопления. Например, в документации отопительного прибора указано, что одна секция выделяет в час около 170 Вт тепла.

2460 Вт делим на 170 Вт и получим цифру 14,47. Ее мы тоже округляем, таким образом, для обогрева помещения с объемом в 60 кубометров, понадобится 15-секционный радиатор отопления.

Можно сделать наиболее точный расчет количества радиаторов отопления. Такое может понадобиться для частных домов с нестандартными помещениями и комнатами.

КТ = 100Вт/кв.м. х П х К1 х К2 х К3 х К4 х К5 х К6 х К7

Кт
– это количество тепла, которое необходимо для определенного помещения;

П
– общая площадь помещения;

К1
– это коэффициент, который учитывает, насколько остеклены проемы для окон.

Если окно с простым остеклением двойного типа, то кф. составляет 1.27.

Для окна со стеклопакетом двойного типа – 1.00.

Для тройного стеклопакета кф. составляет 0.87.

К2
– это кф. стеновой теплоизоляции.

Если теплоизоляция довольно низкая, то берется кф. в 1.27.

Для хорошей теплоизоляции – кф. = 1.0.

Для отличной теплоизоляции кф. равен 0.85.

К3
– это соотношение площади пола и площади окон в комнате.

Для 50% он будет равен 1,2.

Для 40% — 1,1.

Для 30% — 1.0.

Для 20% — 0.9.

Для 10% — 0.8.

К4
– это кф., учитывающий среднюю температуру в помещении во время самой холодной недели в году.

Для температуры в -35 градусов он будет равен значению 1,5.

Для -25 – кф. = 1.3.

Для -20 – 1.1.

Для -15 – 0.9.

Для -10 – 0.7.

К5
– это коэффициент, который поможет выявить потребность тепла с учетом того, сколько наружных стен есть у помещения.

Для помещения с одной стеной кф. составляет 1.1.

Две стены – 1.2.

Три стены 1.3.

К6
– учитывает тип помещений, которые расположены над нашим помещением.

Если чердак не отапливается, то он составляет 1.0.

Если чердак отапливается, то кф. равен 0.9.

Если выше расположено жилое помещение, которое отапливается, то за основу берется кф. в 0.7.

К7
– это учет высоты потолков в помещении.

Для высоты потолков в 2,5м, кф. будет равен 1,0.

При высоте потолков в 3 метра кф. равен 1,05.

Если высота потолков составляет 3,5 метра, то берется за основу кф. в 1,1.

При 4 метрах – 1,15.

Результат, вычисленный по данной формуле, необходимо разделить на тепло, которое выдает одна секция радиатора отопления, и округлить результат, который мы получили.

Чтобы отопительная система работала эффективно, мало просто расставить батареи по комнатам. Нужно обязательно рассчитать их количество, с учетом
площади и объема
помещений и мощности печи или котла. Немаловажно учесть и вид батареи.

На сегодняшний день

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

Каждому владельцу недвижимости хотелось бы, не обращаясь к специалистам, знать, как рассчитать количество радиаторов отопления самостоятельно, для конкретного жилища.

Калькулятор расчета количества секций радиатора отопления

Последовательно введите запрашиваемые значения или отметьте нужные варианты в предлагаемых списках

Установите ползунком значение площади помещения, м²

100 Вт на кв. м

Сколько внешних стен в помещении?

Одна
две
три
четыре

В какую сторону света смотрят внешние стены

Север, Северо-Восток, Восток
Юг, Юго-Запад, Запад

Укажите степень утепленности внешних стен

Внешние стены не утеплены
Средняя степень утепления
Внешние стены имеют качественное утепление

Укажите среднюю температуру воздуха в регионе в самую холодную декаду года

35 °С и ниже
от — 25 °С до — 35 °С
до — 20 °С
до — 15 °С
не ниже — 10 °С

Укажите высоту потолка в помещении

До 2,7 м
2,8 ÷ 3,0 м
3,1 ÷ 3,5 м
3,6 ÷ 4,0 м
более 4,1 м

Что располагается над помещением?

Холодный чердак или неотапливаемое и не утепленное помещение
утепленные чердак или иное помещение
отапливаемое помещение

Укажите тип установленных окон

Обычные деревянные рамы с двойным остеклением
Окна с однокамерным (2 стекла) стеклопакетом
Окна с двухкамерным (3 стекла) стеклопакетом или с аргоновым заполнением

Укажите количество окон в помещении

Укажите высоту окна, м

Укажите ширину окна, м

Выберите схему подключения батарей

Укажите особенности установки радиаторов

Радиатор располжен открыто на стене или не прикрыт подоконником
Радиатор полностью прикрыт сверху подоконником или полкой
Радиатор установлен в стеновой нише
Радиатор частично прикрыт фронтальным декоративным экраном
Радиатор полностью закрыт декоративным кожухом

Ниже будет предложено ввести паспортную мощность одной секции выбранной модели радиатора.
Если целью расчетов стоит определение потребной суммарной тепловой мощности для отопления комнаты (например, для выбора неразборных радиаторов) то оставьте поле пустым

Введите паспортную тепловую мощность одной секции выбранной модели радиатора

Виды радиаторов

В продаже присутствуют как всем
уже знакомые чугунные виды батарей, но значительно усовершенствованные, так и современные экземпляры, выполненные из алюминия, стали и, так называемые
, биметаллические радиаторы.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Проведение расчетов количества секций

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

, под которыми
они устанавливаются.

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

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

Расчет на основании площади помещения

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Расчет
радиаторов, исходя из
объема
помещения

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

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

16 × 2,5= 40
куб


.

41 × 40=1640 Вт.

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

1640 / 170 = 9,6.

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

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

Видео-советы специалистов — как выбрать и рассчитать радиаторы отопления

Если вы не рассчитываете на свои силы, можно обратиться к специалистам, которые произведут точный расчет
и сделают анализ с учетом
всех параметров:

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

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

1.
2.
3.

Когда проектируется система теплоснабжения для частного дома или квартиры, расположенной в новостройке, необходимо знать, как рассчитать мощность радиаторов отопления, чтобы определить требуемое количество секций для каждой комнаты и подсобных помещений. В статье приводится несколько несложных вариантов вычислений.

Особенности проведения расчетов

Расчет мощности радиатора отопления сопряжен с рядом проблем. Дело в том, что на протяжении отопительного сезона температура за окном постоянно меняется, а соответственно отличаются потери тепла. Так при 30 градусах мороза и сильном северном ветре, они будут гораздо больше, чем при — 5 градусах, да еще при безветренной погоде.

Многих владельцев недвижимости волнует, что неправильно рассчитанная тепловая мощность радиаторов отопления может привести к тому, что в морозы в доме будет холодно, а в теплую погоду придется держать нараспашку форточки целый день и таким образом отапливать улицу (детальнее: » «).

Однако имеется понятие, которое называется температурный график. Благодаря чему температура теплоносителя в отопительной системе меняется в зависимости от погоды на улице. По мере того, как будет расти температура воздуха на улице, повышается теплоотдача каждой из секций батареи. А раз так, то относительно любого отопительного оборудования можно говорить о средней величине теплоотдачи.

Что касается жильцов частных домовладений, то после установки современного электрического или газового теплоагрегата или отопления с применением тепловых насосов они не должны волноваться о том, какую температуру имеет теплоноситель, циркулирующий в контуре отопительной конструкции.

Созданное с применением новейших технологий тепловое оборудование позволяет управлять им при помощи термостатов и корректировать мощность батарей в соответствии с потребностями. Наличие современного котла не требует контроля над температурой теплоносителя, но, чтобы установить радиаторы отопления расчет мощности все равно потребуется.

Порядок расчета мощности радиаторов отопления

Все расчеты, связанные с обустройством отопительной конструкции, неразрывно связаны с таким понятием как тепловая мощность. Вариантов как рассчитать мощность радиатора отопления существует несколько. При этом следует отметить, что у приборов от известных и хорошо себя зарекомендовавших производителей данный параметр всегда указывается в прилагаемых к ним документах (прочитайте также: » «).

Чтобы выполнить расчет биметаллических отопительных радиаторов или чугунных батарей, исходя из тепловой мощности, необходимо разделить требуемое количество тепла на величину 0,2 КВт. В результате будет получено количество секций, которые нужно приобрести, чтобы обеспечить обогрев комнаты (детальнее: » «).

Если чугунные радиаторы (см. фото) не имеют промывочных кранов специалисты рекомендуют принимать в расчет 130-150 ватт на каждую секцию, учитывая . Даже когда они первоначально отдают тепла больше, чем требуется, появившиеся в них загрязнения понизят теплоотдачу.

Как показала практика, батареи желательно монтировать с запасом около 20%. Дело в том, что при наступлении экстремальных холодов чрезмерной жары в доме не будет. Также поможет бороться с повышенной теплоотдачей дроссель на подводке. Покупка лишних нескольких секций и регулятора не сильно отразится на семейном бюджете, а тепло в доме в морозы будет обеспечено.

Необходимая величина тепловой мощности радиатора

При расчете отопительной батареи непременно нужно знать требуемую тепловую мощность, чтобы в доме было комфортно жить. Как рассчитать мощность радиатора отопления или других отопительных приборов для теплоснабжения квартиры или дома, интересует многих потребителей.

  1. Способ согласно СНиП предполагает, что на один «квадрат» площади требуется 100 ватт.

    Но в данном случае следует учитывать ряд нюансов:



    — теплопотери зависят от качества теплоизоляции. Например, для обогрева энергоэффективного дома, оборудованного системой рекуперации тепла со стенами, сделанными из сип-панелей, потребуется тепловая мощность меньше, чем в 2 раза;
    — создатели санитарных норм и правил при их разработке ориентировались на стандартную высоту потолка 2,5-2,7 метра, а ведь этот параметр может равняться 3 или 3,5 метра;
    — этот вариант, позволяющий рассчитать мощность радиатора отопления и теплоотдачу, верен только при условии примерной температуры 20°C в квартире и на улице — 20°C. Подобная картина типична для населенных пунктов, расположенных в европейской части России. Если дом находится в Якутии, тепла потребуется гораздо больше.

  2. Способ расчета, исходя из объема, не считается сложным. Для каждого кубометра помещения требуется 40 ватт тепловой мощности. Если размеры комнаты составляют 3х5 метра, а высота потолка 3 метра, тогда потребуется 3х5х3х40 = 1800 ватт тепла. И хотя погрешности, связанные с высотой помещений в этом варианте расчетов устранены, он все еще не является точным.
  3. Уточненный способ расчета по объему с учетом большего количества переменных дает
    более реальный результат. Базовым значением остаются все те же 40 ватт на один кубометр объема.

    Когда производится уточненный расчет тепловой мощности радиатора и требуемой величины теплоотдачи, следует учитывать, что:



    — одна дверь наружу отнимает 200 ватт, а каждое окно — 100 ватт;
    — если квартира угловая или торцевая, применяется поправочный коэффициент 1,1 — 1,3 в зависимости от вида материала стен и их толщины;
    — для частных домовладений коэффициент составляет 1,5;
    — для южных регионов берут коэффициент 0,7 — 0,9, а для Якутии и Чукотки применяют поправку от 1,5 до 2.

В качестве примера для проведения расчета взята угловая комната с одним окном и дверью в частном кирпичном доме размером 3х5 метров с трехметровым потолком на севере России. Средняя температура за окном зимой в январе составляет — 30,4°C.

Порядок вычислений следующий:

  • определяют объем помещения и требуемую мощность — 3х5х3х40 = 1800 ватт;
  • окно и дверь увеличивают результат на 300 ватт, итого получают 2100 ватт;
  • с учетом углового расположения и того, что дом частный будет 2100х1,3х1,5 = 4095 ватт;
  • прежний итог умножают на региональный коэффициент 4095х1,7 и получают 6962 ватт.

Видео о выборе радиаторов отопления с расчетом мощности:



Для расчета количества радиаторов существует несколько методик, но суть их одна: узнать максимальные теплопотери помещения, а затем рассчитать количество отопительных приборов, необходимое для их компенсации.

Методы расчета есть разные. Самые простые дают приблизительные результаты. Тем не менее, их можно использовать, если помещения стандартные или применить коэффициенты, которые позволяют учесть имеющиеся «нестандартные» условия каждого конкретного помещения (угловая комната, выход на балкон, окно во всю стену и т.п.). Есть более сложный расчет по формулам. Но по сути это те же коэффициенты, только собранные в одну формулу.

Есть еще один метод. Он определяет фактические потери. Специальное устройство — тепловизор — определяет реальные потери тепла. И на основании этих данных рассчитывают сколько нужно радиаторов для их компенсации. Чем еще хорош этот метод, так это тем, что на снимке тепловизора точно видно, где тепло уходит активнее всего. Это может быть брак в работе или в строительных материалах, трещина и т.д. Так что заодно можно выправить положение.

Расчет радиаторов отопления по площади

Самый простой способ. Посчитать требуемое на обогрев количество тепла, исходя из площади помещения, в котором будут устанавливаться радиаторы. Площадь каждой комнаты вы знаете, а потребность тепла можно определить по строительным нормам СНиПа:

  • для средней климатической полосы на отопление 1м 2 жилого помещения требуется 60-100Вт;
  • для областей выше 60 о требуется 150-200Вт.

Исходя из этих норм, можно посчитать, сколько тепла потребует ваша комната. Если квартира/дом находятся в средней климатической полосе, для отопления площади 16м 2 , потребуется 1600Вт тепла (16*100=1600). Так как нормы средние, а погода постоянством не балует, считаем, что требуется 100Вт. Хотя, если вы проживаете на юге средней климатической полосы и зимы у вас мягкие, считайте по 60Вт.

Запас по мощности в отоплении нужен, но не очень большой: с увеличением количества требуемой мощности возрастает количество радиаторов. А чем больше радиаторов, тем больше теплоносителя в системе. Если для тех, кто подключен к центральному отоплению это некритично, то для тех у кого стоит или планируется индивидуальное отопление, большой объем системы означает большие (лишние) затраты на обогрев теплоносителя и большую инерционность системы (менее точно поддерживается заданная температура). И возникает закономерный вопрос: «Зачем платить больше?»

Рассчитав потребность помещения в тепле, можем узнать, сколько потребуется секций. Каждый из отопительных приборов выделять может определенное количество тепла, которое указывается в паспорте. Берут найденную потребность в тепле и делят на мощность радиатора. Результат — необходимое количество секций, для восполнения потерь.

Посчитаем количество радиаторов для того же помещения. Мы определили, что требуется выделить 1600Вт. Пусть мощность одной секции 170Вт. Получается 1600/170=9,411шт. Округлять можно в большую или меньшую сторону на ваше усмотрение. В меньшую можно округлить, например, в кухне — там хватает дополнительных источников тепла, а в большую — лучше в комнате с балконом, большим окном или в угловой комнате.

Система проста, но недостатки очевидны: высота потолков может быть разной, материал стен, окна, утепление и еще целый ряд факторов не учитывается. Так что расчет количества секций радиаторов отопления по СНиП — ориентировочный. Для точного результата нужно внести корректировки.

Как посчитать секции радиатора по объему помещения

При таком расчете учитывается не только площадь, но и высота потолков, ведь нагревать нужно весь воздух в помещении. Так что такой подход оправдан. И в этом случае методика аналогична. Определяем объем помещения, а затем по нормам узнаем, сколько нужно тепла на его обогрев:

Рассчитаем все для того же помещения площадью 16м 2 и сравним результаты. Пусть высота потолков 2,7м. Объем: 16*2,7=43,2м 3 .

  • В панельном доме. Требуемое на отопление тепло 43,2м 3 *41В=1771,2Вт. Если брать все те же секции мощностью 170Вт, получаем: 1771Вт/170Вт=10,418шт (11шт).
  • В кирпичном доме. Тепла нужно 43,2м 3 *34Вт=1468,8Вт. Считаем радиаторы: 1468,8Вт/170Вт=8,64шт (9шт).

Как видно, разница получается довольно большая: 11шт и 9шт. Причем при расчете по площади получили среднее значение (если округлять в ту же сторону) — 10шт.

Корректировка результатов

Для того чтобы получить более точный расчет нужно учесть как можно больше факторов, которые уменьшают или увеличивают потери тепла. Это то, из чего с деланы стены и как хорошо они утеплены, насколько большие окна, и какое на них остекление, сколько стен в комнате выходит на улицу и т.п. Для этого существуют коэффициенты, на которые нужно умножить найденные значения теплопотерь помещения.

Окна

На окна приходится от 15% до 35% потерь тепла. Конкретная цифра зависит от размеров окна и от того, насколько хорошо оно утеплено. Потому имеются два соответствующих коэффициента:

  • соотношение площади окна к площади пола:
    • 10% — 0,8
    • 20% — 0,9
    • 30% — 1,0
    • 40% — 1,1
    • 50% — 1,2
  • остекление:
    • трехкамерный стеклопакет или аргон в двухкамерном стеклопакете — 0,85
    • обычный двухкамерный стеклопакет — 1,0
    • обычные двойные рамы — 1,27.

Стены и кровля

Для учета потерь важен материал стен, степень теплоизоляции, количество стен, выходящих на улицу. Вот коэффициенты для этих факторов.

Степень теплоизоляции:

  • кирпичные стены толщиной в два кирпича считаются нормой — 1,0
  • недостаточная (отсутствует) — 1,27
  • хорошая — 0,8

Наличие наружных стен:

  • внутреннее помещение — без потерь, коэффициент 1,0
  • одна — 1,1
  • две — 1,2
  • три — 1,3

На величину теплопотерь оказывает влияние отапливаемое или нет помещение находится сверху. Если сверху обитаемое отапливаемое помещение (второй этаж дома, другая квартира и т.п.), коэффициент уменьшающий — 0,7, если отапливаемый чердак — 0,9. Принято считать, что неотапливаемый чердак никак не влияет на температуру в и (коэффициент 1,0).

Если расчет проводили по площади, а высота потолков нестандартная (за стандарт принимают высоту 2,7м), то используют пропорциональное увеличение/уменьшение при помощи коэффициента. Считается он легко. Для этого реальную высоту потолков в помещении делите на стандарт 2,7м. Получаете искомый коэффициент.

Посчитаем для примера: пусть высота потолков 3,0м. Получаем: 3,0м/2,7м=1,1. Значит количество секций радиатора, которое рассчитали по площади для данного помещения нужно умножить на 1,1.

Все эти нормы и коэффициенты определялись для квартир. Чтобы учесть теплопотери дома через кровлю и подвал/фундамент, нужно увеличить результат на 50%, то есть коэффициент для частного дома 1,5.

Климатические факторы

Можно внести корректировки в зависимости от средних температур зимой:

  • -10 о С и выше — 0,7
  • -15 о С — 0,9
  • -20 о С — 1,1
  • -25 о С — 1,3
  • -30 о С — 1,5

Внеся все требуемые корректировки, получите более точное количество требуемых на обогрев комнаты радиаторов с учетом параметров помещений. Но это еще не все критерии, которые оказывают влияние на мощность теплового излучения. Есть еще технические тонкости, о которых расскажем ниже.

Расчет разных типов радиаторов

Если вы собрались ставить секционные радиаторы стандартного размера (с осевым расстоянием 50см высоты) и уже выбрали материал, модель и нужный размер, никаких сложностей с расчетом их количества быть не должно. У большинства солидных фирм, поставляющих хорошее отопительное оборудование, на сайте указаны технические данные всех модификаций, среди которых есть и тепловая мощность. Если указана не мощность, а расход теплоносителя, то перевести в мощность просто: расход теплоносителя в 1л/мин примерно равен мощности в 1кВт (1000Вт).

Осевое расстояние радиатора определяется по высоте между центрами отверстий для подачи/отведения теплоносителя

Чтобы облегчить жизнь покупателям на многих сайтах устанавливают специально разработанную программу-калькулятор. Тогда расчет секций радиаторов отопления сводится к внесению данных по вашему помещению в соответствующие поля. А на выходе вы имеете готовый результат: количество секций данной модели в штуках.

Но если просто пока прикидываете возможные варианты, то стоит учесть, что радиаторы одного размера из разных материалов имеют разную тепловую мощность. Методика расчета количества секций биметаллических радиаторов от расчета алюминиевых, стальных или чугунных ничем не отличается. Разной может быть только тепловая мощность одной секции.

  • алюминиевые — 190Вт
  • биметаллические — 185Вт
  • чугунные — 145Вт.

Если вы пока только прикидываете, какой из материалов выбрать, можете воспользоваться этими данными. Для наглядности приведем самый простой расчет секций биметаллических радиаторов отопления, в котором учитывается только площадь помещения.

При определении количества отопительных приборов из биметалла стандартного размера (межосевое расстояние 50см) принимается, что одна секция может обогреть 1,8м 2 площади. Тогда на помещение 16м 2 нужно: 16м 2 /1,8м 2 =8,88шт. Округляем — нужны 9 секций.

Аналогично считаем для чугунные или стальные баратери. Нужны только нормы:

  • биметаллический радиатор — 1,8м 2
  • алюминиевый — 1,9-2,0м 2
  • чугунный — 1,4-1,5м 2 .

Это данные для секций с межосевым расстоянием 50см. Сегодня же в продаже есть модели с самой разной высоты: от 60см до 20см и даже еще ниже. Модели 20см и ниже называют бордюрными. Естественно, их мощность отличается от указанного стандарта, и, если вы планируете использовать «нестандарт», придется вносить коррективы. Или ищите паспортные данные, или считайте сами. Исходим из того, что теплоотдача теплового прибора напрямую зависит от его площади. С уменьшением высоты уменьшается площадь прибора, а, значит, и мощность уменьшается пропорционально. То есть, нужно найти соотношение высот выбранного радиатора со стандартом, а потом при помощи этого коэффициента откорректировать результат.

Для наглядности сделаем расчет алюминиевых радиаторов по площади. Помещение то же: 16м 2 . Считаем количество секций стандартного размера: 16м 2 /2м 2 =8шт. Но использовать хотим маломерные секции высотой 40см. Находим отношение радиаторов выбранного размера к стандартным: 50см/40см=1,25. И теперь корректируем количество: 8шт*1,25=10шт.

Корректировка в зависимости от режима отопительной системы

Производители в паспортных данных указывают максимальную мощность радиаторов: при высокотемпературном режиме использования — температура теплоносителя в подаче 90 о С, в обратке — 70 о С (обозначается 90/70) в помещении при этом должно быть 20 о С. Но в таком режиме современные системы отопления работают очень редко. Обычно используется режим средних мощностей 75/65/20 или даже низкотемпературный с параметрами 55/45/20. Понятно, что требуется расчет откорректировать.

Для учета режима работы системы нужно определить температурный напор системы. Температурный напор — это разница между температурой воздуха и отопительных приборов. При этом температура отопительных приборов считается как среднее арифметическое между значениями подачи и обратки.

Чтобы было понятнее произведем расчет чугунных радиаторов отопления для двух режимов: высокотемпературного и низкотемпературного, секции стандартного размера (50см). Помещение то же: 16м 2 . Одна чугунная секция в высокотемпературном режиме 90/70/20 обогревает 1,5м 2 . Потому нам потребуется 16м 2 /1,5м 2 =10,6шт. Округляем — 11шт. В системе планируется использовать низкотемпературный режим 55/45/20. Теперь найдем температурный напор для каждой из систем:

  • высокотемпературная 90/70/20- (90+70)/2-20=60 о С;
  • низкотемпературный 55/45/20 — (55+45)/2-20=30 о С.

То есть если будет использоваться низкотемпературный режим работы, понадобится в два раза больше секций для обеспечения помещения теплом. Для нашего примера на комнату 16м 2 требуется 22 секции чугунных радиаторов. Большая получается батарея. Это, кстати, одна из причин, почему этот вид отопительных приборов не рекомендуют использовать в сетях с низкими температурами.

При таком расчете можно принять во внимание и желаемую температуру воздуха. Если вы хотите, чтобы в помещении было не 20 о С а, например, 25 о С просто рассчитайте тепловой напор для этого случая и найдите нужный коэффициент. Сделаем расчет все для тех же чугунных радиаторов: параметры получатся 90/70/25. Считаем температурный напор для этого случая (90+70)/2-25=55 о С. Теперь находим соотношение 60 о С/55 о С=1,1. Чтобы обеспечить температуру в 25 о С нужно 11шт*1,1=12,1шт.

Зависимость мощности радиаторов от подключения и места расположения

Кроме всех описанных выше параметров теплоотдача радиатора изменяется в зависимости от типа подключения. Оптимальным считается диагональное подключение с подачей сверху, в таком случае потерь тепловой мощности нет. Самые большие потери наблюдаются при боковом подключении — 22%. Все остальные — средние по эффективности. Приблизительно величины потерь в процентах указаны на рисунке.

Уменьшается фактическая мощность радиатора и при наличии заграждающих элементов. Например, если сверху нависает подоконник, теплоотдача падает на 7-8%, если он не полностью перекрывает радиатор, то потери 3-5%. При установке сетчатого экрана, который не доходит до пола, потери примерно такие же, как и в случае с нависающим подоконником: 7-8%. А вот если экран закрывает полностью весь отопительный прибор, его теплоотдача уменьшается на 20-25%.

Определение количества радиаторов для однотрубных систем

Есть еще один очень важный момент: все вышеизложенное справедливо для , когда на вход каждого из радиаторов поступает теплоноситель с одинаковой температурой. считается намного сложнее: там на каждый последующий отопительный прибор вода поступает все более холодная. И если хотите рассчитать количество радиаторов для однотрубной системы, нужно каждый раз пересчитывать температуру, а это сложно и долго. Какой выход? Одна из возможностей — определить мощность радиаторов как для двухтрубной системы, а потом пропорционально падению тепловой мощности добавлять секции для увеличения теплоотдачи батареи в целом.

Поясним на примере. На схеме изображена однотрубная система отопления с шестью радиаторами. Количество батарей определили для двухтрубной разводки. Теперь нужно внести корректировку. Для первого отопительного прибора все остается по-прежнему. На второй поступает уже теплоноситель с меньшей температурой. Определяем % падения мощности и на соответствующее значение увеличиваем количество секций. На картинке получается так: 15кВт-3кВт=12кВт. Находим процентное соотношение: падение температуры составляет 20%. Соответственно для компенсации увеличиваем количество радиаторов: если нужно было 8шт, будет на 20% больше — 9 или 10шт. Вот тут и пригодится вам знание помещения: если это спальня или детская, округлите в большую сторону, если гостиная или другое подобное помещение, округляете в меньшую. Принимаете во внимание и расположение относительно сторон света: в северных округляете в большую, в южных — в меньшую.

Этот метод явно не идеален: ведь получится, что последняя в ветке батарея должна будет иметь просто огромные размеры: судя по схеме на ее вход подается теплоноситель с удельной теплоемкостью равной ее мощности, а снять все 100% на практике нереально. Потому обычно при определении мощности котла для однотрубных систем берут некоторый запас, ставят запорную арматуру и подключают радиаторы через байпас, чтобы можно было отрегулировать теплоотдачу, и таким образом компенсировать падение температуры теплоносителя. Из всего этого следует одно: количество или/и размеры радиаторов в однотрубной системе нужно увеличивать, и по мере удаления от начала ветки ставить все больше секций.

Итоги

Приблизительный расчет количества секций радиаторов отопления дело несложное и быстрое. А вот уточнение в зависимости от всех особенностей помещений, размеров, типа подключения и расположения требует внимания и времени. Зато вы точно сможете определиться с количеством отопительных приборов для создания комфортной атмосферы зимой.

Расчет количества радиаторов отопления производят исходя из следующих данных: 41 Ватт тепловой мощности на 1 куб.м. при наличии в помещении по одному: окну, двери, внешней стены, т.е. стандартных условий.

Рассчитаем, например, количество радиаторов для комнаты размерами 3х4 м высотой потолка в 2,7 м. Прежде всего, определим объем комнаты: 3х4х2,7=32,4 м3

Затем найдем тепловую мощность, умножением найденного объема на 41 – 32,4*41 = 1328,4 Ватт. Если, допустим, теплоотдача от одной секции нового радиатора 180 Ватт, можно без труда рассчитать и требуемое количество радиаторов: 1328,4:180 = 6,3 (7 – после округления). Для обогрева выбранного помещения нужно 7 секций радиаторов, каждая по 180 Ватт.

Нужно учитывать следующее: если помещение не закрывается дверью, при расчете суммируют площади самого и соседнего помещений. Этот расчет производится для принятой средней температуры теплоносителя 70˚ С, более низкая температура требует соответственного увеличения количества секций. Если в комнате установлен стеклопакет, то количество секций уменьшается, т.к. он снижает потери тепла, примерно, на 15-20%.

В случае угловой комнаты, ее теплопотери увеличиваются на 20%. На теплопотери, а значит и на количество секций, влияет этажность, степень утепления стен, декоративные панели на радиаторах (только они могут привести к потере теплоотдачи на 20-30%).

Если уже установленные в комнате чугунные батареи необходимо заменить на другой какой-то вид радиаторов, то их количество можно подсчитать очень легко, поскольку у чугунных радиаторов постоянные теплоотдача (150 Вт) и межосевое расстояние (600 мм): количество секций чугунных батарей умножают на 150 Вт и делят на теплоотдачу одной секции нового радиатора. Затем можно сделать необходимые поправки на холод и жару.

Для более точных расчетов используется формула расчета количества радиаторов отопления
.

Есть несколько подходов к вычислению количества радиаторов отопления. стандартный, примерный («на глаз»), объемный.

Стандартный

В соответствии со «СНП» на 1 кв.м. нужно 100 Ватт теплоотдачи радиатора отопления. Тогда мощность вычисляют по формуле.

P = мощность одной секции радиатора, S = площадь отапливаемого помещения.

Допустим, что площадь помещения составляет 25 кв.м. а мощность одной секции радиатоpа 180 Ватт, тогда:

25х100:180=13,9, т.е. понадобится 14 секций.

Если помещение угловое или находится в торце, полученное число нужно еще помножить на коэффициент 1,2.

Примерный

Поскольку радиаторы изготавливаются массово, и у них – стандартные размеры, то принято считать, что при высоте потолка в 2,7 м на 1,8 кв.м. нужна одна секция. Скажем, для комнаты площадью 25 кв.м. понадобится – 25:1,8=13,9 т.е. 14 секций. При мощности менее 50Ватт этот способ не рекомендуется применять из-за больших погрешностей.

Объемный

При этом способе расчет ведется на основе объема помещения. Известно, что секция радиатора, имеющая мощность 200 ватт, может обогреть 5 куб.м. Если размеры комнаты будут 4х5х2,7, то 4х5х2,7:5=10,8, т.е. для такой комнаты нужно купить 11 секций мощностью 200 Ватт.

Чтобы при расчете оценить все условия в полном объеме лучше обратиться к специалистам.

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

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

Расчет по площади помещения

Предварительный расчет можно сделать, ориентируясь на площадь помещения, для которого покупаются радиаторы. Это очень простое вычисление, которое подходит для комнат с низкими потолками (2,40-2,60 м). Согласно строительным нормам для обогрева понадобится 100 Вт тепловой мощности на каждый квадратный метр помещения.

Вычисляем количество тепла, которое понадобится для всей комнаты. Для этого площадь умножаем на 100 Вт, т. е. для комнаты в 20 кв. м. расчетная тепловая мощность составит 2000 Вт (20 кв.м Х 100 Вт) или 2 кВт.

Правильный расчет радиаторов отопления необходим, чтобы гарантировать достаточное количество тепла в доме

Этот результат нужно разделить на теплоотдачу одной секции, указанную производителем. Например, если она равна 170 Вт, то в нашем случае необходимое количество секций радиатора будет составлять:

2000 Вт / 170 Вт = 11,76, т. е. 12, поскольку результат следует округлить до целого числа. Округление обычно осуществляется в сторону увеличения, однако для помещений, в которых теплопотери ниже среднего, например, для кухни, можно округлять в меньшую сторону.

Обязательно следует учесть возможные теплопотери в зависимости от конкретной ситуации. Разумеется, комната с балконом или расположенная в углу здания теряет тепло быстрее. В этом случае следует увеличить значение расчетной тепловой мощности для комнаты на 20%. Примерно на 15-20% стоит повысить расчеты, если планируется скрыть радиаторы за экраном или монтировать их в нишу.

Расчет радиаторов отопления в доме

Существуют разные методы расчёта количества радиаторов отопления. На это влияют и материал, из которого построено здание, и климатическая зона, где расположен дом, и температура носителя, и особенности теплоотдачи самого радиатора, а так же много других факторов. Рассмотрим подробнее технологию правильного расчета количества радиаторов отопления для частных домов, ведь от этого зависит эффективность работы, а так же экономичность отопительной системы дома.

Самым демократичным способом является расчёт радиатора исходя из мощности на квадратный метр.
В средней полосе России зимний показатель составляет 50−100 ватт, в регионах Сибири и Урала 100−200 ватт. Стандартные 8-секционные чугунные батареи с межосевым расстояние 50 см имеют теплоотдачу 120−150 ватт на одну секцию
. Биметаллические радиации имеют мощность около 200 ватт, что немного повыше. Если мы имеем ввиду стандартный водный теплоноситель, то для комнаты в 18−20 м 2 со стандартной высотой потолков в 2,5−2,7 м понадобится два чугунных радиатора по 8-м секций.

От чего зависит количество радиаторов

Формула и пример расчета

Учитывая вышеперечисленные факторы, можно сделать расчёт. На 1 м 2 понадобится 100 Вт, соответственно, на отопление комнаты в 18м 2 нужно затратить 1800 Вт. Одна батарея из 8-ми чугунных секций выделяет 120 Вт. Делим 1800 на 120 и получаем 15 секций
. Это весьма средний показатель.

В частном доме с собственным водонагревателем мощность теплоносителя высчитывается по максимуму. Тогда 1800 делим на 150 и получаем 12 секций. Столько нам понадобится для обогрева комнаты в 18м 2. Существует весьма сложная формула, по которой можно рассчитать точное количество секций в радиаторе.

Формула
выглядит так:

  • q
    1
    — это вид остекления: тройной стеклопакет 0,85 двойной стеклопакет 1 обычное стекло 1,27
  • q 2
    — теплоизоляция стен: современная теплоизоляция 0,85 стена в 2 кирпича 1 плохая изоляция 1,27
  • q
    3
    — отношение площади окон к площади пола: 10% 0,8 20% 0,9 30% 1,1 40% 1,2
  • q 4
    — минимальная температура снаружи: -10 0 С 0,7 -15 0 С 0,9 -20 0 С 1,1 -25 0 С 1,3 -35 0 С 1,5
  • q
    5
    — количество наружных стен: одна 1,1 две (угловая) 1,2 три 1,3 четыре 1,4
  • q
    6
    — тип помещения над расчётным: обогреваемое помещение 0,8 отапливаемый чердак 0,9 холодный чердак 1
  • q
    7
    — высота потолков: 2,5 м — 1 3 м — 1,05 3,5м — 1,1 4м — 1,15 4,5м — 1,2

Проведём расчёт для угловой комнаты 20 м 2 с высотой потолка 3 м, двумя 2-х створчатыми окнами с тройным стеклопакетом, стенками в 2 кирпича, расположенной под холодным чердаком в доме в подмосковном посёлке, где зимой температура опускается до 20 0 С.

Получится 1844,9 Вт. Разделим на 150 Вт и получим 12,3 или 12 секций.

Радиаторы делаются из трёх видов металла: чугунные, алюминиевые и биметаллические.
Чугунные и алюминиевые радиаторы имеют одинаковую теплоотдачу, но нагретый чугун остывает медленнее алюминия. Биметаллические батареи имеют большую теплоотдачу, чем чугунные, но они быстрее остывают. Стальные радиаторы имеют высокую теплоотдачу, но они подвержены коррозии.

Самой комфортной
для человеческого организма температурой в помещении принято считать 21 0 С.
Однако для хорошего крепкого сна больше подходит температура не выше 18 0 С, поэтому немалую роль играет и назначение отапливаемого помещения. И если в зале площадью 20 м
2
нужно установить 12 секций батареи
. то в аналогичном спальном помещении предпочтительнее установить 10 батарей, и человеку в такой комнате будет комфортно спать. В угловом помещении такой же площади смело размещайте 16 батарей
. и Вам не будет жарко. Т. е. расчёт радиаторов в помещении весьма индивидуален, и можно давать только приблизительные рекомендации, сколько секций необходимо установить в той или иной комнате. Главное, произвести установку грамотно, и тепло всегда будет в вашем доме.

Расчет радиаторов в двухтрубной системе (видео)

Источники: http://termosyst.ru/radiatory-otopleniya/raschet-kolichestva-radiatorov.php, http://aqua-rmnt.com/otoplenie/raschety/raschet-radiatorov-otopleniya.html, http://teplo.guru/radiatory/vybor/raschet-radiatorov-otopleniya-v-dome.html

Как рассчитать количество секций биметаллического радиатора?

Чтобы штатный режим отопления обеспечивал в комнатах квартиры температуру комфорта, под каждым подоконником должно быть достаточно радиаторных секций. Иногда, в угловых квартирах, они не помещаются под окном и располагаются вдоль стены.

Прежде чем заменить старые батареи, на стильные биметаллические приборы, рассчитайте их потребность, воспользовавшись известными методиками расчета.

Принцип и особенности работы биметаллического радиатора

Главное достоинство и причина популярности этих радиаторов в том, что они по прочности не уступают стальным трубам. Благодаря алюминиевому покрытию, они имеют:

  • Отличный коэффициент теплопередачи;
  • Долгий срок использования;
  • Стильный внешний вид;
  • Легкий вес;
  • Наличие ниппелей для соединения секций, позволяет легко нарастить — уменьшить длину батарей, соответственно теплотехническим расчетам.

Методы расчета

Наиболее популярные способы расчета производятся с использованием фактической площади и объема отапливаемой комнаты.

По площади

Расчет по площади наиболее прост, но позволяет определить количество секций, только в квартирах с высотой около 2,5 м. СНиП предусматривает нагрузку на метр в 100 Вт. Это норматив для средней полосы. На севере за 60 широтой, она может быть значительно выше.

Умножая площадь на 100, мы получаем мощность нормативного потребления тепла. Разделив ее на паспортную теплоотдачу ребра, получим число ребер для обогрева.

По объему

Расчет по объему используется там, где потолки выше 2,6 м. Согласно нормативам, для отопления м.куб. в зависимости от типа здания требуется:

  • для панельного 41 Вт,
  • для кирпичного 34 Вт.

Умножая площадь на высоту комнаты получаем расчетный объем в кубах.

Умножая количество кубов на норматив теплопотребления вашего дома, получаем мощность нормативного потребления тепла, которую используем аналогично п. 2.1.

Сколько секций биметаллического радиатора нужно на 1 м2

Еще один метод расчета. Он хоть и приближенный, но его с успехом используют слесаря сантехники, в случаях, когда расчет касается приборов большой суммарной мощности.

Практики утверждают, что в квартире со стандартной высотой, одна биметаллическая секция средней мощности обеспечивает теплом 1,8 метров площади. В этом случае достаточно знать только площадь комнаты. Поделив ее на 1,8, получаем необходимое количества ребер.

Параметры, которые нужно учитывать при подсчете

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

Точный расчет должен учитывать множество поправочных параметров:

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

Поправочные коэффициенты

Окончательная формула теплопотребления выглядит как произведение нормативного значения тепла — 100 вт/м.кв, на поправочные коэффициенты, учитывающие особенности теплопотребления комнаты:

  • К1 учитывает конструкцию остекления. Принимается для спаренных деревянных переплетов 1,27. Окна с двойным стеклопакетом позволяют применять коэффициент 1,0. Значение для стеклопакета с тремя камерами — 0,85;
  • К2 учитывает качество утепления стен и принимается для стен в два кирпича за единицу. При худшей степени изоляции принимается коэффициент 1,27. Дополнительная изоляция позволяет применять понижающий коэффициент 0,85;
  • К3 отражает отношение площади окон к полу. Если процент остекления поставить в числителе, в знаменателе смотрите коэффициент теплопотребления 50/0,8, 40/0,9, 30/1,0, 20/1,1 и 10/1,2;
  • К4 учитывает среднюю температуру наиболее холодной недели года. При -35 градусах это 1,5, при — 25 градусах — 1,3, при — 20 градусах — 1,1, при — 15 градусах — 0,9, а при — 10 градусах — 0,7.
  • К5 дает поправку на количество наружных стен. При одной наружной стене в комнате он равен 1,1, а каждая следующая стена увеличивает его на 0,1;
  • К6 позволяет учесть влияние теплового режима верхнего помещения. За единицу принимается холодный чердак, отапливаемый — 0,9. Если сверху находится жилой этаж — 0,8;
  • К7 выражает зависимость от высоты комнаты. Стандартная — 2,5 м, принимается за единицу. Повышение высоты на пол-метра дает основание увеличить его на 0,05; при трех метрах — 1,05, три с половиной — 1,1, четыре метра — 1,15, четыре с половиной — 1,2.

Пример расчета — сколько секций нужно на комнату 18 м2

Вы живете в кирпичном доме, в средней полосе России, где самая холодная пятидневка имеет среднюю температуру минус 10 градусов. Живете на последнем этаже, где над вами неотапливаемый чердак, на окнах стоят двойные стеклопакеты, а отношение остекления к полу составляет 30 %. Причем квартира у вас угловая, а площадь комнаты — 18 м.кв.

Формула подсчета количества тепла будет выглядеть так:

100 Вт / на метр ×1,0 ×1,0 ×1,0 ×0,7 ×1,2 ×1,0 = 84 Вт/кв.м.

Умножаем что получилось на 18 метров и получаем 1512 Вт. Теперь разделим на тепловую мощность одного биметаллического ребра, которую мы принимает за 170 Вт (а вам следует уточнить ее у продавца). Вышло 8,89 ребер или 9 штук.

По аналогии с этим примером вы сможете рассчитать сколько секций необходимо для вашего помещения и не ошибиться при заказе.

4.7
/
5
(
23

голоса
)

сколько секций батарей на 1 квадратный метр, калькулятор

Чтобы в доме было тепло и уютно, мало выбрать правильные батареи — необходимо точно вычислить требуемое число секций батареи, чтобы прогревалось все помещение.

Как правильно рассчитать батареи на комнату?

Вконтакте

Одноклассники

Facebook

Twitter

Мой мир

Подсчет по площади

Приблизительно вычислить количество секций можно при знании площади помещения, в котором будут устанавливаться батареи. Это самый примитивный метод вычисления, он неплохо работает для домов, где высота потолков небольшая (2,4-2,6 м).

Правильная производительность радиаторов рассчитывается в «тепловой мощности». По нормативам для обогрева одного «квадрата» площади квартиры нужно 100 ватт — на этот показатель и умножается полная площадь. Например, на помещение в 25 кв.м потребуется 2500 ватт.

Виды секций

Вычисленное таким образом количество тепла делят на теплоотдачу от секции батареи (указывается производителем). Дробное число при расчетах округляют в большую сторону (чтобы радиатор гарантированно справился с прогревом). Если батареи выбирают для помещений с низкой потерей тепла или дополнительными отопительными приборами (например, для кухни), можно округлить результат в меньшую сторону — нехватка мощности не будет заметна.

Разберем на примере:

Если в комнату площадью 25 кв.м планируется установка радиаторов отопления с теплоотдачей 204 Вт, формула будет выглядеть так: 100 Вт (мощность для обогрева 1 кв.м) * 25 кв.м (общая площадь) / 204 Вт (теплоотдача одной секции радиатора) = 12,25. Округлив число в большую сторону, получим 13 — количество секций батареи, которое потребуется для отопления комнаты.

Обратите внимание!

 

Для кухни той же площади достаточно взять 12 секций радиаторов.

Расчет количества секций радиаторов отопления видео:

Дополнительные факторы

Количество радиаторов на квадратный метр зависит от особенностей конкретного помещения (наличия межкомнатных дверей, количества и герметичности окон) и даже от расположения квартиры в здании. Комната с лоджией или балконом, особенно если они не остеклены, отдает тепло быстрее. Помещение на углу здания, где с «внешним миром» соприкасается не одна, а две стены, потребует большего числа батарей.

На количество секций батареи, которое потребуется для обогрева помещения, влияет также материал, использованный для возведения здания, и наличие дополнительной утепляющей обшивки на стенах. Кроме того, комнаты с окнами во двор будут удерживать тепло лучше, чем с окнами, выходящими на улицу, и потребуют меньшего количества отопительных элементов.

Для каждого из быстро остывающих помещений следует увеличить требуемую мощность, вычисленную по площади комнаты, на 15-20%. Исходя из этого числа высчитывают нужное число секций.

Разница подсоединения

Это интересно! Теплоотражающий экран за радиатором: как установить самостоятельно и преимущества его использования

Подсчет секций по объему

Расчет по объему комнаты более точен, чем подсчет на основе площади, хотя общий принцип остается тем же. В этой схеме учитывается и высота потолка в доме.

По нормативу на 1 кубометр пространства требуется 41 ватт. Для комнат с качественной современной отделкой, где на окнах стоят стеклопакеты, а стены обработаны утеплителем, требуемое значение всего 34 Вт. Объем рассчитывают, перемножая площадь на высоту потолка (в метрах).

Например, объем комнаты в 25 кв.м с высотой потолков 2,5 м: 25 * 2,5 = 62,5 кубометра. Помещение той же площади, но с потолками 3 м, будет большим по объему: 25 * 3 = 75 кубометров.

Расчет количества секций радиаторов отопления проводят, разделив нужную суммарную мощность радиаторов на теплоотдачу (мощность) каждой секции.

Для примера возьмем комнату со старыми окнами площадью 25 кв.м и с потолками 3 м нужно взять 16 секций батарей: 75 кубометров (объем комнаты) * 41 Вт (количество тепла для обогрева 1 кубометра помещения, где на окнах не установлены стеклопакеты) / 204 Вт (теплоотдача одной секции батарей) = 15,07 (для жилого помещения значение округляют в большую сторону).

На фото количество радиаторов на квадратный метр

Это интересно! Температура радиаторов отопления в квартире — норма

Что учесть при подсчете?

Производители, указывая мощность одного секции батареи, немного лукавят и завышают цифры в расчете на то, что температура воды в отопительной системе будет максимальной. По факту в большинстве случаев вода для отопления не прогревается до расчетного значения. В паспорте, который прилагается к радиаторам, указываются и минимальные показатели теплоотдачи. В расчетах лучше ориентироваться на них, тогда в доме гарантированно будет тепло.

Обратите внимание!

 

Батареи, прикрытые сеткой или экраном, отдают немного меньше тепла, чем «открытые».

Точное количество «потерянного» тепла зависит от материала и конструкции самого экрана. Если планируется использовать такую дизайнерскую конструкцию, нужно увеличить расчетную мощность отопительной системы на 20%. То же касается и батарей, расположенных в нишах.

На фото расчет количества секций биметаллических радиаторов

Точный подсчет радиаторов

Как рассчитать количество радиаторов отопления для комнаты в нестандартном помещении — например, для частного дома? Приблизительных подсчетов может быть недостаточно. На число радиаторов влияет большое количество факторов:

  • высота комнаты;
  • общее число окон и их конфигурация;
  • утепление;
  • соотношение суммарной площади поверхности окон и полов;
  • среднюю температуру на улице в холода;
  • число наружных стен;
  • тип помещения, расположенного над комнатой.

Для точного расчета используют формулу и поправочные коэффициенты.

Радиатор для большой комнаты

[rek_custom1]

Это интересно! Электрические радиаторы отопления – какие лучше: классификация и преимущества разных видов

Формула расчета

Общая формула для подсчета количества тепла, которое должны генерировать радиаторы:

КТ = 100 Вт/кв.м * П * К1 * …* К7

П означает площадь комнаты, КТ — итоговое количество тепла, необходимое для поддержания комфортного микроклимата. Значения от К1 до К7 — поправочные коэффициенты, которые выбираются и применяются в зависимости от различных условий. Полученный в итоге показатель КТ делят на теплоотдачу от сегмента батареи для вычисления требуемого числа элементов (секций алюминиевых радиаторов потребуется иное количество, чем, например, чугунных).

Дополнительные секции

Коэффициенты расчета

К1 — коэффициент для учета типа окон:

  • классические «старые» окна — 1,27;
  • двойной современный стеклопакет — 1,0;
  • тройной пакет — 0,85.

К2 — поправка на теплоизоляцию стен дома:

  • низкая — 1,27;
  • нормальная (двойной ряд кирпича или стены с утепляющей прослойкой) — 1,0;
  • высокая — 0,85.

К3 выбирают в зависимости от пропорции, в которой соотносятся площади комнаты и установленных в ней окон. Если площадь окон равна 10% от площади пола, применяют коэффициент 0,8. На каждые дополнительные 10% прибавляют 0,1: для соотношения 20% значение коэффициента составит 0,9, 30% — 1,0 и так далее.

К4 — коэффициент, выбираемый в зависимости от среднего значения температуры за окном в неделю с минимальной температурой за год. От климата также зависит, сколько нужно на комнату тепла. При средней температуре -35 применяют коэффициент 1,5, при температуре -25 — 1,3, дальше на каждые 5 градусов коэффициент понижают на 0,2.

К5 — показатель для корректировки расчета тепла в зависимости от числа наружных стен. Базовый показатель — 1 (нет стен, соприкасающихся с «улицей»). Каждая наружная стена комнаты добавляет к показателю 0,1.

К6 — коэффициент для учета типа помещения над расчетным:

  • отапливаемая комната — 0,8;
  • отапливаемое чердачное помещение — 0,9;
  • чердачное помещение без отопления — 1.

К7 — коэффициент, который берется в зависимости от высоты помещения. Для комнаты с потолком 2,5 м показатель равен 1, каждые дополнительные 0,5 м потолков добавляют к показателю 0,05 (3 м — 1,05 и так далее).

Для упрощения подсчетов многие производители радиаторов предлагают онлайн калькулятор, где предусмотрены различные типы батарей и есть возможность настроить дополнительные параметры без «ручного» подсчета и выбора коэффициентов.

Соединение секций

Это интересно! Какие биметаллические радиаторы отопления лучше: технические характеристики и отзывы

Расчет в зависимости от материала радиатора

Батареи, выполненные из разных материалов, отдают разное количество тепла и отапливают помещение с разной эффективностью. Чем выше теплоотдача материала, тем меньше потребуется секций радиатора, чтобы прогреть комнату до комфортного уровня.

Наиболее популярны чугунные батареи отопления и заменяющие их биметаллические радиаторы. Средняя теплоотдача от единственного секции батареи из чугуна — 50-100 Вт. Это довольно немного, зато число секций для помещения проще всего подсчитать «на глазок» именно для чугунных радиаторов. Их должно быть примерно столько же, сколько «квадратов» в комнате (лучше взять на 2-3 больше, чтобы компенсировать «недогрев» воды в системе отопления).

Теплоотдача одного элемента биметаллических радиаторов — 150-180 Вт. На этот показатель может влиять и покрытие батарей (например, окрашенные масляной краской радиаторы греют комнату чуть меньше). Расчет количества секций биметаллических радиаторов проводится по любой их схем, при этом общее число необходимого тепла делят на значение теплоотдачи от одного сегмента.
Если Вы хотите приобрести радиаторы с установкой в Москве, рекомендуем обратиться сюда. Компания давно на рынке и хорошо себя зарекомендовала!

Расчет количества секций радиаторов отопления видео:

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

Мой мир

Видите неточности, неполную или неверную информацию? Знаете, как сделать статью лучше?

Хотите предложить для публикации фотографии по теме?

Пожалуйста, помогите нам сделать сайт лучше! Оставьте сообщение и свои контакты в комментариях — мы свяжемся с Вами и вместе сделаем публикацию лучше!

Правила расчета количества секций биметаллических радиаторов

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

Необходимые данные для подсчета

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

Все профессионалы учитывают следующие данные для подсчета количества батарей:

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

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

Коэффициент теплопотерь

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

Внешняя сторона здесь будет считаться объектом расчета, который можно произвести по такой формуле: Ф = a*х, где:

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

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

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

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

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

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

Мощность батареи

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

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

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

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

Именно ее необходимо ставить во все формулы.

Популярные методы

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

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

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

По объему

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

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

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

По площади

Если рассматривать вариант по площади, то он будет не так точен, как по объему. Для этого нужно перемножить ширину и длину, а этот результат умножить на мощность одной секции, то есть на сто ватт. Необходимо разделить на число равное теплоотдачи одной секции, которое может быть разным. Для примеров можно рассмотреть комнату в 18 м². Теплоотдачу секции батареи можно взять в двести ватт. Тогда нужно три умножить на шесть и еще раз на сто, а затем разделить на двести. В итоге получится девять секций. Такой результат подойдет для квартир, находящихся на средней полосе страны, то есть там, где температура зимой не будет превышать нормы температуры.

Можно сказать, что сделать расчет можно любым из рассмотренных способов. Однако самым точным и не таким долгим будет считаться вычисление по объему. Ведь в остальных случаях придется учитывать еще и отдельно другие параметры. Кроме того, результат далеко не всегда получается таким точным, как того хотелось бы. Для того чтобы с комфортом зимовать, важно правильно рассчитать количество секций биметаллических радиаторов так, чтобы даже в сильные холода владельцы квартир совсем не мерзли, а чувствовали себя уютно и комфортно.

Для этого достаточно следовать предложенным выше инструкциям по расчету и быть максимально внимательным во время работы.

О том, как выполнить установку биометаллических радиаторов своими руками, смотрите в видео ниже.

Аккумулятор какого размера вам понадобится для питания вашего дома?

Похоже, Tesla делает аккумулятор для вашего дома. Было бы круто? Я думаю так. Но зачем вам домашний аккумулятор? Я могу придумать пару вариантов использования:

  • Для автономного дома вы можете использовать солнечную или ветровую энергию. К сожалению, ни один из этих двух источников не обеспечивает постоянной энергии. Если бы вы могли хранить энергию в батарее, вы могли бы использовать ее ночью или в безветренную погоду.
  • Многие люди держат дома бензиновый генератор. У меня есть один, который я использую не слишком часто, но он великолепен, когда он вам нужен. Что, если бы у вас была батарея, которую вы могли бы использовать в своем доме во время перебоев в подаче электроэнергии? Было бы здорово.
  • Вроде бы энергокомпания хотела бы, чтобы у всех был аккумулятор. С домашней батареей вы можете уменьшить скачки напряжения в сети. Когда вы включаете кондиционер, он потребляет большой ток в течение короткого периода времени (вот объяснение, почему ток резко возрастает).С батареей этот текущий спрос может быть нивелирован (я думаю).

Но вы здесь не для этого, не так ли? Вы хотите знать, какой большой аккумулятор вам понадобится. Давайте выясним.

Размер батареи

Нам нужны некоторые начальные значения. Во-первых, как долго вы хотите, чтобы ваш дом работал от батареи? Я думаю, Илон Маск (из Tesla) сказал одну неделю. Понятно. Следующим важным моментом является потребление энергии. Я думаю, что справедливым предположением является постоянное потребление мощности 2000 Вт. Очевидно, что дому в какой-то момент дня потребуется более 2000 Вт.Тем не менее, ночью вам не понадобится много энергии, так что средняя дневная мощность может составлять 2000 Вт. Если вам не нравится это значение, вы можете использовать свои собственные числа в расчетах.

Если я знаю мощность и время, я могу использовать определение мощности для расчета энергии, хранящейся в батарее.

Мощность в ваттах — это нормально (поскольку ватт — это джоуль в секунду), но мне нужно время в секундах.

Теперь я могу рассчитать запасенную в батарее энергию.

Отлично. Но что, черт возьми, такое Джоуль? Конечно, это единица энергии, но много ли это? Вот простой эксперимент, который вы можете провести самостоятельно. Возьмите учебник и положите на пол. Теперь возьмите его и положите на стол. Чтобы поднять книгу, вам нужна энергия (чтобы изменить ее гравитационную потенциальную энергию). Книга весит около 1 кг, а вы подняли ее примерно на 1 метр. Это дает изменение энергии примерно на 10 Джоулей (не забывайте, что гравитационное поле составляет 9,8 Н / кг). Итак, теперь вы знаете о Джоулях.

Тесла Гигафабрика | Тесла

Миссия

Tesla — ускорить переход мира к устойчивой энергетике за счет все более доступных электромобилей и энергетических продуктов. Чтобы увеличить производство до 500 000 автомобилей в год, одной только Tesla потребуются все сегодняшние мировые поставки литий-ионных аккумуляторов. Tesla Gigafactory возникла из-за необходимости и будет поставлять достаточно аккумуляторов для удовлетворения прогнозируемого спроса на автомобили Tesla. Сегодня Gigafactory производит электродвигатели и аккумуляторные батареи Model 3 в дополнение к накопителям энергии Tesla, Powerwall и Powerpack.

Строительство Gigafactory, 4 ноября 2014 года

Tesla заложила фундамент на Gigafactory в июне 2014 года недалеко от Спаркс, штат Невада. Название Gigafactory происходит от слова «гига», единицы измерения, представляющей «миллиарды». Gigafactory строится поэтапно, чтобы Tesla могла сразу начать производство внутри готовых секций и после этого продолжать расширяться. Уже сейчас нынешняя структура занимает площадь более 1,9 миллиона квадратных футов, на которой размещается примерно 5 домов.3 миллиона квадратных футов рабочей площади на нескольких этажах. Тем не менее, Gigafactory готов на 30 процентов. После завершения строительства Tesla ожидает, что Gigafactory станет самым большим зданием в мире и будет полностью работать за счет возобновляемых источников энергии. По завершении строительства объект будет спроектирован как завод с нулевым энергопотреблением, в основном это будет солнечная энергия, и установка уже ведется.

В середине 2018 года производство аккумуляторов на Gigafactory 1 достигло примерно 20 ГВтч в годовом исчислении, что сделало его заводом по производству аккумуляторов с наибольшим объемом производства в мире.В настоящее время Tesla производит больше батарей в киловатт-часах, чем все другие автопроизводители вместе взятые. С наращиванием производства Gigafactory стоимость аккумуляторных элементов Tesla значительно снизится за счет экономии на масштабе, инновационного производства, сокращения отходов и простой оптимизации размещения большинства производственных процессов под одной крышей. Снижая стоимость аккумуляторов, Tesla может сделать продукты доступными для все большего и большего числа людей, что позволит нам максимально повлиять на переход мира к устойчивой энергетике.


Объявление Gigafactory в Карсон-Сити, штат Невада, 4 сентября 2014 г. Производство литий-ионных аккумуляторов

растет, но какой ценой?

В своем первом генеральном плане Tesla Motors Илон Маск писал: «Основная цель Tesla Motors (и причина, по которой я финансирую компанию) — помочь ускорить переход от экономики, основанной на добыче и сжигании углеводородов, к экономике солнечной электроэнергии. которое я считаю основным, но не исключительным, устойчивым решением.”

Чуть более десяти лет спустя кажется, что это устойчивое решение находится в пределах досягаемости — развертывание солнечной энергии быстро растет, и Tesla лидирует в направлении большего распространения электромобилей, которые могут работать на возобновляемых электронах.

Но по мере расцвета экологически чистой энергии решения компаний-производителей электромобилей и производителей аккумуляторов гораздо больше связаны с майнингом, чем можно было бы предположить из манифеста Маска. Хотя взрыв электромобилей и накопителей энергии позволит странам полагаться на менее углеродоемкую энергию, извлечение основных ингредиентов для создания экономически эффективных литий-ионных аккумуляторов, как правило, оставляет за собой экологические и человеческие разрушения.

Лидеры отрасли приблизились к решению, как хранить энергию и приводить в движение автомобили без ископаемого топлива в больших масштабах, но они только начинают бороться с моральными последствиями чистой энергетики, опирающейся на уродливую правду о детском труде и загрязнении окружающей среды.

«Это довольно интересный случай, когда преимущества перехода к« зеленым »технологиям перевешиваются в некоторых случаях, когда вы смотрите на добычу полезных ископаемых, — сказал Стефан Сабо-Уолш, руководитель отдела исследования сырьевых товаров в Verisk Analytics.

Литиевый треугольник

По словам Джеймса Уайтсайда, управляющего консультанта консалтинговой группы Wood Mackenzie по металлу и горному делу, Австралия и Южная Америка, особенно «литиевый треугольник» Аргентины, Чили и Боливии, в настоящее время доминируют в производстве лития от 80 до 90 процентов.

Южноамериканское производство основано на рассоле, добываемом из недр земли. На участках рассола соленая вода разливается по большим поверхностям на уровне нескольких футов глубиной и оставляется испаряться в течение нескольких месяцев.При перемещении из пруда в пруд концентрация лития медленно увеличивается до тех пор, пока его не удастся отделить от остальной части рассола. Затем неочищенный литий перерабатывается в хлорид лития для использования в таких устройствах, как батареи. В Австралии производители сырья концентрируются на более энергоемкой и дорогостоящей добыче твердых пород, при которой литий получают из камней.

В 2016 году производство лития выросло на 16 процентов по сравнению с предыдущим годом. Большая часть его произведена в Австралии — 14 300 метрических тонн, большая часть которых отправляется в Китай для переработки.

Так называемая «белая золотая лихорадка» позволила производителям аккумуляторов расширить производство и сохранить планы относительно гигафабрик в стадии разработки. Но его результаты не были столь позитивными для коренных народов, таких как община Атакама в Южной Америке, что вызвало протесты с написанными от руки табличками с надписью «Мы не едим батареи», как сообщает The Washington Post .

Коренные жители литиевого треугольника обеспокоены тем, что высокий уровень воды, необходимый для производства лития — до полумиллиона галлонов на тонну — может сократить и без того ограниченное водоснабжение в засушливых и засушливых районах, где находятся участки с рассолом. расположены.Эти опасения вызвали протесты против эксплуатации ресурсов крупными компаниями. В 2012 году 33 общины коренных народов обратились в Верховный суд Аргентины с просьбой проконсультироваться по вопросам разработки лития.

«Неизвестно, какой ущерб может быть нанесен»

Хелле Абельвик-Лоусон, докторант и исследователь из Университета Эссекса, которая занимается изучением воздействия добычи лития в Боливии и Аргентине, сказала, что многие — но не все — сообщества учатся жить с деятельностью и развитием горнодобывающих компаний. приносить, потому что они также доставляют рабочие места.«Главное, чтобы сообщества, если они собираются создать эту огромную индустрию, хотели участвовать», — сказала она.

Но есть также сообщества, по ее словам, «которые категорически против этого».

По словам Абельвик-Лоусон, нынешнее воздействие мелкомасштабной добычи лития относительно минимально. Но поскольку спрос стремительно растет, то, как компании увеличивают производство, может это изменить. «Есть опасения, — сказала она. «Как только что-то действительно масштабируется, невозможно сказать, какой крупномасштабный ущерб может быть нанесен.»

Места с рассолом обычно потребляют мало энергии, потому что солнце перерабатывает литий из бассейнов. Но Уайтсайд сказал, что недавний всплеск спроса стимулировал практику «прямых поставок руды» с горных выработок в Китай за последние три-шесть месяцев. Чтобы ускорить процесс, отправляется больше сырья, прежде чем оно будет сконцентрировано.

«Это означает, что ваше потребление энергии на транспорт намного выше — примерно в три раза выше», — сказал Уайтсайд. «В долгосрочной перспективе это не будет конкурентоспособным с точки зрения затрат, но в настоящее время с такими ценами, как они есть, такое производство стимулируется.”

Литиевые батареи также требуют таких сырьевых материалов, как кобальт, никель и графит, что еще больше усложняет цепочку поставок. Трудовая несправедливость при добыче кобальта хорошо задокументирована. Более 20 процентов экспорта из Демократической Республики Конго, крупнейшего производителя в мире, приходится на нерегулируемые кустарные рудники, на которых часто работают дети. Что касается таких сырьевых материалов, как никель и графит, страны-производители борются с загрязнением воды и обезлесением.

Масштабирование и массовое производство литиевых батарей сложно, но проблемы с правами человека и окружающей средой, связанные с их производством, сделают это еще более трудным для производителей и конечных пользователей.Сырье добывается на рудниках по всему миру, и определить его происхождение не всегда легко. Компаниям, продающим экологически чистые продукты с этической маркой, такие как электромобили и солнечные батареи плюс накопители, необходимо будет искать лучший выбор, поскольку использование аккумуляторов продолжает расти — или рисковать столкнуться с риском отдачи.

Стрела аккумуляторная

По данным Bloomberg New Energy Finance, к 2021 году мировые мощности по производству аккумуляторов увеличатся вдвое и составят более 278 гигаватт-часов в год.Ожидается, что к тому же году литий-ионные батареи будут на 43 процента дешевле.

В то время как производители альтернативных батарей в последние годы пытались опробовать литиевые модели за свои деньги, это была проигранная битва, отчасти из-за простоты и гибкости технологии. Шокирующе низкие цены на литиевые батареи останутся главным фактором, способствующим доминированию этой технологии в будущем — до тех пор, пока производители смогут поддерживать производство лития.

Отношение запасов к производству лития (оставшееся количество невозобновляемого ресурса, выраженное во времени) измеряется [величиной] сотен, тогда как для большинства добываемых товаров оно исчисляется десятками », — сказал Уайтхаус.«Есть много ресурсов».

«В ближайшее десятилетие определенно будет достаточно … лития», — добавил он. «Вопрос в том, сколько времени потребуется, чтобы эти источники стали доступными».

Беспокойство не связано с известными запасами, которых очень много. Уайтсайд, который работает над исследованием рынка лития Wood Mackenzie, описывает традиционную кривую спроса и предложения лития. Хотя цены на аккумуляторы достигают новых минимумов, цены растут (в настоящее время около 12 000 долларов за тонну), как и спрос.Чтобы удовлетворить этот спрос, производители запланировали проекты по всему миру. Но поскольку добыча лития отнимает так много времени, а многие из этих проектов не будут завершены в течение многих лет, высокий спрос и ограниченное предложение, по словам Уайтхауса, вероятно, сохранятся в настоящее время.

«На рынке будут циклы», — добавил он. «Я уверен, что в какой-то момент на рынке появится избыток предложения просто из-за количества разрабатываемых проектов».

Но пока производители батарей жаждут всего лития, которое они могут получить.Поиски этично добытого лития, вероятно, только увеличат спрос и цены.

Другой путь вперед

Есть и другие способы расширить производство лития, не полагаясь на сомнительные трудовые и экологические практики, которые в настоящее время широко распространены в процессе добычи лития.

Компании, включая MGX Minerals, базирующуюся в Канаде, работают над поиском доступных и недостаточно используемых магазинов лития. Начиная с 2016 года MGX тестирует систему нанофильтрации, в которой используется набор узкоспециализированных мембран для пассивного отсеивания лития из сточных вод.По словам генерального директора Джареда Лазерсона, система MGX возвращает 70 процентов лития и занимает всего один день, а не традиционные месяцы.

На данный момент MGX сотрудничает с такими компаниями, как Canadian Natural Resources Limited в Альберте, и работает над коммерческим заводом, способным перерабатывать 7500 баррелей сточных вод в день и давать значительный объем эквивалента карбоната лития.

Процесс MGX очищает воду, оставшуюся от традиционных нефтяных операций, и приносит прибыль.Привлекательным дополнительным преимуществом могло бы стать привлечение к участию традиционных крупных энергетических компаний.

«Нефтяные компании очень, очень традиционны в своем мышлении, но они следят за тем, что происходит», — сказал Лазерсон. «Это заставляет их немного нервничать и заставляет очень серьезно относиться к этим [проектам]».

С точки зрения обеспечения подотчетности традиционной горнодобывающей промышленности, это, вероятно, выпадет на долю компаний и корпоративных коалиций, сказал Сабо-Уолш. Он сказал, что прошлые примеры, связанные с конфликтными минералами золота, вольфрама, олова и тантала, которые регулируются законом Додда-Франка, могут послужить уроком для отраслевых партнерств по обмену информацией о практике поставщиков, оценочных анкетах и ​​экологических рейтингах.Рассмотрение того, куда идет литий после его использования, также может заставить производителей более внимательно относиться к производственному процессу.

«Автомобильные компании должны обсудить и спланировать окончательный срок использования литий-ионных аккумуляторов», — сказал Уайтсайд. «Это то, о чем многие автомобильные компании даже не задумываются».

В конце концов, по мере роста производства компаниям необходимо будет сделать подотчетность основным показателем срока службы батареи.Хотя мировых запасов лития будет достаточно, чтобы подпитывать крупномасштабную революцию в области хранения, текущие затраты совсем не незначительны.

Присоединяйтесь к GTM, чтобы глубоко погрузиться в перспективный внутренний рынок накопителей энергии на Саммите по хранению энергии в США 2017. Коммунальные предприятия, финансисты, регулирующие органы, новаторы в области технологий и специалисты по хранению энергии соберутся вместе, чтобы провести два полных дня презентаций с большим объемом данных, аналитик- проводил панельные сессии с лидерами отрасли и широкое налаживание контактов на высоком уровне.Узнайте больше здесь.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.
    Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г.,
    браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.
    Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie
потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в cookie-файлах может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт
не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к
остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Как работают литий-ионные батареи | HowStuffWorks

Литий-ионные аккумуляторные батареи бывают всех форм и размеров, но все они выглядят примерно одинаково внутри. Если бы вы разобрали аккумуляторную батарею ноутбука (то, что мы НЕ рекомендуем из-за возможности короткого замыкания батареи и возникновения пожара), вы бы обнаружили следующее:

  • Литий-ионные элементы могут быть либо цилиндрическими батареями, которые почти идентичны элементам AA, либо они могут быть призматическими , что означает, что они имеют квадратную или прямоугольную форму. Компьютер, который включает:
  • Один или несколько датчиков температуры для контроля температуры батареи
  • A Схема преобразователя и регулятора напряжения для поддержания безопасных уровней напряжения и тока
  • Экранированный разъем для ноутбука , который позволяет питанию и информации поступать в аккумуляторный блок и из него
  • Отвод напряжения , который контролирует энергоемкость отдельные элементы в аккумуляторном блоке
  • Монитор состояния заряда аккумулятора , который представляет собой небольшое вычисление r, который выполняет весь процесс зарядки, чтобы аккумуляторы заряжались как можно быстрее и полностью.

Если аккумуляторная батарея становится слишком горячей во время зарядки или использования, компьютер отключит подачу питания, чтобы попытаться остыть. Если вы оставите ноутбук в очень горячей машине и попытаетесь использовать ноутбук, он может не дать вам включиться, пока все не остынет. Если элементы когда-либо полностью разряжаются, аккумуляторная батарея отключится из-за разрушения элементов. Он также может отслеживать количество циклов зарядки / разрядки и отправлять информацию, чтобы измеритель заряда батареи ноутбука мог сказать вам, сколько заряда осталось в аккумуляторе.

Это довольно сложный маленький компьютер, питающийся от батарей. Такое энергопотребление является одной из причин, по которой литий-ионные батареи теряют 5 процентов своей мощности каждый месяц, когда они простаивают.

Литий-ионные элементы

Как и у большинства батарей, внешний корпус сделан из металла. Здесь особенно важно использование металла, потому что аккумулятор находится под давлением. В этом металлическом корпусе есть чувствительное к давлению вентиляционное отверстие . Если аккумулятор когда-либо станет настолько горячим, что может взорваться из-за избыточного давления, это вентиляционное отверстие сбросит дополнительное давление.Батарея, вероятно, впоследствии станет бесполезной, так что этого следует избегать. Отверстие строго предусмотрено в качестве меры безопасности. Так же и переключатель с положительным температурным коэффициентом (PTC) , устройство, которое должно предохранять аккумулятор от перегрева.

Этот металлический корпус содержит длинную спираль, состоящую из трех спрессованных вместе тонких листов:

  • A Положительный электрод
  • A Отрицательный электрод
  • Разделитель

Внутри корпуса эти листы погружены в органический растворитель, который действует как электролит.Эфир — один из распространенных растворителей.

Сепаратор представляет собой очень тонкий лист пластика с микроперфорацией. Как следует из названия, он разделяет положительный и отрицательный электроды, позволяя ионам проходить через них.

Положительный электрод изготовлен из оксида лития-кобальта или LiCoO 2 . Отрицательный электрод изготовлен из углерода. Когда батарея заряжается, ионы лития перемещаются через электролит от положительного электрода к отрицательному и прикрепляются к углю. Во время разряда ионы лития возвращаются в LiCoO 2 из углерода.

Движение этих ионов лития происходит при достаточно высоком напряжении, поэтому каждая ячейка производит 3,7 вольт. Это намного выше, чем 1,5 В, типичные для обычного щелочного элемента AA, который вы покупаете в супермаркете, и помогает сделать литий-ионные батареи более компактными в небольших устройствах, таких как сотовые телефоны. См. Раздел «Как работают батареи» для получения подробной информации о батареях различного химического состава.

Мы рассмотрим, как продлить срок службы литий-ионных аккумуляторов, и выясним, почему они могут взорваться в следующий раз.

Выбросы токсичных фторидных газов при возгорании литий-ионных аккумуляторов

Литий-ионные аккумуляторы — это технический и коммерческий успех, позволяющий находить применение в различных областях, от сотовых телефонов до электромобилей и крупных электростанций.Однако случайные возгорания батарей вызвали некоторую озабоченность, особенно в отношении риска самопроизвольных возгораний и сильного тепла, выделяемого такими пожарами 1,2,3,4,5 . Хотя сам пожар и выделяемое им тепло могут представлять серьезную угрозу во многих ситуациях, риски, связанные с выбросами газа и дыма из-за неисправных литий-ионных аккумуляторов, могут в некоторых обстоятельствах быть более серьезными, особенно в замкнутых средах, где присутствуют люди. например, в самолете, подводной лодке, шахте, космическом корабле или в доме, оборудованном аккумуляторной системой хранения энергии.Однако выбросы газа изучены лишь в очень ограниченной степени.

Необратимое тепловое событие в литий-ионной батарее может быть инициировано несколькими способами: спонтанным внутренним или внешним коротким замыканием, перезарядкой, внешним нагревом или возгоранием, механическим воздействием и т. Д. Это может привести к тепловому разгоне, вызванному экзотермической реакции в батарее 6,7,8,9,10 , что в конечном итоге приведет к пожару и / или взрыву. Последствия такого события для большой литий-ионной аккумуляторной батареи могут быть серьезными из-за риска распространения отказа 11,12,13 .Электролит в литий-ионной батарее легко воспламеняется и обычно содержит гексафторфосфат лития (LiPF 6 ) или другие соли лития, содержащие фтор. В случае перегрева электролит испарится и, в конечном итоге, выйдет из аккумуляторных элементов. Газы могут воспламениться, а могут и не загореться сразу. Если выбрасываемый газ не воспламеняется немедленно, существует неминуемая опасность взрыва газа на более поздней стадии. Литий-ионные аккумуляторы выделяют различное количество токсичных веществ 14,15,16 , а также e.г. CO (удушающий газ) и CO 2 (вызывает кислородное голодание) во время нагрева и пожара. При повышенной температуре содержание фтора в электролите и, в некоторой степени, в других частях батареи, таких как связующее из поливинилиденфторида (PVdF) в электродах, может образовывать газы, такие как фтористый водород HF, пентафторид фосфора (PF 5 ). и фосфорилфторид (POF 3 ). Соединения, содержащие фтор, также могут присутствовать, например, в виде антипирены в электролите и / или сепараторе 17 , в добавках и материалах электродов, e.г. флуорофосфаты 18,19 , добавляя дополнительные источники фтора.

Разложению LiPF 6 способствует присутствие воды / влажности в соответствии со следующими реакциями: 20,21 ;

$$ {{\ rm {LiPF}}} _ {6} \ to {\ text {LiF} + \ text {PF}} _ {5} $$

(1)

$$ {{\ rm {PF}}} _ {5} {+ {\ rm {H}}} _ {2} {\ rm {O}} \ to {{\ rm {POF}}} _ {3} \, + \, \ text {2HF} $$

(2)

$$ {{\ rm {LiPF}}} _ {6} {+ {\ rm {H}}} _ {2} {\ rm {O}} \ to {\ text {LiF} + \ text { POF}} _ {3} \, + \, \ text {2HF} $$

(3)

Из них ПФ 5 недолговечный.Токсичность HF и производной плавиковой кислоты хорошо известна 22,23,24 , в то время как данные о токсичности отсутствуют для POF 3 , который является реактивным промежуточным продуктом 25 , который будет реагировать либо с другими органическими материалами, либо с вода, наконец, генерирует HF. Судя по аналогии с хлором, POCl 3 / HCl 24 , POF 3 может быть даже более токсичным, чем HF. Разложение фторсодержащих соединений является сложным, и в этих ситуациях также могут выделяться многие другие токсичные фторидные газы, однако в данном исследовании основное внимание уделяется анализу HF и POF 3 .

Хотя был предпринят ряд качественных и полуколичественных попыток для измерения HF от литий-ионных аккумуляторов в условиях злоупотребления, большинство исследований не сообщают зависящие от времени скорости или общие количества HF и других фторсодержащих газов для различных аккумуляторов. типы, химический состав аккумуляторов и состояние заряда (SOC). В некоторых представленных измерениях, HF был обнаружен в пределах ограниченных вариаций SOC во время неправильного использования литий-ионных аккумуляторных элементов 15,16,26 , а также обнаружен во время неправильного использования аккумуляторных блоков 27 .Однако количественные измерения эмиссии HF-газа с временным разрешением от полных литий-ионных аккумуляторных элементов, подвергшихся недопустимой ситуации, до сих пор изучались лишь в ограниченной степени; для нескольких значений SOC, включая более крупные коммерческие ячейки 28,29 , коммерческую ячейку меньшего размера 30 и исследовательскую ячейку (т.е. некоммерческую ячейку) 31 . Также были выполнены количественные измерения HF с временным разрешением для выделения газа из укомплектованных электромобилей, включая их литий-ионные аккумуляторные блоки, во время внешнего пожара 32 .Другие типы газовых выбросов из литий-ионных элементов во время злоупотреблений были предметом несколько большего числа расследований 33,34,35,36,37,38,39,40,41 . Поскольку электролит обычно является основным источником фтора, измерения выбросов фтора из электролитов аккумуляторного типа были изучены. Например, испытания на воздействие огня или внешнего нагрева проводились на электролитах 42,43,44,45,46 , а в некоторых случаях были измерены количественные количества HF и POF 3 45,46 .Другие исследования электролитов, подвергшихся воздействию умеренных температур, 50–85 ° C, показывают образование различных соединений фтора 20,21,47,48,49 , а некоторые исследования включают как электролит, так и электродный материал 50,51,52 .

Наше количественное исследование выбросов газов при возгорании литий-ионных аккумуляторов охватывает широкий спектр типов аккумуляторов. Мы обнаружили, что коммерческие литий-ионные аккумуляторы могут выделять значительное количество HF во время пожара, и что уровни выбросов различаются для разных типов аккумуляторов и уровней SOC.POF 3 , с другой стороны, был обнаружен только в одном из типов клеток и только при 0% SOC. Использование водяного тумана в качестве средства пожаротушения может способствовать образованию нежелательных газов, как в уравнениях (2) — (3), и наши ограниченные измерения показывают увеличение скорости производства HF во время применения водяного тумана, однако существенной разницы в общее количество HF, образовавшееся с использованием водяного тумана или без него.

Испытания на возгорание литий-ионных аккумуляторов

Эксперименты проводились с использованием внешней пропановой горелки с целью нагрева и зажигания аккумуляторных элементов, как описано в разделе «Методы».Были исследованы семь различных типов батарей, типа AG, от семи производителей и с разной емкостью, типом упаковки, конструкцией и химическим составом элементов, как указано в таблице 1. Тип A имел катод из оксида лития-кобальта (LCO) и угольный анод, типы От B до E были катод из литий-железо-фосфатного (LFP) и угольный анод, у типа F были электроды из никель-кобальт-алюминиевого оксида (NCA) и литий-алюминиево-титанфосфатного (LATP), в то время как тип G представлял собой аккумуляторную батарею для ноутбука с неопределенным химическим составом батареи.Все электролиты содержали LiPF 6 . Большинство ячеек были протестированы на различные уровни SOC, от полностью заряженного, 100% SOC, до полностью разряженного, 0% SOC. В исследование были включены крупногабаритные элементы автомобильного класса, то есть элементы серийного производства высокого промышленного качества, с длительным сроком службы и т. Д.

Таблица 1 Подробная информация об испытанных элементах литий-ионных аккумуляторных батарей.

Скорость тепловыделения (HRR) и излучаемая HF для клеток B-типа с разными значениями SOC показаны на рис. 1. Только 100% клетки SOC показывают несколько отдельных пиков, соответствующих интенсивным вспышкам, когда клетки вентилируются и выделяемый газ горит, для всех остальных ячеек тепловыделение как функция времени более плавное.Это поведение воспроизводимо и для других протестированных типов клеток, например, только 100% клетки SOC показывают более резкие пики тепловыделения с интенсивными вспышками.

Рис. 1

Результаты для ячеек типа B, для 0–100% SOC с промежуточными шагами SOC 25%, подверженных внешнему возгоранию пропана; ( a ) показывает скорость тепловыделения (вклад HRR горелки вычитается), на врезке показаны горящие элементы батареи во время испытания; ( b ), показывающий высвобождение HF как измеренные концентрации, так и рассчитанные скорости образования HF.Производительность HF рассчитывается на основе измеренной концентрации HF по закону идеального газа с учетом вентиляционного потока, см. Методы. Время начала процесса нагрева отмечено на оси времени.

Измерения выбросов газа во время огневых испытаний показывают, что образование HF коррелирует с увеличением HRR, хотя и с некоторой задержкой. Из рис. 1b видно, что чем выше значение SOC, тем выше значения пиковой скорости высвобождения HF. Общее количество ВЧ значительно различается для разных типов батарей, см. Рис.2а. Количество произведенной HF, выраженное в мг / Вт · ч, где Вт · ч — номинальная энергоемкость батареи, примерно в 10 раз выше для элемента с наивысшими значениями по сравнению с элементами с наименьшими значениями. Различное относительное количество электролита и наполнителей в элементах может быть простым объяснением этого различия, но информация об этих количествах труднодоступна для коммерческих батарей. Самые высокие значения HF обнаружены для карманных ячеек, возможное объяснение состоит в том, что жесткие призматические и цилиндрические элементы могут создавать более высокое давление перед взрывом, быстро выделяя большое количество газов / паров из электролита.Из-за высокой скорости высвобождения и, следовательно, короткого времени реакции, реакции сгорания могут быть неполными, и может образоваться меньше продуктов реакции. В испытании с участием типа G цилиндрические ячейки были уложены горизонтально, таким образом, они имели другое направление вентиляции и, возможно, увеличенные потери в стенках, которые в сочетании с очень энергичным откликом могут указывать на то, почему HF был обнаружен только с помощью анализа фильтра и не обнаружен с помощью FTIR- анализ. Исследуемые мешочные клетки типа B и C горели дольше и с меньшей интенсивностью.Пакетный элемент типа F, однако, сгорел быстрее, возможно, из-за другого материала электродов. Влияние SOC на высвобождение HF было менее значительным, и тенденция на рис. 2а показывает более высокие значения HF для 0%, чем для 100% SOC, однако с четкими пиками при 50% SOC. Хотя эти результаты воспроизводимы, их трудно объяснить. В других исследованиях 30,31 , значительно более узких по объему испытаний, включая клетки меньшего размера и использующие несколько иной метод злоупотребления, было обнаружено, что общее количество HF, измеренное с помощью FTIR в реальном времени, было выше для уменьшения SOC (тесты проводится при 100%, 50% и 0% SOC).

Рисунок 2

Общее количество HF, измеренное с помощью FTIR, приведенное к номинальной электрической мощности ( a ) и коэффициенту энергии ( b ), для семи типов литий-ионных аккумуляторных элементов и с различным состоянием заряда уровни. Незакрашенные символы указывают на вариант повторения, например нанесение водяного тумана. Линии служат ориентиром для глаз. Энергетический коэффициент — это безразмерная величина, рассчитанная делением общего тепловыделения от пожара батареи на номинальную электрическую мощность.Обратите внимание, что для 100% SOC значения перекрываются для типов C, E и F, а также для типов A, D и G в ( a ) и типов B, E и F в ( b ). * Низкое значение для типа C при 50% и 100% SOC и типа D при 50% SOC из-за того, что предварительное насыщение HF не применялось, поэтому часть выброса HF, вероятно, будет насыщена в системе отбора проб газа, см. Методы.

Кривая HRR используется для расчета общего тепловыделения (THR), которое соответствует энергии, выделяемой от горящей батареи.THR получается путем интегрирования измеренного HRR (с вычетом вклада горелки) за все время испытания. На рис. 2b показано соотношение энергии, то есть количество энергии, производимой горящей батареей, по сравнению с величиной номинальной электрической мощности, которую полностью заряженная батарея может передать во внешнюю цепь. Таким образом, соотношение энергии представляет собой сравнение химической и электрической энергии литий-ионного аккумуляторного элемента. Отношение энергии значительно варьируется для разных типов ячеек, но примерно постоянное для каждой ячейки, независимо от уровня SOC.На рис. 2a и b есть некоторые сходства для ячеек мешочка типа B и C, которые дают самые высокие значения в обоих случаях, хотя и в обратном порядке. Это может указывать на большее количество горючих материалов, например электролита в этих ячейках по сравнению с другими ячейками. Также интересно видеть, что соотношение энергии значительно варьируется между тестируемыми ячейками, в пределах от 5 до 21. Это важные знания для защиты от пожара и пожаротушения. Соотношение энергии, таким образом, относится к номинальной полностью заряженной батарее, в то время как при нормальном использовании используется только часть SOC-окна, например половина (50%) SOC-окна (соответствует циклическому переключению батареи между e.г. 30% и 80% SOC). Если вместо этого рассматривать общее тепловыделение, деленное на использованную емкость электрической батареи в конкретном приложении, получаются более высокие значения коэффициента использования энергии. Сводка результатов представлена ​​в таблице 2.

Измеренное тепловыделение от перегретой батареи может включать несколько аспектов, например повышение температуры аккумулятора и сгорание выделяющихся газов. Различия в зависимости от типа аккумуляторной батареи, метода инициирования, например если испытание проводится как испытание на внешнее возгорание, испытание на внешний нагрев или перезарядку, а также метод испытания, e.г. доступ к окружающему кислороду (инертный, недостаточно вентилируемый или хорошо вентилируемый огонь) и наличие внешнего воспламенителя могут сильно повлиять на количество измеряемого тепловыделения. Выделение энергии в результате внутреннего события ячейки в замкнутой среде может, например, быть ниже, чем выделение энергии из той же ячейки в случае внешнего пожара. Таким образом, отношения энергии, опубликованные с использованием других методов и других типов литий-ионных элементов, могут значительно отличаться 7,52,53 .

Для всех протестированных типов батарей и выбранных уровней SOC POF 3 можно было измерить количественно только для элементов батареи типа A при 0% SOC.Повторные измерения подтвердили наличие POF 3 только для типа A и только для 0% SOC. Таким образом, POF 3 не может быть обнаружен ни в одном из других тестов. POF 3 является промежуточным соединением, и местные условия горения в каждом тесте будут влиять на количество образовавшегося POF 3 . Это показывает важность изучения множества различных установок при оценке выделяемых газов.

На рис. 3 HRR, средняя температура поверхности пяти ячеек, а также производительность HF и POF 3 показаны для ячеек типа A при 0% SOC.Кривая POF 3 менее зашумлена, чем кривая HF из-за различного отношения сигнал / шум приборов FTIR при разных волновых числах. Примерно через 5 минут после основного теплового события есть вторичный пик HRR, этот пик не соответствует никаким пикам массового расхода HF или POF 3 . Объяснение этому может заключаться в том, что второй пик скорости тепловыделения связан с сжиганием в основном нефторсодержащих соединений. Температурная кривая показывает быстрое повышение выше температуры плавления корпуса глиноземного элемента около 660 ° C.При этих температурах оксид алюминия расплавляется и образует лужу на слое горелки под элементами батареи. Таким образом, тепловые условия внутри и вокруг термопар и остатков батарей значительно изменились, вызывая видимое повышение температуры.

Рис. 3

Результаты теста с 5 элементами типа A при 0% SOC, показывающие HF и POF 3 , HRR и среднюю температуру поверхности элементов батареи.

В дополнение к измерениям с разрешением по времени с помощью FTIR, баллоны для промывки газа использовались для определения общего содержания фтора в газовых выбросах во время испытаний.Сравнение различных используемых методов измерения можно увидеть на рис. 4 для ячеек типа A. Обратите внимание, что измерения FTIR выполняются только для обнаружения HF и POF 3 , другие фторидные соединения не включены. Интересно отметить, что для 0% SOC общее количество фторида, измеренное методом газовой промывки бутылок, довольно хорошо согласуется с FTIR и анализом первичного фильтра. Для других значений SOC содержание фторида выше, чем при измерениях в бутыли для промывки газа.Тем не менее, общая тенденция, наблюдаемая в измерениях FTIR для различных значений SOC, более или менее подтверждается измерениями бутылей для промывки газа.

Рисунок 4

Общее количество измеренного фторида, F , для типа A, для 0–100% SOC с промежуточными ступенями 25%. Количество F из FTIR рассчитывается по результатам измерений для POF 3 и HF, в то время как количество фторида из бутылок для промывки газа и анализа первичного фильтра измеряется как водорастворимый фторид.

Бутыли для промывки газа также использовались для некоторых тестов с батареями типов B и C. Эти батареи показали более высокое количество высвобожденного HF по сравнению с типом A. Соотношение между общими значениями высвобожденного фторида по результатам анализа FTIR плюс фильтра и от баллоны для промывки газа для типов B и C были между 0,89 и 1,02, что указывает на лучшую корреляцию между FTIR и измерениями баллонов для промывки газа, когда выбросы газа HF выше.

Общее количество POF 3 , измеренное с помощью FTIR для типа A при 0% SOC, составило 2.8 г (для 5 ячеек) и 3,9 г (для 10 ячеек). Следовательно, нормализованное общее производство POF 3 составило 15–22 мг / Втч номинальной энергоемкости батареи. Исследования злоупотреблений с измерением POF 3 немногочисленны, Andersson et al . 46 обнаружил как HF, так и POF 3 при сжигании смесей пропана и электролитов литий-ионных аккумуляторов с производственным соотношением HF: POF 3 от 8: 1 до 53: 1. Помимо измерений HF и POF 3 , в измерениях FTIR было обнаружено несколько отдельных неназначенных пиков, например.г. при 1027 см −1 и 1034 см −1 , которые также наблюдались в других исследованиях 46 . Они совместимы с типичными энергиями растяжения C-O низкомолекулярных спиртов в газовой фазе, а также с растяжением ароматических соединений в плоскости. Это указывает на сложность и ограниченность знаний в этой области.

Измерения водяного тумана

Чтобы изучить влияние воды на выбросы газа, были также проведены испытания на огнестойкость, когда во время пожара был нанесен водяной туман.Причина этого эксперимента заключается в том, что вода является предпочтительным средством тушения пожара литий-ионной батареи. Однако цель этого исследования заключалась не в том, чтобы полностью потушить пожар. Одна потенциальная проблема, связанная с использованием водяного тумана, заключается в том, что добавление воды может, в принципе, увеличить скорость образования HF, см. Уравнения (2) и (3).

На рис. 5 показаны результаты для клеток типа B с воздействием водяного тумана и без него. Обратите внимание, что при использовании водяного тумана производство HRR и HF задерживается.В этом ограниченном исследовании пик производительности HF увеличился на 35% при использовании воды, однако не было замечено никаких значительных изменений в общих количествах высвобождения HF. Аналогичный результат был сообщен в предыдущем исследовании 28 . Водяной туман применялся в течение двух разных периодов времени, как показано на рис. 5, добавляя в общей сложности 851 г воды в зону реакции, однако в эксперименте также присутствовало несколько других крупных источников воды, т.е. от сгорания пропана и от влажности воздуха.Водяной туман охлаждает огонь, и верхняя поверхность ячейки в течение некоторого времени была частично покрыта жидкой водой; это причина того, что возгорание батареи задерживается, как показано на рис. 5. Водяной туман может фактически также очищать воздух, собирая частицы дыма, и HF может связываться с каплями воды, таким образом, возможно, снижая количество HF в дымоходе. и увеличение неизмеренного количества очень токсичной фтористоводородной кислоты на поверхностях испытательной зоны (например, стены, пол, стены дымовых каналов).

Рис. 5

Результаты для клеток типа B при 100% SOC с использованием водяного тумана и без него.

SA: Энергетический учебник для студентов AP, изучающих экологию

Даже для практикующих ученых и инженеров энергетические концепции и терминология иногда могут быть запутанными и двусмысленными. Путаница возникает из-за того, что в разных дисциплинах часто используются разные системы измерения и специализированная лексика, уникальная для конкретной отрасли. Ситуация может быть особенно неприятной для начинающего студента-эколога, который может не закончить даже первый курс физики.И эта проблема не решается типичным учебником по окружающей среде, в котором термины, связанные с энергетикой, вводятся только по частям по мере необходимости в контексте конкретной экологической темы. Таким образом, вводный студент, изучающий экологию, часто получает отрывочное, сбивающее с толку и неудовлетворительное введение в концепции и терминологию энергетики. Это вызывает особую тревогу, поскольку использование энергии лежит в основе большинства экологических проблем. Более того, эколог должен уметь общаться с людьми из самых разных дисциплин.Соответственно, он или она должны быть знакомы с различными системами измерения и уметь легко переходить от одной системы к другой. Эта статья представляет собой краткое введение в основные системы измерения, используемые в науке и технике, с особым акцентом на энергетические термины, полезные для защитников окружающей среды.

Системы измерения

В мире широко используются две системы измерения: обычная система США (USCS, ранее называвшаяся британской системой) футов, фунтов и секунд, которая используется в повседневной жизни в Соединенных Штатах, и метрическая система метров. , килограммы и секунды, которые используются повсюду.В 1960 году метрическая система была принята международным комитетом в Париже в качестве всемирного стандарта науки и теперь называется Système International или SI. США — единственная крупная страна, которая все еще использует британскую систему измерения (даже Британия перешла на метрическую!), Но эта система прочно укоренилась в американском обществе и вряд ли скоро исчезнет. Подмножеством метрической системы является система сантиметр-грамм-секунда (СГС), которая обычно используется в атомной физике и химии.

Все физические величины, такие как скорость, ускорение, сила, импульс и энергия, в конечном итоге могут быть выражены в трех основных единицах длины, массы и времени. Эти три величины называются фундаментальными единицами , потому что они могут использоваться для определения всех других элементов в конкретной системе измерения. В таблице ниже приведены основные единицы для трех распространенных систем измерения.

Система Длина Масса Время
SI (мкс) метр килограмм секунды
SI (cgs) сантиметр грамм секунда
USCS (кадр / с) фут пуля секунды

Поскольку единица массы пуля является необычной, USCS упоминается как система фут-фунт-секунда (фут-фунт-секунда), но, строго говоря, фунт (фунт) — это единица силы, а не массы.И наоборот, в системе СИ единица массы килограмм часто используется для выражения силы (силы тяжести), например, веса человека. В этом смысле удобным коэффициентом преобразования между системами является использование «весового эквивалента» 2,2 фунта для массы 1 кг.

Работа и энергия

Физики определяют энергию как «способность выполнять работу», но в некотором смысле это вызывает вопрос, потому что сама работа все еще не определена. Термин «работа» в физике определяется как сила, умноженная на расстояние, на которое действует сила.Таким образом, мы получаем представление о том, что энергия — это свойство, которое позволяет перемещать объекты с одного места на другое и тем самым выполнять физический труд или «работу». Сама энергия может проявляться в различных формах — например, солнечная энергия, электрическая энергия, химическая энергия, тепловая энергия и ядерная энергия — но суть в том, что все формы могут использоваться для работы. Таким образом, все единицы энергии должны быть в конечном итоге сведены к единицам работы, то есть сила x расстояние. Из закона Ньютона мы знаем, что сила — это масса x ускорение.Итак, расширяя приведенную выше таблицу, мы получаем:

Система Сила = Масса x Разгон
SI (мкс) ньютон кг м / с 2
SI (cgs) дин грамм см / с 2
USCS (кадр / с) фунтов пуля фут / с 2

И, наконец, таблица по энергии:

Система Энергия = Сила x Расстояние
SI (мкс) джоуль ньютон метр
SI (cgs) эрг дин см
USCS (кадр / с) фут-фунт фунтов фут

Обратите внимание, что хотя ньютон и джоуль названы по именам людей, они не пишутся с заглавной буквы при использовании в качестве единицы измерения.Однако соответствующие символы (N и J) пишутся с заглавной буквы при независимом использовании.

Ньютон

Единица силы в системе СИ, ньютон (Н), конечно, названа в честь Исаака Ньютона. Из вышесказанного мы видим, что 1 Н = 1 кг-м / с 2 , что эквивалентно примерно 0,225 фунта. Учтите, что 1 Н не равен весу 1 кг.

Джоуль

Подобно единице силы, джоуль (Дж) назван в честь сэра Джеймса Прескотта Джоуля, известного британского ученого 19 века, который провел множество точных энергетических экспериментов.Один джоуль — это количество работы, совершаемой силой в один ньютон, действующей на расстоянии одного метра. С практической, повседневной точки зрения джоуль — это относительно небольшое количество энергии, но чаще всего он используется в научной работе. Например, энергосодержание одного большого бублика составляет около 10 6 джоулей.

Калорийность

Посредством серии тщательно продуманных экспериментов со шкивами, грузами, гребными колесами и точно измеренными температурами в контейнерах с водой Джоуль убедительно продемонстрировал эквивалентность механической энергии и тепла.До этого времени люди думали, что тепло — это своего рода эфемерное свойство материалов, например жидкость, которая выделяется, когда твердые объекты разбиваются на более мелкие части. Они назвали это свойство калориями , от чего происходит термин калорий, . Джоуль показал, что тепло и механическая энергия эквивалентны, и его тщательные измерения дали нам то, что мы сегодня называем «механическим эквивалентом тепла»:

1 калория = 4,186 джоулей.

Вы можете вспомнить, что одна калория — это количество тепла, необходимое для повышения температуры одного грамма воды на один градус Цельсия.Одна килокалория повысит температуру 1 кг воды на такую ​​же величину. Килокалорию иногда называют «большой» калорией и пишут с большой буквы, а именно как калория. Очевидно, что такая практика может привести к путанице, поэтому читатель должен постоянно помнить о намерениях писателя, говоря о калориях. Чтобы еще больше запутать проблему, пищевые калории — это всегда «большие» калории. Таким образом, когда кто-то говорит, например, о 100 калориях в ломтике хлеба, подразумевается, что 100 килокалорий или 4.186 x 10 5 Дж будет высвобождаться при сжигании высушенной биомассы.

Энергетическая ценность топлива измеряется путем его полного сжигания и улавливания выделяемого тепла. Это тепло можно передать, скажем, емкости с водой, в которой измеряется повышение температуры. Зная, что для повышения температуры воды требуется одна калория на грамм, можно определить содержание энергии в топливе в виде калорий. Затем это число можно преобразовать в другие единицы энергии с помощью коэффициента преобразования Джоуля.

БТУ

Другой популярной единицей тепловой энергии является британская тепловая единица. Одна британская тепловая единица — это количество тепла, необходимое для повышения температуры одного фунта воды на один градус по Фаренгейту. Используя коэффициенты пересчета 2,2 фунта / кг и 1,8 F ° / C ° и эквивалент Джоуля, мы находим, что:

1 британская тепловая единица = 252 кал = 105 5 Дж.

Одна британская тепловая единица приблизительно равна количеству тепла, выделяемого при сжигании одной большой кухонной спички.

Btus обычно используются в США для оценки водонагревателей, печей и кондиционеров.Например, типичный бытовой водонагреватель, работающий на природном газе, может быть рассчитан на 40 000 БТЕ / ч, а печь — на удвоенную, или 80 000 БТЕ / ч. Эти числа, конечно, показывают скорость, с которой горелки этих агрегатов могут производить тепло. Теплотворная способность топлива часто выражается в британских тепловых единицах на единицу веса. Например, уголь имеет типичную теплотворную способность 25 миллионов британских тепловых единиц на тонну, а нефть — 37 миллионов британских тепловых единиц на тонну.

Therm

Газовые компании в США часто измеряют объем продаж в «тепловых единицах» или термах .Один терм определяется как 100000 БТЕ, а теплотворная способность природного газа при нормальной температуре и давлении составляет 1030 БТЕ / фут 3 . Таким образом, один терм почти равен 100 кубическим футам природного газа:

1 терм = 105 БТЕ / 1030 БТЕ / фут 3 = 97,1 фут 3 ≈ 100 футов 3 .

Газовые компании также используют терминологию «American Engineering» вместо стандартной научной записи СИ. В этой нотации латинские сокращения C для 100 и M для 1000 используются в качестве числовых префиксов, но из-за потенциальной путаницы между стандартными научными обозначениями C для centi (10 -2 ) и M для mega (10 ). 6 ) инженерные сокращения обычно не пишутся с заглавной буквы.Например, 1 кубический фут = 100 кубических футов, 1 кубический фут = 1000 кубических футов, а один миллион кубических футов записывается как 1000 x 1000 кубических футов или 1 мм кубических футов.

Мощность

Мощность — это термин, который используется для описания потока энергии. Мощность определяется как «скорость выполнения работы» и обычно измеряется в джоулях в секунду. В системе СИ единицей мощности является ватт (Вт), названный в честь Джеймса Ватта, изобретателя паровой машины.

1 ватт = 1 джоуль в секунду.

В системе cgs к питанию не отводится отдельная единица.В системе USCS мощность измеряется в «практических» единицах мощности (л.с.), где 1 л.с. = 550 фут-фунт / с. Это эквивалентно 746 Вт или примерно 0,75 кВт.

Возможно, из-за того, что большинство электроприборов оцениваются с точки зрения их требований к мощности, мощность и энергию часто путают при работе с электрической энергией. Но точно так же, как при заправке вашего автомобиля на заправочной станции вы должны в конечном итоге заплатить за общее количество перекаченных галлонов, а не за скорость, с которой вы перекачивали, так и с электричеством мы платим за общее количество джоулей потребленной электроэнергии. , а не мощность или скорость, с которой он был доставлен.

В США электрическая энергия обычно измеряется в киловатт-часах (кВтч), потому что это практическая единица для коммунальной компании, а также для потребителя. Соотношение между киловатт-часами и джоулями определить несложно:

1 кВтч = 1000 Дж / с x 3600 с = 3,6 x 10 6 Дж.

Опять же, мы видим, насколько мал в практическом плане джоуль. Один кВтч — это энергия, необходимая для питания десяти 100-ваттных лампочек в течение одного часа. Средний дом в США.С. потребляет около 10 000 кВтч электроэнергии в год.

Электростанции

Электростанции общего назначения оцениваются по их способности поставлять электроэнергию. Например, мощность большой угольной или атомной электростанции может составлять 1 000 МВт (мегаватт). Индекс «e» на букве W означает «электрическая» и означает, что рейтинг соответствует «выходной» мощности установки, а не потребляемой энергии. Потребляемая энергия обычно измеряется теплотой сгорания топлива — например, Btus для угля.Если установка работает с КПД, скажем, 40 процентов, то потребляемая энергия, необходимая для такой установки, может быть рассчитана следующим образом:

Вход = Выход / 40% = 1000 МВт / 0,4 = 2500 МВт = 2500 x 10 & # 8310; Дж / с x 3600 с / ч / 1054 Дж / БТЕ = 8,54 x 10 & # 8313; БТЕ / ч

Если эта энергия вырабатывается углем с теплотворной способностью 25 x 10 6 БТЕ / т, то уголь необходимо вводить из расчета:

8,54 x 10 & # 8313; БТЕ / ч / 25 x 10 & # 8310; БТЕ / тонна = 342 тонны / час.

Работая на полную мощность 24 часа в сутки, такая установка будет потреблять около трех миллионов тонн угля в год.

Солнечная энергия

Другое ценное использование энергии в анализе окружающей среды связано с солнечной энергией. Солнце, конечно же, обеспечивает лучистую энергию для всего живого на Земле, и скорость, с которой эта энергия поступает, называется солнечным потоком , представляя мощность на единицу площади, полученную в данном месте. В положении на орбите Земли это число составляет около 1400 Вт / м 2 и обозначается как солнечная постоянная . Это означает, что плоская панель размером 1 м 2 , размещенная за пределами атмосферы Земли и ориентированная перпендикулярно солнечным лучам, будет получать 1400 джоулей в секунду солнечной энергии.

Атмосфера поглощает около половины этой энергии, так что 700 Вт / м 2 — это максимальное количество, которое достигает Земли в жаркий летний день в тропиках. В среднем за день и ночь для всех сезонов и всех широт это дополнительно снижается до примерно 240 Вт / м 2 как среднее значение солнечной радиации, получаемой на поверхности Земли. Облачность и другие факторы еще больше уменьшают эти цифры. В США, например, в Тусоне, штат Аризона, средний годовой поток солнечной энергии составляет 250 Вт / м 2 , а в Кливленде — только 160 Вт / м 2 .Очевидно, что такие цифры влияют на преимущества солнечного отопления и охлаждения, а также на рост биомассы в различных регионах.

Сводка

Поскольку энергия играет фундаментальную роль во всех экологических проблемах, студенту следует на ранней стадии ознакомиться с концепциями и терминологией в области энергетики. Ученый-эколог должен также привыкнуть к специализированным терминам, которые используются в различных дисциплинах и отраслях. Газовая компания не собирается конвертировать кубические футы в британские британские тепловые единицы, так же как электрическая компания не собирается переводить киловатт-час в джоули.Студент, изучающий экологию, несет ответственность за то, чтобы уметь ставить единицы на общую основу, чтобы проводить достоверные сравнения. Например, является ли печь на природном газе более экономичной или более экологически чистой, чем электрическое отопление плинтуса для среднего дома? Может ли солнечная энергия удовлетворить все потребности в отоплении дома в Кливленде? Сколько электроэнергии можно было бы произвести, установив солнечные панели на крыше дома в Аризоне? Сколько биомассы можно вырастить на акре земли в Миссури? Тщательное понимание энергетических единиц и терминологии будет иметь большое значение для того, чтобы экологи могли сделать такой анализ простым и обычным.

Практические вопросы

1. Учитывая, что для повышения температуры 1 кг воды на 1 ° C требуется 1 ккал тепла:

  1. Сколько калорий потребуется, чтобы нагреть 100 кг воды на 20 ° C для ванны?
  2. Сколько это джоулей?
  3. Сколько Btus?
  4. Если ваш водонагреватель может подавать 40 кБТЕ / ч, сколько времени потребуется, чтобы нагреть эту воду?

2.

  1. Учитывая, что 1 кВтч = 3,6 МДж и 1 БТЕ = 1055 Дж, покажите, что 1 кВтч = 3412 БТЕ.
  2. Почему было бы неправильно использовать этот коэффициент преобразования непосредственно для определения количества угля, необходимого для выработки электроэнергии на электростанции?

3. Типичному дому на севере США может потребоваться 120 МБТЕ тепла в среднем за зиму.

  1. Если бы это тепло подавалось от печи, работающей на природном газе с КПД 60 процентов, сколько кубических футов газа нужно было бы закупить?
  2. Сколько будет стоить обогрев этого дома за один сезон при стоимости 0,90 долл. США за куб. Фут?
  3. Если бы новую печь с 80-процентным КПД можно было установить за 4000 долларов, сколько времени потребуется, чтобы окупить стоимость этой печи, если цены на газ останутся прежними?

4.Предположим, что дом в вопросе 3 расположен в Кливленде, где среднегодовой поток солнечной энергии составляет 160 Вт / м 2 2 . Если в этом доме было установлено 10 м 2 солнечных панелей, работающих с 20-процентной эффективностью для сбора и хранения солнечной энергии в виде горячей воды:

  1. Сколько энергии можно получить таким образом за год?
  2. Какая это часть годовой потребности в отоплении?
  3. С учетом требований к нагреву горячей воды для ванны из вопроса 1 (c), сколько горячих ванн потребует эта энергия за один год?

5.Среднегодовой поток солнечной энергии в Тусоне составляет 250 Вт / м 2 . Предположим, что в доме установлено 10 м 2 солнечных электрических панелей, работающих с 10-процентной эффективностью.

  1. Сколько киловатт-часов электроэнергии могут быть собраны этими панелями за один год?
  2. Какую часть годовой потребности в электроэнергии в 10 000 кВтч для среднего дома это составляет?
  3. Сколько квадратных метров солнечных панелей потребуется для обеспечения 10 000 кВтч в год?

6.Солнечная энергия естественным образом преобразуется в древесную биомассу с эффективностью около 0,1 процента. Предположим, лесной участок площадью 100 гектаров (10 6 м 2 ) расположен в штате Миссури, где средний годовой поток солнечной энергии составляет 200 Вт / м 2 . Учитывая, что теплотворная способность древесины составляет 12 МБТЕ / тонну, сколько тонн древесины можно производить на этом участке каждый год?

7. При умеренном ветре современная большая ветряная турбина может вырабатывать около 250 кВт электроэнергии, тогда как большая атомная электростанция может вырабатывать 1000 МВт.

  1. Сколько ветряных турбин потребуется для выработки такой же мощности, как одна атомная электростанция?
  2. Обсудите некоторые преимущества и недостатки подачи электроэнергии каждым методом.

8. Батареи обычно измеряются в ампер-часах, что указывает на ток, который элемент может выдавать в течение определенного времени. Типичный аккумулятор фонарика типа D, например, может быть рассчитан на 3 ампер-часа. Полная электрическая энергия, доступная от такой батареи, находится путем умножения номинального значения ампер-часов на напряжение батареи.Таким образом, тот же самый 1,5-вольтовый D-элемент мог выдавать 4,5 ватт-часа электроэнергии.

Преобразуйте эту энергию в кВтч и сравните стоимость электроэнергии, полученной таким образом, со стоимостью стандартной «сетевой» электроэнергии. Предположим, что аккумулятор стоит 1 доллар США, а электроэнергия от энергокомпании доступна по цене 0,10 доллара США / кВтч.

9. В таблице ниже приведены цены и содержание тепловой энергии для различных видов топлива, которые обычно используются для отопления домов.Цены на топливо указаны в расчете на единицу стоимости топлива, доставленного на дом. Заполните таблицу, заполнив две последние колонки, и сравните, таким образом, стоимость отопления дома этими различными методами. При расчетах предположите, что дому требуется 120 мегабайт тепловой энергии в течение сезона и что газовые или мазутные печи работают с эффективностью 80 процентов. Предположим, что электрический нагрев эффективен на 100 процентов.

Топливо Цена Энергетическая ценность топлива Стоимость за МБТЕ Стоимость отопления дома
Нат.газ $ 1,14 / куб. Фут. 1030 британских тепловых единиц
Пропан 1.69 $ / галлон 92 тыс. Британских тепловых единиц / галлон
Мазут 1,93 $ / галлон 133 тыс. Британских тепловых единиц / галлон
Электроэнергия 0,10 $ / кВтч 3412 БТЕ / кВт · ч

Ответы

1.а. 2000 ккал; б. 8,37 x 10 6 Дж = 8,37 МДж; c. 7940 британских тепловых единиц; d. 11,9 мин.

2. б. Второй закон термодинамики предотвращает 100-процентное преобразование тепла в механическую или электрическую энергию. Типичная угольная электростанция работает с КПД около 33 процентов, а это означает, что только треть энергии угля преобразуется в электричество.

3. а. 1,941 куб.футов; б. 1748 долларов США; c. 9,2 года

4. а. 9,57 МБТЕ; б. 8 процентов; c. 1,200

5.а. 2190 кВтч; б. 21,9 процента; c. 45,7 м 2

6. 498 тонн

7. а. 4000; б. Ответы различаются

8. Энергия батареи: 4,5 Втч = 4,5 x 10 3 кВтч.
Стоимость 1 кВтч: 1,00 долл. США / 4,5 x 10 3 кВтч = 222 долл. США / кВтч.
Сравнение: Электроэнергия от батареи стоит 222 доллара / 0,10 доллара = 2220 раз больше, чем электроэнергия, поставляемая энергетической компанией.

9.

Топливо Цена 1 Энергетическая ценность топлива Стоимость за МБТЕ Стоимость отопления дома 1
Нат.газ $ 1,14 / куб. Фут. 1 030 БТЕ / куб. Фут. $ 11,07 $ 1,660
Пропан 1.69 $ / галлон 92 кБТЕ / галлон $ 18,37 $ 2,755
Мазут 1,93 $ / галлон 133 тыс. Британских тепловых единиц / галлон $ 14,51 2177 долл. США
Электроэнергия 0,10 $ / кВтч 3412 БТЕ / кВт · ч 29 долларов.31 $ 3,517 3

Примечания

1. Указаны цены на соответствующее топливо с доставкой на дом по ставкам, доступным на севере центральной части США в 2005 году.
2. В расчетах предполагается, что потребность в отоплении «среднего» дома в северной части США составляет 120 МБТЕ. Эффективность составляет 80 процентов. для газовых или масляных печей. Предполагается, что тепло от электричества доставляется в дом со 100-процентной эффективностью.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *