Как рассчитать число секций в батарее на площадь помещения: Расчет количества секций батареи | рассчитать секции батареи

Разное

Содержание

Как рассчитать количество секций батареи отопления для помещения

Чугунная батарея.

Открытые источники в Интернете (СС0)

Устройство биметаллической батареи

Первый слог названия подсказывает, что радиатор состоит из двух металлов. Стальной трубопровод и алюминиевые внешние пластины (или ребра), передающие тепло в пространство комнаты благодаря его высокой теплопроводности, отлично обогревают помещение. Теплоноситель — вода, циркулирует по цельнотянутым трубам, сваренным между собой таким методом, который не разрушает структуру металла — это препятствует коррозии стальной части. Алюминий же, обладает высокой теплопроводностью и внешние пластины (или ребра) прекрасно передают тепло в помещение, принимая его от стального сердечника. Получается, что биметаллический отопительный прибор соединил лучшие свойства стальных и алюминиевых приборов обогрева.

Достоинства биметаллических радиаторов:

  • Высокое рабочее давление — до 35 атмосфер, устойчивость к перепадам давления.
  • Стойкость к коррозии при любом качестве теплоносителя.
  • Возможность быстро снизить или повысить температуру в комнате, регулируя подачу теплоносителя, так как благодаря малой инерционности радиаторы быстро нагреваются и быстро остывают.
  • Малый вес, легкость монтажа.
  • Секционная конструкция, позволяющая выбрать нужное количество ребер.

К недостаткам можно отнести, разве что, более высокую цену биметаллических радиаторов. Что с лихвой компенсируется их надежностью и длительным сроком службы.

При установке или замене радиаторов отопления обычно встает вопрос: как правильно рассчитать количество секций радиаторов отопления, чтобы не испытывать дискомфорта от недостатка или избытка тепла. Сделать расчет несложно, когда известны параметры помещения и мощность батарей выбранного типа.

Расчет количества секций для помещения со стандартной высотой потолков

Для начала надо вычислить площадь комнаты, умножив длину комнаты на ее ширину. Для обогрева 1 квадратного метра требуется 100 Вт мощности отопительного прибора, и чтобы вычислить общую мощность, необходимо умножить площадь на 100 Вт. Полученное значение означает общую мощность отопительного прибора. В документации на радиатор обычно указана тепловая мощность одной секции. Чтобы определить количество секций, нужно разделить общую мощность на это значение и округлить результат в большую сторону.

Пример. Типичная комната шириной 3,5 метра и длиной 4 метра, с обычной высотой потолков. Мощность радиатора 160 Вт.

  1. Определяем площадь комнаты: 3,5×4 = 14 м2.
  2. Считаем общую мощность отопительных приборов 14×100 = 1400 Вт. Требуемого тепла
  3. Вычисляем количество секций: 1400:160 = 8,75. Округляем в сторону большего значения, получается 9 секций.

Если комната расположена в торце здания, количество радиаторов необходимо увеличить на 20%.

Расчет количества секций для помещения с высотой потолков более 3-х метров

Здесь другой принцип расчета, он ведется от объема помещения. Объем — это площадь, умноженная на высоту потолков. Для обогрева 1 кубического метра помещения требуется 40 Вт тепловой мощности отопительного прибора. Чтобы вычислить его общую мощность, нужно умножить объем комнаты на 40 Вт, а для определения количества секций это значение разделить на мощность одной секции по паспорту.

Пример. Комната шириной 3,5 метра и длиной 4 метра, с высотой потолков 3,5 м. Мощность одной секции радиатора — 160 Вт.

  1. Определяем площадь комнаты: 3,5×4 = 14 м2.
  2. Определяем объем комнаты: 14×3,5 = 49 м3.
  3. Считаем общую мощность радиаторов отопления: 49×40 = 1960 Вт. Нужного тепла
  4. Вычисляем количество секций: 1960:160 = 12,25. Округляем в большую сторону, получается 13 секций.

Для угловой комнаты этот показатель нужно умножить на коэффициент 1,2. Увеличить количество секций необходимо, если комната находится в панельном доме, на первом или последнем этаже, а также если в ней больше одного окна. Имеет значение и расположение рядом с неотапливаемыми помещениями. В таких случаях полученное значение необходимо умножить на коэффициент 1,1 за каждый из факторов.

При расчетах следует обращать внимание на то, что различные типы радиаторов отопления имеют разную тепловую мощность. Для того чтобы теплоотдача от радиаторов была максимальной, необходимо устанавливать их в соответствии с рекомендациями производителя, соблюдая все оговоренные в паспорте условия. Скажем, расстояние до стены, пола и подоконника должно быть не менее 4 см.

Биметаллические батареи могут прослужить около 20 лет.

расчет по площади, сколько секций радиаторов нужно на квадратный метр помещения, подбор для комнаты по объему


Содержание:


Проведение капитального ремонта системы отопления нередко требует не только полной замены контура из труб, но и установки новых радиаторов. От того, из каких материалов они будут сделаны, зависит, сколько секций батарей нужно на квадратный метр. О том, как выполнить расчет их количества и какие факторы необходимо учесть, пойдет речь далее в материале.


Комфортные условия в помещении создаются не только благодаря теплоотдаче отопительных батарей. Влияние оказывает уровень теплопотерь, который колеблется в зависимости от степени утепления стен, количества и площади оконных и дверных проемов, климата в регионе и других причин. Кроме того, значение имеет тепловая мощность секций радиатора, то есть количество тепловой энергии, которое выделяет секция батареи при температурах теплоносителя в 90 ℃ на входе и 70 ℃ на выходе. Эти данные указывают в технической документации на батареи.



Выполняя расчет количества секций батарей, стоит учитывать, что в паспорте указывают максимально возможные показатели при идеальных условиях. Если же температура теплоносителя в системе ниже 85 ℃ — расчет тепловой мощности нужно будет провести заново.

Выполняем расчет секций радиаторов по площади


Проще всего выполнить расчет секции батареи на квадратный метр. При этом можно примерно прикинуть количество зубков исходя из расчетов средней мощности отопления, заложенных в СНиПах.


Для регионов с различным климатом предусмотрены такие нормы:

  • для домов, расположенных в средней полосе, мощность секции радиатора отопления на метр квадратный составляет 60-100 Вт;
  • в регионах, расположенных выше 60 параллели, нормативы мощности на 1 м2 составляют 150-200 Вт.


Обратите внимание на разбег в цифрах. Он сделан для того, чтобы можно было учесть материал, из которого возведены стены, и наличие утепления. Например, в домах из бетонных блоков при расчете, сколько батарей нужно на квадратный метр, следует брать верхнее значение. Кирпичные стены обладают меньшей теплопроводностью, так что можно применять среднее значение в диапазоне. Для утепленных стен достаточно будет минимальных цифр. Кроме того, не стоит упускать из виду, что данные СНиПа рассчитаны на высоту потолков не более 2,7 метра.


Итак, для расчета потребуется знать несколько базовых показателей – общую площадь помещения, норматив тепловых затрат на 1 м2, а также мощность одной секции радиатора. Умножив норму теплозатрат на площадь, получим общее количество необходимого тепла. Разделив этот показатель на мощность секции конкретного радиатора, взятую из технического паспорта к нему, получим искомое количество секций.

Примерный расчет количества секций исходя из площади помещения


Итак, для примера возьмем угловую комнату дома из кирпича, площадью 16 м2, расположенную в средней полосе. Мощность батарей согласно документации – 140 Вт.


Для здания из кирпича нормы теплопотерь берутся в середине диапазона, хотя для угловой комнаты лучше все-таки остановиться на более высоких значениях. Допустим, это 95 Вт. Расчет тепла будет таким: 16×95=1,520 кВт. Следовательно, можно определить, сколько секций батареи на квадратный метр нам понадобится: 1520:140=10,86 штук. Округляем полученное значение вверх и получаем 11 секций. Именно столько нам понадобится зубков для отопления данной комнаты.



Стоит отметить, что подбор радиатора по площади помещения не учитывает многие другие факторы, в частности, высоту потолков. Поэтому для помещений с нестандартными размерами стоит применять другой способ расчета – по объему.

Рассчитываем секции батарей по объему


Официальные нормативы для обогрева 1 м3 помещения также можно найти в СНиПе:

  • дома из кирпича требуют 34 Вт тепловой энергии;
  • панельные здания нуждаются в 41 Вт тепла для качественного обогрева.


Расчет количества секций радиатора по объему помещения будет выглядеть почти так же, как и в предыдущем примере. Правда, берется общая кубатура помещения и соответствующие числовые значения.


Сначала умножаем объем помещения на норматив энергозатрат для конкретного типа здания. Полученное значение делим на мощность выбранного радиатора (чугунного, алюминиевого или биметаллического). В результате получаем искомое количество секций.

Определим число секций по объему на примере


Рассчитываться будет комната, расположенная в доме из кирпича, площадью 16 м2 и потолками и 3-метровыми потолками. Мощность радиатора составит 0,14 кВт.


Сначала вычисляем кубатуру: 16×3=48 м3.


Находим энергозатраты на полученный объем, исходя из норматива для зданий из кирпича в 34 Вт: 48×34=1,632 кВт.


Количества секций будет таковым: 1632:140=11,66 штук. После округления выходит 12 секций.

Теплоотдача всевозможных радиаторов — сколько нужно на квадратный метр


Поскольку современные радиаторы производятся в обширном ассортименте материалов, конструкций и размеров, толщины стенок и сечения, невозможно выделить общий показатель теплоотдачи. У каждой из разновидностей будут свои характеристики, указанные в документации.


Например, к расчету секций биметаллических радиаторов отопления по площади можно перейти лишь после выбора определенной модели, поскольку в зависимости от размеров, показатели тепловой мощности даже у изделий одного производителя могут колебаться на 15-25 Вт. А если радиаторы изготовлены разными производителями, то расхождения могут быть еще больше.



В то же время, прежде чем покупать изделия, нужно все же иметь некоторые предварительные данные по тепловой мощности для каждого вида батарей.


Ориентировочные показатели для различных радиаторов с расстоянием между осями в 50 см:

  • секция радиатора из биметалла производит в среднем 0,185 кВт;
  • алюминиевые секции генерируют 0,19 кВт;
  • чугунные радиаторы выделяют 0,12 кВт тепловой энергии.


И все же, перед тем как рассчитать количество секций батареи, придется выбрать конкретную модель по размеру и мощности, чтобы иметь более точные цифры для биметаллических, чугунных или алюминиевых радиаторов.


Примечательно, что при расчете чугунных радиаторов может быть большой разбег в показателях, поскольку их теплоотдача изменяется в зависимости от толщины стенок. Кроме того, тепловая мощность выше у радиаторов стандартной формы «гармошка» или приближенных к ней. А вот «ретро» обогреватели генерируют намного меньше тепла.


Для обогревателя стандартной формы в СНиПах есть данные для одной секции батареи – на какую площадь она рассчитана:

  • биметалл – 1,8 м2;
  • алюминий – 1,9-2 м2;
  • чугун – 1,4-1,5 м2.


Имея такие данные, проблем, как рассчитать радиатор отопления для комнаты, не возникнет. Владея информацией о площади помещения, ее нужно разделить на указанный коэффициент и округлить результат.


Например, для комнаты в 16 м2, расчет для различных типов радиаторов будет выглядеть так:

  • биметаллический — 16:1,8=8,88 штук, то есть 9 секций;
  • алюминий — 16:2=8 штук;
  • чугунный — 16:1,4=11,4, после округлений получаем 12 секций.


Напоминаем, что эти данные могут дать лишь примерное представление о количестве секций и размерах затрат на отопление тем или иным типом обогревателя. Более точные цифры можно получить только, выбрав конкретную модель и зная температуру теплоносителя в системе.

Рассчитываем батареи исходя из условий — правильный подбор


Примите к сведению, что производители радиаторов указывают в характеристиках максимально возможные параметры мощности, которые актуальны лишь для самых благоприятных условий. Если же необходимо вычислить тепловую мощность в реальных условиях, потребуется вычислить такой показатель, как температурный напор или «дельту системы». Допустим, если в месте входа температура воды в системе составляет 90 ℃, а на выходе – 70 ℃, и комнату нужно прогревать до 20 ℃, то дельта системы будет 70 ℃.


Если в комнате нужна температура, например в 23 ℃, а теплоноситель не разогревают даже до 70 ℃, потребуется пересчет мощности.



Сначала высчитываем температурный напор, определив среднее значение между входящей и выходящей температурой теплоносителя и отняв от него показатели нагрева комнаты.


Например, на входе теплоноситель нагрет до 70 ℃, а на выходе до 60 ℃, при этом комфортная температура в комнате нужна 23 ℃. Тогда дельта температур будет (70+60):2-23=42 ℃. После этого следует воспользоваться таблицей для переопределения мощности и взять из нее коэффициент, соответствующий дельте. В нашем случае к значению в 42 ℃ привязан коэффициент 0,51.


Итак, если вы приобрели радиатор с заявленной мощностью в 185 Вт, то реальная мощность будет: 185×0,51=94,35 Вт. То есть с учетом настоящих условий мощность радиатора будет почти вдвое меньше заявленной.


В связи с этим, перед тем как выбирать радиатор по площади, стоит выяснить настоящие условия эксплуатации для вашей отопительной системы, чтобы в результате в вашей квартире были созданы комфортные для жизни условия.


схема определения и важные параметры комнат

При длительном проживании в доме многие люди сталкиваются с необходимостью замены системы отопления. Некоторые владельцы квартир в определённый момент решают выполнить замену изношенного радиатора отопления. Чтобы после выполнения необходимых мероприятий в доме была обеспечена теплая атмосфера, необходимо правильно подойти к задаче расчета отопления для дома по площади помещения. От этого во многом зависит эффективность работы системы отопления. Чтобы обеспечить это, нужно правильно произвести расчет количества секций устанавливаемых радиаторов. В этом случае теплоотдача от них будет оптимальной.

Если количество секций будет недостаточным, то необходимый прогрев комнаты никогда не произойдет. А по причине недостаточного количества секций в радиаторе возникнет большой расход тепла, что негативным образом отразится на бюджете владельца квартиры. Определить потребность конкретного помещения в отоплении можно, если произвести простые расчеты. А для того чтобы они казались точными, при их выполнении необходимо принимать во внимание целый ряд дополнительных параметров.

Простые вычисления по площади

Для того чтобы правильно рассчитать радиаторы отопления для определенного помещения, необходимо, прежде всего, принимать во внимание площадь комнаты. Самый простой способ — ориентироваться на сантехнические нормы, согласно которым для отопления 1 кв. м. требуется 100 Ватт мощности радиатора отопления. Следует не забывать и о том, что этот метод может использоваться для помещений, у которых высота потолков стандартная, то есть, варьируется от 2,5 до 2,7 метра. Выполнение расчетов с использованием этого метода позволяет получить несколько завышенные результаты. Помимо этого при его использовании во внимание не принимаются следующие особенности:

  • число окон и тип пакетов, установленных в помещении;
  • количество наружных стен, расположенных в помещении;
  • материалы изготовления стен и их толщина;
  • тип и толщина используемого утеплителя.

Тепло, которое для создания комфортной атмосферы в помещении должны давать радиаторы: для получения оптимальных расчетов необходимо взять площадь помещения и умножить ее на тепловую мощность радиатора.

Пример расчета радиатора

Скажем, если комната имеет площадь 18 кв. м., то для неё потребуется батарея мощностью 1800 ватт.

18 кв. м. х 100 Вт = 1800 Вт.

Полученный результат необходимо разделить на количество тепла, которое в течение часа выделяет одна секция радиатора отопления. Если в паспорте изделия указывают, что этот показатель равен 170 Вт, то далее расчеты будут такими:

1800 Вт / 170 Вт = 10,59.

Полученный результат необходимо округлить до целого. В результате получаем 11. Это означает, что в помещение с такой площадью оптимальным решением будет установка радиатора отопления с одиннадцатью секциями.

Следует сказать, что подобный метод отлично подходит только помещений, которые получают тепло от централизованной магистрали, где циркулирует теплоноситель с температурой 70 градусов Цельсия.

Существует еще один способ, который по своей простоте превосходит предыдущие. Применять его можно для расчета количества отопления в квартирах панельных домов. При его использовании учитывается то, что одна секция в состоянии обогреть площадь 1,8 кв. м., то есть, при выполнении расчетов площадь помещения следует разделить на 1,8. Если комната имеет площадь 25 кв. м., то для обеспечения оптимального отопления потребуется 14 секций в радиаторе.

25 кв. м. / 1,8 кв. м. = 13,89.

Однако у такого метода расчета имеется один нюанс. Его нельзя использовать для приборов пониженной и повышенной мощности. То есть, для тех радиаторов, у которых отдача одной секции варьируется в диапазоне от 120 до 200 Вт.

Метод расчета отопления для комнат с высокими потолками

Если в помещении потолки имеют высоту более 3 метров, то применение перечисленных выше способов не дает возможности правильно рассчитать потребность в отоплении. В таких случаях необходимо использовать формулу, которая учитывает объем помещения. В соответствии с нормативами СНиП, для обогрева одного кубического метра объема помещения требуется 41 Ватт тепла.

Пример расчета радиатора

Отталкиваясь от этого, для обогрева помещения, площадь которого составляет 24 кв. м., а высота потолков не менее 3 метров, расчеты будут следующие:

24 кв. м. х 3 м = 72 куб. м. В результате получаем общий объем помещения.

72 куб. м. х 41 Вт = 2952 Вт. Полученный результат — суммарная мощность радиатора, который обеспечит оптимальный обогрев комнаты.

Теперь необходимо рассчитать количество секций в батарее для комнаты такой площади. В том случае если в паспорте к изделию указано, что теплоотдача одной секции составляет 180 Вт, при расчетах необходимо общую мощность батареи разделить на это число.

В итоге получаем 16,4. Потом результат нужно округлить. В результате имеем 17 секций. Батареи с таким количеством секций вполне хватит для создания теплой атмосферы в комнате площадью 72 м3. Выполнив несложные вычисления, получаем нужные нам данные.

Дополнительные параметры

Выполнив расчет, следует провести корректировку полученного результата, принимая во внимание особенности комнаты. Они должны учитываться следующим образом:

  • для комнаты, являющейся угловой, с одним окном при расчетах к полученной мощности батареи необходимо добавить 20% дополнительно;
  • если в помещении имеется два окна, то должна быть выполнена корректировка в сторону увеличения на 30%;
  • в случаях, когда монтаж радиатора выполняется в нише под окном, его теплоотдача несколько снижается. Поэтому необходимо добавить к его мощности 5%;
  • в комнате, в которой окна выходят на северную сторону, к мощности батареи необходимо дополнительно добавить 10%;
  • украшая батарею в своей комнате специальным экраном, следует знать, что он крадет у радиатора некоторое количество тепловой энергии. Поэтому дополнительно необходимо прибавить к радиатору 15%.

Специфика и другие особенности

В помещении, для которого производится расчет потребности в отоплении, может быть и другая специфика. Важными становятся следующие показатели:

  • температура циркулирующего в радиаторах отопления теплоносителя не должна быть ниже 70 градусов. Если уровень температуры меньше, то число секций в приборе отопления необходимо увеличить;
  • в том случае, если между двумя помещениями дверь отсутствует, следует выполнить расчет их общей площади, а потом рассчитать количество радиаторов, необходимых для оптимального обогрева;
  • в помещениях, в которых на окнах установлены стеклопакеты, потери тепла сведены к минимуму. Поэтому при выборе радиатора отопления можно устанавливать изделие с меньшим количеством секций.

Климатические зоны

Каждый знает, что каждая климатическая зона имеет свои потребности в обогреве. Поэтому при разработке проекта необходимо принимать во внимание эти показатели.

У каждой климатической зоны имеются свои коэффициенты, которые необходимо использовать при расчетах.

Для средней полосы России этот коэффициент равен 1. Поэтому он не используется при расчетах.

В северных и восточных регионах страны коэффициент равен 1,6.

В южной части страны этот показатель варьируется от 0,7 до 0,9.

При выполнении расчетов необходимо на этот коэффициент умножить тепловую мощность. А потом на теплоотдачу одной секции разделить полученный результат.

Заключение

Расчет отопления в помещении очень важен для обеспечения теплой атмосферы в жилище в зимнее время. Больших сложностей с выполнением расчетов обычно не возникает. Поэтому каждый владелец может осуществить их самостоятельно, не прибегая к услугам специалистов. Достаточно найти формулы, которые используются для расчетов.

В этом случае можно сэкономить на приобретении радиатора, так как вы будете избавлены от необходимости платить за ненужные секции. Установив их на кухне или в гостиной, в вашем жилище будет царить комфортная атмосфера. Если вы неуверены в точности своих расчетов, из-за которых вы не подберете оптимальный вариант, то следует обратиться к профессионалам. Они правильно произведут расчеты, а после качественно выполнят установку новых радиаторов отопления или грамотно проведут монтаж системы отопления.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Как рассчитать количество секций радиатора, чтоб не замерзнуть? + видео

Чтобы в зимнее время каждое помещение прогревалось качественно, рачительным хозяевам необходимо знать, как правильно рассчитать количество секций радиатора для загородного дома или городской квартиры.

Почему мощность радиатора зависит от количества секций?

При укладке термоизоляции на стены, пол и потолок каждый хозяин интересуется в первую очередь теплопроводностью материала. При этом, как правило, не забывают и о неизбежных потерях тепла из помещения, которые происходят при чрезмерном остеклении дома в местности с крайне холодным климатом. Также неизбежна утечка тепла при большой площади стен в комнате, поскольку большое пространство прогревать тяжелее, а появления мостиков холода при строительстве редко удается избежать.

Точно также качество отопления зависит от площади излучающей тепло поверхности. Именно поэтому так важен расчет количества секций радиаторов отопления, которых чем больше, тем лучше. Таким образом, когда решается вопрос, как рассчитать отопление, очевидно, что большая или меньшая площадь радиатора как понятие соответствует тому или иному количеству секций, а вовсе не означает габаритные размеры.

Однако следует учитывать многие факторы и искать золотую середину, поскольку, установив слишком длинный радиатор при небольшой мощности котла и циркуляционного насоса, вы получите наполовину холодные батареи. И причина будет заключаться в том, что тепло выделится в окружающую среду (в помещение) еще в первых секциях, а в дальние будет поступать уже охлажденный носитель, будь то вода или пар. Если же устанавливать котел соответствующей производительности, в доме зимой будет слишком жарко, а затраты на отопление возрастут.

К секционным радиаторам относятся биметаллические, алюминиевые, чугунные и стальные панельные, при этом первые выдерживают давление 35 Атм, а стальные – всего 10.

Рассчитываем число секций по размерам комнаты

Любую систему отопления следует устанавливать согласно СНиП, где указано, какая мощность обогрева на квадратный метр необходима для тех или иных типов помещений. То есть предварительно нужно знать, как рассчитать площадь пола, чтобы определить, какое именно пространство предстоит отапливать. Предположим, у вас типовое прямоугольное помещение, и для выяснения его квадратуры достаточно перемножить длину и ширину.

А вот далее, независимо от того, делаете вы расчет биметаллических радиаторов или батарей другого типа, нужно обратиться к СНиП. Согласно строительным нормам, для обеспечения комфортной температуры в жилом помещении необходимо устанавливать отопительные приборы из расчета 100 Вт на 1 квадратный метр.

Соответственно, чтобы выяснить мощность на всю комнату, нужно ее площадь умножить на вышеуказанное значение.  Далее берем паспорт или любой сопроводительный документ радиатора (желательно до приобретения) и смотрим мощность одной секции. Вот на этот показатель и нужно разделить предыдущий результат. У нас получится следующая формула: N = 100S/P, где N – количество секций (округляем до целого числа в большую сторону), S – площадь помещения, P – мощность одной секции.

Калькулятор секций батарей отопления

Укажите размеры комнаты и тип радиатора.

Расчет батареи отопления, исходя из объема комнаты

Итак, с квадратурой жилого помещения все ясно, но не забывайте, что при равных размерах пола одинаковых, казалось бы, спален в двух разных домах пространство у них может сильно различаться. Все дело в высоте потолка, которая может быть типовой около 2.5 метров, а может достигать и всех 4, что увеличит объем комнаты почти вдвое. Как же в таких случаях правильно рассчитать алюминиевые или стальные радиаторы отопления? Снова обратимся к СНиП.

Согласно нормам, для обогрева 1 кубического метра жилого пространства необходимо 40 Вт излучаемого прибором тепла. Эту величину и возьмем за основу. Зная площадь помещения, вычислить его объем не сложно, достаточно умножить известное значение квадратуры на высоту стен.

Далее нужно узнать общую мощность, требуемую для комфортной температуры в комнате, для чего умножаем объем на показатель, взятый из СНиП. И, наконец, берем паспорт, без которого не должны продаваться батареи обогрева, и с помощью указанных там характеристик выясняем, как рассчитать количество секций, взяв за основу мощность одной. У нас получится формула N = 40SH/P, где H – высота помещения. Также данные можно взять из таблицы:

Мощность одной секции по паспорту, Вт

Площадь помещения, м2

10

12

14

16

18

20

22

При высоте потолка 3.5 метра

140 10 12 14 16 18 20 22
150 10 12 14 15 17 19 21
160 9 11 13 14 16 18 20
170 9 10 12 14 15 17 19
180 9 10 12 14 15 17 19
190 8 10 11 13 14 16 18
200 8 9 11 12 14 15 17

При высоте потолка 4 и 4.5 метра

140 12 14 16 19 21 23 26
150 11 13 15 18 20 22 24
160 10 12 14 16 18 20 22
170 10 12 14 16 17 19 21
180 10 12 14 16 17 19 21
190 9 11 13 15 16 18 20
200 9 11 12 14 16 17 19

Существует и более точный расчет батарей центрального или замкнутого котельного отопления, для которого нужно учесть многие факторы, такие как тип остекления в комнате, количество наружных стен и другие. Формула выглядит следующим образом: N = 100SK1K2K3K4K5K6K7/P. Здесь

K1 – коэффициент типа остекления:

  • Для двустворчатых рам – 1.27
  • Для двойных стеклопакетов – 1
  • Для тройных стеклопакетов – 0.85

К2 – коэффициент утепления помещения:

  • Тонкая термоизоляция – 1.27
  • Оптимальная термоизоляция – 1
  • Толстая термоизоляция – 0.85

К3 – процент остекления окон от площади пола

  • 50 % – 1.2
  • 40 % – 1.1
  • 30 % – 1
  • 20 % – 0.9
  • 10 % – 0.8

К4 – самая низкая средняя температура в течение недели в местности постройки дома

  • -35 – 1.5
  • -25 – 1.3
  • -20 – 1.1
  • -15 – 0.9
  • -10 – 0.7

К5 – количество наружных стен в помещении

  • 1 стена – 1.1
  • 2 стены – 1.2
  • 3 стены – 1.3
  • 4 стены – 1.4

К6 – тип помещения над комнатой

  • Холодный чердак – 1
  • Теплый чердак – 0.9
  • Теплое жилое помещение – 0.8

К7 – высота потолков

  • 2.5 метра – 1
  • 3 метра – 1.05
  • 3.5 метра – 1.1
  • 4 метра – 1.15
  • 4.5 метра – 1.2

Данный расчет позволит, в том числе, разобраться, как правильно рассчитать количество батарей, получившееся число секций нужно просто разделить на несколько радиаторов. Это позволит более эффективно использовать площадь приборов системы обогрева. Однако расчет количества радиаторов отопления требует учета и других факторов, в частности, длины труб, а это значит, что нужно будет выполнять совершенно иные вычисления. Но сделать их следует обязательно, ведь чем полнее расчет отопления частного дома, тем комфортнее будет проживание в нем.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Как посчитать необходимое количество секций радиатора?

Как посчитать необходимое количество секций радиатора?

Радиаторы отопления — это самый распространенный отопительный прибор, который устанавливается в жилых помещениях. При выборе радиаторов необходимо в первую очередь обращать внимание на технические показатели. Грамотно выполненный расчет количества секций радиаторов позволяет установить наиболее комфортный микроклимат в помещении любого типа. Именно поэтому следует отнестись к проектированию отопления с особенным вниманием.

Как посчитать, необходимое количество секций радиатора?
Самые простые методики расчета дают примерный результат. Их можно использовать, если помещение стандартного типа.
Существует несколько вариантов расчета:
1.По объему
2.По площади помещения

Расчет количества секций радиаторов отопления по объему:

Чаще всего используется значение, рекомендованное СНиП, для домов панельного типа на 1 м3 объема требуется 41 Вт тепловой мощности.

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

Пример расчета количества секций:

Комната 4*5м, высота потолка 2,65м

Объем комнаты 4*5*2,65=53 м3 умножаем на 41вт. Итого, требуемая тепловая мощность для обогрева: 2173Вт.

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

Биметаллический радиатор AS-500C BiMetal мощность теплоотдачи секции 170 ВТ.


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


В ассортименте ТМ I-TECH представлены радиаторы с уже подготовленным количеством секций от 5 до 14. Некоторые продавцы предлагают услугу по сборке радиаторов с необходимым числом секций, то есть для нашего примера — 13. Но это уже будет не заводская сборка и гарантия на такое соединение от производителя теряется.

Этот метод, как и следующий является приблизительным.

Расчет количества секций радиаторов отопления по площади помещения

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

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

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

В какую сторону лучше округлить результаты расчетов?

Комната угловая или с балконом, то к расчетам добавляем 20%

Если батарея будет устанавливаться за экраном или в нишу, то потери тепла могут достигать 15-20%

Но в то же время, для кухни, можно смело округлить в меньшую сторону, до 10 секций.

Кроме того, на кухне, очень часто монтируется электрический теплый пол. А это минимум 120 Вт с одного квадратного метра, обогреваемого теплым полом.

Если же помещение обладает «нестандартными» характеристиками (чрезмерно большие окна, выход на чердак или в подвал, угловое помещение), то при расчетах стоит использовать коэффициенты, которые позволяют учесть имеющиеся «нестандартные» условия.

Точный расчет количества секций радиаторов

Определяем требуемую тепловую мощность радиатора по формуле:

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

если рассчитывать количество радиаторов для комнаты с теми же размерами но учетом корректирующих коэффициентов (к примеру комната имеет тройной стеклопакет, качественную теплоизоляцию, мин. температура снаружи не ниже -15 С, сверху отапливаемое помещение)

Qт= 100/м2 х 18м2 х 0,85 х 0,85 х 0,9 х 0,8 ,

Итого потребуется с учетом всех коэффициентов тепловая мощность для обогрева помещения 936,36 ВТ

делим на мощность секции 170 Вт , и получим 6 секций.

Расчет радиаторов отопления, количества секций, теплоотдачи, мощность

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.

Расчет 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.

Подбор количества секций радиатора отопления в зависимости от площади отопления

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%.

Теплопотери частного дама

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.

СНиП 41-01-2003

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.

Подобный способ, как рассчитать мощность радиатора отопления, требует соблюдения многих факторов, а также содержит ряд различных коэффициентов, которые учитывают все нюансы и особенности помещения.

Как рассчитать батарею отопления? Вот таким образом выглядит формула для наиболее точного расчета:

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

Где:

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.

Рекомендуем к прочтению:

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.

Рекомендуем к прочтению:

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.

Теперь мы знаем, как посчитать количество радиаторов отопления, как рассчитать мощность батареи отопления и площадь радиатора отопления. Такие расчеты позволят вам правильно и эффективно обустроить свою систему отопления.

Как рассчитать мощность радиатора отопления


При устройстве отопительной системы в частном доме или квартире очень важно знать, как рассчитать мощность радиатора отопления. От правильного подбора батарей по этому параметру зависит эффективность и экономичность обогрева комнат.

Теплоотдача радиатора


Теплоотдача или тепловая мощность является основным параметром, для отопительных приборов. Эта величина характеризует количество тепловой энергии, которую батарея отдает воздуху в помещении. Измеряется теплоотдача в ваттах.


Для секционных батарей указывается мощность на одну секцию. В среднем одна секция алюминиевого радиатора с межосевым расстоянием имеют мощность 190-205 Вт. Аналогичные биметаллические батареи имеют мощность 180-185 Вт на одну секцию. Соответственно, общая мощность радиатора определяется по следующей формуле:


Pрад=N*P, где


Pрад — общая мощность отопительного прибора, Вт;


N — количество секций;


P — мощность одной секции, Вт.


Комплектуя радиатор необходимым количеством секций, можно подобрать требуемую общую мощность, достаточную для обогрева конкретного помещения. Таким образом, определение числа секций батареи является ключевой задачей при подборе отопительного прибора.

Простой расчет количества секций


Считается, что на 1 квадратный метр площади помещения с высотой потолков 2,7 метра необходимо 100 Вт тепловой мощности. Это позволяет задействовать самый простой метод расчета количества секций, который можно сделать по следующей формуле:


N=S/P*100, где


N — количество секций;


S — площадь комнаты, м2;


P — мощность одной секции, Вт.


Сравнительные данные необходимого количества секций для алюминиевых и биметаллических радиаторов приведены в следующей таблице:









Тип радиатора


Межосевое расстояние, мм


Мощность, Вт


Площадь комнаты, м2 (высота потолка 2,7 м)


8


10


12


14


16


18


20


22


24


26


28


30


32


34


36


38


40


Требуемое количество секций


Алюминий


350


138


6


7


8


9


12


13


14


15


16


17


18


19


20


21


22


23


24


Биметалл


350


130


7


8


9


10


12


13


14


15


16


17


18


19


20


21


22


23


24


Алюминий


500


185


5


6


7


8


10


11


12


13


14


15


16


17


18


19


20


21


22


Биметалл


500


180


6


7


8


9


11


12


13


14


15


16


17


18


19


20


21


22


23


Однако данный метод не учитывает много дополнительных параметров и дает только приблизительные результаты. Погрешность может достигать 20% и более, что является существенным отклонением, особенно для помещений большой площади. При недостаточном количестве секций мощности радиатора будет не хватать, и в помещении будет слишком холодно. Если установить слишком большое количество секций, то мощность батареи будет избыточной. Это приведет к чрезмерному обогреву. Для автономных систем отопления это значит нерациональное расходование энергоносителя и повышенные нагрузки на оборудование.

Уточненный расчет


Если вас интересует, как рассчитать мощность батареи отопления и определить требуемое количество секций с максимальной точностью, то необходимо использовать поправочные коэффициенты. Эти коэффициенты учитывают индивидуальные характеристики конкретного помещения, например, материал и толщину стен, тип остекления, климатические условия и т.д.


Наиболее важными являются следующие поправочные коэффициенты:

  • К1 — коэффициент, учитывающий тип остекления. При двойном остеклении деревянными рамами его значение принимается 1,27; при остеклении пластиковыми окнами с однокамерным стеклопакетом — 1,0; с двухкамерным стеклопакетом — 0,85.
  • К2 — коэффициент, который учитывает теплоизоляционную способность стен. При слабой теплоизоляции — 1,27; хорошая теплоизоляция (например, кирпичные стены в два слоя) — 1,0; высокая теплоизоляция (например, утепленные стены) — 0,85.
  • К3 — коэффициент для учета отношения площади остекления к площади помещения: при соотношении 0,5 — коэффициент 1,2; при соотношении 0,4 — 1,1; при соотношении 0,3 — 1,0; при соотношении 0,2 — 0,9; при соотношении 0,1 — 0,8.
  • К4 — коэффициент который учитывает среднестатистические показатели температуры для конкретного региона в течение отопительного сезона. Значения К4 при разных температурных показателях: при -35 — 1,5; при -25 °С — 1,3; при -20 °С — 1,1; при -15 °С — 0,9; при -10 °С — 0,7.
  • К5 — коэффициент, который учитывает количество внешних стен в помещении: четыре стены — 1,4; три стены — 1,3; две стены — 1,2; одна стена — 1,1.
  • К6 — коэффициент, который учитывает тип помещения, которое расположено выше: неотапливаемое чердачное помещение — 1,0; отапливаемый чердак — 0,9; жилые отапливаемые помещения — 0,8.
  • К7 — коэффициент, который учитывает высоту потолка в комнате: 2,7 м — 1; 3 м — 1,05 м; 3,5 м — 1,1; 4 м — 1,15.


Требуемая мощность для отопления помещения с учетом данных поправочных коэффициентов рассчитывается по следующей формуле:


КТ = 100 Вт/м2*S*К1*К2*К3*К4*К5*К6*К7, где


КТ — требуемая тепловая мощность, Вт;


S — площадь помещения, м2;


К1…К7 — поправочные коэффициенты.


После определения требуемой тепловой мощности остается только рассчитать необходимое количество секций по формуле:


N=КТ/P, где


N — количество секций, необходимое для эффективного обогрева помещения;


КТ — требуемая тепловая мощность, Вт;


P — тепловая мощность одной секции по паспорту, Вт.


Воспользовавшись этим расчетом, вы сможете легко подобрать радиаторы, которые оптимально подойдут для отопления ваших помещений.

Обслуживание батарей | Компания Trojan Battery

Trojan Battery Company более трех поколений производит заливные батареи глубокого цикла.

Наш опыт показал, что ключевым фактором достижения оптимальной производительности и длительного срока службы батареи является соблюдение программы регулярного ухода и технического обслуживания.

Просматривая наши советы по обслуживанию аккумуляторов, помните, что все аккумуляторные системы уникальны. Тип аккумулятора, технология зарядного устройства, нагрузка на оборудование, размер кабеля, климат и другие факторы могут варьироваться.Эти незначительные или значительные различия потребуют соответствующей корректировки обслуживания батареи. Это всего лишь рекомендации, которым необходимо следовать для правильного ухода за аккумулятором. Каждая конкретная система всегда требует особого внимания.

Достижение оптимальной производительности и длительного срока службы батареи

Перед началом работы

  • Убедитесь, что вы знаете напряжение вашей системы, размер батарейного отсека (длина, ширина и высота) и ваши потребности в энергии.
  • Определите, хотите ли вы использовать залитый глубокий цикл, AGM или гелевый аккумулятор.

Шаг 1. Определите напряжение вашей батареи и сколько батарей использовать

1–1 Исходя из напряжения вашей системы, вы должны сначала решить, какая батарея необходима и сколько использовать, чтобы удовлетворить ваши требования. Например, вы можете подключить серию из восьми батарей на 6 В, шести батарей на 8 В или четырех батарей на 12 В для 48-вольтовой системы.Размер аккумуляторного отсека, требования к характеристикам и стоимость могут ограничивать ваши возможности.
1-2 Убедитесь, что между батареями достаточно места, чтобы обеспечить незначительное расширение батареи во время использования и обеспечить надлежащий воздушный поток для снижения температуры батареи в жарких условиях.

ТИП

Последовательное соединение аккумуляторов не увеличивает емкость аккумуляторов; он просто увеличивает общее напряжение в соответствии с требованиями вашей системы.Как только ваши требования к напряжению будут соблюдены и если позволяет пространство, вы можете удвоить батареи при параллельном подключении, тем самым удвоив емкость батареи. См. Диаграммы ниже.

Серия Connect Параллельное соединение Серия / Параллельное соединение
Для увеличения напряжения подключите батареи последовательно.Это не увеличит емкость системы.
Пример
Две батареи T-105, 6 В номиналом 225 Ач, подключенные последовательно
Напряжение системы
6 В + 6 В = 12 В Емкость системы = 225 Ач
Для увеличения емкости подключите батареи параллельно. Это не приведет к увеличению напряжения в системе.
Пример
Две батареи T-105, 6 В номиналом 225 Ач, подключенные параллельно
Напряжение системы
Емкость системы 6 В = 225 Ач + 225 Ач = 450 Ач
Для увеличения напряжения и емкости подключите дополнительные батареи последовательно и параллельно.
Пример
Четыре батареи T-105, 6 В номиналом 225 Ач, подключенные последовательно / параллельно
Напряжение системы
6 В + 6 В = 12 В Емкость системы = 225 Ач + 225 Ач = 450 Ач
Для увеличения напряжения подключите батареи последовательно. Для увеличения емкости в ампер-часах подключите батареи параллельно. Для увеличения напряжения и емкости в ампер-часах подключите батареи последовательно / параллельно.

Шаг 2. Выберите лучшую модель аккумулятора

2–1 При выборе модели аккумулятора сначала учитывайте объем аккумуляторного отсека, так как это может ограничить ваши возможности.В пределах ваших ограничений по размеру у вас может быть несколько вариантов батареи на выбор. Например, вы можете использовать Т-605, Т-105 или Т-125 в одном помещении, поскольку они имеют одинаковый физический размер. Разница между этими батареями заключается в количестве энергии, которую они предлагают.
2-2 Затем рассмотрите свои потребности в энергии. При замене существующей батареи используйте ее как ориентир. Если ваша старая батарея обеспечивала достаточно энергии, ее можно заменить батареей аналогичной емкости.Если вам нужно больше энергии, вы можете увеличить ее, а если вам нужно меньше энергии, вы можете уменьшить ее.

СОВЕТ
Если вы не знаете, какую батарею использовать, обратитесь к производителю оборудования для получения рекомендованной спецификации батареи. Trojan Battery также предлагает отличную техническую поддержку со стороны штатных инженеров по приложениям, которые помогут вам выбрать идеальные батареи.

Шаг 3. Выберите лучший терминал

3–1 Наконец, определите, какой вариант клеммы лучше всего соответствует вашим потребностям, исходя из типа кабельных соединений, которые вы планируете использовать.Найдите клеммы, доступные для выбранной вами батареи.

СОВЕТ
Убедитесь, что вы используете кабель подходящего размера при подключении батарей, чтобы соединения не перегревались. Для получения информации о правильных размерах проводов вы можете обратиться к Национальному электрическому кодексу, Руководству пользователя Trojan Battery или обратиться в службу технической поддержки Trojan по телефону 800.423.6569.

Свинцово-кислотные батареи обычно классифицируются по применению (для чего они используются) и по конструкции (как они сделаны).Аккумуляторы глубокого разряда используются для различных типов приложений, таких как жилые автофургоны, автомобили для гольфа, возобновляемые источники энергии и морские суда.

Существует два популярных типа конструкции: залитые батареи (мокрые) и батареи VRLA (свинцово-кислотные батареи с регулируемым клапаном). В затопленных типах электролит представляет собой раствор серной кислоты и воды, который может вылиться при опрокидывании аккумулятора. В батареях VRLA электролит суспендирован в геле или стекловолокне (технология AGM), что позволяет устанавливать эти батареи в различных положениях.

Перед началом работы обязательно определите тип используемой батареи. В этом разделе рассматривается зарядка и техническое обслуживание как аккумуляторных батарей глубокого цикла, так и аккумуляторов VRLA.

Существует множество инструментов, которые могут помочь в правильном уходе и обслуживании аккумуляторов. Ниже приведен список основных элементов, которые троянец рекомендует для этой задачи:

Рекомендуемое оборудование
Пищевая сода Вода дистиллированная Очки и перчатки Ареометр
Очиститель столбов Вазелин Вольтметр Гаечный ключ

ВНИМАНИЕ: Всегда надевайте защитную одежду, перчатки и очки при работе с аккумуляторами, электролитом и зарядкой аккумулятора.

Батареи следует регулярно тщательно проверять, чтобы обнаруживать и устранять потенциальные проблемы, прежде чем они могут причинить вред. Это отличная идея начать эту процедуру, когда вы впервые получаете батареи.

Инспекция Указания

1. Осмотрите внешний вид аккумулятора.

  • Поищите в емкости трещины.
  • Верхняя часть батареи, стойки и соединения должны быть чистыми, без грязи, жидкостей и коррозии.Если батареи загрязнены, обратитесь к разделу «Очистка», чтобы узнать о правильной процедуре очистки.
  • Отремонтируйте или замените поврежденные батареи.

2. Любая жидкость на батарее или вокруг нее может указывать на то, что электролит проливается, выщелачивается или вытекает.

  • Протекающие батареи необходимо отремонтировать или заменить.

3. Проверьте все кабели аккумуляторной батареи и их соединения.

  • Внимательно посмотрите на незакрепленные или поврежденные детали.
  • Кабели аккумулятора не должны быть повреждены; Оборванные или изношенные кабели могут быть чрезвычайно опасными.
  • Замените любой подозрительный кабель.

4. Затяните все соединения проводки в соответствии со спецификацией (см. Ниже). Убедитесь в хорошем контакте с клеммами.


ВНИМАНИЕ: Не перетягивайте клеммы. Это может привести к поломке стойки, ее расплавлению или возгоранию.

Одного визуального осмотра недостаточно для определения общего состояния аккумулятора.

Показания как напряжения холостого хода, так и удельного веса могут дать хорошее представление об уровне заряда, возрасте и состоянии аккумулятора.Регулярные проверки напряжения и силы тяжести не только покажут состояние заряда, но также помогут выявить признаки неправильного ухода, такие как недостаточный заряд и чрезмерный полив, и, возможно, даже обнаружить неисправный или слабый аккумулятор. Следующие шаги описывают, как правильно выполнять обычные испытания на напряжение и удельный вес аккумуляторов.

I. Проверка удельного веса (только для залитых батарей)

  1. Не добавляйте воду в это время.
  2. Перед взятием пробы наполните и слейте воду из ареометра 2–4 раза.
  3. В ареометре должно быть достаточно проб электролита, чтобы полностью поддерживать поплавок.
  4. Снимите показания, запишите их и верните электролит обратно в ячейку.
  5. Чтобы проверить другую ячейку, повторите 3 шага выше.
  6. Проверить все элементы в аккумуляторной батарее.
  7. Установите на место вентиляционные колпачки и вытрите пролившийся электролит.
  8. Скорректируйте показания на 80º F (26,6º C):
    • Добавьте 0,004 к показаниям на каждые 10º F (5.6 ° C) выше 80 ° F (26,6 ° C)
    • Вычтите 0,004 на каждые 10 ° (5,6 ° C) ниже 80 ° F (26,6 ° C)
  9. Сравните показания.
  10. Проверьте уровень заряда по Таблице 1 ниже.

Показания должны быть на уровне 1,277 +/- 0,007 или выше заводской спецификации. Если какое-либо значение удельного веса окажется низким, выполните следующие действия.

  1. Проверьте и запишите уровень (-а) напряжения.
  2. Полностью зарядите аккумулятор (и).
  3. Снова снимите показания удельного веса.

Если какие-либо показания удельного веса по-прежнему низкие, выполните следующие действия.

  1. Проверить уровень (и) напряжения.
  2. Выполните уравнительный заряд. Обратитесь к разделу выравнивания для правильной процедуры.
  3. Снова снимите показания удельного веса.

Если какое-либо значение удельного веса по-прежнему ниже заводской спецификации 1,277 +/- 0,007, то может существовать одно или несколько из следующих условий:

  1. Батарея старая, срок ее службы подходит к концу.
  2. Аккумулятор слишком долго оставался в разряженном состоянии.
  3. Электролит был потерян из-за пролива или перелива.
  4. Развивается слабая или плохая клетка.
  5. Аккумулятор перед тестированием был чрезмерно полив.

Батареи в условиях 1–4 должны быть доставлены к специалисту для дальнейшей оценки или сняты с эксплуатации.

II. Проверка напряжения холостого хода
Для получения точных показаний напряжения батареи должны оставаться в режиме ожидания (без зарядки и разрядки) не менее 6 часов, предпочтительно 24 часа.

  1. Отключите все нагрузки от аккумуляторов.
  2. Измерьте напряжение с помощью вольтметра постоянного тока.
  3. Проверьте уровень заряда по Таблице 1 ниже.
  4. Зарядите аккумулятор, если уровень заряда составляет от 0% до 70%.

Если уровень заряда батареи ниже значений, указанных в таблице 1, могут существовать следующие условия:

  1. Аккумулятор слишком долго находился в разряженном состоянии.
  2. Батарея неисправна.

Батареи в этих условиях следует доставить к специалисту для дальнейшей оценки или снять с эксплуатации.

ТАБЛИЦА 1
Состояние заряда в зависимости от удельного веса и напряжения холостого хода
Процент заряда Удельный вес с поправкой на Напряжение холостого хода
6 В 8v 12 В 24 В 36 В 48 В
100 1.277 6,37 8,49 12,73 25,46 38,20 50,93
90 1,258 6,31 8,41 12,62 25,24 37,85 50,47
80 1,238 6,25 8,33 12,50 25,00 37,49 49,99
70 1.217 6,19 8,25 12,37 24,74 37,12 49,49
60 1,195 6,12 8,16 12,27 24,48 36,72 48,96
50 1,172 6,02 8,07 12,10 24,20 36,31 48,41
40 1.148 5,98 7,97 11,89 23,92 35,87 47,83
30 1,124 5,91 7,88 11,81 23,63 35,44 47,26
20 1.098 5,83 7,77 11,66 23,32 34,97 46,63
10 1.073 5,75 7,67 11,51 23,02 34,52 46,03

ТОЛЬКО ЗАЛИВНЫЕ БАТАРЕИ

Залитые батареи нуждаются в воде.

Что еще более важно, полив должен производиться в нужное время и в нужном количестве, иначе ухудшатся характеристики и долговечность аккумулятора.

Воду следует добавлять после полной зарядки аккумулятора. Перед зарядкой должно быть достаточно воды, чтобы покрыть пластины.Если аккумулятор разряжен (частично или полностью), уровень воды также должен быть выше пластин. Поддержание правильного уровня воды после полной зарядки избавит от необходимости беспокоиться об уровне воды при другом уровне заряда.

В зависимости от местного климата, методов зарядки, области применения и т. Д. Trojan рекомендует проверять батареи раз в месяц, пока вы не почувствуете, как часто ваши батареи нуждаются в поливе.

Важно помнить

  1. Не допускайте контакта пластин с воздухом.Это приведет к повреждению (коррозии) пластин.
  2. Не доливайте воду в заливное отверстие до крышки. Это, скорее всего, вызовет переполнение батареи кислотой, что приведет к потере емкости и возникновению коррозионного беспорядка.
  3. Не используйте воду с высоким содержанием минералов. Используйте только дистиллированную или деионизированную воду.

ВНИМАНИЕ: Электролит представляет собой раствор кислоты и воды, поэтому следует избегать контакта с кожей.

Пошаговая процедура полива

  1. Откройте вентиляционные колпачки и загляните внутрь заливных колодцев.
  2. Проверить уровень электролита; минимальный уровень — вверху тарелок.
  3. Если необходимо, добавьте в это время ровно столько воды, чтобы покрыть пластины.
  4. Полностью зарядите аккумуляторы перед добавлением воды (см. Раздел «Зарядка»).
  5. После завершения зарядки откройте вентиляционные крышки и загляните внутрь заливных колодцев.
  6. Добавляйте воду до тех пор, пока уровень электролита не станет на 1/8 дюйма ниже дна заливного колодца.
  7. Кусок резины можно безопасно использовать в качестве щупа для определения этого уровня.
  8. Очистите, замените и затяните все вентиляционные крышки.

ВНИМАНИЕ: Никогда не добавляйте кислоту в аккумулятор.

Батареи притягивают пыль, грязь и сажу. Содержание в чистоте поможет обнаружить признаки проблем, когда они появляются, и избежать проблем, связанных с грязью.

  1. Убедитесь, что все вентиляционные крышки плотно закрыты.
  2. Очистите верхнюю часть батареи тканью или щеткой, смоченной в растворе пищевой соды и воды.
    • Во время чистки не допускайте попадания чистящего раствора или других посторонних предметов внутрь батареи.
  3. Промойте водой и вытрите насухо чистой тканью.
  4. Очистите клеммы аккумулятора и внутреннюю часть кабельных зажимов с помощью очистителя для столбов и зажимов.
    • Чистые клеммы будут иметь яркий металлический блеск.
  5. Подсоедините зажимы к клеммам и нанесите на них тонкий слой антикоррозийного спрея или силиконового геля.
  6. Следите за тем, чтобы область вокруг батарей была чистой и сухой.

Периоды простоя могут быть чрезвычайно опасными для свинцово-кислотных аккумуляторов. Помещая аккумулятор на хранение, следуйте приведенным ниже рекомендациям, чтобы аккумулятор оставался исправным и готовым к использованию.

ПРИМЕЧАНИЕ: Хранить, заряжать или эксплуатировать аккумуляторы на бетоне — это нормально.

Самые важные вещи, которых следует избегать

  1. Замораживание. Избегайте мест, где ожидается отрицательная температура. Поддержание высокого уровня заряда аккумулятора также предотвратит замерзание. Замораживание приводит к непоправимому повреждению пластин и контейнера батареи.
  2. Тепло. Избегайте прямого воздействия источников тепла, таких как радиаторы отопления или обогреватели. Температура выше 80 ° F (26.6º C) ускоряют саморазряд батареи.

Пошаговая процедура хранения

  1. Полностью зарядите аккумулятор перед хранением.
  2. Храните аккумулятор в прохладном сухом месте, защищенном от атмосферных воздействий.
  3. Во время хранения следите за удельным весом (залитый водой) или напряжением. Батареям, находящимся на хранении, следует дать ускоренный заряд, если они показывают уровень заряда 70% или меньше. См. Таблицу 1 в разделе «Тестирование».
  4. Полностью зарядите аккумулятор перед повторной активацией.
  5. Для оптимальной работы выровняйте аккумуляторы (залитые) перед их повторным вводом в эксплуатацию. Обратитесь к разделу выравнивания для этой процедуры.

В большинстве приложений с глубоким циклом уже установлена ​​какая-то система зарядки для зарядки аккумуляторов (например, солнечные панели, инвертор, зарядное устройство для гольф-кара, генератор и т. Д.). Однако все еще существуют системы с батареями глубокого разряда, в которых необходимо выбрать индивидуальное зарядное устройство. Следующее поможет сделать правильный выбор.

Сегодня доступно множество типов зарядных устройств. Обычно они оцениваются по их начальному значению, значению в амперах, которое зарядное устройство подает в начале цикла зарядки. При выборе зарядного устройства скорость заряда должна составлять от 10% до 13% от 20-часовой емкости аккумулятора. Например, для аккумулятора с 20-часовой номинальной емкостью 225 Ач будет использоваться зарядное устройство с номиналом приблизительно от 23 до 30 ампер (для зарядки нескольких аккумуляторов используйте рейтинг АН всего банка).Можно использовать зарядные устройства с более низкими номиналами, но время зарядки будет увеличено.

Trojan рекомендует использовать трехступенчатое зарядное устройство. Также называемые «автоматическими», «интеллектуальными» или «IEI» зарядными устройствами, которые продлевают срок службы батареи с помощью запрограммированного профиля зарядки. Эти зарядные устройства обычно имеют три различных этапа зарядки: объемный, приемный и плавающий.

Для правильной зарядки батарей требуется подача нужного количества тока при правильном напряжении. Большинство зарядного оборудования автоматически регулируют эти значения.Некоторые зарядные устройства позволяют пользователю устанавливать эти значения. Как автоматическое, так и ручное оборудование могут вызывать трудности при зарядке. В таблицах 2 и 3 перечислены большинство необходимых настроек напряжения, которые могут потребоваться для программирования зарядного устройства. В любом случае для правильной зарядки также следует обращаться к оригинальным инструкциям по зарядному устройству. Вот список полезных вещей, которые следует помнить при зарядке.

  1. Ознакомьтесь с инструкциями производителя зарядного устройства и следуйте им.
  2. Батареи следует заряжать после каждого периода использования.
  3. Свинцово-кислотные батареи не обладают памятью, и их не нужно полностью разряжать перед зарядкой.
  4. Заряжайте только в хорошо вентилируемых помещениях. Берегите заряжаемый аккумулятор от искр или огня.
  5. Проверьте правильность настроек напряжения зарядного устройства (Таблица 2).
  6. Отрегулируйте напряжение зарядки для компенсации температур выше или ниже 77 ° F (25 ° C). Вычтите 0,0028 вольта на элемент на каждые 0 ° F (0,9 ° C).005 В на элемент на каждый 1 ° C) выше 77 ° F (25 ° C) или добавьте 0,0028 В на элемент на каждый 1 ° F (0,005 В на элемент на каждый 1 ° C) ниже 77 ° F (25 ° C) .
  7. Проверить уровень воды (см. Раздел «Полив»).
  8. Перед заправкой затяните все вентиляционные крышки.
  9. Не допускайте перезарядки аккумуляторов. Чрезмерная зарядка вызывает чрезмерное выделение газов (разрушение воды), перегрев и старение батареи.
  10. Не допускайте недостаточной зарядки аккумуляторов. Недозаряд вызывает расслоение, которое может привести к преждевременному выходу из строя аккумулятора.
  11. Не заряжайте замерзший аккумулятор.
  12. Избегайте зарядки при температуре выше 120 ° F (48,8 ° C).
Таблица 2
Настройки напряжения зарядного устройства для заливных аккумуляторов Напряжение системы
Настройка напряжения зарядного устройства 6v 12 В 24 В 36v 48v
Поглощение / Насыпная загрузка 7.35 14,7 29,4 44,1 58,8
Плавающий заряд 6,75 13,5 27,0 40,5 54,0
Выравнивающий заряд 8,1 16,2 32,4 48,6 64,8

Дополнительные инструкции по зарядке VRLA:

  1. Ознакомьтесь с инструкциями производителя зарядного устройства и следуйте им.
  2. Убедитесь, что зарядное устройство имеет необходимые настройки VRLA.
  3. Установить зарядное устройство на настройки напряжения VRLA (Таблица 3).
  4. Не перезаряжайте батареи VRLA. Чрезмерная зарядка приведет к высыханию электролита и повреждению аккумулятора.
Таблица 3
Настройки напряжения зарядного устройства для аккумуляторов VRLA Системное напряжение
Настройка напряжения зарядного устройства 12 В 24 В 36v 48v
Поглощение / Насыпная загрузка 14.4 28,8 43,2 57,6
Плавающий заряд 13,5 27,0 40,5 54,0

ТОЛЬКО ЗАЛИВНЫЕ БАТАРЕИ

Выравнивание — это перезарядка свинцово-кислотных аккумуляторов после их полной зарядки.

Он обращает вспять накопление отрицательных химических эффектов, таких как расслоение, состояние, при котором концентрация кислоты в нижней части батареи выше, чем в верхней.Выравнивание также помогает удалить кристаллы сульфата, которые могли скопиться на пластинах. Если не установить этот флажок, это состояние, называемое сульфатацией, снизит общую емкость аккумулятора.

Многие эксперты рекомендуют периодически выравнивать аккумуляторные батареи, от одного раза в месяц до одного или двух раз в год. Однако троянец рекомендует выравнивание только при обнаружении низкого или широкого диапазона удельного веса (> 0,030) после полной зарядки аккумулятора.

Пошаговое выравнивание

  1. Убедитесь, что батарея (и) залитого типа.
  2. Снимите все нагрузки с аккумуляторов.
  3. Подключить зарядное устройство.
  4. Установите зарядное устройство на выравнивающее напряжение (см. Таблицу 2 в разделе «Зарядка»). Если в вашем зарядном устройстве нет режима выравнивания, вы можете отключить зарядное устройство и снова подключить его. Это также проведет выравнивающий заряд.
  5. Начать зарядку аккумуляторов.
  6. Батареи начнут выделять газ и сильно пузыриться.
  7. Измеряйте удельный вес каждый час.
  8. Выравнивание завершено, когда значения удельного веса больше не повышаются во время стадии газовыделения.

Разрядка батарей полностью зависит от вашего конкретного применения.

Однако ниже приведен список полезных вещей:

  1. Мелкая разрядка продлит срок службы батареи.
  2. Рекомендуется разрядка не более 50%.
  3. Разряд 80% — это максимально безопасный разряд.
  4. Не разряжайте полностью залитые батареи (80% и более).Это повредит (или убьет) аккумулятор.
  5. Многие специалисты рекомендуют эксплуатировать аккумуляторы только от 50% до 85% от полного диапазона заряда. При использовании этой практики необходимо периодическое выравнивание заряда.
  6. Не оставляйте аккумуляторы глубоко разряженными на какое-либо время.
  7. Свинцово-кислотные батареи не обладают памятью, и их не нужно полностью разряжать перед зарядкой.
  8. Батареи следует заряжать после каждого периода использования.
  9. Батареи, которые заряжаются, но не могут поддерживать нагрузку, скорее всего, неисправны и должны быть проверены.Обратитесь к разделу «Тестирование» для правильной процедуры.
900 25% разряжено
100 80 60 40 20 0
0 20 40 60 80 100

Залитые батареи нуждаются в воде.

Но что еще более важно, полив должен производиться в нужное время и в нужном количестве, иначе ухудшатся характеристики и долговечность аккумулятора.

Общие инструкции по поливу:

  • Добавьте воду, но не кислоту, в ячейки (рекомендуется дистиллированная вода)
  • НЕ ПЕРЕЛИВАТЬ
  • Для полностью заряженных стандартных батарей глубокого разряда добавьте воды до уровня 1/8 ниже дна вентиляционного колодца (см. Диаграмму A ниже)
  • Для полностью заряженных батарей серии Plus добавьте воды к индикатору максимального уровня воды (см. Диаграмму B ниже)
  • Если батареи разряжены, добавляйте воду только в том случае, если пластины открыты.Добавьте воды, достаточной для покрытия пластин, затем зарядите батареи. После полной зарядки долейте воды до надлежащего уровня, указанного выше
  • .

  • После полива закройте вентиляционные колпачки на аккумуляторах
Схема A Схема B
Добавьте воду до уровня 0,125 дюйма ниже дна вентиляционного колодца. Залейте воду до указателя максимального уровня воды.

ДЛЯ СОЛНЕЧНОГО ПРИМЕНЕНИЯ

Храните аккумуляторы и эксплуатируйте их в прохладном сухом месте.
На каждые 18 ° F (10 ° C) превышения комнатной температуры (77 ° F или 25 ° C) срок службы батареи сокращается на 50%.

Полностью заряжайте аккумуляторы после каждого периода использования.
Если ваши батареи будут находиться в состоянии низкого заряда в течение продолжительного времени, уменьшится их емкость и срок службы.

Если вы храните батареи в течение длительного периода времени, обязательно заряжайте их полностью каждые 3-6 месяцев.Свинцово-кислотные батареи будут саморазряжаться от 5% до 15% в месяц, в зависимости от температуры условий хранения.

Регулярно контролируйте напряжение аккумулятора и удельный вес электролита, чтобы убедиться в полной перезарядке. Как правило, общий ток от ваших фотоэлектрических панелей должен составлять от 10% до 20% от общего количества ампер-часов (Ач) аккумуляторной батареи.

Многие контроллеры заряда имеют настройки выравнивания, которые вы можете установить, чтобы обеспечить работоспособность ваших батарей.Выполняйте выравнивание аккумуляторов не реже одного раза в месяц в течение 2–4 часов или дольше, если аккумуляторы постоянно недозаряжались.

Системное напряжение
Настройки напряжения 6 В 12 В 24 В 36 В 48 В
Ежедневная зарядка 7,4 14,8 29,6 44,5 59,3
Плавающий заряд 6.7 13,5 27 40,5 54
Выравнивающий заряд 8,1 16,2 32,4 48,6 64,8

Регулярно поливайте батареи.
Залитые батареи или батареи с жидкими элементами требуют периодического полива. Проверяйте батареи раз в месяц после установки, чтобы определить правильный график полива. Добавьте воду после полной зарядки аккумулятора и используйте дистиллированную воду.

Для получения более подробной информации о процедурах полива, проверке напряжения аккумуляторной батареи и других инструкциях по техническому обслуживанию обратитесь к нашему разделу по обслуживанию аккумуляторной батареи.

Как накопление энергии может произвести революцию в отрасли в ближайшие 10 лет

Какие изменения может иметь десятилетие. В 2010 году наши телефоны и компьютеры питали аккумуляторы. К концу десятилетия они начинают приводить в действие наши машины и дома.

За последние десять лет резкий рост производства литий-ионных аккумуляторов привел к снижению цен до такой степени, что — впервые в истории — электромобили стали коммерчески жизнеспособными с точки зрения как стоимости, так и производительности.Следующий шаг, который определит следующее десятилетие, — это хранилище в масштабе полезности.

По мере того, как непосредственность климатического кризиса становится все более очевидной, батареи являются ключом к переходу к миру, работающему на возобновляемых источниках энергии. Солнце и ветер играют все более важную роль в производстве электроэнергии, но без эффективных технологий хранения энергии природный газ и уголь необходимы в те времена, когда солнце не светит или ветер не воет. И поэтому крупномасштабное хранение играет важную роль, если общество хочет уйти от мира, зависящего от ископаемого топлива.

По оценке UBS, в течение следующего десятилетия затраты на хранение энергии упадут на 66–80%, а мировой рынок вырастет до 426 миллиардов долларов. Постепенно целые экосистемы будут расти и развиваться, чтобы поддержать новую эру электричества с батарейным питанием, и последствия будут ощущаться во всем обществе.

Изменение электросети

Если электромобили будут расти быстрее, чем ожидалось, например, пиковый спрос на нефть может быть достигнут раньше, чем ожидалось, в то время как большее количество зеленой энергии изменит состав электросети.

В недавней записке для клиентов аналитики Cowen заявили, что в сети «в ближайшие десять лет произойдет больше изменений, чем за предыдущие 100 лет».

Растущий рынок накопителей энергии не оставляет недостатка в инвестиционных возможностях, особенно потому, что государственные субсидии и нормативные акты способствуют переходу к чистой энергии. Но, как и на других высококонкурентных рынках, таких как полупроводниковая промышленность в 1990-х годах, аккумуляторная батарея не всегда обеспечивала наилучшую отдачу для инвесторов. Ряд компаний, производящих аккумуляторные батареи, обанкротились, что подчеркивает тот факт, что продукт, изменяющий общество, может не вознаградить акционеров.

«В конце концов, это достанется некоторым лидерам отрасли, которые заработают немного денег», — сказал Джо Оша из JMP Securities. «Я думаю, что все эти компании сделают хорошую работу по обеспечению снижения цен для производителей [электромобилей] в течение следующих 5-10 лет. Я не уверен, что они будут приносить большую прибыль акционерам в течение следующих 5-10 лет. процесс.»

При этом, хотя инвестировать в компании, занимающиеся чистыми аккумуляторными батареями, может быть непросто, существуют возможности для целевых компаний, которые выиграют от перехода к миру с низким уровнем выбросов углерода.Например, Sunrun — крупнейшая компания по производству солнечной энергии для жилых домов в США, а NextEra Energy — одна из крупнейших в стране компаний по возобновляемым источникам энергии, которая в настоящее время строит свои хранилища для коммунальных услуг.

Поскольку ученые изменяют химический состав батарей, а компании делают ставки на то, что может стать следующей прорывной технологией, Дэн Голдман, основатель венчурной компании Clean Energy Ventures, ориентированной на чистые технологии, сказал, что такие области, как инновационные системы управления батареями, являются хорошим выбором. ставка для инвесторов, так как они могут работать с любой аккумуляторной технологией.

«Использование огромных экономических возможностей, лежащих в основе перехода к контролю и энергетическим системам на основе батарей» требует, чтобы не только планировщики, политики и регулирующие органы, но и инвесторы «использовали экосистемный подход к развитию этих рынков», — писали исследователи из Rocky Mountain Institute в Прорывные аккумуляторы: в эру чистой электрификации .

Батареи: новая звезда науки

Батарейные технологии в самом простом виде появились более двух столетий назад.Само это слово является общим термином, поскольку батареи бывают всех форм и размеров: свинцово-кислотные, никель-железные, никель-кадмиевые, никель-металлогидридные и т. Д.

Литий-ионные батареи — что само по себе может быть общим термином — были впервые разработаны в 1970-х годах и впервые реализованы Sony в 1991 году для портативного видеомагнитофона компании. Теперь их можно найти во всем: от iPhone до медицинских устройств, самолетов и международных космических станций.

Возможно, самым ярким свидетельством роли этих батарей в современном обществе является то, что в этом году Нобелевская премия по химии была присуждена трем ученым, разработавшим литий-ионную батарею.

«За последние десятилетия эта разработка [литий-ионные батареи] быстро прогрессировала, и мы можем ожидать, что в технологии аккумуляторов произойдет еще много важных открытий», — заявила в октябре Шведская Королевская академия наук. «Эти будущие прорывы, несомненно, приведут к дальнейшим улучшениям в нашей жизни не только для нашего удобства, но и в отношении глобальной и локальной окружающей среды и, в конечном итоге, устойчивости всей нашей планеты».

Электромобили: преодолевая расстояние

Tesla была первой автомобильной компанией, которая начала коммерциализацию электромобилей с батарейным питанием, когда она представила родстер в 2008 году.Раньше автопроизводители возились с гибридными моделями, но, как правило, они не интересовались полностью электрическими автомобилями, учитывая высокую стоимость производства.

Но вкусы потребителей изменились за последнее десятилетие, и по мере усиления регулирующего надзора — особенно в Европе — автопроизводителям приходилось не отставать.

Практически все автопроизводители сейчас предлагают или планируют предлагать полностью электрические или, по крайней мере, гибридные модели автомобилей. В ноябре Ford представил свой полностью электрический Mustang Mach-E, который является частью плана компании на сумму 11 миллиардов долларов по разработке 40 полностью электрических и гибридных моделей к 2022 году, а в марте Volkswagen увеличил свою цель в отношении электромобилей до 70 новых моделей к 2028 году. по сравнению с предыдущей целью 50.

Цены на аккумуляторные батареи для электромобилей обычно рассматриваются как стоимость киловатт-часа. За последние десять лет цены упали, поскольку производство достигло экономии от масштаба. По данным BloombergNEF, сейчас они стоят около 156 долларов за киловатт-час, что на 85% меньше, чем в 2010 году, когда цена за киловатт-час составляла 1100 долларов плюс. По данным BloombergNEF, продолжающееся производство и повышение эффективности приведут к падению цен к 2024 году ниже цены 100 долларов / кВтч, что важно, поскольку это отраслевой консенсус относительно того, когда электромобили достигнут паритета цен с автомобилями с двигателями внутреннего сгорания.

«Хотя концепция электромобилей не нова, в этом автомобильном цикле отличает доступность надежных и недорогих аккумуляторов, которые обладают отличными энергетическими и энергетическими возможностями в практическом форм-факторе», — сказал аналитик Cowen Джеффри Осборн. недавнее примечание для клиентов.

Рабочие на производственной линии литий-ионных аккумуляторов для электромобилей (EV) на заводе в Хучжоу, провинция Чжэцзян, Китай.

Reuters

Мировые продажи подключаемых к электросети электромобилей, включая электромобили с аккумуляторным питанием и подключаемые к сети гибридные электромобили, достигли 1-го уровня.98 миллионов в 2018 году, по данным Международного энергетического агентства, в результате чего общее количество электромобилей на дорогах превысило 5,1 миллиона. Это все еще очень небольшая часть из более чем 1 миллиарда автомобилей на дорогах сегодня, но ожидается, что это число будет продолжать расти. BloombergNEF прогнозирует, что к 2040 году 57% продаж новых легковых автомобилей будут электрическими, что доведет общий парк электромобилей до 30%.

Tesla в настоящее время является крупнейшим в мире производителем электромобилей, и, хотя он еще не получил прибыль в годовом исчислении, он опубликовал прибыль на квартальной основе, в том числе в последнем квартале.Компания оказалась несколько поляризованной с точки зрения инвестирования, учитывая частые сбои в поставках и иногда неустойчивое поведение генерального директора Илона Маска.

Но компании удалось снизить цену на свой аккумулятор. Отчасти это связано с гигафабрикой Tesla в Спарксе, штат Невада, которая работает практически с максимальной эффективностью, а также с тем, что бытовые и коммунальные хранилища компании помогают распределять фиксированные затраты на производство аккумуляторов. Компания также получила государственные субсидии и оптимизировала работу своего гигафабрики.

Литий-ионные аккумуляторные элементы

Tomohiro Ohsumi | Bloomberg | Getty Images

Аккумулятор является ключевым отличием электромобилей, поскольку запас хода автомобиля определяется количеством накопленной энергии, а также определяет время, необходимое для зарядки автомобиля.

В недавней заметке Credit Suisse сказал, что важно отдать должное Tesla за разработку аккумуляторных батарей. Компания имеет низкий рейтинг по акциям, но заявила, что у автопроизводителя есть «преимущество перед другими автопроизводителями в области электрификации», среди прочего, благодаря плотности энергии его батареи.

Компактная модель Tesla 3 стоит от 39 990 долларов — не считая экономии от государственных субсидий и газа — это означает, что она по-прежнему значительно дороже, чем компактные автомобили с газовым двигателем. Еще одна проблема, которую автопроизводителям придется решать в будущем, — это больший запас хода на одной зарядке и более быстрое время зарядки, что препятствует широкому распространению.

Но с уменьшением стоимости аккумуляторов, по мнению S&P Global Platts, электромобили могут стать конкурентоспособными в местах с высокими ценами на нефть уже в ближайшие два-три года.

«Tesla вывела бренд на рынок, и это действительно помогло всей отрасли», — сказал Остин Девани, директор IHS Markit по глобальной неорганике. «Вы доберетесь до того, что карманная сторона начнет привлекать больше людей к электромобилям, поэтому вы увидите рост проникновения в ближайшие годы».

Инвестиционные возможности в цепочке поставок аккумуляторов

Основная причина, по которой электромобили с аккумуляторным питанием все еще относительно дороги, — это стоимость сырья, необходимого для их производства.Помимо лития, для литий-ионных аккумуляторов необходимы другие минералы, такие как кобальт и графит, а также такие металлы, как никель, алюминий и марганец.

Электромобили сегодня опережают спрос на литий среди бытовой электроники. В то время как спрос на минерал растет, цены резко упали за последнее десятилетие после того, как рост производства опередил более медленные, чем ожидалось, продажи электромобилей, сообщает S&P Global Platts. Фирма заявила, что ожидает, что спрос в транспортном и электроэнергетическом секторах почти утроится в течение следующих пяти лет, и что по мере того, как «набирает обороты», спрос может перевесить предложение.«

Химическая компания Albemarle могла бы стать одним из бенефициаров растущего спроса, поскольку у нее есть литиевые предприятия по всему миру, в том числе в Сильвер-Пике, Невада и Салар-де-Атакама, Чили. В прошлом году количество аналитиков Уолл-стрит, имеющих рейтинг, эквивалентный покупке акций, упал с 80% до 52%.

Но не все отказались от этой акции. Аналитик Jefferies Лоуренс Александер сказал в декабре, что это «один из самых интригующих историй за 3-5 лет.«Его цель в 83 доллара на 15% выше, чем в настоящее время торгуются акции.

Среди других экстракторов лития — базирующаяся в Филадельфии компания Livent, которая была выделена из корпорации FMC, и чилийская компания Sociedad Quimica y Minera De Chile SA

. бассейны солевого раствора и перерабатывающий завод литиевого рудника Soquimich (SQM) на соляной равнине Атакама на севере Чили, 10 января 2013 года.

Иван Альварадо | Reuters

Когда дело доходит до фактического изготовления аккумуляторных элементов для аккумуляторной батареи, На рынке доминируют такие азиатские компании, как Panasonic, CATL, LG Chem и китайская BYD, которая почти на 25% принадлежит Berkshire Hathaway Уоррена Баффета.

Panasonic сотрудничает с Tesla, а LG Chem производит аккумуляторы, в частности, для General Motors и Ford.

В декабре GM и LG Chem объявили, что к 2023 году они инвестируют до 2,3 миллиарда долларов в создание совместного предприятия в Огайо по производству аккумуляторных элементов для электромобилей. «Новый завод поможет нам масштабировать производство и значительно повысить прибыльность и доступность электромобилей», — заявила генеральный директор и председатель правления GM Мэри Барра на мероприятии для СМИ, анонсировавшем новый завод.

Девани сказал, что мы достигли своего рода «переломного момента», когда игроки на материалах могут увидеть паритет в ценах на элементы батареи и батареи. «Пять лет назад… электромобили были скорее новинкой… потребители не обязательно осознавали преимущества, сегодня они есть».

Заставьте свой телефон питаться от дома

Спрос на более мощные и более мощные батареи для питания электромобилей произвел волновой эффект, в том числе и в области домашнего накопления энергии. Это особенно верно, поскольку падение цен на солнечную энергию вкупе с государственными субсидиями побудило потребителей перейти на возобновляемые источники энергии.

В ноябрьской записке для клиентов Оша из JMP сказал, что SunRun, который предлагает солнечные батареи и варианты хранения, выглядит готовым к «отличному 2020 году», отчасти из-за потенциала роста со стороны бизнеса хранения данных компании.

«Использование накопителей заметно как в RUN, так и во всей отрасли — бытовые батареи превратились из любопытства во все более распространенную часть новой жилой солнечной установки», — сказал он.

Tesla — еще одна компания, которая предлагает солнечные батареи и аккумуляторы с батареей Powerwall, которая, по словам аналитика Baird Бен Калло, в настоящее время является «недооцененной» частью компании, но, как он ожидает, станет «более важной сферой деятельности по мере увеличения маржи и роста прибыли». развертывания растут.»

Tesla’s Powerwall 2

Источник: Tesla

В то время как обе эти компании также предлагают солнечные установки, другие компании, такие как Enphase Energy, предлагают батареи, которые интегрируются с существующими солнечными системами. Enphase является лидером в рейтинге NASDAQ Composite в этом году. через год после роста на 465%

Следующий шаг: накопители в масштабе коммунальных услуг

Однако самый большой потенциальный рынок накопителей энергии — это не отдельные потребители, а крупные коммунальные предприятия.

Возобновляемые источники энергии, такие как ветер и солнечная энергия, обеспечивают все больше и больше энергии для сети. Но до тех пор, пока не будут разработаны эффективные накопители энергии, эти прерывистые источники будут по-прежнему полагаться на ископаемое топливо.

Проект Лавай по хранению солнечной энергии и энергии на острове Кауаи, Гавайи.

Проще говоря, в настоящее время электрическая сеть обычно работает так, что энергия вырабатывается буквально за несколько мгновений до этого. Запасов не так много, поэтому спрос и предложение должны всегда находиться в равновесии.

Но по мере того, как цены на аккумуляторы падают, все больше и больше коммунальных предприятий интегрируют литий-ионные аккумуляторы в свои системы. В настоящее время они в основном используются для замены так называемых пиковых электростанций — станций, обычно работающих на природном газе, которые используются только в периоды пикового спроса. Они также начинают заменять дизельные генераторы в местах, где постоянно требуется электричество, например, в больницах.

Государственные стимулы и падающие затраты на солнечную и ветровую энергию также повышают жизнеспособность накопителей энергии.

«10 лет назад батареи были перспективным решением для более широкого проникновения возобновляемой энергии в электрические сети, и сегодня я думаю, что вы можете увидеть в ближайшие 10 лет видимость того, что это стремление станет реальностью», Об этом CNBC сообщил управляющий директор Ultra Capital Кристиан Ханелт. Он добавил, что у коммунальных компаний есть естественное преимущество, поскольку они понимают передающую сеть и знают, где они могут получить выгоду.

NextEra Energy — один из крупнейших поставщиков возобновляемой энергии в стране, который включает в себя предложения по хранению энергии.В недавней записке для клиентов Credit Suisse назвал это одной из своих лучших инвестиционных идей, основанных на «сильной зависимости NextEra от быстрорастущей отрасли возобновляемых источников энергии» и «ведущем в мире крупномасштабном бизнесе по развитию возобновляемых источников энергии». Другие компании, предлагающие накопители энергии, включают компанию EnerSys из Пенсильвании, а также Pinnacle West Capital Corporation, которая в феврале объявила о планах добавить 850 мегаватт аккумуляторных батарей в Аризоне в течение следующих 5 лет.

В настоящее время крупнейшая установка литий-ионных аккумуляторов находится в Южной Австралии и работает от Tesla.Его мощность составляет 100 мегаватт, что, по данным сайта, позволяет питать 30 000 домов при максимальной мощности. В ноябре французская компания Neoen, которая управляет площадкой, объявила о расширении на 50%, в результате чего мощность увеличится до 150 МВт.

Должностные лица и рабочие собираются возле комплекса Hornsdale Power Reserve с крупнейшей в мире литий-ионной батареей, произведенной Tesla, во время официального запуска около южно-австралийского города Джеймстаун.

Дэвид Грей | Reuters

Производители и операторы оборудования для возобновляемых источников энергии, а также химические компании и компании по производству материалов также могут выиграть, если хранение энергии ветра и солнца станет более целесообразным.Осборн отметил, что потребуется новое программное обеспечение, чтобы помочь коммунальным предприятиям понять потребности в электроэнергии, поскольку возобновляемые источники энергии и электромобили получают от сети.

«Мы рассматриваем внедрение интеллектуальных технологий в электросети как одну из следующих больших волн расходов на ИТ и новую инвестиционную тему, которая, вероятно, будет реализована в течение следующих 10-20 лет. По сути, Smart Grid — это крупномасштабный проект. — масштабные упражнения по интеграции программного обеспечения с использованием датчиков связи по сети », — сказал он.

Следующее десятилетие

Сохраняющиеся высокие затраты являются одной из причин, препятствующих резкому увеличению интеграции литий-ионных аккумуляторов в сеть. Другой фактор заключается в том, что этот конкретный тип батареи не обязательно может оказаться наиболее подходящим для хранения энергии в течение более длительных периодов времени. Также известно, что они воспламеняются, и есть проблемы с некоторыми необходимыми компонентами, такими как кобальт, почти половина которого поступает из Конго. Переработка и воздействие добычи металлов на окружающую среду — это другие проблемы, на которые следует обратить внимание.

Миллиарды долларов тратятся на поиск альтернатив. Твердотельные батареи, в которых используется натрий, например, вместо жидких электролитов, являются одним из возможных вариантов, как и проточные батареи, в которых для хранения энергии используются резервуары с электролитами. Но пока ни один из этих вариантов не является жизнеспособным.

Хотя точный тип батареи, которая выиграет, неизвестно, можно сказать наверняка, что батареи будут играть еще большую роль в обеспечении нашей жизни в будущем.

«Огромные инвестиции в производство батарей и устойчивый прогресс в технологии привели к сейсмическому сдвигу в том, как мы будем поддерживать нашу жизнь и организовывать энергетические системы уже в 2030 году», — писали исследователи из Института Рокки Маунтин в книге Breakthrough Batteries: Powering the Эра чистой электрификации .

— CNBC Майкл Блум , Нейт Раттнер и Майкл Вэйланд предоставил репортажи.

Батарейные шкафы и батарейные стойки

Это седьмое устройство из серии, которое расскажет вам о роли батареи в системе бесперебойного питания (ИБП).

На ранних этапах проектирования ИБП необходимо принять решение о том, следует ли устанавливать батареи в стойках или в шкафах.У обоих есть свои плюсы и минусы. Ниже приведены типичные конструктивные особенности.

Аккумуляторная техника

Свинцово-кислотные (VLA) вентилируемые батареи (часто называемые «затопленными» или «мокрыми ячейками»), которые иногда используются в очень больших системах ИБП, ВСЕГДА монтируются в стойку.

Свинцово-кислотные батареи с клапанным регулированием (VRLA) можно устанавливать на стойках или в шкафах. В оставшейся части этого документа будут рассмотрены соображения по размещению VRLA.

Размер

Вообще говоря, чем больше батарея (как по физическим характеристикам, так и по номиналу в ампер-часах), тем более вероятно, что будет рассмотрена конфигурация стойки.Нет никаких жестких правил, но обычно, когда батарея (одноэлементная или многоэлементная) достигает более 100 Ач, предпочтение отдается установке в стойку. Ниже следует рассмотреть возможность монтажа в шкафу.

Номер

«Число» относится как к количеству ячеек в строке, так и к количеству строк. Системы ИБП часто работают при высоком постоянном напряжении (например, от 250 до 800 Вольт). Необходимо проанализировать, следует ли иметь минимальное количество комплектов батарей, использующих физически большие блоки, или иметь несколько рядов физически меньших блоков.Такое решение выходит за рамки данной статьи, но оно будет включать анализ надежности (например, где и сколько может быть единичных отказов?) И ремонтопригодности (например, когда блок слишком велик для того, чтобы человек мог его обработать, что требует специального погрузочно-разгрузочного оборудования?). Каждое межсетевое соединение — это потенциальная единственная точка отказа. Избыточность может увеличивать или уменьшать надежность в зависимости от количества точек отказа. Все, что превышает 23 кг (50 фунтов), вероятно, слишком тяжело для безопасного подъема.Для точного определения порогового значения следует обращаться к местным и региональным нормам безопасности на рабочем месте.

Расположение

Батареи ИБП

должны быть как можно ближе к ИБП. Они могут находиться по адресу:

  • комната электрооборудования; или
  • аккумуляторная; или
  • компьютерный зал

Батареи, устанавливаемые на открытые стойки, почти всегда требуют установки в аккумуляторной. Иногда их устанавливают в том же помещении, что и ИБП (т.е., электроаппаратный). Местные или региональные нормы могут диктовать, разрешено ли использование батарей в электрическом помещении.

Системы ИБП

меньшего размера (например, до 250 кВА) обычно устанавливаются непосредственно в компьютерном зале вместе с соответствующими аккумуляторными шкафами. ИБП и / или аккумуляторные шкафы могут быть сконфигурированы так, чтобы выглядеть как стандартные стойки для компьютерного оборудования.

Опасности

Есть две основные опасности, вызывающие озабоченность: электрическая опасность и пожар.

Батареи открытой стойки подвергают воздействию потенциально смертельного напряжения любое лицо, соприкасающееся с ними.Поэтому они должны устанавливаться в аккумуляторных, доступ к которым разрешен только уполномоченному персоналу. Уполномоченный персонал должен быть обучен технике безопасности при работе с аккумулятором.

Батарейные шкафы должны закрывать батареи за закрытыми дверцами, доступными только уполномоченному персоналу. Пока шкафы заперты, они могут находиться в компьютерном зале или других помещениях, доступных для специалистов, не занимающихся аккумуляторными батареями.

Поскольку даже батареи VRLA могут выделять водород (который является легковоспламеняющимся и, возможно, взрывоопасным), вентиляция (т.е.е., воздухообмена в час) должно быть достаточным, чтобы гарантировать, что никакие карманы газа не могут собираться при нижнем пределе воспламеняемости (LFL). Местные нормы и правила диктуют запас прочности, который обычно как минимум на 50% ниже LFL. Батарейные помещения должны быть оборудованы вытяжными устройствами, которые обычно представляют собой вентилятор, выводящий воздух за пределы здания. Местные и региональные правила пожарной безопасности устанавливают требования.

Поскольку воздухообмен в большинстве компьютерных залов намного превышает вентиляцию нормальной рабочей среды, размещение батарейных шкафов в компьютерном зале редко является проблемой.

Электрооборудование

Как упоминалось ранее, батареи должны располагаться как можно ближе к ИБП. Причины двоякие: (1) чем длиннее кабель, тем больше падение напряжения; и (2) чем длиннее кабель, тем выше вероятность повреждения и / или короткого замыкания. Батарейные помещения открытой стойки должны примыкать к помещению ИБП. Батарейные шкафы должны располагаться рядом с оборудованием ИБП. Длины кабелей от нескольких шкафов должны быть как можно более идентичными, чтобы предотвратить колебания падения напряжения.

Один шкаф должен вмещать как минимум одну полную цепочку ячеек. Лучшая практика — не разделять струны между двумя шкафами, чтобы обеспечить надежность всей струны.

Рисунок 1 — Батарейный шкаф с верхними клеммными элементами

Выключатель аккумуляторной батареи должен располагаться как можно ближе к концу гирлянды. На открытых батарейных стойках выключатель можно установить непосредственно на стойку. В аккумуляторных шкафах выключатель должен быть установлен в дверце, чтобы можно было отсоединить батарею от ИБП до того, как дверца будет открыта.Эта передовая практика предназначена для защиты рабочего от воздействия смертельного напряжения или дугового разряда в случае неисправности внутри шкафа.

Удобство

Простота использования — один из главных достоинств аккумуляторных шкафов. Удобно обслуживать оборудование, когда ИБП и аккумулятор (-ы) расположены рядом друг с другом. И наоборот, при установке батарей типа open-rack неудобно уходить в отдельную комнату.

Доступность

Доступность должна учитывать две потенциальные опасности: электрическую и механическую.Лучшая электрическая конструкция сведет к минимуму риск случайного контакта работником ячеек противоположной полярности своим телом или инструментом. Лучшая механическая конструкция минимизирует риск падения устройства во время установки, технического обслуживания или демонтажа. Это также минимизирует риск получения травм из-за подъема тяжелых предметов выше плеч. Рекомендуется подъемное оборудование, специально разработанное для установки и снятия аккумуляторной батареи. Обратитесь к местным правилам техники безопасности, чтобы узнать о конкретных ограничениях.

С точки зрения обслуживания, открытые батареи обычно проще и безопаснее работать. Стойки могут быть спроектированы «ярусами» (т. Е. Один ряд ячеек непосредственно над другим) или они могут быть «ступенчатыми» (т. Е. Каждая строка отодвинута от нижнего ряда, чтобы терминалы были доступны с минимальным риском (случайное замыкание на верхний ряд). Многоуровневые стойки должны обеспечивать достаточный зазор между верхней частью ячеек на одном уровне и уровнем выше, чтобы технический специалист мог безопасно работать с блоком, не создавая токопроводящего пути между ячейкой и стойкой.Многоуровневые стойки позволяют минимизировать занимаемую площадь, но увеличивают нагрузку на пол. Ступенчатые стойки распределяют вес, но занимают больше места.

Рисунок 2 — 2-ступенчатая открытая стойка с верхними клеммными ячейками

Батарейные шкафы часто критикуют за отсутствие верхнего зазора. Например, в шкафу, содержащем несколько комплектов батарей с низким током в ампер-часах, может быть несколько полок, каждая с одной цепочкой ячеек. Ячейки на каждой полке могут располагаться на глубину в две, три или более ячеек.Это затрудняет доступ к терминалам сзади для техника. Достаточное свободное пространство для рук и инструментов становится критически важным.

Одна альтернатива (обычно используется в телекоммуникационных приложениях, но иногда встречается и в ИБП) — доступ через передний терминал. Вместо того, чтобы клеммы располагались на верхней части ячеек, клеммы обращены наружу. Это обеспечивает самый простой доступ для обслуживания, но для этого требуется крышка (обычно прозрачная) или дверцы для предотвращения случайного контакта с шиной постоянного тока под напряжением.Системы передних клемм обычно предварительно настраиваются производителем батареи.

Сейсмические требования

В районах, географически обозначенных как сейсмические зоны, потребуются дополнительные конструктивные особенности. Во время землетрясения батарея может получить серьезные механические повреждения, в том числе:
— перекос или разрыв межэлементных и межъярусных соединителей
— повреждение единичных контейнеров, приводящее к утечке или разливу электролита
— короткое замыкание, приводящее к возникновению дуги и / или возгоранию
— аккумуляторные блоки соскальзывают с полок
— стойки или шкафы опрокидываются более чем на

Батарейные стеллажи должны иметь утвержденные производителем сейсмостойкости.Обычно к ним относятся усиленные рамы и рельсы, предотвращающие соскальзывание батарей с полок. Направляющие добавляют еще одну процедуру для установки и снятия аккумуляторных блоков (см. Рисунок 3). Из-за своей длины аккумуляторная стойка может одновременно испытывать разный крутящий момент в разных частях аккумуляторной батареи. Хорошая конструкция учитывает эти горизонтальные и вертикальные крутящие моменты и обеспечивает некоторую гибкость, включая гибкие межэлементные соединители. Жесткость может привести к повреждению. Стеллажи обычно сейсмически прикрепляются к бетонному полу.Проконсультируйтесь с местными нормативами о том, какие полы и распорки приемлемы.

Рисунок 3 — Трехуровневая открытая стойка с верхними клеммными ячейками

Закрытый шкаф снижает вероятность соскальзывания батарей с полок, но весь шкаф может быть подвержен движению, особенно если он установлен на приподнятом полу (что типично для центров обработки данных). Двери шкафа должны быть всегда заперты, когда шкаф не обслуживается. Различные подходы к закреплению аккумуляторного шкафа включают в себя рамки или ремни под фальшполом.На каркасы под полом распространяются те же строительные нормы и правила для крепления к бетонному полу, что и для стоек. Они фактически поднимают центр тяжести, тем самым увеличивая вероятность раскачивания. Обвязка также должна быть сейсмически прикреплена к бетонному полу, но она способна выдерживать некоторую степень одновременного вертикального и горизонтального движения.

Привлечь инженера-сейсмолога к проектированию любой аккумуляторной системы в сейсмической зоне.

Температура

Как упоминалось в предыдущих блогах (см. № 4 и № 5 для режимов отказа и окружающей среды, соответственно), температура также должна быть принята во внимание.Для смонтированных в стойке батарей обычно достаточно охлаждения и вентиляции. Конструкция шкафа, напротив, должна решать проблему отвода тепла, а также отвода газов от батареи. Можно ожидать, что смонтированные в шкафу батареи VRLA будут работать в более теплой среде, чем в стойке, что потенциально сокращает срок службы батареи. Дополнительное охлаждение редко требуется для батарейного шкафа, но шкаф должен иметь (1) свободные пути внутри шкафа для подъема горячего воздуха и (2) соответствующие отверстия для выхода горячего воздуха и газообразного водорода в комнату.Объем воздухообмена и температура воздуха, поступающего в правильно кондиционированный компьютерный зал, обычно превышают требования, предъявляемые к аккумуляторным шкафам.

Коды, стандарты и нормативная информация

ВЫДЕРЖКИ ИЗ КОДОВ И СТАНДАРТОВ

Для вашего удобства мы разместили выдержки из некоторых из наиболее широко используемых стандартов, а также национальных электротехнических и строительных норм и правил, относящихся к дымовой и углекислотной сигнализации. Обратите внимание, что это только выдержки, и вы должны проконсультироваться со всеми местными и национальными строительными нормами и правилами, а также с AHJ (уполномоченными органами) перед началом установки.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАЗМЕЩЕНИЮ АГЕНТСТВА

Стандарты: ANSI / UL 217 Одно- и многопозиционные дымовые извещатели.

NFPA 72 (Национальный противопожарный кодекс) Глава 11

Для вашего сведения, Стандарт 72 Национальной ассоциации противопожарной защиты гласит:

11.5.1 Жилые дома на одну и две семьи.

11.5.1.1 Обнаружение дыма. В тех случаях, когда это требуется применимыми законами, кодексами или стандартами для определенной занятости, утвержденные однопозиционные и многопозиционные дымовые извещатели должны быть установлены следующим образом: (1) Во всех спальных комнатах Исключение: в спальных комнатах дымовые извещатели не требуются. в существующих одно- и двухквартирных жилых домах.(2) За пределами каждой отдельной спальной зоны, в непосредственной близости от спальных комнат. (3) На каждом уровне жилого помещения, включая подвалы. Исключение: в существующих одно- и двухквартирных жилых домах разрешены утвержденные дымовые извещатели с питанием от батареек.

A.11.8.3 Желательно ли больше дымовых извещателей?

Требуемое количество дымовых извещателей может не обеспечить надежную защиту раннего предупреждения для тех областей, которые отделены дверью от зон, защищенных необходимыми дымовыми извещателями.По этой причине домовладельцу рекомендуется рассмотреть возможность использования дополнительных дымовых извещателей в этих областях для повышения защиты. Дополнительные области включают подвал, спальни, столовую, топочную, подсобное помещение и коридоры, не защищенные требуемой дымовой сигнализацией. Установка дымовых извещателей на кухнях, чердаках или в гаражах не рекомендуется, поскольку в этих местах иногда возникают условия, которые могут привести к неправильной работе.

NFPA 101 (Кодекс безопасности жизнедеятельности) 2003 Выдержка со страниц с 101–80 по 81; 101-209

9.6.2.10 Дымовая сигнализация.

9.6.2.10.1 Если это требуется другим разделом настоящего Кодекса, однопозиционные и многопозиционные дымовые извещатели должны соответствовать NFPA 72®, Национальному кодексу пожарной сигнализации®. Системные дымовые извещатели в соответствии с NFPA 72®, National Fire Alarm Code® и сконфигурированные для работы так же, как однопозиционные или многопозиционные дымовые извещатели, должны быть разрешены вместо дымовых извещателей.

9.6.2.10.2 Дымовые извещатели, кроме устройств с батарейным питанием, разрешенных другими разделами настоящего Кодекса, или устройств с батарейным питанием, соответствующих требованиям 9.6.1.3 и требования к маломощной беспроводной системе NFPA72®, National Fire Alarm Code®, должны получать свою рабочую мощность от электрической системы здания.

9.6.2.10.3 * В новом строительстве, когда две или более дымовых сигнализации требуются в пределах жилого помещения, набора комнат или аналогичной области, они должны быть устроены так, чтобы срабатывание любой дымовой сигнализации приводило к срабатыванию сигнализации. во всех дымовых пожарных извещателях в жилом помещении, анфиладке комнат или подобном звуковом помещении, если иное не разрешено нижеследующим:

(1) Требование пункта 9.6.2.10.3 не применяется, если это разрешено другим разделом настоящего Кодекса.

(2) Требование 9.6.2.10.3 не должно применяться к конфигурациям, которые обеспечивают эквивалентное распределение сигнала тревоги.

9.6.2.10.4 Сигнализация должна звучать только в пределах отдельной жилой единицы, набора комнат или подобной области и не должна приводить в действие систему пожарной сигнализации здания, если иное не разрешено компетентным органом. Допускается дистанционное оповещение.

24.3.4 Системы обнаружения, сигнализации и связи.

Дымовая сигнализация или система обнаружения дыма должны быть предусмотрены в соответствии с 24.3.4.1 или 24.3.4.2 с изменениями, внесенными в 24.3.4.3.

24.3.4.1 Дымовые извещатели должны быть установлены в соответствии с 9.6.2.10 в следующих местах:

(1) Все спальные комнаты в кроме существующих одно- и двухквартирных жилых домов

(2) Снаружи каждого отдельного спальная зона, в непосредственной близости от спальных комнат

(3) На каждом уровне жилого помещения, включая подвалы

24.3.4.2 Жилые помещения должны быть защищены одобренной системой обнаружения дыма в соответствии с Разделом 9.6 и оборудованы одобренными средствами оповещения жильцов.

24.3.4.3 В существующих одно- и двухквартирных домах разрешается использовать утвержденные дымовые извещатели с питанием от батареек.

Маршал пожарной охраны штата Калифорния (CSFM)

Раннее обнаружение опасности лучше всего достигается путем установки оборудования обнаружения пожара во всех комнатах и ​​зонах дома следующим образом: Дымовая сигнализация устанавливается в каждой отдельной спальной зоне (в поблизости, но за пределами спален), а также датчики тепла или дыма в гостиных, столовых, спальнях, кухнях, коридорах, чердаках, топочных комнатах, туалетах, подсобных и складских помещениях, подвалах и прилегающих гаражах.

НОРМАТИВНАЯ ИНФОРМАЦИЯ ДЛЯ СИГНАЛИЗАЦИИ CO.

КАКИЕ УРОВНИ CO ВЫЗЫВАЮТ СИГНАЛИЗАЦИЮ?

Underwriters Laboratories Inc. Стандарт UL2034 требует, чтобы сигнализация CO в жилых помещениях срабатывала при воздействии уровней CO и времени воздействия, как описано ниже. Они измеряются в частях на миллион (ppm) CO с течением времени (в минутах). UL2034 Требуемые точки срабатывания сигнализации *:

  • Если сигнализация подвергается воздействию 400 ppm CO, НЕОБХОДИМО СИГНАЛИЗАЦИЯ СИГНАЛИЗАЦИИ МЕЖДУ 4 и 15 МИНУТАМИ.
  • Если сигнал тревоги подвергается воздействию 150 ppm CO, ОН ДОЛЖЕН БЫТЬ СИГНАЛИЗАЦИИ МЕЖДУ 10 и 50 МИНУТАМИ.
  • Если сигнал тревоги подвергается воздействию 70 ppm CO, ОН ДОЛЖЕН БЫТЬ СИГНАЛИЗАЦИИ МЕЖДУ 60 и 240 МИНУТАМИ. * Приблизительно 10% воздействия COHb при уровнях относительной влажности (RH) от 10% до 95%. Устройство спроектировано так, чтобы не срабатывать при воздействии постоянного уровня 30 ppm в течение 30 дней. Сигнализация CO предназначена для подачи сигнала тревоги до возникновения непосредственной угрозы жизни. Поскольку вы не видите или не чувствуете запаха CO, никогда не предполагайте, что его нет.
  • Воздействие 100 ppm CO в течение 20 минут может не повлиять на обычных здоровых взрослых, но через 4 часа такой же уровень может вызвать головные боли.
  • Воздействие 400 ppm CO может вызвать головную боль в среднем у здоровых взрослых через 35 минут, но может вызвать смерть через 2 часа.

Стандарты: Underwriters Laboratories Inc. Одно- и многостанционные сигнализаторы угарного газа UL2034.

Согласно UL2034, Раздел 1-1, Underwriters Laboratories Inc.2: «Сигнализаторы угарного газа, на которые распространяются эти требования, предназначены для реагирования на присутствие окиси углерода из таких источников, как, помимо прочего, выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания, ненормальную работу топливных приборов и каминов. Сигнализация CO предназначена для срабатывания сигнализации при уровнях окиси углерода ниже тех, которые могут вызвать потерю способности реагировать на опасности воздействия окиси углерода ». Эта сигнализация CO контролирует воздух в сигнале тревоги и предназначена для подачи сигнала тревоги до того, как уровни CO станут опасными для жизни.Это дает вам драгоценное время, чтобы выйти из дома и исправить проблему. Это возможно только в том случае, если сигнализация расположена, установлена ​​и обслуживается, как описано в данном руководстве.

Обнаружение газа при типичных диапазонах температуры и влажности: Сигнализация CO не предназначена для обнаружения уровней CO ниже 30 ppm, как правило. Проверено UL на устойчивость к ложным срабатываниям метана (500 частей на миллион), бутана (300 частей на миллион), гептана (500 частей на миллион), этилацетата (200 частей на миллион), изопропилового спирта (200 частей на миллион) и диоксида углерода (5000 частей на миллион).Значения измеряют концентрацию газа и пара в частях на миллион.

Звуковой сигнал: минимум 85 дБ на расстоянии 10 футов (3 метра).

НОРМАТИВНАЯ ИНФОРМАЦИЯ ДЛЯ ДЫМОВОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ

РЕКОМЕНДУЕМЫЕ МЕСТА ДЛЯ ДЫМОВОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ

Установка дымовой сигнализации в односемейных жилых домах (Национальная ассоциация противопожарной защиты N

) рекомендует на каждом этаже, в каждой спальне и в каждой спальне.В новом строительстве дымовые извещатели должны питаться от сети переменного тока и подключаться друг к другу. Подробнее см. «Рекомендации по размещению в агентствах». Для дополнительного покрытия рекомендуется установить дымовую сигнализацию во всех комнатах, холлах, складских помещениях, готовых чердаках и подвалах, где температура обычно составляет от 40 ° F (4 ° C) до 100 ° F (38 ° C). . Убедитесь, что никакие двери или другие препятствия не могут препятствовать проникновению дыма в дымовую сигнализацию. В частности, установите дымовую сигнализацию:

  • на каждом уровне вашего дома, включая готовые чердаки и подвалы.
  • Внутри каждой спальни, особенно если люди спят с частично или полностью закрытой дверью.
  • В холле возле каждой спальной зоны. Если в вашем доме несколько спальных зон, установите в каждой по блоку. Если длина зала превышает 40 футов (12 метров), установите по одному блоку на каждом конце.
  • Вверху лестницы с первого на второй и внизу лестницы в подвал.

ВАЖНО! Конкретные требования к установке дымовой сигнализации варьируются от штата к штату и от региона к региону.Уточняйте текущие требования в вашем районе в местном отделении пожарной охраны. Рекомендуется соединять блоки переменного или переменного / постоянного тока между собой для дополнительной защиты.

УСТАНОВКА ДЫМОВОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ В МОБИЛЬНЫХ ДОМАХ

Для минимальной безопасности установите по одной дымовой сигнализации как можно ближе к каждой спальной зоне. Для большей безопасности разместите по одному блоку в каждой комнате. Многие старые передвижные дома (особенно построенные до 1978 года) практически не имеют теплоизоляции.Если ваш мобильный дом плохо изолирован или если вы не уверены в количестве утеплителя, важно устанавливать блоки только на внутренних стенах. Дымовые извещатели следует устанавливать там, где температура обычно составляет от 40 ° F (4 ° C) до 100 ° F (38 ° C).

КАРТОЧКИ СОСТОЯНИЯ ПРОДУКТОВ BRK / FIRST ALERT

Калифорнийский государственный пожарный маршал

CSFM-100S
CSFM-7010/7020 серии
CSFM-9120 серии
250 9-FG
250 9-FG HD6135F
CSFM-HD6135FB
Onelink

CSFM-RM4
CSFM-SA340
CSFM-SA710 / SA720 Серия

CSFM-SCO1
CSFM-SCO5 / SCO7 серии
CSFM-SC7010B / SC7010BV серии
CSFM-SC9120B

Маршал пожарной охраны штата Мэриленд

Серия MSFM-7010/7020

Серия MSFM-9120

Серия MSFM-FG250

OneLink

MSFMO-SA7104 / SA720 Серия

MSFM-SC7010B / SC7010BV

MSFM-SC9120B

MSFM-SL177

ВАЖНЫЕ ССЫЛКИ ПО ТЕМЕ

www.intlcode.org

Международный совет кодов. Основатели ICC — Строительные чиновники и Администраторы кодекса (BOCA), Международная конференция строительных чиновников (ICBO) и Южный международный конгресс строительных норм и правил (SBCCI) — создали ICC в ответ на технические несоответствия между тремя наборами кодов моделей. сейчас используется в США

www.nfpa.org

NFPA International

www.fema.gov

FEMA (Федеральное агентство по чрезвычайным ситуациям)

www.iafc.org

Международная ассоциация начальников пожарных. Созданная в 1873 году Международная ассоциация начальников пожарных представляет руководство более 1,2 миллиона пожарных. Члены IAFC — ведущие мировые эксперты в области пожаротушения, оказания неотложной медицинской помощи, реагирования на терроризм, разливов опасных материалов, стихийных бедствий, поисково-спасательных операций и законодательства в области общественной безопасности.

www.osha.gov

Управление охраны труда (OSHA)

www.hud.gov

HUD — Департамент жилищного строительства и городского развития США

www.usfa.fema.gov

USFA — Управление пожарной охраны США

www.fire.ca.gov

CSFM — Штат Калифорния Маршал пожарной охраны

www.oregon.gov/OSP/SFM/

Маршал пожарной охраны штата Орегон

http://www.fire-marshal.ri.gov/

Веб-сайт пожарного маршала Род-Айленда

http: // www.fsc.ri.gov/

Веб-сайт Кодекса пожарной безопасности штата Род-Айленд

https://www.mass.gov/orgs/department-of-fire-services

Маршал пожарной охраны штата Массачусетс

https: //www1.nyc.gov/site/buildings/codes/mea-index.page

MEA — Строительный кодекс Нью-Йорка

https://mdsp.maryland.gov/firemarshal/Pages/StateFireMarshal.aspx

Маршал пожарной охраны штата Мэриленд

Топологический и сетевой анализ компонентов литий-ионных аккумуляторов: важность подключения порового пространства для работы элементов

Компоненты литий-ионной батареи, такие как электроды и сепараторы, обычно характеризуются пористостью и извилистостью.Отношение этих значений дает эффективный коэффициент переноса ионов лития в поровых пространствах, заполненных электролитом, который можно использовать для определения ионного сопротивления и соответствующих потерь напряжения. Здесь мы показываем, что этих микроструктурных характеристик недостаточно. Анализ томографических данных промышленных сепараторов показывает, что разные полиолефиновые сепараторы имеют схожую пористость и извилистость в плоскости, что на усредненной картине работы литий-ионной ячейки означает, что эти разные сепараторы демонстрируют схожие характеристики.Однако численное моделирование диффузии показывает, что это не так. Мы демонстрируем, что степень, в которой градиенты концентрации ионов лития индуцируются или сглаживаются структурой сепаратора, связана с связностью порового пространства, параметром, который может быть определен топологическим или сетевым анализом сепараторов. Эти результаты позволяют нам предложить способ создания более безопасных микроструктур сепараторов, обеспечивающих быструю зарядку и разрядку.

Эта статья в открытом доступе

Подождите, пока мы загрузим ваш контент…

Что-то пошло не так. Попробуй еще раз?

Как мы добираемся до следующего большого прорыва в области аккумуляторных батарей — Quartz

Вы читаете эксклюзивную статью Quartz, доступную для всех читателей в течение ограниченного времени.Чтобы разблокировать доступ ко всем Quartz, станьте участником.

Электрические самолеты могут быть будущим авиации. Теоретически они будут намного тише, дешевле и чище, чем те самолеты, которые есть у нас сегодня. Электрические самолеты с дальностью полета 1000 км (620 миль) на одной зарядке могут использоваться сегодня для половины всех рейсов коммерческих самолетов, сокращая глобальные выбросы углерода в авиации примерно на 15%.

То же самое и с электромобилями. Электромобиль — это не просто более чистая версия своего кузена, извергающего загрязнение.По сути, это лучший автомобиль: его электродвигатель мало шумит и молниеносно реагирует на решения водителя. Зарядка электромобиля обходится намного дешевле, чем оплата эквивалентного количества бензина. Электромобили могут быть построены с небольшим количеством движущихся частей, что удешевляет их обслуживание.

Так почему же электромобили уже не повсюду? Это связано с тем, что батареи дороги, поэтому первоначальная стоимость электромобиля намного выше, чем у аналогичной модели с бензиновым двигателем.И если вы не водите много, экономия на бензине не всегда компенсирует более высокие первоначальные затраты. Короче говоря, электромобили по-прежнему не экономичны.

Точно так же современные батареи не обладают достаточной энергией по весу или объему для питания пассажирских самолетов. Нам все еще нужны фундаментальные прорывы в аккумуляторных технологиях, прежде чем это станет реальностью.

Портативные устройства с батарейным питанием изменили нашу жизнь. Но есть еще много вещей, которые могут вывести из строя батареи, если бы только более безопасные, более мощные и энергоемкие батареи могли быть сделаны дешево.Никакой закон физики не исключает их существования.

И все же, несмотря на более чем два столетия тщательного изучения с момента изобретения первой батареи в 1799 году, ученые до сих пор не до конца понимают многие основы того, что именно происходит внутри этих устройств. Что мы действительно знаем, так это то, что, по сути, есть три проблемы, которые необходимо решить, чтобы батареи снова действительно изменили нашу жизнь: мощность, энергия и безопасность.

Не существует универсальной литий-ионной батареи

Каждая батарея имеет два электрода: катод и анод.Большинство анодов литий-ионных батарей изготовлено из графита, но катоды изготавливаются из различных материалов, в зависимости от того, для чего будет использоваться батарея. Ниже вы можете увидеть, как различные материалы катода меняют работу типов батарей по шести параметрам.

Проблема питания

В просторечии люди используют термины «энергия» и «мощность» как синонимы, но при разговоре об аккумуляторах важно различать их. Мощность — это скорость, с которой может высвобождаться энергия.

Батарея, достаточно сильная, чтобы запустить и удерживать в воздухе коммерческий самолет на расстояние 1000 км, требует большого количества энергии, чтобы высвободиться за очень короткое время, особенно во время взлета. Так что дело не только в накоплении большого количества энергии, но и в способности очень быстро извлекать эту энергию.

Решение проблемы энергоснабжения требует от нас заглянуть в черный ящик коммерческих аккумуляторов. Будет немного занудно, но терпи меня. Новые аккумуляторные технологии часто преувеличиваются, потому что большинство людей не уделяют должного внимания деталям.

Самая современная химия аккумуляторов, которая у нас есть, — это литий-ионные. Большинство экспертов сходятся во мнении, что никакая другая химия не сможет подорвать ионно-литиевый сплав еще по крайней мере еще десять или более лет. Литий-ионный аккумулятор имеет два электрода (катод и анод) с сепаратором (материал, который проводит ионы, но не электроны, предназначен для предотвращения короткого замыкания) в середине и электролит (обычно жидкий) для обеспечения обратного потока ионов лития и вперед между электродами. Когда батарея заряжается, ионы перемещаются от катода к аноду; когда батарея питает что-то, ионы движутся в противоположном направлении.

Представьте себе две буханки нарезанного хлеба. Каждая буханка — это электрод: левый — катод, а правый — анод. Предположим, что катод состоит из пластин никеля, марганца и кобальта (NMC) — одного из лучших в своем классе — и что анод состоит из графита, который по сути представляет собой слоистые листы или пластинки атомов углерода. .

В разряженном состоянии, то есть после того, как энергия была истощена, буханка NMC содержит ионы лития, расположенные между каждым ломтиком. Когда батарея заряжается, каждый ион лития извлекается из промежутков между пластинами и вынужден проходить через жидкий электролит.Сепаратор действует как контрольно-пропускной пункт, гарантирующий, что только ионы лития проходят через графитовую буханку. Когда батарея полностью заряжена, в катодной буханке не останется ионов лития; все они будут аккуратно зажаты между ломтиками графитового хлеба. По мере того, как энергия батареи расходуется, ионы лития возвращаются к катоду, пока на аноде не останется ни одного. Вот тогда аккумулятор нужно зарядить снова.

Емкость аккумулятора в основном определяется скоростью этого процесса.Но не так-то просто увеличить скорость. Слишком быстрое извлечение ионов лития из катодной буханки может привести к появлению дефектов на ломтиках и, в конечном итоге, к их разрушению. Это одна из причин, почему чем дольше мы пользуемся смартфоном, ноутбуком или электромобилем, тем хуже время автономной работы. Каждая зарядка и разрядка заставляют буханку немного ослабевать.

Над решением проблемы работают разные компании. Одна из идей — заменить слоистые электроды чем-то более прочным.Например, швейцарская компания по производству аккумуляторов Leclanché со 100-летней историей работает над технологией, в которой используется фосфат лития-железа (LFP), который имеет структуру «оливина» в качестве катода, и оксид титаната лития (LTO), который имеет Структура «шпинель», как анод. Эти структуры лучше справляются с потоком ионов лития в материал и из него.

Leclanché в настоящее время использует свои аккумуляторные элементы в автономных складских вилочных погрузчиках, которые можно полностью зарядить за девять минут. Для сравнения: лучший нагнетатель Tesla может зарядить автомобильный аккумулятор Tesla примерно до 50% за 10 минут.Leclanché также внедряет свои аккумуляторы в Великобритании для быстрой зарядки электромобилей. Эти батареи находятся на зарядной станции, медленно потребляя небольшое количество энергии в течение длительного периода времени из сети, пока они не будут полностью заряжены. Затем, когда автомобиль стыкуется, аккумуляторы док-станции быстро заряжают аккумулятор автомобиля. Когда машина уезжает, аккумулятор станции снова начинает заряжаться.

Такие усилия, как шоу Лекланше, можно изменить с химическим составом батарей, чтобы увеличить их мощность. Тем не менее, никто еще не построил батарею, достаточно мощную, чтобы быстро доставить энергию, необходимую коммерческому самолету для преодоления гравитации.Стартапы стремятся строить самолеты меньшего размера (вмещающие до 12 человек), которые могли бы летать на относительно менее энергоемких батареях, или электрические гибридные самолеты, где реактивное топливо выполняет тяжелую работу, а батареи — инерцию.

Но на самом деле в этой сфере нет ни одной компании, которая могла бы даже приблизиться к коммерциализации. Кроме того, технический скачок, необходимый для полностью электрического коммерческого самолета, вероятно, займет десятилетия, — говорит Венкат Вишванатан, эксперт по аккумуляторным батареям из Университета Карнеги-Меллона.

Reuters / Alister Doyle

Двухместный электрический самолет, сделанный словенской фирмой Pipistrel, стоит у ангара в аэропорту Осло, Норвегия.

Энергетическая проблема

Tesla Model 3, самая доступная модель компании, стоит от 35 000 долларов. Он работает от батареи на 50 кВтч, что стоит примерно 8750 долларов, или 25% от общей стоимости автомобиля.

Это все еще удивительно доступно по сравнению с тем, что было не так давно. По данным Bloomberg New Energy Finance, средняя мировая стоимость литий-ионных аккумуляторов в 2018 году составляла около 175 долларов за киловатт-час, что ниже почти 1200 долларов за киловатт-час в 2010 году.

Министерство энергетики США подсчитало, что как только стоимость аккумуляторных батарей упадет ниже 125 долларов за кВтч, владение и эксплуатация электромобиля будет дешевле, чем газовый автомобиль в большинстве регионов мира. Это не означает, что электромобили победят автомобили с бензиновым двигателем во всех нишах и сферах — например, для грузовиков дальнего следования еще нет электрического решения. Но это переломный момент, когда люди начнут отдавать предпочтение электромобилям просто потому, что в большинстве случаев они будут иметь более экономичный смысл.

Один из способов добиться этого — увеличить удельную энергию батарей — втиснуть больше кВтч в батарейный блок, не снижая его цены. Теоретически это может сделать специалист по производству аккумуляторов, увеличив удельную энергию катода или анода, либо того и другого.

Катод с наибольшей энергоемкостью на пути к коммерческой доступности — это NMC 811 (каждая цифра в номере представляет собой соотношение никеля, марганца и кобальта, соответственно, в смеси). Это еще не идеально. Самая большая проблема заключается в том, что он может выдержать только относительно небольшое количество жизненных циклов заряда-разряда, прежде чем он перестанет работать.Но эксперты прогнозируют, что отраслевые исследования и разработки должны решить проблемы NMC 811 в течение следующих пяти лет. Когда это произойдет, батареи, использующие NMC 811, будут иметь более высокую плотность энергии на 10% или более.

Однако увеличение на 10% — это не так уж и много в общей картине.
И хотя ряд инноваций за последние несколько десятилетий поднял плотность энергии катодов еще выше, аноды — это то, где открываются самые большие возможности в области плотности энергии.

Графит был и остается доминирующим анодным материалом.Он дешевый, надежный и относительно энергоемкий, особенно по сравнению с современными катодными материалами. Но он довольно слаб, если сравнивать его с другими потенциальными анодными материалами, такими как кремний и литий.

Кремний, например, теоретически намного лучше поглощает ионы лития в виде графита. Вот почему ряд производителей аккумуляторов пытаются добавить кремний вместе с графитом в свои конструкции анодов; Генеральный директор Tesla Илон Маск сказал, что его компания уже делает это в своих литий-ионных батареях.

Большим шагом была бы разработка коммерчески жизнеспособного анода, полностью сделанного из кремния. Но у этого элемента есть черты, которые затрудняют это. Когда графит поглощает ионы лития, его объем не сильно меняется. Однако кремниевый анод по тому же сценарию набухает в четыре раза по сравнению с исходным объемом.

К сожалению, вы не можете просто увеличить корпус, чтобы приспособиться к этому вздутию, потому что расширение разрушает то, что называется «межфазной границей твердого электролита», или SEI, кремниевого анода.

SEI можно рассматривать как своего рода защитный слой, который анод создает для себя, подобно тому, как железо образует ржавчину, также известную как оксид железа, чтобы защитить себя от элементов: когда вы оставляете кусок недавно кованое железо снаружи, оно медленно вступает в реакцию с кислородом воздуха, образуя ржавчину. Под слоем ржавчины остальная часть железа не постигает та же участь и, таким образом, сохраняет структурную целостность.

В конце первого заряда батареи электрод образует собственный слой «ржавчины» — SEI, отделяющий неэродированную часть электрода от электролита.SEI предотвращает потребление электрода дополнительными химическими реакциями, гарантируя, что ионы лития могут течь как можно более плавно.

Но с кремниевым анодом SEI ломается каждый раз, когда батарея используется для питания чего-либо, и восстанавливается каждый раз, когда батарея заряжается. И во время каждого цикла зарядки расходуется немного кремния. В конце концов, кремний рассеивается до такой степени, что батарея перестает работать.

За последнее десятилетие несколько стартапов Кремниевой долины работали над решением этой проблемы.Например, подход Sila Nano состоит в том, чтобы заключить атомы кремния в наноразмерную оболочку с большим количеством пустого места внутри. Таким образом, SEI формируется снаружи оболочки, и расширение атомов кремния происходит внутри нее, не разрушая SEI после каждого цикла заряда-разряда. Компания, оцениваемая в 350 миллионов долларов, заявляет, что ее технология будет использоваться в устройствах уже в 2020 году.

Enovix, с другой стороны, применяет особую производственную технологию, чтобы подвергать 100% кремний анод огромному физическому давлению, заставляя его поглощать меньше ион лития и, таким образом, ограничивает расширение анода и предотвращает разрушение SEI.У компании есть инвестиции от Intel и Qualcomm, и она также ожидает, что к 2020 году ее батареи будут в устройствах.

Эти компромиссы означают, что кремниевый анод не может достичь своей теоретической высокой плотности энергии. Однако обе компании заявляют, что их аноды работают лучше, чем графитовые. Третьи стороны в настоящее время тестируют аккумуляторы обеих фирм.

Tesla

В 2020 году новый Tesla Roadster должен стать первым электромобилем, который может проехать 1000 км (620 миль) без подзарядки.

Проблема безопасности

Все молекулярные переделки, предпринятые для накопления большего количества энергии в батареях, могут происходить за счет безопасности. С момента своего изобретения литий-ионный аккумулятор вызывает головные боли из-за того, как часто он воспламеняется. Например, в 1990-х годах канадская компания Moli Energy начала продавать литий-металлические батареи для использования в телефонах. Но в реальном мире его батареи начали воспламеняться, и Moli был вынужден отозвать свой заказ и, в конечном итоге, объявить о банкротстве. (Некоторые из его активов были куплены тайваньской компанией, и она до сих пор продает литий-ионные батареи под торговой маркой E-One Moli Energy.) Совсем недавно смартфоны Samsung Galaxy Note 7, которые были сделаны на современных литий-ионных батареях, начали взрываться в карманах людей. В результате отзыв продукции в 2016 году обошелся южнокорейскому гиганту в 5,3 миллиарда долларов.

Современные литий-ионные батареи по-прежнему сопряжены с определенными рисками, поскольку в них почти всегда используются легковоспламеняющиеся жидкости в качестве электролита. Одна из прискорбных (для нас, людей) причуд природы заключается в том, что жидкости, способные легко переносить ионы, также имеют более низкий порог воспламенения.Одно из решений — использовать твердые электролиты. Но это означает другие компромиссы. Конструкция батареи может легко включать жидкий электролит, который контактирует с каждым битом электродов, что позволяет эффективно переносить ионы. С твердыми телами намного сложнее. Представьте, что вы бросаете пару кубиков в чашку с водой. А теперь представьте, что те же самые кости бросают в чашку с песком. Очевидно, что вода будет касаться гораздо большей площади поверхности игральных костей, чем песок.

До сих пор коммерческое использование литий-ионных батарей с твердыми электролитами ограничивалось приложениями с низким энергопотреблением, такими как датчики, подключенные к Интернету.Усилия по увеличению масштабов твердотельных батарей, то есть не содержащих жидкий электролит, можно в общих чертах разделить на две категории: твердые полимеры при высоких температурах и керамика при комнатной температуре.

Твердые полимеры при высоких температурах

Полимеры представляют собой длинные цепочки молекул, связанных вместе. Они очень распространены в повседневном использовании — например, одноразовые полиэтиленовые пакеты делают из полимеров. Когда некоторые типы полимеров нагреваются, они ведут себя как жидкости, но без воспламеняемости жидких электролитов, используемых в большинстве батарей.Другими словами, они обладают высокой ионной проводимостью, как жидкий электролит, без каких-либо рисков.

Но у них есть ограничения. Они могут работать только при температуре выше 105 ° C (220 ° F), что означает, что они не подходят, например, для смартфонов. Но их можно использовать, например, для хранения энергии от сети в домашних батареях. По крайней мере, две компании — SEEO (США) и Bolloré (Франция) — разрабатывают твердотельные батареи, в которых в качестве электролита используются высокотемпературные полимеры.

Керамика при комнатной температуре

За последнее десятилетие два класса керамики — LLZO (оксид лития, лантана и циркония) и LGPS (литий, германий, сульфид фосфора) — показали почти такие же хорошие проводящие ионы при комнатной температуре. как жидкости.

Toyota, а также стартап из Кремниевой долины QuantumScape (который в прошлом году привлек 100 миллионов долларов от Volkswagen) работают над внедрением керамики в литий-ионные батареи. Включение крупных игроков в пространство свидетельствует о том, что прорыв может быть ближе, чем многие думают.

«Мы очень близки к тому, чтобы увидеть что-то реальное [с использованием керамики] через два или три года», — говорит Вишванатан из Карнеги-Меллона.

Закон о балансе

Аккумуляторы — это уже большой бизнес, и их рынок продолжает расти.Все эти деньги привлекают множество предпринимателей с еще большим количеством идей. Но стартап с аккумуляторными батареями — сложная ставка — они терпят неудачу даже чаще, чем компании-разработчики программного обеспечения, которые известны своим высоким уровнем отказов. Это потому, что инновации в области материаловедения — это сложно.

К настоящему времени химики, занимающиеся аккумуляторными батареями, обнаружили, что, пытаясь улучшить одну характеристику (например, плотность энергии), им приходится идти на компромисс с другой характеристикой (например, безопасностью). Такой баланс означает, что прогресс на каждом фронте был медленным и чреват проблемами.

Но если внимательнее присмотреться к проблеме — по мнению Йет-Мин Чанга из Массачусетского технологического института, сегодня в США в три раза больше ученых, занимающихся аккумуляторными батареями, чем всего 10 лет назад, — шансы на успех возрастут. Потенциал аккумуляторов остается огромным, но, учитывая предстоящие задачи, лучше относиться к каждому заявлению о новых аккумуляторах с хорошей долей скептицизма.

Кнопка безопасности аккумулятора

Батарейки в форме пуговиц или монет ( Изображение 1 ) служат источником энергии для многих вещей (устройств), которыми мы пользуемся каждый день.Примеры: ( Изображение 2 ):

  • Брелки (ключи от машины)
  • Проблескивая обувь, одежда
  • Слуховые аппараты
  • Пульт дистанционного управления
  • Музыкальные открытки
  • Термометры
  • Игрушки, игры, говорящие книги
  • Свечи чайные свечи
  • Весы для ванной
  • Часы
  • Украшения, украшения
  • Калькуляторы
  • Мигающие украшения
  • Медицинское оборудование, метры
  • Камеры

Батарейки-кнопки маленькие и блестящие.Они могут иметь размер от таблетки до четверти. Так как они маленькие, вы не сможете легко увидеть, когда они выпадают из устройства. Ребенок может подобрать, проглотить или засунуть их в нос или ухо раньше, чем вы об этом узнаете. В этих батареях все еще может быть заряд, даже если его может не хватить для работы устройства. (Чтобы избавиться от использованных батареек, отнесите их на место сбора опасных отходов или в магазин аккумуляторов. Некоторые магазины принимают их на утилизацию.)

Батарейка-таблетка или любая батарейка в теле могут стать причиной опасной для жизни травмы.Самый серьезный ущерб случается, если ваш ребенок его проглотит. Батарея, застрявшая в пищеводе (пищевод или трубка, соединяющая горло с желудком), может вызвать серьезное повреждение тканей внутри тела всего за 2 часа. Батарея реагирует со слюной и испускает электрический ток, который обжигает ткани. Если травма очень серьезная, вашему ребенку может потребоваться много операций. Люди умерли от ожогов, вызванных проглатыванием батареек.

Что искать

Если ребенок проглотит батарейку-таблетку, симптомы могут выглядеть как простуда.

  • Лихорадка
  • Нежелание есть и пить
  • Раздражительность
  • Свистящее дыхание, затрудненное дыхание, кашель
  • Боль в горле
  • Удушье, рвота, проблемы с глотанием, рвота

Если ваш ребенок вставляет батарейку-пуговицу в нос или ухо, у него может быть:

  • Раздражительность
  • Боль или припухлость вокруг ушей или носа
  • Лихорадка
  • Отток жидкости или кровотечение из ушей или носа

Иногда симптомы отсутствуют.

Что делать

Если вы считаете, что ваш ребенок проглотил или вставил батарейку-таблетку в нос или ухо, немедленно обратитесь в ближайшее отделение неотложной помощи (ED). На счету каждая минута. Для получения дополнительной информации позвоните на национальную горячую линию по приему аккумуляторов по телефону 800-498-8666.

  • Если вашему ребенку больше 12 месяцев и вы думаете, что он проглотил батарейку-таблетку за последние 12 часов, вы можете дать 2 чайные ложки меда, прежде чем отвезти его в реанимацию. Повторите это еще 5 раз.Подождите 10 минут между каждой дозой меда. Прекратите, если у вашего ребенка рвота или он не может глотать. Не откладывайте поход в больницу за медом.
  • НЕ вызывайте у ребенка рвоту, не позволяйте ему есть или пить.
  • Вашему ребенку обычно делают рентгеновский снимок, чтобы определить, где и где находится батарея в теле.
  • Батарейка-пуговица застряла в носу, ухе или пищеводе, ее необходимо как можно скорее извлечь, чтобы предотвратить дальнейшую травму.

Остаться в безопасности

  • Проверьте все устройства с батарейным питанием в доме и вокруг него, а также в любом месте, где остаются или играют ваши дети.Убедитесь, что батарейный отсек плотно закрыт и закреплен. Лучше всего использовать устройства, которые можно открыть только с помощью инструмента, например отвертки. Если футляр небезопасен, храните устройство в недоступном для вашего ребенка месте. Еще раз проверьте все батарейные отсеки, чтобы убедиться, что они останутся в безопасности с течением времени.
  • Не позволяйте маленьким детям играть с предметами, которые могут использовать батарейки-кнопки. Держите эти устройства в недоступном для них месте. Если это невозможно, внимательно наблюдайте за ними, пока они играют с вещами, в которых используются батарейки.
  • Храните все незакрепленные батареи в закрытом шкафу или ящике в недоступном для детей месте.

Поделитесь этой информацией с другими людьми, чтобы каждый мог оставаться в безопасности.

Button Battery Safety (PDF), испанский (PDF), сомалийский (PDF), арабский (PDF), непальский (PDF)

HH-IV-129 3/12, пересмотрено 19 декабря Copyright 2012, Национальная детская больница

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *