13 видов радиаторов отопления: плюсы, минусы, характеристики

Качество и эффективность работы системы отопления влияет на создание комфортной среды в жилом помещении. Один из основных элементов отопительной системы – радиатор, который передает тепло от нагретого теплоносителя с помощью излучения, конвекции и теплопроводности.

Подразделяются на отдельные группы в зависимости от материала изготовления, конструкции, формы, применения.

Одной из важных деталей, на что нужно обращать внимание при выборе — материал изготовления. Современный рынок предлагает несколько вариантов: алюминиевые, чугунные, стальные, биметаллические отопительные приборы.

Алюминиевые радиаторы

Теплообменники из алюминия комплексно обогревают помещение путем теплового излучения и конвекции, происходящей посредством движения нагретого воздуха от нижних секций отопителя к верхним.

Главные характеристики:

• Рабочее давление от 5 до 16 атмосфер;
• Тепловая мощность одной секции – 81–212 Вт;
• Максимальная температура нагрева воды – 110 градусов;
• pH воды составляет 7–8;
• Срок службы составляет 10–15 лет.

Существует два метода изготовления:

1. Литьевой.

При повышенном давлении изготавливаются отдельные секции из алюминия с добавлением кремния (не более 12%), которые скрепляются в один отопительный прибор. Количество секций варьируется, к одной секции возможно присоединить дополнительные.

2. Метод экструзии.

Этот способ дешевле литьевого и подразумевает изготовление на экструдере вертикальных частей батареи, а коллектора – из силумина (сплава алюминия с кремнием). Детали соединяются, добавление или сокращение секций невозможно.

Преимущества:

1. Высокие показатели теплопроводности
2. Легкий вес, удобство монтажа
3. Повышенный уровень теплоотдачи, которому способствуют конструктивные особенности теплообменника.
4. Современный дизайн, позволяющий вписываться в любой интерьер.
5. Благодаря уменьшенному объему теплоносителя в секциях, алюминиевые агрегаты быстро нагреваются.
6. Конструкция батареи позволяет встраивать терморегуляторы, термоклапаны, которые способствуют экономному расходу тепла, регулируя нагрев теплоносителя до необходимой температуры.
7. Легки в монтаже, установка возможна без привлечения профессионалов.
8. Внешнее покрытие батареи препятствует образованию отслоений краски.
9. Низкая стоимость.

Недостатки:

1. Чувствительны к ударам и прочим физическим воздействиям, а также скачкам давления. Эти батареи противопоказаны к установке на промышленных предприятиях по причине высокого давления в отопительной системе.
2. Необходимость постоянно поддерживать уровень pH воды в пределах допустимого значения.
3. Загрязненный теплоноситель – вода с твердыми частицами, химическими примесями — повреждает внутренний защитный слой стенок, вызывая их разрушение, образование коррозии и засоров, что снижает срок эксплуатации. Необходима установка и чистка фильтров.
4. Алюминий в реакции с кислородом в воде окисляется, в результате чего освобождается водород. Это приводит к газообразованию в отопительной системе. Чтобы не произошло разрыва, требуется установка устройства для спуска воздуха, которое нуждается в постоянном обслуживании.
5.  Стыки между секциями подвержены образованию протечек.
6. Алюминиевые радиаторы несовместимы с медными трубами, которые часто используются в современных системах отопления. При их взаимодействии происходят процессы окисления.
7. Слабая конвекция.

Стальные радиаторы

Характеристики:

• Теплоотдача – 1200–1800 Вт;
• Показатель рабочего давления – от 6 до 15 атмосфер;
• Температура горячей воды составляет 110–120 С.
• Толщина стали – от 1,15 до 1,25 мм.

Преимущества:

1. Малая инерционность. Стальной теплообменник очень быстро нагревается и начинает отдавать тепло помещению
2. Повышенная теплоотдача путем теплового излучения и конвекции
3. Долгий срок службы благодаря несложной конструкции
4. Удобство монтажа
5. Легкий вес
6. Низкая стоимость
7. Привлекательный внешний вид, оригинальный дизайн. Стальные изготавливаются в различных формах, позволяющих размещать их вертикально, горизонтально и под углом
8. Совместимость с различными материалами, используемыми в качестве креплений
9. Высокий уровень энергосбережения
10. Установка регуляторов температуры
11. Несложная конструкция обеспечивает легкий уход

Недостатки:

1. Низкая устойчивость к коррозии. Агрегаты из самой толстой стали выдерживают срок эксплуатации не более десяти лет.
2. Нельзя длительное время оставлять без воды внутри, что не подходит для централизованного отопления.
3. Неспособность выдерживать сильные гидроудары и скачки давления, особенно в местах сварных швов.
4. Если внешнее покрытие было изначально нанесено с изъянами, со временем оно начнет отслаиваться.

Модели стальных радиаторов различаются по типу подключения — оно может быть боковым или нижним. Универсальным считается нижнее подключение, оно неброское в интерьере, но дороже по стоимости.

В зависимости от количества панелей и конвекторов, или внутренних секций, существует несколько типов .

Тип 10 имеет одну панель без конвектора, 11 – одну панель и один конвектор, 21 – две греющих панели и одну внутреннюю секцию, и так далее по аналогии разделяются типы 22, 33 и прочие. Трехпанельные теплообменники имеют достаточно тяжелый вес, медленнее нагреваются и требуют более сложного ухода.

Чугунные радиаторы

Изготавливаются из нескольких одинаковых секций, вылитых из чугуна и герметично соединенных друг с другом. При установке подобного отопителя необходимо определиться с количеством секций, которое зависит от площади помещения, количества окон, высоты этажа, углового размещения квартиры.

Характеристики:

• Выдерживаемое давление 18 атмосфер;
• Температура горячей воды – 150 C;
• Мощность 100–150 Вт;

Преимущества:

1. Устойчивость к образованию коррозии. Чугун – износостойкий материал, качество теплоносителя не влияет на функциональность.
2. Продолжительное время после прекращения нагрева сохраняет тепло.
3. Срок эксплуатации 30 лет и более.
4. Совместимость с другими материалами.
5. Повышенная теплоотдача благодаря вертикальному расположению внутренних ребер.
6. Термостойкость, прочность.
7. Благодаря внутреннему диаметру и объему секций создается минимальное гидравлическое сопротивление и не случаются засоры.

Недостатки:

1. Тяжелый вес, создающий трудности с монтажом и перемещением.
2. Медленный нагрев.
3. Невозможность встраивания регулятора температуры.
4. Сложность в уходе и окрашивании.
5. Внешнее покрытие не устойчиво, может отслаиваться и шелушиться. По этой причине возникает необходимость периодического окрашивания батареи.
6. Непрезентабельный внешний вид.
7. Повышенные затраты топлива в связи с большим внутренним объемом.
8. У чугунных теплообменников пористая внутренняя поверхность, собирающая на себе загрязнения, которые со временем приведут к ухудшению теплопроводных качеств батареи.

Биметаллические радиаторы

К этому виду относятся устройства с алюминиевым корпусом и стальными трубами внутри. Они наиболее распространены при установке в жилых помещениях.

Характеристики:

• Показатель рабочего давления – от 18 до 40 атмосфер;
• Тепловая мощность – 125–180 Вт;
• Допустимая температура теплоносителя составляет от 110 до 130 градусов;
• Гарантийный срок эксплуатации в среднем 20 лет.

Разновидности:

1. Биметаллические на 100%, т. е. внутренний сердечник состоит из стали, внешняя часть – из алюминия. Они прочнее.
2. Биметаллические на 50% – из стали состоят только те трубы, которые усиливают вертикальные каналы. По стоимости они дешевле, чем первый тип, и нагреваются быстрее.

Преимущества:

1. Продолжительный срок службы без необходимости в техническом обслуживании.
2. Повышенный уровень теплопередачи. Это достигается за счет быстрого нагрева алюминиевых панелей и небольшого внутреннего объема стального сердечника.
3. Прочность, надежность, устойчивость к механическим воздействиям и скачкам давления.
4. Устойчивость к образованию коррозии за счет использования высокопрочной стали со специальным покрытием.
5. Легкий вес, удобство монтажа.
6. Эстетичный внешний вид, который впишется в интерьер.

Недостатки:

1. Дорогостоящие.
2. Во время спуска воды из отопительной системы, при одновременном воздействии воздуха и воды, стальной сердечник может подвергаться коррозии. В таком случае лучше использовать биметаллические модели с медным сердечником и алюминиевыми панелями.
3. Алюминий и сталь отличаются показателями теплового расширения. Поэтому возможна нестабильность теплопередачи, характерные шумы и потрескивание внутри устройства, в первые годы эксплуатации.

Для правильной эксплуатации теплообменника из биметалла рекомендуется устанавливать кран для отвода воздуха и запорную арматуру на подводящую и отводящую трубу.

По конструктивным особенностям разделяются на следующие типы:

1. Секционные
2. Панельные
3. Трубчатые

Секционные радиаторы

Приборы, состоящие из однотипных секций, соединенных вместе, внутри каждой из которых проведено от двух до четырех каналов, по которым движется теплоноситель.

Корпус с секциями собирается нужной тепловой мощности, длины, формы. Изготавливаются из различных материалов – стали, алюминия, чугуна, биметаллов.

Преимущества:

1. Возможность устанавливать дополнительные секции или убирать лишние в зависимости от необходимой длины теплообменника и площади отапливаемого помещения.
2. Повышенная теплоотдача, производящаяся методом излучения и конвекции.
3. Увеличивая количество секций, повышается мощность радиатора.
4. Низкая стоимость.
5. Экономичность.
6. Установка регуляторов температуры.
7. Различное межосевое расстояние позволяет устанавливать отопитель повсеместно.

Недостатки:

1. Стыки между секциями подвержены протечкам воды, а при резко возрастающем давлении могут разойтись.
2. Сложности в уходе, связанные с удалением загрязнений в пространстве между секциями.
3. Внутренняя поверхность секций имеет неровности, что создает засоры.

Панельные радиаторы

Состоят из двух обработанных антикоррозийной защитой металлических щитов, скрепленных между собой при помощи сварки. Внутри панелей по вертикальным каналам циркулирует теплоноситель, а к тыльной стороне присоединены ребра для увеличения площади нагреваемой поверхности в форме П.

Панельные теплообменники разделяются на одно-, двух -, и трехрядные, изготавливаются из стали.

Преимущества:

1. Разнообразие размеров панельных щитов позволяет подбирать для отопления в соответствии с площадью помещения. В зависимости от габаритов увеличивается или уменьшается мощность. Большая площадь поверхности щитов обладает повышенной теплоотдачей.
2. Благодаря малой инерционности, батарея быстро реагирует на смену температуры.
3. Легкий вес.
4. Благодаря компактной конструкции, размещение батареи возможно в труднодоступных местах помещения.
5. Низкая стоимость.
6. Для нагрева панельного радиатора необходимо в несколько раз меньше количества воды, чем для секционного.
7. Эстетичный внешний вид.
8. Удобство в монтаже из-за целостной конструкции.

Недостатки:

1. Невозможность применения в системах с высоким давлением.
2. Нуждаются в чистом теплоносителе без химических примесей и грязи.
3. Невозможность увеличить или уменьшить размеры для отопления как в случае с секционным.
4. При некачественной покраске защитным материалом возможно образование коррозии.
5. Чувствительность к гидроударам.

 

Трубчатые радиаторы

Состоят из вертикальных трубок количеством от 1 до 6, соединенных нижним и верхним коллектором. Благодаря несложной конструкции обеспечивается беспрепятственная и эффективная циркуляция теплоносителя.

Уровень теплоотдачи зависит от толщины трубок и размеров самого агрегата, которые варьируются от 30 см до 3 м. Показатель рабочего давления, выдерживаемого трубчатыми моделями, составляет до 20 атмосфер. Производятся из стали.

Главное преимущество – устойчивость к перепадам давления. Закругленные края и форма трубок не позволяют скапливаться на их поверхности пыли и другим загрязнениям. Внешний вид стильный и современный, многообразие форм позволяет создать дизайнерскую модель для любого интерьера. Прочные сварные стыки исключают протекание воды.

Недостатки: подверженность коррозии и стоимость.

Благодаря конвекции, такие радиаторы основательно прогревают воздух помещения.

При создании комфортных условий для проживания внимание уделяется деталям, которые должны гармонично вписываться в дизайн жилого или общественного помещения. Часто при воплощении дизайн-проекта, требуется органично вписать в него каждый элемент.

Отопительный прибор также имеет разновидности форм, способных создавать целостность интерьера. К таким относятся вертикальные, плоские, зеркальные, напольные, плинтусные устройства из различных материалов.

Вертикальные радиаторы

Агрегаты с вертикальным размещением были созданы для тех случаев, когда в помещении невозможна установка. Это зависит как от дизайна интерьера, так и от габаритов или нестандартной формы жилой площади.

Вертикальный теплообменник можно сделать частью интерьера и не скрывать за декоративными элементами. Главное отличие – размеры, где длина превышает ширину, и вертикальное размещение на стене. Прибор такого типа незаменим в помещении с панорамными окнами.

Вертикальные радиаторы могут быть разнообразных конструкций – панельной, трубчатой, секционной, и изготовлены из различных материалов – чугуна, стали, алюминия. По способу подключения к отопительной системе различают боковое, нижнее и диагональное.

Преимущества:

1. Большой ассортимент форм и размеров, цветовых решений.
2. Компактность, которая достигается за счет уменьшения длины батареи вдоль стены.
3. Декоративность выражается также в незаметности всех его крепежных и соединительных элементов.
4. Простота монтажа, которая достигается благодаря небольшому весу и цельности его конструкции.
5. Большая площадь для увеличения теплоотдачи.
6. Быстрота нагревания.
7. Для нагрева не требуется большого количества воды, что помогает экономить.
8. Легкость в уходе.

Недостатки:

1. Дорогостоящий
2. Возможно падение теплотехнических характеристик отопителя по причине того, что воздух сверху всегда будет теплее нижнего. В соответствии с этим, верхняя часть будет отдавать меньше тепла, чем нижняя.
3. Неравномерное распределение тепла по всей площади помещения вследствие того, что излучаемое тепло скапливается в верхней части комнаты.
4. Рекомендуется встраивать батарею с редуктором для нормализации внутреннего давления.

В остальных случаях недостатки и достоинства соответствуют тем, которые свойственны каждому типу обычных батарей – секционным, трубчатым, панельным.

Факторы, влияющие на эффективность работы:

1. Одно- или двухтрубная сема подключения в системе. Первая является менее экономичной в расходе воды, но простая в монтаже и не требует излишних затрат.
2. Тип подачи воды в систему – верхний, нижний, боковой.
3. Способ подключения к отопительной системе. Универсальным считается диагональное подключение.

Результативность теплоотдачи зависит от правильности подключения к системе обогрева. Перед установкой важно утеплить часть стены для сокращения тепловых потерь.

Плоские радиаторы

Для компактного размещения и освобождения пространства используются плоские модели.

Характеристики:

• Гладкая лицевая панель, не позволяющая скапливаться на ней пыли.
• Габариты – от 30 см до 3 м.
• Расходуется малое количество воды, что позволяет легко регулировать при помощи термостатов.
• Нижнее и боковое подключение.
• Используется в качестве декоративного элемента, строгих форм или ярких цветов.

Функционирование аналогичное панельным и секционным: между двумя металлическими листами циркулирует теплоноситель, в случае, если проложен ТЭН, получается электрический плоский вариант.

Рабочее давление до десяти атмосфер, максимальный нагрев воды – 110 С. Различают однопанельные, двухпанельные и трехпанельные отопители.

Главное достоинство – компактные размеры и быстрый нагрев. Помимо этого, они легки в уходе, имеют привлекательный и стильный внешний вид. Декорация плоских теплообменников позволяет вписать в любой дизайн помещения, а зеркальная поверхность заменит зеркало. Малая глубина монтажа и хороший показатель теплового излучения.

Из недостатков невозможность установки во влажных помещениях во избежание возникновения коррозии, а также высокая стоимость.

Плоские и вертикальные должны оборудоваться устройствами спуска воздуха, поскольку такое расположение вызывает разницу во внутреннем давлении.

Напольные радиаторы

Радиатор, идентичный обычным настенным теплообменникам, но устанавливаемый на горизонтальную поверхность. Он состоит из теплообменника с циркулирующим в нем теплоносителем, окруженным пластинами из алюминия или стали и закрытого снаружи металлической обрешеткой или защитным кожухом.

Снабжен клапаном для удаления воздуха и подсоединяется к трубам с любым диаметром. Единственное отличие от настенных вариантов – напольный радиатор крепится к полу или автономно стоит на нем.

Характеристики:

• Показатели рабочего давления до 15 атмосфер;
• Температура нагрева внешнего корпуса – до 60 градусов;
• Температура теплоносителя – 110 C;
• Размеры в длину составляют до 2 м, в высоту в среднем – 1 м.

Изготавливаются из чугуна, алюминия, стали, биметаллов. Многие из моделей трансформируются из настенных в напольные и наоборот, при помощи кронштейнов.

Достоинства:

1. Пожаро — и травмобезопасный.
2. Равномерный обогрев помещения.
3. Разнообразие форм и размеров под стиль интерьера и по желанию покупателя.
4. Использование меди в теплообменнике улучшает антикоррозийные качества, увеличивает срок службы.
5. Встроенное электронное и автоматизированное управление.
6. Экономичность.
7. Установка возможна в любом месте помещения, куда подводится труба с горячим водоснабжением.
8. Обеспечение естественной конвекции.
9. Встроенные дополнительные функции обогревают и очищают окружающий воздух.
10. Напольный теплообменник – удобный вариант в помещениях, в которых нет возможности установки настенных из-за веса, или установлены панорамные окна.
11. Компактные размеры.
12. Повышенная теплоотдача.
13. Устойчивость к механическим воздействиям.

Недостатки:

1. Возможны проблемы с монтажом, поскольку установка напольного радиатора подразумевает подводку труб, скрытых под полом.
2. Стоимость с медными трубами и алюминиевыми пластинами достаточно высокая. Чугунные модели стоят дешевле, но обладают меньшей теплопроводностью. Стальные напольные модели обладают малой теплоотдачей.

Радиаторы для ванной

Комфортную атмосферу в ванной комнате, отсутствие сырости, неприятного запаха, поддержание оптимального уровня влажности обеспечит правильно установленный радиатор.

Разделяют по способу нагрева и форме:

1. Водяные, нагреваемые проточной водой

Присоединяются к отопительной системе дома по способу обычного настенного. Дополнительно может оснащаться терморегуляторами, с помощью которых устанавливается необходимая температура поверхности.

В качестве внешнего покрытия водяного агрегата рекомендуется использовать нержавеющую сталь, медь или латунь.

2. Электрические

Функционирует автономно, внутри встроен нагревательный элемент, работающий от сети. Удобство монтажа. Не способен обогреть всю площадь ванной комнаты, поэтому целесообразно использовать его в совокупности с другими обогревателями, например, с системой теплый пол. К тому же подобный тип дороже в обслуживании, чем водяной.

3. Комбинированные: водяные и электрические.

Способны функционировать от системы отопления и от сети. Из минусов – стоимость. Бывают простых форм и дизайнерских.

В зависимости от материала различают:

1. Чугунные.

Плюсы: повышенная теплоотдача, дешевая цена, хороший срок службы.

Минусы: непривлекательный облик. Если отсутствует защитный полимерный слой, произойдет отслоение внешнего лакокрасочного покрытия, и батарея потеряет внешний вид.

2. Стальные.

Минусы: подверженность коррозии, возникновение протечек со временем, которые под сильным давлением воды пробивают брешь.

3. Алюминиевые.

Плюсы: легкий вес, компактный размер, привлекательный внешний вид.

Минусы: не подходят для системы с централизованным отоплением, поскольку не переносят гидроударов и загрязненного песком и химическими примесями, теплоносителя.

4. Биметаллические.

Плюсы: срок службы (до 20 лет), хорошие показатели теплоотдачи, устойчивость к гидроударам и перепадам давления.

Минусы: стоимость.

5. Инфракрасные.

Плюсы: удобное крепление в любом месте ванной комнаты, сохраняя полезную площадь помещения, возможность регулирования температуры, обогрев предметов, находящихся в комнате.

Минусы: высокая стоимость.

Батарею отопления в ванной комнате, независимо от типа и формы, можно закрыть декоративной панелью. Так поверхность не подвергнется внешним воздействиям при неизменном количестве излучаемого тепла.

Радиатор для квартиры

В многоквартирных домах не каждый агрегат может использоваться эффективно на протяжении долгих лет.

Необходимо учитывать особенности системы централизованного отопления:

1. Теплоноситель имеет загрязнения в виде различных химических примесей, способных со временем вызывать коррозию.
2. Твердые песчинки и прочие засоры с течением времени воздействуют на стены труб, взывая их истирание.
3. Температура воды изменяется, так же, как и уровень кислотности.
4. Скачки давления вызывают расхождение стыков сварных швов на стенках.

Параметры выбора:

1. Указанное производителем рабочее давление в агрегате превышает давление в отопительной системе.
2. Прибор отопления устойчив к гидроудару.
3. Внутренняя поверхность стенок теплообменника должна быть со специальным защитным покрытием, защищающим от химического воздействия элементов друг на друга, а толщина стенок должна противостоять физическим воздействиям засоряющих частиц изнутри.
4. Выбирать стоит с наибольшей теплоотдачей.
5. Длительность срока службы.
6. Внешний дизайн.

Варианты, подходящие для установки в квартире:

1. Биметаллические.

Подходят по всем необходимым параметрам для установки и долгой службы в квартире многоэтажного дома. Выдерживают гидроудары, максимальное рабочее давление составляет до 50 атмосфер, внутренняя и внешняя обработка защитным покрытием сохраняет от коррозии и изношенности поверхности.

Легкий вес создает удобство при монтаже, а внешний вид привлекателен в любом интерьере. Единственный минус – дорогостоящий.

2. Чугунные.

Долгий срок службы, толстые стенки, устойчивость к образованию коррозии, химически пассивный материал таких теплообменников создает условия для использования в квартире. Чугун долго сохраняет тепло по сравнению с другими материалами. Обогрев излучением эффективнее конвекции.

Хорошая теплоотдача, доступная цена, при сливании воды из системы внутренняя поверхность не ржавеет. Минусы –  слишком большие скачки давления чугун может не выдержать, имеет тяжелый вес и создает неудобства при монтаже.

Не подходят для установки в квартире:

1. Стальные.

Не выдерживают давления, характерного для системы централизованного отопления, несмотря на хорошую теплоотдачу и экономичность использования ресурсов.

2. Алюминиевые.

Алюминий быстро подвергается коррозии в соединении с водой с химическими примесями и ее уровнем pH, не выдерживает сильного давления в отопительной системе.

Подходят биметаллические и чугунные. Если высота дома составляет более пяти этажей, и в квартире изначально были установлены не чугунные батареи, рекомендуется монтировать биметаллические.

Радиатор для частного дома

Для правильного выбора отопителя в частный дом нужно опираться на следующие особенности автономной системы отопления:

1. В отличие от централизованной отопительной системы, автономная работает при небольшом давлении и без примесей химических веществ.
2. Отсутствие больших перепадов давления.
3. Уровень кислотности воды относительно постоянный.

Перед выбором необходимо совершить точный расчет выделяемой тепловой энергии в соответствии с площадью помещений.

Следует учитывать тепловые потери здания, чтобы правильно подобрать мощность. Немаловажными факторами являются его размеры, а также соотношение цены и качества.

Особенности:

1. Стальные.

Секционные и панельные типы представляют собой доступный по цене вариант с хорошей теплоотдачей и привлекательным внешним видом. В частном доме с большими оконными проемами позволяет перекрыть доступ холодного воздуха извне.

Трубчатые стальные аналогичны по положительным характеристикам, но цена более высокая.

Плюсы стальных теплообменников при использовании в частном доме: легкий вес, удобные размеры, долгий срок эксплуатации, экономичность и отсутствие окисляемости от некачественного теплоносителя.

Минусы: необходимость постоянной заполненности водой во избежание появления коррозии, обслуживание раз в три года для исключения засоров внутри батареи, а также чувствительность к механическим воздействиям.

2. Алюминиевые.

Благодаря своей большой тепловой мощности, алюминиевый теплообменник подходит для автономной системы отопления. Для  длительной службы  нужно следить за уровнем pH воды.

При выборе подобного типа радиатора нужно сделать точный расчет по площади помещения, иначе существует риск перепада температур между полом и потолком. Должны быть снабжены датчиками температуры, давления и грязевыми фильтрами.

3. Биметаллические.

Характеристики подходящие для использования в частном доме, но стоимость высокая. Поскольку автономная система отопления не требует сопротивления мощным скачкам давления и агрессивной среде теплоносителя, можно найти выгодный вариант с необходимыми для качественной службы параметрами.

Стоимость биметаллического радиатора окупится по причине длительности срока службы.

4. Чугунные.

Благодаря тому, что чугунный радиатор медленно остывает, можно экономить на топливных ресурсах. Повышенная устойчивость к коррозии и прочность в соотношении с низкой стоимостью способны обеспечить длительный срок эксплуатации, что подойдет для отопления частного дома.

Недостаток – требуется периодический уход, чистка, покраска, необходимость прочного крепления чугунной батареи.

Реклама от спонсоров: // // //

Какие бывают радиаторы и чем они отличаются

Часто в повседневной жизни, применительно к отоплению, можно услышать слово «батарея». Так вот об этих батареях, а правильнее сказать радиаторах или приборах отопления и пойдет речь.

В прежние времена батарея была массивным, сто раз окрашенным, чугунным изделием под подоконником, которая плохо или хорошо, но выполняла свою функцию — отапливать помещение. …

Сегодня батарея — это радиаторы или конвекторы, которые могут иметь различную конструкцию и форму, изготавливаться из разных материалов, окрашиваться в различные цвета радуги, быть элементом  дизайна помещения и позволяющие регулировать температуру под ваши индивидуальные запросы (даже автоматически).

Итак, популярно об отопительных приборах:

Какие бывают радиаторы и чем они отличаются

По конструкции все гидравлические отопительные приборы  можно разделить на четыре основных типа: секционные, панельные, трубчатые (к ним относятся и полотенцесушители) и конвекторы.

Секционные отопительные приборы

Такие приборы состоят из отдельных нагревательных элементов-секций. Секционными могут быть отопительные приборы из алюминия, чугуна, стали, а также так называемые биметаллические (имеющие алюминиевый корпус и стальную трубу, по которой движется теплоноситель). Секции соединяются между собой при помощи ниппелей, а между секциями устанавливаются уплотнения. Чаще прокладки изготавливаются из резины, что нормально при использовании воды в качестве теплоносителя, но недопустимо при использовании в качестве теплоносителя антифриза, т.к. резина может быть разрушена его агрессивным воздействием (в таких случаях в современных отопительных приборах применяются специальные уплотнения).

Панельные (несекционные) отопительные приборы

В основном это стальные панельные радиаторы. Конструкция панельного радиатора — это грубо говоря два сваренных между собой стальных листов (толщиной, обычно, 1,25 мм ) с вертикальными каналами, в полости которых циркулирует теплоноситель. Для увеличения нагреваемой поверхности, а, как следствие, теплоотдачи к тыльной стороне панели приварены стальные П-образные рёбра.

Трубчатые отопительные приборы

В большинстве случаев конструкция таких радиаторов состоит из вертикально расположенных изогнутых стальных трубок, соединяющих верхний и нижний коллекторы.

Стоит отметить, что стальные трубчатые радиаторы — это обычно наиболее дорогой тип радиаторов (в пересчете на 1 кВт).

Конвекторы (или пластинчатые отопительные приборы)

Конвектор, образно говоря, — это одна или несколько труб (по которым движется теплоноситель) с «надетыми» на них металлическими «ребрами-пластинами». Воздух проходит сквозь конвектор снизу вверх, нагреваясь от многочисленных теплых оребрений.

Трубы таких отопительных обычно изготавливаются из стали или меди. В некоторых конвекторах величина теплового потока регулируется специальной заслонкой, открывая или закрывая которую, можно увеличить или уменьшить поток движущегося нагретого воздуха. Конструкция конвектора может быть совсем открытой или закрытой декоративным кожухом (в настенных и плинтусных вариантах). Конвекторы встраиваемые в пол накрываются декоративной решеткой.

Все об алюминиевых радиаторах

Преимущества алюминиевых радиаторов:

 — алюминиевые радиаторы имеют очень хорошую теплоотдачу.

 — алюминиевые радиаторы имеют низкую массу (вес одной секции без воды  около одного кг), что облегчает монтаж.

 — алюминиевые радиаторы имеют привлекательный дизайн и поэтому зачастую потребители делают выбор в пользу алюминиевых радиаторов.

Наиболее распространены модели алюминиевых радиаторов с межцентровым (межосевым) расстоянием 500 мм и 350 мм (также существуют варианты с межосевым расстоянием 200, 400, 600, 700, 800 мм и др.). Необходимая  длина алюминиевого радиатора и соответственно его мощность «набирается» (складывается) из отдельных секций, что позволяет достаточно точно подобрать требуемые для отопления конкретного помещения параметры.

Для подключения алюминиевых радиаторов к системе отопления необходим  монтажный комплект, включающий в себя: от 2-х до 4-х кронштейнов, кран Маевского (воздухоспускной кран ручного регулирования), проходные пробки (переходники) различного диаметра (1/2 дюйма или ¾ дюйма) и направленности (левая или правая) и глухие пробки (заглушки).

По желанию заказчика на подводящих и/или отводящих теплоноcитель трубах можно установить шаровые краны/вентили (для демонтажа радиатора или для экстренного отключения от системы отопления), а также термостатические вентили с термоголовками (для поддержания заданной температуры в помещении).

Существует две технологии производства алюминиевых радиаторов:

 — литые (каждая секция отливается как цельная деталь к которой привариваются донные части).

 — экструзионные — произведенные методом экструзии. При экструзии алюминиевый сплав продавливается через сильеру стальные пластины с отверстиями определенной формы и сечения (экструдеры), в результате чего получают длинные профили определенной формы. После остывания полученные заготовки нарезают по размерам радиатора, после чего привариваются донные и верхние части.

Рабочее давление алюминиевых радиаторов разных производителей отличается достаточно существенно. Можно сказать, что существуют 2 типа алюминиевых секционных радиаторов:

— стандартный «европейский» тип, рассчитанный на рабочее давление примерно 6 атм. Он хорош для применения в коттеджах и других автономных системах отопления.

— «усиленный» радиатор с рабочим давлением не менее 12 атм.

 Недостатки алюминиевых радиаторов:

При контакте алюминия с водой происходит выделение водорода, что при не действующем автоматическом воздухоотводчике (или при отсутствии крана Маевского, регулирующегося вручную)  может привести даже к разрушению секции радиатора.

При использовании алюминиевых радиаторов надо обратить особое внимание на химический состав (pH) теплоносителя в вашей системе отопления. Что при городском централизованном отоплении это сделать почти невозможно. pH теплоносителя должен находиться примерно в пределах рН=7-8. Кроме того, важно помнить, что коррозия, разрушающая алюминиевые радиаторы усиливается при наличии в системе отопления гальванических пар алюминия с другими металлами (например: алюминивые радиаторы + разводка отопительной системы выполненная из медных труб).

Тем не менее, если при проектировании и монтаже системы отопления учесть все требования и рекомендации по установке и эксплуатации алюминиевых радиаторов, то они прослужат вам долго верой и правдой.

Все о биметаллических радиаторах

Биметаллические радиаторы имеют алюминиевый корпус и стальную трубу, по которой движется теплоноситель. Грубо говоря, биметаллический радиатор — это стальной каркас залитый алюминием, теплоноситель в таких радиаторах почти не контактирует с алюминием, т.к. движется по стальным трубкам, которые в свою очередь передают тепло алюминиевым панелям.

Этот тип радиаторов соединил лучшие свойства алюминиевых радиаторов с полезными качествами стали. Благодаря прочности стали биметаллические радиаторы выдерживают большее давление (для многих из них рабочее давление составляет 20-30 и более атм.) и позволяют снизить требования к качеству (pH) теплоносителя, которые очень существенны при использовании обычных алюминиевых. Кроме того биметаллические радиаторы имеют хорошую теплоотдачу и современный дизайн, внешне такие радиаторы очень похожи на алюминиевые, но стоят несколько дороже.

Биметаллические радиаторы пригодны для использования в городских системах централизованного отопления. Но как и для всех радиаторов, в которых теплоноситель соприкасается со сталью, для «биметалла» вредно повышенное содержание кислорода в теплоносителе, который способствует развитию коррозии стали. Поэтому здесь необходима установка на радиатор автоматического или ручного (кран Маевского)  воздухоотводчика.

Для подключения биметаллических радиаторов к системе отопления необходим  монтажный комплект, включающий в себя: от 2-х до 4-х кронштейнов, кран Маевского, две проходных пробки различного диаметра (1/2 дюйма или ¾ дюйма) и направленности (левая или правая) и одна глухая пробка (заглушка).

По желанию заказчика на подводящих и/или отводящих теплоноситель трубах можно установить шаровые краны, вентили (для демонтажа радиатора или для экстренного отключения от системы отопления), а также термостатические вентили с термоголовками (для поддержания заданной Вами температуры в помещении).

Стальные панельные радиаторы

Стальные панельные радиаторы — одни из наиболее используемых отопительных приборах в системах индивидуального отопления (обычно в загородных домах). Они обладают небольшой тепловой инерцией, а соответственно, с их помощью легче осуществлять регулирование температуры в помещении.

Рабочее давление для большинства моделей стальных панельных радиаторов лежит в пределах 9 атм.

Благодаря широчайшему модельному ряду (ассортимент панельных радиаторов ведущих производителей состоит из нескольких сотен моделей разной глубины, ширины и высоты) можно подобрать оптимальный по параметрам панельный радиатор практически для любого помещения. Стандартная высота этих отопительных приборов равна: 300, 350, 400, 500, 600 и 900 мм (есть и более низкие — 250 мм ), ширина — от 400 до 3000 мм , глубина от 46 до 165 мм .

Если говорить о недостатках, то, что как все стальные отопительные приборы они при контакте с водой подвержены коррозии, чувствительны к гидравлическим ударам и рассчитаны на не очень высокое давление. Они хороши для использования в индивидуальных системах (например в загородных домах и коттеджах), а применять их в городских квартирах надо очень осторожно, внимательно ознакомившись с техническими параметрами и требованиями, указанными производителем.

По разновидности подключения к трубной разводке существует три типа панельных радиаторов — с нижним, боковым и универсальным подключением. В стальных панельных радиаторах с нижним подключением встроен термостатический вентиль, на который можно установить терморегулятор, для поддержания заданной температуры в помещении. Для стальных панельных радиаторов с боковой подводкой комплект подключения входит в стоимость радиатора. Для стальных панельных радиаторов с нижней подводкой  необходимо приобрести узел подключения (подсоединения) Мультифлекс. При этом стоимость радиаторов с нижним подключением немного выше, чем аналогов с боковым подключением.

Производители панельных радиаторов в комплект поставки включают кронштейны (скобы) для размещения радиатора на стене, но можно приобрести специальные ножки для установки его на пол, если размещение на стене по каким-либо причинам нежелательно или невозможно.

По желанию заказчика на подводящих и/или отводящих теплоноситель трубах можно установить шаровые краны, вентили (для демонтажа радиатора или для экстренного отключения от системы отопления).  

В нашем каталоге представлен широкий ассортимент радиаторов, все в наличии на нашем складе в Москве. 

Виды радиаторов отопления для квартиры: как выбрать и установить?

Система отопления – это большое, теплое «сердце» дома и сложная инженерная конструкция, которая не терпит приблизительности и требует грамотного инженерного просчета. Ведь все это не просто радиаторы и трубы, а серьезный вопрос микроклимата в доме, эстетики и энергосбережения.

Виды радиаторов отопления для квартиры

Не все представленные сегодня на рынке радиаторы подходят для установки в квартире с центральной системой отопления, поэтому подходить к выбору следует со всей ответственностью. Чтобы понять, как правильно подобрать радиаторы отопления, давайте рассмотрим их основные виды.

Виды радиаторов, которые устанавливают в квартирах

Чаще всего в магазинах и на рынках представлены радиаторы отопления из таких материалов:

1. Чугунные.
2. Стальные (трубчатые и панельные).
3. Алюминиевые.
4. Анодированные.
5. Биметаллические.
6. Медные.
7. Пластиковые.

Так, а какой же выбрать для квартиры, давайте вместе попытаемся разобраться в этом вопросе!

Чугунные радиаторы

Чугунный радиатор

Их можно назвать одними из самых «древних» отопительных приборов, которые и сейчас не утратили своей актуальности.

Благодаря особенностям чугуна, сегодня эти батареи пользуются большой популярностью в нашей стране. За счет толстых стенок, они не боятся гидроударов и способны выдерживать давление в 25-30 атмосфер. Чугунные радиаторы способны функционировать не только в автономной системе отопления, но и в центральной коммуникации. Этот материал не подвержен коррозии, что обуславливает популярность батарей в нашей стране, ведь, как известно, носитель тепла зачастую у нас не отличается чистотой. Еще одним преимуществом чугунных батарей является их способность долго сохранять тепло, даже после отключения отопительной системы.

К недостаткам чугунных батарей можно отнести тяжелый вес, что значительно усложняет процесс монтажа. В одиночку устанавливать эти радиаторы невозможно.

Кроме того, чугун обладает низкой теплопроводностью, из-за чего эффективность достигается только при стабильной температуре в 70⁰С. Для частного дома или автономного отопления это может стать накладным, а вот для квартирного решения при нормальном функционировании центральной отопительной системы, это хороший вариант.

В советские времена, производили чугунные размеры стандартного размера. Для увеличения обогрева квартиры приходилось наращивать систему, что не всегда положительно сказывалось на эстетическом виде. Сегодня же, на современном рынке, представлено множество вариантов чугунных радиаторов от отечественных и зарубежных производителей разной мощности. Поэтому можно подобрать небольшие батареи, которые идеально впишутся в общую концепцию интерьера. Раньше чугунные батареи крепились кронштейнами к стене. Сегодня можно выбрать красивые радиаторы с напольной установкой, которые имеют элегантный вид.

Напольный чугунный радиатор

Современные чугунные батареи не нуждаются в дополнительной обработке и окраске. Они уже продаются готовыми к монтажу, и нет необходимости их каждый год окрашивать. Уход за ними минимальный: из-за гладкой поверхности, на них практически не оседает пыль.

Многообразие цветов и стилей чугунных батарей помогает сегодня их не только гармонично вписать в классический или ретро стиль, но и сделать радиаторы отдельным декоративным элементом.

Достоинства чугунных радиаторов:

• Устойчивость к коррозии.
• Стильный внешний вид.
• Неприхотливость к чистоте носителя.
• Доступная цена.
• Длительное время сохраняют тепло.
• Могут функционировать в центральной и автономной системе отопления.

Недостатки:

• Тяжелый вес.
• Сложность монтажа.
• Долго нагреваются до нужной температуры.

Делаем вывод: для квартир с центральным отоплением выбор чугунных радиаторов оптимален. Они прослужат не менее 15-20 лет и будут эффективно отдавать тепло.

Особенности монтажа чугунных батарей

Учитывая большой вес чугунных батарей, монтаж – процесс достаточно трудоемкий и тяжелый. Если вы решили самостоятельно производить установку чугунных радиаторов, то необходимо учитывать следующие факторы:

Лучшее место для батареи — под окном	Монтаж лучше проводить в летний период времени, во время отключения отопительной центральной системы. Определите место для установки будущей батареи. Оптимальным местом будет зона под окном. Это обеспечит нормальную циркуляцию холодного и горячего воздуха по всей комнате.
Разметка под батарею	Выполните на стене разметку креплений и расположение конструкции. Используйте строительный уровень, чтобы проконтролировать горизонтальность линии. При неровном наклоне батареи, в процессе эксплуатации могут образоваться воздушные пробки.
Регулировка нипелей батареи	Перед процессом установки, выполните регулировку ниппелей. Особенно это касается приборов отечественных производителей. Для этого необходимо раскрутить батарею, отрегулировать ниппели и собрать все обратно. Для того чтобы избежать перекоса ниппелей, разборку батареи необходимо производить на радиаторном верстаке с использованием специальных ключей. При этом производим по одному обороту с каждой стороны, чтобы избежать перекоса. Открутив ниппели, снимаем секции. Отрегулировав ниппели, собираем обратно строго в обратной последовательности. Необходимо протестировать, не даст ли батарея течь. Производим «опрессовку». Только теперь можно приступать к монтажу.
Пример крепления на кронштейны	В бетонных и кирпичных стенах чугунные батареи крепятся к стене с помощью специальных кронштейнов. Этого будет достаточно, чтобы батарея не наклонилась под давлением воды. Радиатор стандартного размера должен крепиться к стене, как минимум, на четыре опоры. При креплении чугунных батарей к деревянной стене, нужно подстраховаться и создать дополнительную напольную опору. Расстояние от стены должно быть – 5 см, от пола – 10 см. Вбив опоры в стену, устанавливайте на них батарею сразу на все кронштейны.
Проверка результатов работ уровнем	Процесс монтажа зависит от типа креплений. Обычно в продажу поставляются батареи с четырьмя отверстиями, расположенными по углам конструкции. Два отверстия используются для подключения прямой и обратной магистрали, остальные закрываются воздухоотводящими кранами и заглушками. К водоснабжению подключайте батарею только после того, ка проверили по уровню горизонтальность расположения конструкции. Открытые концы труб соединяйте газовой сваркой, чтобы обеспечить надежное, герметичное и долговечное соединение. По окончанию всех работ, проверьте герметичность всей конструкции, включив воду.

Стальные радиаторы

Радиаторы из стали

Стальные батареи представляют собой оптимальное соотношение цены и качества. Они способны выдерживать достаточно большую нагрузку и гидроудары отопительной системы. А благодаря высокому уровню тепло проводимости, стальные батареи быстро нагреваются. Для автономного отопления или обогрева частного дома, такой вариант достаточно практичен.

Говоря о стальных радиаторах, следует упомянуть, что они бывают двух видов: панельные и трубчатые.

Панельные стальные батареи

Стальная батарея панельного типа

Панельные радиаторы представляют собой конструкцию из двух стальных листов, соединенных между собой сваркой. Некоторые модели оснащены конвекционными элементами для создания вертикального направления разогретого воздуха. Это позволяет создать своеобразный тепловой барьер для холодного потока, идущего от окна.

Для обеспечения прочности и долговечности, конструкцию окрашивают только после полной сборки. При покупке обязательно внимательно изучите покрытие, так как это влияет на дальнейшую эксплуатацию. На участках, окрашенных плохо, может возникнуть коррозия. Панельные радиаторы рассчитаны на нормальное давление, создаваемое в центральной отопительной системе. Длина может варьироваться от 40 см до 3 метров, а высота – от 20 до 90 см. Размер необходимо рассчитывать исходя из общей площади помещения.

Подключение к теплоносителю может быть снизу или сбоку, поэтому выбирая, нужно учитывать расположение разводки труб отопительного контура.

Плюсы:

• легкий вес;
• простота монтажа;
• быстрое прогревание, что позволяет экономить на коммунальных услугах;
• привлекательный внешний вид;
• компактный размер.

Минусы:

• уязвимость к мощным гидроударам центральной отопительной системы. Если же выбор при обустройстве отопительной системы дома все равно падает на панельные стальные батареи, необходимо защитить конструкцию и установить редуктор, который будет сглаживать перепады давления в сети.
• Подверженность коррозии.
• Небольшой срок эксплуатации. Как правило, внутренняя поверхность стальных панелей не имеет антикоррозийного покрытия, а теплоноситель не всегда отличается чистотой. В результате, уже через 7-10 лет, внутренний слой батареи может быть разрушен.

Трубчатые стальные батареи

Стальная батарея трубчатого типа

В отличие от панельных батарей, трубчатые радиаторы представляют собой конструкцию, состоящую из нескольких секций, скрепленных между собой при помощи сварки. В зависимости от площади помещения и отопительного эффекта, необходимо рассчитать мощность готового модуля и выбрать оптимальный размер. Небольшая толщина труб от 1,5 до 2 мм предупреждает быть осторожным и стараться использовать подобные конструкции только для малоэтажных построек с системами закрытого типа.

Нормальная работа трубчатых стальных батарей возможна при давлении в 8-10 атмосфер. Если же центральная отопительная система «грешит» прыжками давления, то целесообразно будет установить редуктор для сглаживания напряжения.

Из-за небольшой толщины стенок, теплоноситель достаточно быстро нагревает стальную конструкцию. Сегодня на рынке представлен огромный выбор трубчатых стальных батарей в самых разных дизайнерских решениях. Их устанавливают не только традиционно у окна или стены, но даже по центру комнаты. Некоторые конструкции выполнены в виде скамейки, подножка которой представляет собой обогревательный прибор. Такую батарею целесообразно устанавливать в коридоре. Днем на нем комфортно будет обуваться, а ночью на стуле можно будет расположить обувь для просушки.

Стальная батарея в форме скамейки

Плюсы:

• Быстрое нагревание. Из-за тонких стенок (1,5 мм) нагревание батарей происходит за считанные минуты, что позволяет экономить на коммунальных услугах (в том случае, если в квартире установлен счетчик). Впрочем, этот плюс может обратиться и в минус. Тонкие стенки подвержены механическому разрушению «грязной» воды, подаваемой центральной отопительной системой.
• Более высокая стойкость к механическим повреждениям по сравнению с панельными батареями.
• Большой выбор стилевых решений. Учитывая богатый выбор цветов, такие радиаторы легко подобрать практически под любой интерьер квартиры. Не нужно будет тратить силы и средства на дополнительное декорирование в виде экранов.

Минусы:

• Уязвимость к мощным гидроударам центральной отопительной системы. Впрочем, этим недостатком грешат практически все приборы, соединенные при помощи сварки. Во время мощного перепада давления, конструкция может начать разрушаться в местах соединения.

Подводя итог, следует сказать, что для квартиры трубчатые стальные батареи – далеко не самый лучший вариант. Установка в доме с автономным отоплением приведет к лишним затратам из-за быстрого остывания. А монтаж в квартире с центральным отоплением может стать причиной аварийных ситуаций.

Особенности монтажа стальных радиаторов

Стальные батареи достаточно легко монтируются, но до конца монтажных работ лучше не снимать упаковочную пленку. Это позволит сохранить чистый вид и не нарушить внешнее покрытие панели. Расстояние до пола и стены у каждой модели разное, поэтому внимательно изучите схему монтажа в инструкции.

В зависимости от типа конструкции, подбираем крепление. Навесной радиатор будем крепить к стене с помощью кронштейнов и дюбелей. Напольная конструкция устанавливается на полу на обычных стойках и традиционно подсоединяется к отопительной трубе.

Стальные радиаторы легко встраиваются в систему отопления и, в зависимости от модели, имеют разный тип подключения: боковой, нижний, верхний. Расстояние между стеной и задней панелью стального радиатора должно быть не менее 25 мм, в противном случае, значительно снизится теплоотдача прибора.

Современные модели обладают блокировочной системой против случайного «демонтажа», поэтому перед установкой прибора необходимо оттянуть вверх крепежный захват и зафиксировать его в таком положении. Начинаем монтаж с нижних крепежей, а уже после надеваем на верхние. Если вы все правильно выполнили, верхний крепеж автоматически защелкнется, надежно фиксируя радиатор на стене.

Алюминиевые батареи

Алюминиевая батарея

Несмотря на свой прекрасный внешний вид, алюминиевые радиаторы – не лучший выбор для отопления квартиры с центральной системой. В квартирах же с автономной системой отопления, такой выбор батарей пользуется большой популярностью. Наряду со стильным внешним видом, они отличаются надежностью и достаточно длительным сроком эксплуатации – 20-25 лет.

Материалом для создания служит алюминий с добавлением кремниевых сплавов, что придает батареям особую прочность. В промышленности, как правило, используют силумин, дюралюминий для повышения технических свойств. Кроме того, добавление кремниевых сплавов позволяет снизить стоимость исходного продукта.

Конструкция алюминиевых батарей достаточно проста: каждая секция состоит из двух горизонтальных каналов большого диаметра и одного вертикального с меньшим диаметром. От вертикального канала отходит несколько ребер, которые «берут» тепловую энергию у горячей воды и «отдают» ее воздуху.

Рассчитанные на давление в 15 атмосфер, они очень уязвимы к воздушным пробкам и гидроударам. Соединение отдельных секций производится при помощи муфтового резьбового метода, что позволяет достаточно быстро произвести монтаж батареи.

Герметичность алюминиевых радиаторов достигается за счет метода литья. Каждая секция отливается в отдельной форме, после чего соединяется в одну общую конструкцию.

На рынке представлены алюминиевые радиаторы самой разной формы и размеров, что позволяет подобрать оптимальный вариант под готовый дизайн квартиры. В зависимости от площади помещения и отопительного эффекта, подбирается и размер алюминиевой батареи.

Алюминиевая батарея может стать элементом дизайна в квартире

У батарей, произведенных с помощью технологии литья, более высокий запас прочности к перепадам давления. Рабочее давление в них достигает 16 атмосфер, но при испытаниях производитель тестирует радиаторы давлением в 25 атмосфер, что позволяет батареям порой выдерживать резкие скачки. Гладкая поверхность литых панелей обеспечивает более высокую теплоотдачу.

Другой метод изготовления алюминиевых батарей – экструзия. Это значительно удешевляет продукт, но и по техническим характеристикам он уступает литым батареям. В качестве основного сырья здесь используется вторичный алюминий, что со временем приводит к хрупкости и коррозии. Поэтому при выборе радиаторов, нужно ориентироваться не только на материал, но и уточнять метод производства. Батареи, произведенные по технологии экструзии, не подлежат наращиванию. Они поступают в продажу уже в стандартном размере.

Алюминиевые радиаторы обладают достаточно малым весом, что значительно упрощает их монтаж, который вполне можно проводить самостоятельно. За счет высокой теплоотдачи алюминия, батареи очень быстро нагреваются. Это позволяет контролировать степень расхода и вручную управлять системой, создавая комфортную температуру в помещении.

Плюсы:

• Устойчивость к коррозии.
• Стильный внешний вид.
• Малый вес (в 3-4 раза легче чугуна).
• Многообразие цветов.
• Высокая теплоотдача.
• Разнообразие размеров.
• Возможность добавлять секции в процессе эксплуатации (применимо только для метода литья).

Минусы:

• Чувствительность к перепадам давления.
• Зависимость от качества воды. При загрязненной воде с высоким pH, конструкция достаточно быстро может выйти из строя.

Особенности монтажа алюминиевых батарей

Устанавливая алюминиевые батареи, следует, в первую очередь, ориентироваться на технические свойства материала. Если при монтаже чугунных батарей главной особенностью был большой вес, то здесь все наоборот. Алюминиевые батареи легкие и хрупкие, поэтому установку следует выполнять очень аккуратно, не снимая упаковки.

Поверхность алюминиевого радиатора может повредиться при монтаже даже от небольшого удара инструментом. В продажу алюминиевые батареи уже поступают в комплекте с кронштейнами, которые легко при помощи дюбелей можно прикрепить к стене.

Для создания максимально эффективной теплоотдачи, следует при монтаже руководствоваться такими параметрами:

• Расстояние между окном и отопительной панелью не должно превышать 10 см.
• Расстояние до стены – 3-6 см.
• Расстояние от панели до пола должны быть в пределах 5-6 см.

Запорный кран устанавливается с двух сторон радиатора для регулировки температуры и для случаев возникновения аварийной ситуации.

После выполнения установки и до момента подключения к отопительной системе, необходимо произвести «опрессовку» прибора. Для этого нужно вызвать представителя соответствующей службы или купить опрессовщик.

Анодные радиаторы

Анодный радиатор

По сути, это тоже алюминиевые батареи. Только исходное сырье (алюминий) проходит более жесткую очистку с анодным оксидированием поверхности. Это позволяет повысить устойчивость к коррозии и химическому воздействию грязной воды.

Анодные батареи производятся по технологии литья, что обеспечивает им герметичность и устойчивость к гидроударам. Они способны выдерживать давление в 20-25 атмосфер. За счет того, что отдельные секции собираются при помощи резьбовых муфт и герметичных уплотнителей, батарея может быть разобрана и дополнена.

Благодаря идеально гладкой поверхности внутренней части радиаторов, достигается максимальная теплоотдача и более эффективная циркуляция горячей воды внутри конструкции. Внешне, анодные радиаторы тоже радуют глаз. Их плавная форма и гладкая поверхность более безопасна, чем угловатая конструкция чугунных батарей.

Единственным недостатком анодных конструкций, пожалуй, можно назвать их высокую стоимость по сравнению с алюминиевыми радиаторами.

Плюсы:

• Высокая теплоотдача.
• Разнообразие размеров и возможность добавления секций в процессе эксплуатации.
• Выдерживают высокое давление (в 20-25 атмосфер).
• Устойчивость к коррозии.
• Стильный внешний вид.

Минусы:

• Высокая стоимость.

Анодные алюминиевые батареи отлично подходят для квартир, как с центральной, так и автономной системой отопления. Если финансовые возможности позволяют, то такие радиаторы прослужат очень долго, радуя своей практичностью, функциональностью и отличным внешним видом.

Монтаж анодных батарей выполняется точно так же, как и установка алюминиевых радиаторов (см. выше).

Биметаллические радиаторы

Биметаллический радиатор

Эти батареи демонстрируют оптимальное соотношение цены и качества. Они способны выдерживать достаточно избыточное давление, и не слишком требовательны к теплоносителю. Именно это обуславливает их сегодняшнюю популярность на строительном рынке, которая уступает только чугунным батареям.

Название радиаторов уже указывает на то, что они собираются из двух материалов. Внешняя часть выполнена из алюминия, а внутренний слой производится из высококачественного сплава меди или стали. Такая комбинация материалов позволяет решить сразу две задачи: улучшить теплоотдачу и повысить стойкость к коррозии. Красивый внешний вид батареям придает эмалевое покрытие в любом цветовом решении.

Биметаллический радиатор выпускается в двух модификациях:

1. Абсолютно биметаллический аппарат, который отличается повышенной прочностью и устойчивостью к перепадам давления в сети. Срок их службы – не менее 25 лет, что вполне оправдывает высокую цену. В таком приборе сердечник выполнен в виде труб, по которым течет вода без соприкосновения с самим корпусом.
2. Полубиметаллический представляет собой конструкцию, внутренние каналы которой просто усилены пластинами из другого металла.

Конструкция биметаллических радиаторов состоит из нескольких секций, которые между собой соединяются при помощи резьбовой муфты. При желании, всегда можно докупить еще секции и нарастить.

Элемент батареи в разрезе. Видна соединительная резьба

Биметаллические радиаторы станут оптимальным выбором для квартир с центральной отопительной системой благодаря высокой устойчивости к высокому давлению в 35-40 атмосфер. Им не страшны резкие изменения условий эксплуатации.

Плюсы:

• Быстро нагреваются и легко отдают тепло.
• Устойчивость к коррозии.
• Стильный внешний вид.
• Большой выбор размеров.
• Возможность доставлять секции в процессе эксплуатации.
• Выдерживают сильные гидроудары.
• Небольшой вес и простой монтаж.

Минусы:

• Высокая стоимость.

Такие радиаторы следует приобретать только в специализированных магазинах, при условии ознакомления с документацией. Внешне их невозможно отличить от алюминиевых батарей, а вот разница в цене будет весьма ощутима.

Биметаллические радиаторы – отличный вариант для квартир с любым типом отопления. Высокая цена компенсируется длительным сроком эксплуатации.

Особенности монтажа биметаллических радиаторов

Основным правилом при монтаже биметаллических радиаторов является то, что установка выполняется в упаковке. Не снимайте пленку до окончания всех работ. Дело в том, что внешняя поверхность радиаторов достаточно хрупкая и может быть повреждена ударом инструмента.

Нельзя зачищать соединяемые детали напильником или наждаком, во избежание протечки воды в дальнейшем.

Чтобы биметаллический радиатор работал исправно и эффективно, при монтаже необходимо руководствоваться следующими требованиями к расстоянию:

• Расстояние от стены до прибора – 3-5 см. Если установить ближе к стене, то будет нарушена естественная циркуляция воздуха, что значительно снизит эффективность прибора.
• Расстояние от пола не более 10 см. Если установить ниже, то это не только снизит эффективность теплообмена, но и затруднит в дальнейшем уход за радиатором.

Начинайте установку с крепления кронштейнов к стене, предварительно выполнив разметку. На каждом радиаторе в обязательном порядке должен быть установлен клапан для спуска воздуха. Это позволит в дальнейшем избежать воздушных пробок. Чтобы надежно затянуть клапан, используйте динамометрический ключ.

Видео. Установка биметалических радиаторов своими руками

Медные радиаторы

Медный радиатор

Пожалуй, единственным существенным недостатком этого вида радиаторов можно назвать их высокую цену. В остальном же, они отличаются высокими техническими свойствами, имеют великолепный внешний вид и прослужат не менее 25-30 лет при должном уходе.

Медные батареи нивелируют сопротивление теплоносителя, увеличивая его эффективность. Высокий КПД обуславливается высокой теплопроводностью. По сравнению с популярным чугунов – в 4 раза больше.

Плюсы:

• Устойчивость к коррозии.
• Выдерживают большое давление в трубах (30-36 атмосфер).
• Высокая теплоотдача.

Минусы:

• Высокая стоимость.

Особенности монтажа медных радиаторов

• Идеальным материалом для труб, к которым производится пайка радиатора, является медь. Это обеспечит герметизацию и продлит срок службы батареи. При комбинировании с другими видами металла, со временем может образоваться коррозия. Это касается и выбора фитингов.
• Перед монтажом медной батареи, необходимо установить фильтр, предназначенный для очистки воды. Иначе в процессе эксплуатации внутренняя часть прибора может стать шероховатой, что спровоцирует отложение солей.
• Все элементы конструкции соединяются при помощью спайки.
• На кронштейны, с помощью которых медные трубы крепятся к стене, необходимо устанавливать резиновые накладки, что поможет защитить поверхность труб от деформации и коррозии.

Видео. Как правильно устанавливать радиаторы отопления

Как особенности и нюансы центральной отопительной системы влияют на срок службы радиаторов?

Система центрального отопления

Прежде чем приступить к выбору радиатора для своей квартиры, следует учесть некоторые нюансы центральной отопительной системы. Конечно, достоинств у центрального отопления больше, чем недостатков. Не нужно возиться с выбором и установкой котлов, монтажом дымохода. Стоимость коммунальных услуг легко контролируется с помощью установки счетчика. Но есть и недостатки, которые оказывают влияние на выбор батарей.

• В составе носителя всегда присутствуют агрессивные вещества, которые негативно влияют на материал труб и батарей. Чаще всего именно коррозия наносит разрушительное действие на внутренний слой радиаторов, сокращая срок эксплуатации. С профилактической целью, некоторые коммунальные службы добавляют в баки с водой лигносульфонатный порошок, что не лучшим образом влияет на эксплуатационный срок радиаторов.
• В воде, которая идет по трубам для обогрева, часто присутствует мелкий песок, глина, известь. Постепенно этот мелкий мусор протирает металл изнутри. Если внутренний слой шершавый, это значительно быстрее сокращает срок службы.
• Одним из врагов радиаторов отопления в квартирах являются перепады давления, так называемые гидроудары. Это, конечно, негативно сказывается на состоянии батарей. Воздушные пробки, создаваемые нестабильной работой центральной магистрали, постепенно приводят к растрескиванию и разрыву металла. Но многие современные радиаторы оснащены защитными клапанами, которые позволяют регулировать давление в трубах и бороться, таким образом, с нестабильностью напора.
• Нестабильность температуры отопительной системы оказывает влияние больше всего на внутреннюю часть батареи. Чугун имеет особенность расширять при нагревании и сжиматься при понижении температуры, что приводит к растрескиванию внутреннего слоя. Поэтому именно такие батареи наиболее уязвимы к перепаду температуры.

Поэтому, выбирая радиатор для отопления квартиры, руководствуйтесь этими моментами и учитывайте работу магистрали и местного ЖКХ.

Калькулятор расчета количества секций радиаторов отопления

Как правильно выбирать радиаторы для квартиры?

Радиаторы должны не только выполнять свои функции, но и вписываться в интерьер

Выбор радиатора для квартиры – это ответственный шаг. Не все виды отопительной системы, представленной на современном рынке, подходят. Некоторые приборы не способны выдерживать нагрузку и гидроудары, которые нередко встречаются в наших коммунальных службах. Здесь важно учитывать не только материал, но и предельную нагрузку радиатора.

Кроме того, для эффективной работы отопительного прибора и максимальной его теплоотдаче, необходимо правильно рассчитать количество секций.

При выборе радиатора для квартиры, необходимо учитывать следующие факторы:

• Общую площадь квартиры. Исходя из этого параметра, необходимо подбирать мощность радиатора.
• Максимальное давление в отопительной системе. Каждый прибор обладает своей предельной нагрузкой.
• Материал и максимальная температура, которую способен выдержать радиатор. Мощность радиатора. Это будет основополагающим фактором, исходя из которого, необходимо рассчитать количество секций и общую длину прибора.
• Общий дизайн и стиль батарей.

Подбирая батареи для своей квартиры, не нужно быть излишне рачительным. Низкая цена может стать причиной холода в помещении, да и срок службы у недорогих радиаторов не превышает 5-6 лет.

При возникновении аварии в отопительной центральной системе, дешевые батареи могут быстро выйти из строя из-за гидроударов.

В заключение статьи, предлагаем вам очень подробную лекцию по выбору радиаторов в квартиру.

Видео: Как выбрать радиаторы отопления

какие бывают типы радиаторов для дома

Вы просматриваете раздел Радиаторы, расположенный в большом разделе Отопление.

Подразделы: Обслуживание, Установка, Виды.

Эффективность отопления зависит во многом от радиаторов отопления.

На рынке представлено огромное количество разнообразных вариантов, различающихся между собой по конструкции, материалам изготовления, способу установки и передаче тепла.

Какие бывают виды радиаторов отопления

Батареи изготавливаются из различных материалов:

• чугуна;
• стали;
• алюминия;
• меди;
• биметалла.

Чугунные

Чугунные радиаторы представляют собой несколько секций, соединённых между собой трубами. Трубы герметично сварены между собой и с секциями.

Такие калориферы устанавливаются под оконными проёмами. Размер и количество секций батареи выбирается в зависимости от объёма помещения и размещения квартиры: угловое или центральное.

Чугунные радиаторы способны выдержать давление в 18 атмосфер. Максимальная температура теплоносителя не должна превышать 150 °C. Мощность чугунных калориферов составляет 100—150 Вт.

К преимуществам такого отопительного устройства относятся:

• хорошая аккумуляция тепла;
• износостойкость;
• прочность;
• отсутствие засоров;
• длительный срок эксплуатации;
• совместимость с другими материалами;
• устойчивость к низкому качеству теплоносителя.

Фото 1. Чугунный радиатор Rococo в стиле «ретро», максимальная температура теплоносителя — 110° С, производитель — «Carron», Англия.

Недостатки:

• большой вес, что делает сложным монтаж и транспортировку батареи;
• необходимость дополнительного декорирования из-за непрезентабельного внешнего вида;
• большие затраты топлива;
• сложность в очистке из-за особенностей конструкции.

Алюминиевые

Алюминиевые батареи отличаются приятным глазу внешним видом. Они обогревают помещение двумя способами — при помощи теплопередачи и конвекции. Алюминиевые теплообменники изготавливают двумя способами: литьём и методом экструзии.

Литьевой метод заключается в том, что при повышенном давлении в алюминиевом листе создаются выемки-секции.

Два листа с секциями затем герметично скрепляются между собой. Количество секций может быть различным. К тому же имеется возможность присоединения дополнительных.

Второй метод предполагает изготовление на экструдере вертикальных элементов, которые соединяются на горизонтальном коллекторе. Такой метод изготовления исключает возможно добавления дополнительных секций.

Рабочее давление алюминиевых радиаторов составляет от 5 до 16 атмосфер. Они способны без деформации выдержать температуру не более 110 °C. Алюминий очень чувствителен к наличию в теплоносителе посторонних примесей и даже самых мелких загрязнений.

рН теплоносителя должен быть 7—8. Мощность одной батареи в зависимости от конструкционных особенностей составляет 81—212 Вт.

Достоинства:

• высокая теплопроводность;
• лёгкий вес, обеспечивающий простоту установки;
• приятный внешний вид, подходящий к любому интерьеру;
• быстрый нагрев;
• возможность модернизации путём добавления терморегуляторов и термоклапанов.

?

Фото 2. Алюминиевый радиатор Eco 200 настенный, секционнный, производитель — «Lammin», КНР.

Недостатки:

• чувствительность к физическим воздействиям, даже некачественный теплоноситель способен нанести непоправимый вред отопительному прибору из алюминия;
• необходимость установки приспособления для спуска воздуха;
• возможность протечки между секциями;
• несовместимость с трубами из других материалов.

Стальные

Стальные батареи имеют привлекательный внешний вид. Они бывают как стандартной конструкции, так и иметь оригинальный дизайн.

Рабочее давление стальных радиаторов составляет от 6 до 15 атмосфер. Толщина стенок теплообменника не должна быть меньше 1,15 мм.

?Батареи из стали способны выдержать температуру до 120 °C. Мощность калорифера может достигать 1800 Вт.

Стальные радиаторы подключают к системе отопления двумя способами: боковым или нижним. Универсальным является последний, но его стоимость выше.

В зависимости от количества секций существует несколько типов стальных радиаторов:

1. Тип 10 имеет один ряд панелей без конвектора.
2. Тип 11 — один ряд панелей, один конвектор, без решётки в верхней части.
3. Тип 20 — два ряда панелей, не имеет конвектора при наличии решётки, выпускающей тёплый воздух.
4. Тип 21 — два ряда панелей и конвекционные рёбра в закрытом кожухе.
5. Тип 22 — две панели, два конвектора и кожух.
6. Тип 30 — трехрядный теплообменник, но без наличия конвекционного оребрения с воздуховодной решёткой.
7. Тип 33 — три панели, три конвектора в закрытом кожухе.

Преимущества:

• быстрый нагрев;
• обогрев помещения двумя способами — конвекцией и излучением;
• долгий срок эксплуатации;
• небольшой вес;

• низкая цена;
• привлекательный внешний вид;
• совместимость с другими материалами;
• экономичность;
• простота обслуживания;
• возможность модернизации путём установки терморегулятора.

Недостатки:

• низкая устойчивость к коррозии;
• неспособность выдерживать перепады давления в системе отопления;
• если на длительный срок оставить его без воды, то сталь начнёт ржаветь.

Вам также будет интересно:

Биметаллические

Биметаллические калориферы имеют алюминиевый корпус и стальными трубами внутри. Они наиболее распространены при установке в жилых помещениях.

Рабочее давление может достигать 40 атмосфер. Мощность биметаллического теплообменника составляет 180 Вт. Биметаллические батареи способны выдержать температуру до 130 °C. Максимальный срок службы радиатора 20 лет. Биметаллические калориферы подразделяются на несколько разновидностей:

1. 100% биметаллические, состоят из стального сердечника и алюминиевого покрытия.
2. 50% биметаллические имеют стальные вертикальные трубы, остальное изготовлено из алюминия.

Достоинства:

• длительный срок эксплуатации;
• небольшой вес;
• прочность;
• способность выдерживать гидроудары;
• устойчивость к механическим воздействиям;
• устойчивость к коррозии;
• приятный внешний вид.

К недостаткам таких радиаторов можно отнести лишь их высокую стоимость.

Важно! Биметаллические радиаторы, как и стальные, нельзя надолго оставлять без воды, так как именно в стальных трубах располагается теплоноситель.

Медные

Медные теплообменники представляют собой оригинальные элементы. Они состоят из труб с циркулирующей внутри рабочей жидкостью и специальных оребренных пластинок. Рабочее давление медных радиаторов составляет 16 атмосфер.

Максимальная температура теплоносителя не должна превышать 150 °C.

Преимущества:

• высокая теплоотдача;
• небольшой вес;
• долгий срок эксплуатации;
• устойчивость к перепадам температур и давления;
• экономичность.

Внимание! Медные радиаторы рекомендуется устанавливать в отопительной системе, где теплоноситель содержит большое количество солей хлора.

Существенных недостатков медные радиаторы не имеют. Самым большим из них является высокая стоимость.

Типы конструкций батарей

По конструкции теплообменники бывают:

• секционные;
• панельные;
• трубчатые;
• пластинчатые.

Секционные радиаторы

Секционные теплообменники состоят из одной или нескольких секций, герметично соединённых между собой. Внутри каждой секции проведены каналы, по которым циркулирует теплоноситель.

К достоинствам таких батарей относится возможность добавления дополнительных секций.

Радиатор обогревает помещение двумя способами: теплоотдачей и конвекцией, что обеспечивает быстрый прогрев воздуха. Стоимость секционных радиаторов невысока.

Панельные

Панельные теплообменники представляют собой соединённые между собой металлические листы. На каждом листе с внутренней стороны выдавлены выемки. При соединении двух листов получаются своеобразные секции, по которым циркулирует теплоноситель.

Преимуществами панельных радиаторов является многообразие модельного ряда, что позволяет подбирать дизайн отопительного прибора в соответствии с интерьером. Панельные калориферы имеют небольшой размер, поэтому их можно устанавливать в любом, даже труднодоступном, месте.

Трубчатые

Такие теплообменники состоят из нескольких трубок, приваренных к коллектору.

Благодаря особенностям конструкции обеспечивается бесперебойная циркуляция теплоносителя.

К преимуществам такого калорифера относится устойчивость к гидроударам. Такие батареи компактны и имеют оригинальный внешний вид.

Пластинчатые батареи представляют собой изогнутую трубку с приваренными к ней вертикальными пластинами. Они обогревают помещение посредством конвекции и излучения. Ярким примером пластинчатого радиатора является медный.

Полезное видео

Ознакомьтесь с видео, в котором рассказывается про преимущества и недостатки различных видов радиаторов.

Батарея для квартиры

Не каждый из описанных выше теплообменников можно устанавливать в квартиру. В многоэтажных домах, особенно старой постройки, возможны перепады давления. Поэтому следует выбирать батарею, способную выдержать резкие перепады давления.

Для квартиры не подходит и алюминиевый калорифер, так как качество теплоносителя в трубах довольно низкое.

какие бывают радиаторы, сравнение батарей, радиатор отопления в разрезе на фото и видео

Содержание:

1. Какие бывают радиаторы отопления
2. Популярные типы батарей отопления
3. Характеристики секционных типов батарей отопления и их сравнение
4. Панельные стальные радиаторы

С наступлением отопительного сезона многие жильцы жалуются на холодные батареи в квартире. Но не всегда в проблеме плохого обогрева виноваты коммунальные службы. Часто причина кроется в том, что радиаторы отопления засорились или уже пришли в негодность и нуждаются в замене на современные типы батарей отопления. Прежде чем приступить к реконструкции отопительной системы, не помешает поинтересоваться, какие бывают батареи отопления и какими они обладают преимуществами и недостатками. 

Данной теме посвящена эта статья, рассказывающая о современных отопительных приборах для квартир и частных домовладений. В ней говорится о том, какие бывают радиаторы отопления. 
 

Какие бывают радиаторы отопления

Батареи отопления, они же радиаторы, которые устанавливают в жилых помещениях, бывают в основном водяными или электрическими. 

Водяные типы батарей отопления обогревают жилье при помощи воды, которую используют в качестве теплоносителя (детальнее: «Водяные радиаторы отопления — типы и виды»). После того, как жидкость нагрета до определенной температуры, она начинает циркулировать по трубам и батареям, отдавая тепловую энергию окружающему воздуху. 

Электрические радиаторы отопления только внешне похожи на обычные приборы, но принцип работы у них отличается. Пользуются ими обычно в качестве дополнительного источника тепла, поскольку высокие цены на электричество делают эксплуатацию таких обогревателей экономически невыгодной. 

Правда, если отсутствует возможность обустроить водяное отопление, ничего другого не остается, как использовать электрические приборы для обогрева. Допустим, что на дачу за городом семья ездит только по выходным — в таком случае электроконвектора будет достаточно, ведь замерзнуть он не даст. 

Популярные типы батарей отопления

Если сравнить радиаторы отопления, то в первую очередь видно, что все они отличаются по конструкционному решению. Исходя из того, что выглядят они по-разному, батареи делят на секционные и панельные изделия. 

Секционные радиаторы. Такие приборы делят на три основные группы:

• батареи, произведенные из чугуна;
• радиаторы, изготовленные из алюминиевого сплава;
• биметаллические изделия. 

Из названия уже ясно, что обогревательный прибор состоит из секций, собранных в единую конструкцию. Например, многим потребителям знакомы используемые не одно десятилетие чугунные батареи, представляющие собой набор конкретного количества секций. Новые алюминиевые приборы также состоят из нескольких секций, но если посмотреть на эти радиаторы отопления сравнение будет в пользу современных изделий, поскольку выглядят они более эстетично (подробнее: «Алюминиевые батареи отопления — технические характеристики, установка»). 

Панельные батареи. Их изготавливают только из стали. Внешне они представляют собой плоское изделие, имеющее выпуклости. Плоские батареи широко применяли в 80-х годах прошлого века. В основном их монтировали в панельных домах. Современные панельные отопительные приборы были модифицированы и их внешний вид немного изменился. После этого их теплоотдача возросла, и они как когда-то используются для обогрева жилых помещений. 

Делая сравнение радиаторов отопления секционных и панельных, можно отметить, что первые широко применяются в отопительных системах и потребители отзываются о них положительно. 

Характеристики секционных типов батарей отопления и их сравнение

1. Чугунные секционные радиаторы. Рассматривая типы батарей отопления, следует отметить, что именно приборы из чугуна известны потребителям давно, со времен Советского Союза. Их в те годы устанавливали повсеместно – в жилых, производственных и общественных помещениях.
   
   Конструкционное решение чугунных секционных радиаторов позволяет прогревать их до высоких температур. За счет особенностей чугуна как материала изготовления батарей, они продолжительное время отдают тепло и поэтому им в те годы отводились лидирующие позиции среди отопительных приборов, теплоотдача чугунных радиаторов достаточно хорошая.
   
   Правда, чугунные радиаторы необходимо прогревать до нужной температуры более долго, а для этого требуется большее количество топлива или энергоносителя. В целях экономии денег не все потребители выбирают для установки чугунные изделия.
   
   Внешний вид современных радиаторов из чугуна претерпел незначительные изменения при тех же технических характеристиках. Одна секция способна обогреть около двух «квадратов» площади. В продаже даже можно встретить дизайнерские модели, которые могут стать украшением комнаты.
   
   Поскольку для нагрева чугунных приборов необходимо большое количество топлива, их не устанавливают, если планируют использовать дорогостоящие источники энергии, например, электричество. Выбирают более экономичные отопительные радиаторы, среди которых батареи из алюминия.
2. Алюминиевые секционные радиаторы. Данные приборы считаются современной альтернативой чугунным приборам, поскольку они меньше весят и менее теплоемкие. Алюминиевые секционные изделия тепло отдают не хуже чугуна и быстро прогреваются до нужной температуры (подробнее: «Как выбрать алюминиевые радиаторы отопления: технические характеристики»). Благодаря эстетичному и аккуратному внешнему виду отлично вписываются в современный интерьер.
   
   Одна алюминиевая секция обогревает один «квадрат» помещения. Если установить такие батареи самостоятельно, с монтажом без особых проблем можно справиться своими силами, поскольку они намного легче изделий из чугуна. По мнению специалистов, если сделать сравнение батарей отопления для частного дома, то явными лидерами сейчас стали алюминиевые секционные радиаторы.
3. Биметаллические радиаторы. Внешне такие отопительные батареи похожи на алюминиевые приборы. Биметаллические радиаторы отопления в разрезе можно посмотреть на фото. В них соединены элементы из стали и алюминиями. По причине изготовления из двух сплавов данные приборы получили название биметаллические. 
   
   Когда смотришь на биметаллический радиатор отопления в разрезе, то внутри его виден теплопроводный канал из нержавеющей стали. Благодаря такой конструкции, прочность приборов значительно возросла. А теплопроводность биметаллических радиаторов больше чем алюминиевых. Эти обогревательные изделия можно устанавливать с теплоносителем класса эконом. Одна секция такого радиатора снабжает теплом 1,4 «квадрата» площади. Биметаллические радиаторы имеют незначительный вес, а их монтаж аналогичен установке алюминиевых батарей. 

У разных типов современных отопительных приборов секции могут отличаться размерами. Поэтому, выбирая радиаторы, следует уточнять мощность секции. Исходя из данного параметра, можно сделать расчет количества секций, учитывая площадь помещения. 

Панельные стальные радиаторы

Согласно техническим характеристикам, которые указываются в документах, прилагаемых к отопительным батареям, можно отметить, что панельные радиаторы из стали являются золотой серединой между чугунными и алюминиевыми изделиями. Теплоотдача стальных приборов меньше, чем у чугунных, но выше по сравнению с алюминиевыми теплообменниками (детальнее: «Стальные радиаторы: технические характеристики, преимущества и недостатки»). 

Радиаторы из стали (она обладает хорошей тепло проводимостью) изготавливают из стальных листов, соединенных в единую конструкцию при помощи метода штамповки. Такие батареи изготавливают одно-, двух-, трехрядными. Максимальная температура, которую способны выдержать стальные приборы, достигает 120 градусов. 

Чтобы нагреть панельный теплообменник, необходимо в 7 раз меньше воды по сравнению с чугунными аналогами. Расчет мощности этих приборов измеряют, исходя из целого радиатора. Таким образом, определенный размер панельного отопительного изделия, рассчитан на конкретное количество «квадратов» помещения. Читайте также: «Счетчики на батарею в квартиру».

Детально о типах батарей отопления на видео:

типы батарей, критерии выбора для квартиры

На чтение 6 мин Просмотров 108 Опубликовано 21.09.2019 Обновлено 20.09.2019

Если батарея пришла в негодность, в доме или квартире невозможно будет пережить зиму. Чтобы заменить агрегат до наступления холодов, нужно знать, какие бывают радиаторы. Только разобравшись в особенностях разных видов отопительных батарей, можно подобрать хороший вариант.

Классификация по материалу изготовления

Чугунный радиатор отопления

Большинство радиаторов изготавливают из металлов. Есть и пластиковые разновидности, которые стоят дешевле. Они легкие, устойчивые к износу, простые в монтаже. Но температура теплоносителя в трубах не должна быть больше 80 градусов, иначе возможно повреждение системы. Если есть сомнения, лучше выбрать более прочные конструкции.

Чугунные приборы

Основной минус старомодных, но крепких чугунных радиаторов – малопривлекательный внешний вид и масса – до 9 кг у каждой секции. К недостаткам относится и большая величина, сложность интеграции в интерьер современной квартиры. Конечно, громоздкую батарею можно спрятать за специальным экраном. Но из-за этого увеличится время, за которое прогревается помещение. Но и достоинства у чугунных агрегатов имеются:

• высокий показатель коррозионной устойчивости;
• длительность эксплуатации – более полувека;
• бюджетная цена.

Устройства выдерживают напор от 9 до 12 атмосфер, долго остывают и подключаются к системам, в которых циркулирует не очень чистый теплоноситель.

Алюминиевые устройства

Алюминиевые радиаторы устойчивы к коррозии

При их изготовлении берут легкий и крайне прочный алюминий. В процессе производства применяется метод литья под высоким давлением, благодаря чему изделия становятся:

• надежными;
• устойчивыми к коррозии и давлению;
• простыми в подключении;
• привлекательными по внешнему виду.

Также у таких изделий высокая теплоотдача и длительный эксплуатационный период. Протечки – явление редкое, так как все места соединений достаточно герметичные.

Алюминиевые батареи не могут противостоять агрессивным теплоносителям и гидроударам, поэтому их лучше всего устанавливать в частных домовладениях – режим многоэтажки они долго не выдержат.

Стальные радиаторы

Стальные радиаторы восприимчивы к гидроударам на месте сварных швов

Это приборы, совмещающие в себе функции радиатора и конвектора. Такие устройства могут выдержать температуру до 120 градусов и давление до 10 атмосфер. Они нагреваются почти мгновенно, но и охлаждение при отключении происходит довольно быстро.

Основной минус – повышенная склонность к загрязнению, нивелируют который грязевые фильтры.

Также им свойственна высокая восприимчивость к гидроударам в местах, где находятся сварные швы. Устройство может лопнуть либо деформироваться при опрессовке, и поэтому в домах более 5 этажей их ставить нежелательно.

Биметаллические конструкции

Это батареи отопления последнего поколения. Они имеют стальной сердечник и внешнюю алюминиевую оболочку. Благодаря высокой прочности, антикоррозийным качествам и способности держать гидроудары, их можно устанавливать в многоэтажных домах. Особенно хорошо держат давление цельномонолитные модели. Им не страшны удары до 100 атмосфер. Теплоотдача также на высоте. Внешний вид привлекательный, а установка – простая. Масса не более 2 кг.

Единственный недостаток – дороговизна. Биметаллические батареи дороже сделанных из стали либо алюминия в несколько раз.

Есть псевдобиметаллические варианты. Так называются приборы, в которых стальные усиления находятся лишь в вертикальных каналах. Их стоимость меньше предыдущих, больше теплоотдача, однако они менее стойкие к коррозии в виду соприкосновения теплоносителя с алюминием.

Медные батареи

Медный радиатор

Отопительные устройства такого типа обладают максимальной устойчивостью к агрессивным средам среди всех аналогов. Они почти не изнашиваются, отлично держат большой напор и гидроудары, не боятся ржавчины. Но и у них есть недостаток – дороговизна.

Подобный вид батарей отопления используется в центральных и автономных системах, в которых тепло переносят и вода, и антифриз.

Медные радиаторы нивелируют сопротивление теплоносителя. Кроме того у них максимальная теплоотдача и они повышают эффективность отопительного устройства.

Конструктивные отличия

Стальной трубчатый радиатор

Классификация отопительных батарей по конструктивным характеристикам:

• Секционные. Собраны из одинаковых секций с каналами для теплоносителя внутри. Обладают повышенной теплоотдачей, экономичностью. Есть возможность установить терморегулятор. Однако места соединений между секциями могут начать протекать. Также минус секционного типа радиаторов отопления – склонность к быстрому загрязнению и засорам.
• Панельные. Представляют собой два покрытых антикоррозийной защитой и сваренных друг с другом листа металла. В вертикальных каналах передвигается теплоноситель, а на тыльной стороне установлены ребра, увеличивающие площадь нагреваемой поверхности. Подобные приборы легкие, дешевые и компактные. Но боятся повышения напора и гидроударов, и для них необходим чистый теплоноситель.
  
• Трубчатые. Внешне выглядят как два коллектора, сверху и снизу, между которыми вставлены вертикальные трубки. Хорошо греют, устойчивы к повышенному давлению. Скругленные края и форма трубок не дают накапливаться на поверхности пыли и загрязнениям. Прочные сварные соединения исключают появление протечек. Но они боятся ржавчины и дорогостоящие.

Также есть пластинчатые виды радиаторов отопления. Изготавливаются в форме гнутой водопроводной трубы с насаженными на нее пластинами из стали для усиления конвекции воздуха. Устройства просты в конструкции и стоят недорого. Но при этом неравномерно прогревают помещение и хорошо собирают пыль.

Формы радиаторов

Напольный радиатор отопления

В зависимости от конфигурации выделяют вертикальные и горизонтальные виды батарей. Последние более равномерно распределяют тепло по квартире.

Если в помещении тесновато, стоит предпочесть плоскую модель. Они расходуют незначительный объем воды, что дает возможность легкой регулировки посредством термостатов. Такие устройства не требуют специального ухода, внешне выглядят привлекательно. Среди минусов – невозможность монтажа в помещениях с большой влажностью, а также большая цена.

Плоские и вертикальные установки должны оснащаться приспособлениями спуска воздуха, потому что в таком положении образуется разница во внутреннем давлении.

Производители предлагают не только настенные, но и напольные обогревающие устройства. Они представляют собой теплообменник с двигающимся в нем теплоносителем, который окружен алюминиевыми либо стальными пластинами и закрыт снаружи обрешеткой из металла, защитным кожухом. Их ставят в помещениях с невозможностью монтажа настенных радиаторов из-за веса либо из-за панорамных окон. Но такие устройства стоят дороже и сложнее в установке.

Существуют автономные модели радиаторов, не зависящие от отопительной системы. Их можно использовать как дополнительные. Для работы им нужно электричество. Бывают масляными и кварцевыми, все зависит от типа нагревательного элемента. Первый дешевле и мобильнее, второй – продуктивнее.

Критерии выбора

Хороший радиатор должен иметь антикоррозийное покрытие

При подборе батареи надо учитывать такие характеристики:

• Заявленное изготовителем рабочее давление должно превышать напор в системе отопления.
• Радиатор должен быть устойчив к гидроудару.
• Внутренняя поверхность стенок теплообменника должна быть со специальным антикоррозийным и противогрязевым покрытием.

Выбирать устройство стоит с наибольшей теплоотдачей и максимальным сроком службы.

Кроме этих критериев также учитывается внешний вид радиатора, его стоимость и способность материала выдерживать химический состав теплоносителя. Если выбор сделан правильно, конструкция прослужит долгие годы.

Виды радиаторов отопления

      Как правильно выбрать радиатор, на какие параметры и характеристики обратить первоочередное внимание, как рассчитать необходимое количество секций — со всем этим необходимо определиться перед покупкой и установкой новых радиаторов. В этой статье мы рассмотрим основные разновидности радиаторов их свойства и особенности.

Выделяют следующие виды радиаторов отопления:

• алюминиевые;
• биметаллические;
• стальные;
• чугунные.

Достоинства и недостатки каждого из вышеперечисленных видов рассматрим отдельно.

Алюминиевые радиаторы

     Алюминиевые радиаторы лучше всех раскупаются на рынке, потому что алюминий обладает высокой теплоотдачей (коэффициент теплопроводности 220) и легкостью (одна секция весит около 1 кг без воды), их очень просто транспортировать и устанавливать. К тому же такие батареи отличаются привлекательным внешним видом и легкостью ухода.

На их изготовление идет не чистый алюминий, а его сплав. Стандартными вариантами является межцентровое расстояние 350 и 500 мм, но в продаже имеются и другие модели: 200, 250 мм и т. д.

      От длины алюминиевого радиатора зависит его мощность. Поэтому, набрав нужное количество секций, можно оптимально отопить конкретное помещение.

      Алюминиевые радиаторы склонны к коррозии. Такая зависимость усиливается при наличии в системе отопления других металлов, образующих гальванические пары. Поэтому алюминиевые радиаторы нельзя оставлять с закрытыми кранами в заполненной водой системе надолго.

Биметаллические радиаторы

       По внешнему виду такие радиаторы трудно отличить от радиаторов, сделанных из алюминия. Но важнее всего именно то, что содержится внутри таких радиаторов. Внутри корпуса из алюминия интегрирована прочная металлическая начинка. Благодаря данным конструктивным особенностям, здесь сочетается небольшой вес алюминия и прочность стального материала.

Преимущества биметаллических радиаторов отопления:

• Биметаллические радиаторы характеризуются высокой теплоотдачей. В среднем одна секция имеет мощность 170-194 Вт (Для радиаторов с шириной 80мм и межосевым расстоянием 500мм)
• Биметаллические радиаторы могут монтироваться в любой системе отопления (автономной, центральной, с пластиковыми или со стальными трубами)
• Приборы отопления могут иметь любые геометрические размеры, что позволяет подбирать их к любому дизайну интерьеру и устанавливать даже в ограниченном пространстве
• Биметаллические радиаторы долговечны. Монолитные приборы отопления рассчитаны на срок эксплуатации не менее 25 лет
• Биметаллические радиаторы имеют низкую тепловую инерцию, что позволяет использовать их в регулируемых системах отопления

      Единственным недостатком биметаллических монолитных радиаторов отопления является их сравнительно высокая стоимость.

Стальные радиаторы

      Стальной радиатор представляет собой панель из двух сваренных между собой в нескольких местах стальных листов. Участки точечной сварки разделяют пространство радиатора и образуют каналы, по которым движется теплоноситель. Стальной радиатор может состоять из нескольких панелей. Листы, из которых сделана панель, обычно не ровные, а рельефные, впадины указывают на места, где панели сварены между собой.

Преимущества стальных радиаторов:

• Простота конструкции радиаторов обеспечивает им достаточно длительный ресурс работы. При этом качественные стальные отопительные устройства производятся из достаточно толстой (1,2 – 1,5 мм) стали, что также положительно сказывается на их прочности.
• Разные варианты конструкции существенно облегчают монтаж радиаторов своими руками.
• Также достоинством стальных радиаторов является их дизайн: такое устройство будет не только обогревать вашу квартиру, но и украшать ее.

Недостатки:

• Главный недостаток стальных радиаторов — возможность коррозии материала. Поэтому стараются не располагать такие радиаторы в ванных комнатах. Теплоноситель должен полностью заполнять радиатор даже в летнее время (в холодном виде), так как при попадании в стальной радиатор воздуха риск начала коррозийных процессов сильно возрастает.
• Сварные швы стальных радиаторов (это в первую очередь относится к устройствам панельного типа) весьма чувствительны к гидроударам. При опрессовке системы такой радиатор может деформироваться или даже лопнуть.
• Лакокрасочное покрытие некоторых радиаторов также не отличается устойчивостью, поэтому через несколько лет эксплуатации не очень качественная батарея может начать шелушиться.

Чугунные радиаторы:

       Чугунные радиаторы — это классика водяного отопления. Они прошли испытание временем и, хотя в настоящее время считаются устаревшими моделями, до сих пор используются в большинстве квартир и домов. Изготовление радиатора очень трудоемкий процесс. Он проходит методом литья из чугунного сплава отдельных секций, в последующем соединяемых специальными прокладками, обеспечивающими герметичность.

Сейчас можно приобрести чугунные радиаторы с эстетическим внешним видом.

Преимущества чугунных радиаторов:

• Высокая инерционность. Заключается в том, что радиатору необходимо длительное время для остывания, а также длительное время для нагрева.
• Значительная коррозийная устойчивость.
• Длительный срок эксплуатации. Чугунный радиатор при своевременном обслуживании способен прослужить до 60 лет.
• Небольшое гидравлическое сопротивление.
• Широкое сечение каналов. Хорошая циркуляция теплоносителя в радиаторе происходит даже при наличии в нем незначительных отложений.

Недостатки:

• Существенная масса радиатора и большие габариты.
• Длительный обогрев помещения.
• Труднодоступное межсекционное пространство. Очень проблематично покрасить радиатор, а также произвести его чистку от пыли (Для радиаторов старого типа).
• Неказистый внешний вид. Но если выбрать дизайнерское изделие, то Вы лишитесь данного недостатка.

Расчёт секций радиаторов по площади помещения

      Расчет числа секций радиаторов отопления для типового дома ведется исходя из площади комнат. Площадь комнаты в доме типовой застройки вычисляют, умножив длину комнаты на ее ширину. Для обогрева 1 квадратного метра требуется 100 Вт мощности отопительного прибора, и чтобы вычислить общую мощность, необходимо умножить полученную 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 расчета:

Комната с шириной 3,5 метра и длиной 4 метра, с обычной высотой потолков. Мощность одной секции радиатора – 160 Вт. Необходимо найти количество секций.

1. Определяем площадь комнаты, умножив ее длину на ширину: 3,5·4 = 14 м2.
2. Находим общую мощность отопительных приборов 14·100 = 1400 Вт.
3. Находим количество секций: 1400/160 = 8,75. Округляем в сторону большего значения и получаем 9 секций.

Также можно воспользоваться таблицей:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Что такое аккумулятор? — learn.sparkfun.com

Добавлено в избранное Любимый 22

Введение

Батареи представляют собой совокупность одной или нескольких ячеек, химические реакции которых создают поток электронов в цепи. Все батареи состоят из трех основных компонентов: анода (сторона «-»), катода (сторона «+») и какого-то электролита (вещество, которое химически реагирует с анодом и катодом).

Когда анод и катод батареи подключены к цепи, между анодом и электролитом происходит химическая реакция. Эта реакция заставляет электроны проходить через цепь и возвращаться к катоду, где происходит другая химическая реакция. Когда материал катода или анода расходуется или больше не может быть использован в реакции, батарея не может производить электричество. В этот момент ваша батарея «разряжена».

Батареи, которые необходимо выбросить после использования, известны как первичные батареи .Батареи, которые можно перезаряжать, называются вторичными батареями и .

Литий-полимерные батареи, например, заряжаемые

Без батарей ваш квадрокоптер пришлось бы привязать к стене, вам пришлось бы вручную провернуть машину, а ваш контроллер Xbox должен был бы быть постоянно подключен к розетке (как в старые добрые времена). Батареи позволяют хранить потенциальную электрическую энергию в переносном контейнере.

Батареи бывают разных форм, размеров и химического состава.

Изобретение современной батареи часто приписывают Алессандро Вольта. На самом деле все началось с удивительной аварии, связанной с рассечением лягушки.

Что вы узнаете

В этом руководстве будут подробно рассмотрены следующие темы:

• Как были изобретены батарейки
• Из каких частей состоит аккумулятор
• Как работает аккумулятор
• Общие термины, используемые для описания батарей
• Различные способы использования батарей в схемах

Рекомендуемая литература

Есть несколько концепций, с которыми вы, возможно, захотите ознакомиться перед тем, как начать читать это руководство:

---

Хотите изучить различные батареи?

Мы вас прикрыли!

Щелочная батарея 9 В

В наличии PRT-10218

Это ваши стандартные щелочные батарейки на 9 вольт от Rayovac.Даже не думайте пытаться перезарядить их. Используйте их с…

1

---

История

Термин Батарея

Исторически слово «батарея» использовалось для описания «серии подобных объектов, сгруппированных вместе для выполнения определенной функции», как в артиллерийской батарее. В 1749 году Бенджамин Франклин впервые использовал этот термин для описания серии конденсаторов, которые он соединил вместе для своих экспериментов с электричеством.Позже этот термин будет использоваться для любых электрохимических ячеек, связанных вместе с целью обеспечения электроэнергии.

Батарея «конденсаторов» Лейденской банки, соединенных вместе
(Изображение любезно предоставлено Альвинруном из Wikimedia Commons)

Изобретение батареи

В один роковой день 1780 года итальянский физик, врач, биолог и философ Луиджи Гальвани рассекал лягушку, прикрепленную к медному крючку. Когда он коснулся лягушачьей лапы железным отростком, нога дернулась.Гальвани предположил, что энергия исходит от самой ноги, но его коллега-ученый Алессандро Вольта считал иначе.

Вольта выдвинул гипотезу, что импульсы лягушачьей лапки на самом деле были вызваны различными металлами, пропитанными жидкостью. Он повторил эксперимент, используя ткань, пропитанную рассолом, вместо трупа лягушки, что привело к аналогичному напряжению. Вольта опубликовал свои открытия в 1791 году, а позже создал первую батарею, гальваническую батарею, в 1800 году.

Гальваническая свая состояла из набора цинковых и медных пластин, разделенных тканью, пропитанной рассолом

Стопка

Volta страдала от двух основных проблем: вес стопки вызывал утечку электролита из ткани, а особые химические свойства компонентов приводили к очень короткому сроку службы (около часа).Следующие двести лет уйдут на совершенствование конструкции Вольты и решение этих проблем.

Исправления к гальванической свае

Уильям Круикшанк из Шотландии решил проблему утечки, положив гальваническую батарею на бок, чтобы сформировать «желобную батарею».

Лотковая батарея решила проблему утечки гальванической сваи

Вторая проблема, короткий срок службы, была вызвана разложением цинка из-за примесей и скоплением пузырьков водорода на меди.В 1835 году Уильям Стерджен обнаружил, что обработка цинка ртутью предотвратит разложение.

Британский химик Джон Фредерик Дэниелл использовал второй электролит, который вступал в реакцию с водородом, предотвращая накопление на медном катоде. Батарея Даниэля с двумя электролитами, известная как «ячейка Даниэля», станет очень популярным решением для обеспечения энергией зарождающихся телеграфных сетей.

Коллекция клеток Даниэля из 1836 г.

Первая аккумуляторная батарея

В 1859 году французский физик Гастон Планте создал батарею из двух прокатанных листов свинца, погруженных в серную кислоту.Путем реверсирования электрического тока через батарею химия вернется в исходное состояние, создав первую перезаряжаемую батарею.

Позже, в 1881 году, Камилла Альфонса Фор улучшила конструкцию Планте, превратив листы свинца в пластины. Эта новая конструкция упростила производство аккумуляторов, и свинцово-кислотные аккумуляторы получили широкое распространение в автомобилях.

-> Дизайн обычного «автомобильного аккумулятора» существует уже более 100 лет
(Изображение любезно предоставлено Эмилианом Робертом Виколом из Wikimedia Commons) <-

Сухая камера

Вплоть до конца 1800-х годов электролит в батареях был в жидком состоянии.Это сделало транспортировку аккумуляторов очень осторожным делом, и большинство аккумуляторов никогда не предназначались для перемещения после подключения к цепи.

В 1866 году Жорж Лекланше создал батарею с цинковым анодом, катодом из диоксида марганца и раствором хлорида аммония в качестве электролита. Хотя электролит в элементе Лекланше был все еще жидким, химический состав батареи оказался важным шагом для изобретения сухого элемента.

Карл Гасснер придумал, как создать электролитную пасту из хлорида аммония и гипса.Он запатентовал новую батарею с «сухими элементами» в 1886 году в Германии.

Эти новые сухие элементы, обычно называемые «угольно-цинковыми батареями», производились массово и пользовались огромной популярностью до конца 1950-х годов. Хотя углерод не используется в химической реакции, он играет важную роль в качестве электрического проводника в углеродно-цинковой батарее.

-> Цинк-угольная батарея 3 В 1960-х годов
(Изображение любезно предоставлено PhFabre из Wikimedia Commons) <-

В 1950-х годах Льюис Урри, Пол Марсал и Карл Кордеш из компании Union Carbide (позже известной как «Eveready», а затем «Energizer») заменили электролит хлористого аммония щелочным веществом на основе химического состава батареи, сформулированного Вальдемаром. Юнгнер в 1899 году.Щелочные батареи с сухими элементами могут содержать больше энергии, чем угольно-цинковые батареи того же размера, и имеют более длительный срок хранения.

Щелочные батареи приобрели популярность в 1960-х годах, обогнали угольно-цинковые батареи и с тех пор стали стандартными первичными элементами для потребительского использования.

-> Щелочные батареи бывают разных форм и размеров
(Изображение любезно предоставлено Aney ~ commonswiki из Wikimedia Commons) <-

Аккумуляторы 20-го века

В 1970-х годах компания COMSAT разработала никель-водородную батарею для использования в спутниках связи.Эти батареи хранят водород в газообразной форме под давлением. Многие искусственные спутники, такие как Международная космическая станция, по-прежнему используют никель-водородные батареи.

Исследования нескольких компаний с конца 1960-х годов привели к созданию никель-металлгидридной (NiMH) батареи. NiMH батареи были выпущены на потребительский рынок в 1989 году и стали более дешевой альтернативой никель-водородным аккумуляторным элементам меньшего размера.

Компания Asahi Chemical из Японии построила первую литий-ионную батарею в 1985 году, а Sony создала первую коммерческую литий-ионную батарею в 1991 году.В конце 1990-х годов был создан мягкий гибкий корпус для литий-ионных аккумуляторов, из которого возникли «литий-полимерные» или «LiPo» аккумуляторы.

Химические реакции в литий-полимерной батарее практически такие же, как и в литий-ионной батарее

Очевидно, что было изобретено, произведено и устарело гораздо больше химикатов батарей. Если вы хотите узнать больше о современных и популярных технологиях аккумуляторов, ознакомьтесь с нашим руководством по технологиям аккумуляторов.

Компоненты

Батареи

состоят из трех основных компонентов: анода , катода и электролита . Сепаратор часто используется для предотвращения соприкосновения анода и катода, если электролита недостаточно. Для хранения этих компонентов аккумуляторы обычно имеют какой-то кожух .

Хорошо, большинство аккумуляторов на самом деле не разделены на три равные части, но идею вы поняли.Лучшее поперечное сечение щелочной ячейки можно найти в Википедии.

И анод, и катод относятся к типу электродов . Электроды — это проводники, через которые электричество входит или выходит из компонента в цепи.

Анод

Электроны выходят из анода в устройстве, подключенном к цепи. Это означает, что обычный «ток» течет в анод.

На аккумуляторах анод обозначен как отрицательная (-) клемма

В батарее химическая реакция между анодом и электролитом вызывает накопление электронов на аноде.Эти электроны хотят перейти к катоду, но не могут пройти через электролит или сепаратор.

Катод

Электроны текут в катод в устройстве, подключенном к цепи. Это означает, что обычный «ток» течет из катода.

На аккумуляторах катод обозначен как положительный (+) вывод

В батареях в химической реакции внутри катода или вокруг него используются электроны, образующиеся на аноде.Электроны могут попасть на катод только через цепь, внешнюю по отношению к батарее.

Электролит

Электролит — это вещество, часто жидкость или гель, которое способно переносить ионы между химическими реакциями, происходящими на аноде и катоде. Электролит также препятствует потоку электронов между анодом и катодом, так что электроны легче проходят через внешнюю цепь, чем через электролит.

-> В щелочных батареях может протекать электролит, гидроксид калия, если они подвергаются воздействию высоких температур или обратного напряжения
(Изображение любезно предоставлено Вильямом Дэвисом из Wikimedia Commons) <-

Электролит имеет решающее значение в работе аккумулятора.Поскольку электроны не могут проходить через него, они вынуждены проходить через электрические проводники в форме цепи, соединяющей анод с катодом.

Сепаратор

Сепараторы представляют собой пористые материалы, которые предотвращают соприкосновение анода и катода, что может вызвать короткое замыкание в батарее. Сепараторы могут быть изготовлены из различных материалов, включая хлопок, нейлон, полиэстер, картон и синтетические полимерные пленки. Сепараторы не вступают в химическую реакцию ни с анодом, ни с катодом, ни с электролитом.

В гальванической куче использовалась ткань или картон (разделитель), пропитанные рассолом (электролитом), чтобы электроды разнесены.

Ионы в электролите могут быть положительно заряженными, отрицательно заряженными и иметь различные размеры. Могут быть изготовлены специальные сепараторы, которые пропускают одни ионы, а другие — нет.

Кожух

Большинству батарей требуется способ удерживать химические компоненты. Кожухи, также известные как «кожухи» или «оболочки», представляют собой просто механические конструкции, предназначенные для удержания внутренних компонентов батареи.

Свинцово-кислотный аккумулятор в пластиковом корпусе

Корпуса аккумуляторов

могут быть изготовлены практически из чего угодно: из пластика, стали, мягких пакетов из полимерного ламината и так далее. В некоторых батареях используется токопроводящий стальной кожух, который электрически соединен с одним из электродов. В случае обычного щелочного элемента AA стальной корпус соединен с катодом.

Операция

Батареи обычно требуют нескольких химических реакций для работы.По крайней мере, одна реакция происходит внутри или вокруг анода, и одна или несколько реакций происходят внутри или вокруг катода. Во всех случаях реакция на аноде дает дополнительные электроны в процессе, называемом окислением , а реакция на катоде использует дополнительные электроны во время процесса, известного как восстановление .

Когда переключатель замкнут, цепь замыкается, и электроны могут течь от анода к катоду. Эти электроны активируют химические реакции на аноде и катоде.

По сути, мы разделяем определенный вид химической реакции, реакцию окисления-восстановления или окислительно-восстановительную реакцию, на две отдельные части. При переносе электронов между химическими веществами происходят окислительно-восстановительные реакции. Мы можем использовать движение электронов в этой реакции, чтобы они выходили за пределы батареи и питали нашу цепь.

Анодное окисление

Эта первая часть окислительно-восстановительной реакции, окисление, происходит между анодом и электролитом и производит электроны (обозначены как e ^— ).

В некоторых реакциях окисления образуются ионы, например, в литий-ионной батарее. В других химических реакциях расходуются ионы, как в обычных щелочных батареях. В любом случае ионы могут свободно проходить через электролит, а электроны — нет.

Катодное восстановление

Другая половина окислительно-восстановительной реакции, восстановление, происходит в катоде или рядом с ним. Электроны, образующиеся в результате реакции окисления, расходуются во время восстановления.

В некоторых случаях, например, в литий-ионных батареях, положительно заряженные ионы лития, образующиеся во время реакции окисления, расходуются во время восстановления.В других случаях, например, в щелочных батареях, во время восстановления образуются отрицательно заряженные ионы.

Электронный поток

В большинстве батарей некоторые или все химические реакции могут происходить, даже если батарея не подключена к цепи. Эти реакции могут повлиять на срок годности батареи.

По большей части, реакции будут происходить с полной силой только тогда, когда между анодом и катодом замыкается электропроводящая цепь. Чем меньше сопротивление между анодом и катодом, тем больше электронов может течь и тем быстрее протекают химические реакции.

Короткое замыкание в аккумуляторе (в данном случае даже случайное) может быть опасным. Известно, что литий-ионные батареи перегреваются и даже задымляются или загораются при коротком замыкании.

Мы можем пропускать эти движущиеся электроны через различные электрические компоненты, известные как «нагрузка», для выполнения чего-то полезного. В анимационном ролике в начале этого раздела мы зажигаем виртуальную лампочку движущимися электронами.

Батарея разряжена

Химические вещества в батарее в конечном итоге достигают состояния равновесия. В этом состоянии химические вещества больше не будут реагировать, и в результате аккумулятор больше не будет генерировать электрический ток. На данный момент аккумулятор считается «мертвым».

Первичные элементы необходимо утилизировать, когда батарея разряжена. Вторичные элементы можно перезаряжать, и это достигается путем подачи через батарею обратного электрического тока.Перезарядка происходит, когда химические вещества выполняют еще одну серию реакций, чтобы вернуть их в исходное состояние.

Терминология

Люди часто используют общий набор терминов, говоря о напряжении, емкости батареи, возможности источника тока и так далее.

Ячейка

Элемент относится к одному аноду и катоду, разделенным электролитом, используемым для выработки напряжения и тока. Батарея может состоять из одной или нескольких ячеек.Например, одна батарея AA — это одна ячейка. Автомобильные аккумуляторы содержат шесть ячеек по 2,1 В.

Обычная 9-вольтовая батарея содержит шесть щелочных элементов по 1,5 В, установленных друг над другом

Первичный

Первичные клетки содержат химический состав, который нельзя обратить вспять. В результате аккумулятор необходимо выбрасывать после того, как он разрядился.

Среднее

Вторичные элементы можно перезаряжать, и их химический состав возвращается в исходное состояние.Эти элементы, также известные как «перезаряжаемые батареи», можно использовать много раз.

Номинальное напряжение

Номинальное напряжение аккумулятора — это напряжение, указанное производителем.

Например, щелочные батареи типа AA указаны как имеющие 1,5 В. В этой статье Mad Scientist Hut показано, что их испытанные щелочные батареи начинаются с напряжения около 1,55 В, а затем медленно теряют напряжение по мере разряда. В этом примере номинальное напряжение «1,5 В» относится к максимальному или пусковому напряжению батареи.

Этот аккумуляторный блок Storm для квадрокоптеров показывает кривую разряда LiPo-элементов, начиная с 4,2 В и снижаясь до 2,8 В по мере разряда. Номинальное напряжение, указанное для большинства литий-ионных и LiPo элементов, составляет 3,7 В. В этом случае номинальное напряжение «3,7 В» относится к среднему напряжению аккумулятора в течение его цикла разряда.

Вместимость

Емкость аккумулятора — это величина электрического заряда, который он может доставить при определенном напряжении. Большинство аккумуляторов рассчитаны на ампер-часы (Ач) или миллиампер-часы (мАч).

Этот LiPo аккумулятор рассчитан на 1000 мАч, что означает, что он может обеспечить 1 ампер в течение 1 часа, прежде чем он будет считаться разряженным.

Большинство графиков разряда батареи показывают зависимость напряжения батареи от емкости, например, эти тесты батареи AA, проведенные PowerStream. Чтобы выяснить, достаточно ли емкости аккумулятора для питания вашей схемы, найдите самое низкое допустимое напряжение и найдите соответствующий номинал мАч или Ач.

C-скорость

Многие батареи, особенно мощные литий-ионные, обозначают ток разряда как «C-Rate», чтобы более четко определить характеристики батареи.C-Rate — это скорость разряда относительно максимальной емкости аккумулятора.

1С — это количество тока, необходимое для разрядки аккумулятора за 1 час. Например, аккумулятор емкостью 400 мАч, обеспечивающий ток 1С, будет обеспечивать 400 мА. 5C для той же батареи будет 2 A.

Большинство батарей теряют емкость при повышенном потреблении тока. Например, этот график информации о продукте от Chargery показывает, что их LiPo-элемент имеет меньше мАч при более высоких показателях C-Rates.

ПРИМЕЧАНИЕ: Общий совет гласит, что вы должны заряжать LiPo батареи при 1С или меньше.

---

MIT предлагает фантастическое руководство по спецификациям и терминологии аккумуляторов, которое идет намного дальше этого обзора.

Использование

Однокамерный

Некоторые схемы могут питаться от одного элемента, но убедитесь, что батарея может обеспечивать достаточное напряжение и ток.

Этот экран для фотонной батареи питается от одного элемента LiPo

Если напряжение слишком высокое или слишком низкое для вашей схемы, вам, вероятно, понадобится преобразователь постоянного тока в постоянный.

серии

Чтобы увеличить напряжение между выводами батареи, вы можете расположить элементы последовательно. Последовательность означает штабелирование ячеек встык, соединение анода одного с катодом следующего.

Последовательно соединяя батареи, вы увеличиваете общее напряжение. Сложите напряжение всех ячеек, чтобы определить рабочее напряжение. Емкость остается прежней.

В этом примере четыре ячейки на 1,5 В соединены последовательно.Напряжение на нагрузке составляет 6 В, а общий набор аккумуляторов имеет емкость 2000 мАч.

В большинстве бытовых электронных устройств, в которых используются щелочные батареи, батареи устанавливаются последовательно. Например, этот держатель батареек 2x AA может поднять номинальное напряжение до 3 В для проекта.

ПРИМЕЧАНИЕ: Если вы заряжаете литий-ионные или литий-полимерные батареи последовательно, вам необходимо использовать специальную схему, известную как «балансир», чтобы гарантировать равномерное напряжение между элементами.Некоторые зарядные устройства, такие как это, имеют балансиры для безопасной зарядки.

Параллельно

Если напряжение одного элемента соответствует нагрузке, вы можете добавить батареи параллельно, чтобы увеличить емкость. Обратите внимание, что это также означает увеличение доступного тока (C-Rate).

Будьте осторожны при параллельном подключении аккумуляторов! Все элементы должны иметь одинаковое номинальное напряжение и одинаковый уровень заряда. Если есть какие-либо различия в напряжении, может произойти короткое замыкание, что приведет к перегреву и, возможно, возгоранию.

В этом примере четыре ячейки 1,5 В подключены параллельно. Напряжение на нагрузке остается на уровне 1,5 В, но общая емкость увеличивается до 8000 мАч.

Серия

и параллельный

Если вы хотите увеличить напряжение и емкость, вы можете комбинировать последовательные и параллельные батареи. Еще раз убедитесь, что уровень напряжения одинаков для батарей, включенных параллельно, так как может произойти короткое замыкание.

В этом примере полное напряжение на нагрузке составляет 3 В, а общая емкость аккумуляторов составляет 4000 мАч.

В больших аккумуляторных блоках, особенно литий-ионных, вы часто видите конфигурацию, указанную с использованием «S» и «P» для последовательного и параллельного подключения. Конфигурация схемы выше — 2S2P. В качестве практического примера современные электромобили используют массивные массивы батарей, соединенных последовательно и параллельно.

Ресурсы и дальнейшее развитие

К настоящему времени вы должны понимать, как были изобретены батареи и как они работают. Батареи — это один из способов обеспечения вашего проекта электроэнергией, и они могут быть невероятно полезны, если вам нужен портативный источник питания.

Если вы хотите больше узнать о батареях, вот еще несколько уроков:

Хотите увидеть аккумуляторы в действии? Взгляните на эти проекты, в которых используются разные батареи в разных конфигурациях:

Simon Splosion Wireless

Это учебное пособие, демонстрирующее один из многих методов «взлома» Саймона Сэйса. Мы выделим технику, чтобы взять ваш Simon Says Wireless.

Как работает аккумулятор — Любопытно

Представьте себе мир без батарей.Все те портативные устройства, от которых мы так зависим, были бы настолько ограничены! Мы сможем доставить наши ноутбуки и телефоны настолько далеко, насколько это досягаемо для их кабелей, что сделает это новое работающее приложение, которое вы только что загрузили на свой телефон, практически бесполезным.

К счастью, у нас есть батарейки. Еще в 150 г. до н.э. в Месопотамии парфянская культура использовала устройство, известное как багдадская батарея, сделанное из медных и железных электродов с уксусом или лимонной кислотой. Археологи считают, что на самом деле это не батареи, а в основном они использовались для религиозных церемоний.

Изобретение батареи в том виде, в котором мы ее знаем, приписывают итальянскому ученому Алессандро Вольта, который собрал первую батарею, чтобы доказать свою точку зрения другому итальянскому ученому, Луиджи Гальвани. В 1780 году Гальвани показал, что лапки лягушек, подвешенных на железных или латунных крючках, подергиваются при прикосновении к зонду из другого металла. Он считал, что это было вызвано электричеством из тканей лягушек, и называл это «животным электричеством».

Луиджи Гальвани обнаружил, что лапы лягушек, подвешенных на латунных крючках, дергались, когда их ткнули зондом из другого металла.Он думал, что эта реакция была вызвана «животным электричеством» внутри лягушки. Источник изображения: Луиджи Гальвани / Wikimedia Commons.

Вольта, первоначально впечатленный открытиями Гальвани, пришел к выводу, что электрический ток исходит от двух разных типов металла (крючки, на которых висели лягушки, и другой металл зонда) и просто передается через них, а не через них. из тканей лягушек. Он экспериментировал со стопками слоев серебра и цинка, перемежаемых слоями ткани или бумаги, пропитанной соленой водой, и обнаружил, что электрический ток действительно протекает через провод, приложенный к обоим концам стопки.

Батарея Алессандро Вольта: куча цинковых и серебряных листов, перемежаемых тканью или бумагой, пропитанной соленой водой. Представьте, что вы используете это для питания вашего телефона. Источник изображения: Луиджи Кьеза / Wikimedia Commons.

Volta также обнаружил, что, используя различные металлы в свае, можно увеличить количество напряжения. Он описал свои открытия в письме Джозефу Бэнксу, тогдашнему президенту Лондонского королевского общества, в 1800 году. Это было довольно большое дело (Наполеон был весьма впечатлен!), И его изобретение принесло ему устойчивое признание в честь «вольта». ‘(мера электрического потенциала), названная в его честь.

Я сам, шутя в сторону, поражен тем, как мои старые и новые открытия … чистого и простого электричества, вызванного контактом металлов, могли вызвать такое волнение. Алессандро Вольта

Так что же именно происходило с этими слоями цинка и серебра и с дрожащими лягушачьими лапами?

Химия батареи

Батарея — это устройство, которое накапливает химическую энергию и преобразует ее в электричество.Это известно как электрохимия, а система, лежащая в основе батареи, называется электрохимическим элементом. Батарея может состоять из одного или нескольких (как в оригинальной кучке Вольты) электрохимических ячеек. Каждая электрохимическая ячейка состоит из двух электродов, разделенных электролитом.

Итак, откуда электрохимический элемент получает электричество? Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно знать, что такое электричество. Проще говоря, электричество — это тип энергии, производимый потоком электронов.В электрохимической ячейке электроны образуются в результате химической реакции, которая происходит на одном электроде (подробнее об электродах ниже!), А затем они перетекают на другой электрод, где расходуются. Чтобы понять это должным образом, нам нужно внимательнее изучить компоненты клетки и то, как они устроены вместе.

Электроды

Чтобы создать поток электронов, вам нужно где-то, чтобы электроны текли с из , а где-то электроны текли с по .Это электроды ячейки. Электроны текут от одного электрода, называемого анодом (или отрицательным электродом), к другому электроду, называемому катодом (положительный электрод). Обычно это разные типы металлов или другие химические соединения.

В котле Вольта анодом служил цинк, от которого электроны текли по проволоке (при подключении) к серебру, которое было катодом батареи. Он сложил много этих ячеек вместе, чтобы получилась общая куча, и поднял напряжение.

Но откуда анод вообще берет все эти электроны? И почему они так счастливы, что их отправили в веселый путь к катоду? Все сводится к химии, происходящей внутри клетки.

Здесь происходит пара химических реакций, которые нам необходимо понять. На аноде электрод реагирует с электролитом в реакции, в которой образуются электроны. Эти электроны накапливаются на аноде. Между тем, на катоде одновременно происходит другая химическая реакция, которая позволяет этому электроду принимать электроны.

Технический химический термин, обозначающий реакцию, которая включает обмен электронами, — это реакция окисления-восстановления, обычно называемая окислительно-восстановительной реакцией. Вся реакция может быть разделена на две половинные реакции, и в случае электрохимической ячейки одна полуреакция происходит на аноде, а другая — на катоде. Уменьшение — это усиление электронов, и это то, что происходит на катоде; мы говорим, что катод восстанавливается во время реакции. Окисление — это потеря электронов, поэтому мы говорим, что анод окисляется.

Каждая из этих реакций имеет определенный стандартный потенциал. Думайте об этой характеристике как о способности / эффективности реакции либо производить, либо поглощать электроны — ее силу в электронном перетягивании каната.

• Стандартные потенциалы для полуреакций

  Ниже приведен список половинных реакций, которые включают высвобождение электронов из чистого элемента или химического соединения. Рядом с реакцией указано число (E ⁰ ), которое сравнивает силу электрохимического потенциала реакции с силой готовности водорода расстаться со своим электроном (если вы посмотрите вниз по списку, вы увидите, что водородный полуреактор имеет нулевое значение E ⁰ ).E ⁰ измеряется в вольтах.

  Причина, по которой этот список настолько интересен, заключается в том, что если вы выберете две реакции из списка и объедините их в электрохимическую ячейку, значения E ⁰ скажут вам, в каком направлении будет протекать общая реакция: реакция с более отрицательной реакцией. Значение E ⁰ отдает свои электроны другой реакции, и это определяет анод и катод вашей ячейки. Разница между двумя значениями E ⁰ говорит вам об электрохимическом потенциале вашего элемента, который в основном представляет собой напряжение элемента.

  Итак, если вы возьмете литий и фторид и сумеете объединить их, чтобы сделать элемент батареи, у вас будет самое высокое напряжение, теоретически достижимое для электрохимического элемента. Этот список также объясняет, почему в котле Вольта цинк был анодом, а серебро — катодом: полуреакция цинка имеет более низкое (более отрицательное) значение E ⁰ (-0,7618), чем полуреакция серебра (0,7996). .

  Источник: UC Davis ChemWiki

Любые два проводящих материала, которые вступают в реакцию с разными стандартными потенциалами, могут образовывать электрохимическую ячейку, потому что более сильный из них сможет забирать электроны у более слабого.Но идеальным выбором для анода был бы материал, который вызывает реакцию со значительно более низким (более отрицательным) стандартным потенциалом, чем материал, который вы выбираете для своего катода. В итоге мы получаем электроны, притягивающиеся к катоду от анода (и анод не очень сильно пытается бороться), и, когда у нас есть легкий путь, чтобы добраться туда — проводящий провод, мы можем использовать их энергию для обеспечения электрического питание нашего фонарика, телефона или чего-то еще.

Разница в стандартном потенциале между электродами как бы равна силе, с которой электроны перемещаются между двумя электродами.Это известно как общий электрохимический потенциал ячейки, и он определяет напряжение ячейки. Чем больше разница, тем больше электрохимический потенциал и выше напряжение.

У нас есть два варианта увеличения напряжения батареи. Мы могли бы выбрать для наших электродов другие материалы, которые придадут ячейке больший электрохимический потенциал. Или мы можем сложить несколько ячеек вместе. Когда элементы объединяются определенным образом (последовательно), это оказывает аддитивное влияние на напряжение батареи.По сути, силу, с которой электроны движутся через батарею, можно рассматривать как общую силу, когда они движутся от анода первого элемента на всем пути, сколько бы ячеек ни содержала батарея, к катоду последнего элемента.

Когда элементы объединяются другим способом (параллельно), это увеличивает возможный ток батареи, который можно рассматривать как общее количество электронов, протекающих через элементы, но не ее напряжение.

Электролит

Но электроды — это всего лишь часть батареи.Помните обрывки бумаги Вольты, пропитанные соленой водой? Соленая вода была электролитом, еще одной важной частью картины. Электролит может быть жидкостью, гелем или твердым веществом, но он должен обеспечивать движение заряженных ионов.

Электроны имеют отрицательный заряд, и поскольку мы посылаем поток отрицательных электронов по нашей цепи, нам нужен способ уравновесить это движение заряда. Электролит обеспечивает среду, через которую могут протекать положительные ионы, уравновешивающие заряд.

Поскольку химическая реакция на аноде производит электроны, для поддержания баланса нейтрального заряда на электроде также производится соответствующее количество положительно заряженных ионов. Они не проходят по внешнему проводу (только для электронов!), А попадают в электролит.

В то же время катод должен также уравновешивать отрицательный заряд электронов, которые он принимает, поэтому реакция, которая здесь происходит, должна втягивать положительно заряженные ионы из электролита (альтернативно, он также может высвобождать отрицательно заряженные ионы из электрода в электролит. электролит).

Итак, в то время как внешний провод обеспечивает путь для потока отрицательно заряженных электронов, электролит обеспечивает путь для переноса положительно заряженных ионов, чтобы уравновесить отрицательный поток. Этот поток положительно заряженных ионов так же важен, как и электроны, обеспечивающие электрический ток во внешней цепи, которую мы используем для питания наших устройств. Роль балансировки заряда, которую они выполняют, необходима для поддержания протекания всей реакции.

Так вот, если бы все ионы, высвобожденные в электролит, могли полностью свободно перемещаться через электролит, они в конечном итоге покрыли бы поверхности электродов и забили бы всю систему.Таким образом, в клетке обычно есть какой-то барьер, чтобы этого не произошло.

При использовании батареи возникает ситуация, когда происходит непрерывный поток электронов (через внешнюю цепь) и положительно заряженных ионов (через электролит). Если этот непрерывный поток остановлен — если цепь разомкнута, например, когда ваш фонарик выключен — поток электронов остановлен. Заряды будут накапливаться, и химические реакции, приводящие в движение аккумулятор, прекратятся.

По мере использования батареи и протекания реакций на обоих электродах возникают новые химические продукты.Эти продукты реакции могут создавать своего рода сопротивление, которое может помешать продолжению реакции с такой же эффективностью. Когда это сопротивление становится слишком большим, реакция замедляется. Электронное перетягивание каната между катодом и анодом также теряет свою силу, и электроны перестают течь. Аккумулятор медленно разряжается.

Зарядка аккумулятора

Некоторые распространенные батареи предназначены только для одноразового использования (так называемые первичные или одноразовые батареи).Электроны перемещаются от анода к катоду в одну сторону. Либо их электроды истощаются по мере того, как они выделяют свои положительные или отрицательные ионы в электролит, либо накопление продуктов реакции на электродах препятствует продолжению реакции, и это делается и вытирается пыль. Батарея оказывается в мусорном ведре (или, надеюсь, на переработку, но это уже другая тема Nova).

Но. Изящная вещь в этом потоке ионов и электронов, который имеет место в некоторых типах батарей с соответствующими материалами электродов, заключается в том, что он также может двигаться в обратном направлении, возвращая нашу батарею в исходную точку и давая ей совершенно новую жизнь. .Подобно тому, как батареи изменили способ использования различных электрических устройств, аккумуляторные батареи еще больше изменили полезность этих устройств и их продолжительность жизни.

Когда мы подключаем почти разряженную батарею к внешнему источнику электричества и отправляем энергию обратно в батарею, происходит обратная химическая реакция, которая произошла во время разряда. Это отправляет положительные ионы, выпущенные из анода, в электролит, обратно к аноду, а электроны, которые катод принимает, также обратно к аноду.Возврат как положительных ионов, так и электронов обратно в анод подготавливает систему, так что она снова готова к работе: ваша батарея заряжена.

Однако процесс не идеален. Замена отрицательных и положительных ионов электролита обратно на соответствующий электрод при перезарядке батареи не такая аккуратная и не такая хорошо структурированная, как электрод вначале. Каждый цикл зарядки еще больше ухудшает состояние электродов, а это означает, что батарея со временем теряет производительность, поэтому даже аккумуляторные батареи не работают вечно.

В течение нескольких циклов зарядки и разрядки форма кристаллов аккумулятора становится менее упорядоченной. Это усугубляется, когда аккумулятор разряжается / заряжается с высокой скоростью — например, если вы едете на электромобиле с большой скоростью, а не с постоянной скоростью. Высокоскоростное переключение приводит к тому, что кристаллическая структура становится более неупорядоченной, что приводит к менее эффективной батарее.

Эффект памяти и саморазряд

Практически, но не полностью обратимые реакции разряда и перезарядки также способствуют так называемому «эффекту памяти».Когда вы перезаряжаете некоторые типы аккумуляторных батарей, не разрядив их сначала, они «запоминают», где находились в предыдущих циклах разрядки, и не перезаряжаются должным образом.

В некоторых элементах это вызвано тем, как металл и электролит реагируют с образованием соли (и тем, как эта соль затем снова растворяется и металл заменяется на электродах при перезарядке). Мы хотим, чтобы наши клетки имели красивые, однородные, маленькие кристаллы соли, покрывающие идеальную металлическую поверхность, но это не то, что мы получаем в реальном мире! Некоторые кристаллы образуются очень сложно, а некоторые металлы откладываются во время перезарядки, поэтому некоторые типы батарей имеют больший эффект памяти, чем другие.Дефекты в основном зависят от первоначального состояния заряда батареи, температуры, напряжения заряда и тока зарядки. Со временем недостатки в одном цикле зарядки могут вызвать то же самое в следующем цикле зарядки и так далее, и наша батарея накапливает некоторые плохие воспоминания. Эффект памяти силен для некоторых типов элементов, таких как батареи на никелевой основе. Другие типы, такие как литий-ионные, не страдают этой проблемой.

Другой аспект аккумуляторных батарей заключается в том, что химический состав, делающий их перезаряжаемыми, также означает, что они имеют более высокую тенденцию к саморазряду.Это когда внутренние реакции происходят внутри аккумуляторного элемента, даже когда электроды не подключены через внешнюю цепь. Это приводит к тому, что клетка со временем теряет часть своей химической энергии. Высокая скорость саморазряда серьезно ограничивает срок службы аккумуляторов — и приводит к их разрядке во время хранения.

Литий-ионные аккумуляторы в наших мобильных телефонах имеют довольно хорошую скорость саморазряда около 2–3 процентов в месяц, и наши свинцово-кислотные автомобильные аккумуляторы также довольно разумны — они, как правило, теряют 4–6 процентов. месяц.Никелевые батареи теряют около 10–15 процентов своего заряда в месяц, что не очень хорошо, если вы планируете хранить фонарик в течение всего сезона, когда он вам не нужен! Неперезаряжаемая щелочная батарея теряет около 2–3% своего заряда в год.

Напряжение, ток, мощность, емкость… в чем разница?

Все эти слова в основном описывают мощность батареи, не так ли? Ну вроде как.Но все они несколько разные.

Напряжение = сила, при которой реакция, приводящая в движение аккумулятор, проталкивает электроны через элемент. Это также известно как электрический потенциал и зависит от разницы потенциалов между реакциями, которые происходят на каждом из электродов, то есть от того, насколько сильно катод будет тянуть электроны (через цепь) от анода. Чем выше напряжение, тем больше работы может совершить то же количество электронов.

Ток = количество электронов, которые проходят через любую точку цепи в данный момент времени.Чем выше ток, тем больше работы он может выполнять при том же напряжении. Внутри ячейки ток можно также рассматривать как количество ионов, проходящих через электролит, умноженное на заряд этих ионов.

Мощность = напряжение x ток. Чем выше мощность, тем быстрее батарея может работать — это соотношение показывает, как напряжение и ток важны для определения того, для чего подходит батарея.

Емкость = мощность батареи как функция времени, которая используется для описания продолжительности времени, в течение которого батарея может обеспечивать питание устройства.Аккумулятор большой емкости сможет проработать более длительный период, прежде чем разрядится / разрядится. У некоторых батарей есть небольшая печальная особенность: если вы слишком быстро попытаетесь извлечь из них слишком много энергии, химические реакции не успеют поспеть, и емкость станет меньше! Итак, мы всегда должны быть осторожны, когда говорим о емкости аккумулятора, и помнить, для чего он будет использоваться.

Еще один популярный термин — «плотность энергии». Это количество энергии, которое устройство может удерживать на единицу объема, другими словами, сколько энергии вы получите за свои деньги с точки зрения мощности по сравнению сразмер. С батареей, как правило, чем выше плотность энергии, тем лучше, поскольку это означает, что батарея может быть меньше и компактнее, что всегда является плюсом, когда вам нужно, чтобы она питала то, что вы хотите держать в кармане. Для электромобилей это даже плюс — аккумулятор должен как-то влезать в машину!

Для некоторых приложений, таких как хранение электроэнергии на возобновляемых электростанциях, таких как ветряная или солнечная ферма, высокая плотность энергии не является большой проблемой, поскольку в них, скорее всего, будет достаточно места для хранения батарей.Основная цель такого использования — просто хранить как можно больше электроэнергии, как можно безопаснее и дешевле.

Почему так много типов?

Ряд материалов (раньше это были просто металлы) могут использоваться в качестве электродов в батарее. За прошедшие годы было опробовано множество различных комбинаций, но лишь немногие из них действительно прошли дистанцию.Но зачем вообще использовать разные комбинации металлов? Если у вас есть пара металлов, которые хорошо работают вместе в качестве электродов, зачем возиться с другими?

Различные материалы имеют разные электрохимические свойства, поэтому они дают разные результаты, когда вы соединяете их в батарейном элементе. Например, некоторые комбинации будут производить высокое напряжение очень быстро, но затем быстро падают, не в состоянии поддерживать это напряжение в течение длительного времени. Это хорошо, если вам нужно произвести, скажем, внезапную вспышку света, такую ​​как вспышка фотоаппарата.

Другие комбинации будут производить только тонкую струйку тока, но они будут поддерживать эту струю целую вечность. Например, нам не нужен большой ток для питания детектора дыма, но мы хотим, чтобы наши детекторы дыма работали долгое время.

Еще одна причина для использования различных комбинаций металлов заключается в том, что часто два или более аккумуляторных элемента необходимо уложить в стопку для получения необходимого напряжения, и оказывается, что некоторые комбинации электродов складываются вместе намного удобнее, чем другие комбинации.Например, литий-железо-фосфатные батареи (тип литий-ионных аккумуляторов), используемые в электромобилях, складываются вместе для создания систем высокого напряжения (100 или даже более вольт), но вы никогда не сделаете этого с теми батареями NiCad Walkman, которые имеют горячий!

Наши различные потребности с течением времени привели к разработке огромного количества типов батарей. Чтобы узнать больше о них и о том, что ждет аккумулятор в будущем, ознакомьтесь с другими нашими темами о Nova.

Эта тема является частью нашей серии из четырех статей об аккумуляторах.Для дальнейшего чтения ознакомьтесь с типами аккумуляторов, литий-ионных аккумуляторов и аккумуляторов будущего.

Какие бывают типы батарей? Первичный, перезаряжаемый, литий-ионный

В этом руководстве мы узнаем об одном из важных компонентов электрических и электронных систем: батарее. Мы увидим основную информацию о батареях, рассмотрим различные типы батарей, а также расскажем, какой тип батареи подходит для вашего приложения.

Введение

Независимо от того, являетесь ли вы инженером-электриком или нет, вы могли встретить в своей жизни как минимум пару различных типов батарей.Некоторые из распространенных мест, где вы используете батареи, — это настенные часы, сигнализация или детекторы дыма, в которых используются небольшие одноразовые батареи, или автомобили, грузовики или мотоциклы, в которых используются относительно большие перезаряжаемые батареи.

Аккумуляторы стали очень важным источником энергии за последнее десятилетие или около того. Даже до этого они были неотъемлемой частью нашей жизни, питая несколько портативных устройств, таких как транзисторные радиоприемники, Walkman, портативные игры, камеры и т. Д.

Но с развитием современных смартфонов, планшетов, ноутбуков, солнечной энергии и электромобилей, Исследования мощных аккумуляторов, которые могут работать дольше и обеспечивать необходимую энергию, достигли своего пика.

Фактически, Нобелевская премия по химии 2019 года была присуждена трем ученым Джону Б. Гуденафу, М. Стэнли Уиттингему и Акире Йошино за разработку литий-ионных батарей.

Что такое аккумулятор?

Батарея — это химическое устройство, которое накапливает электрическую энергию в форме химикатов и посредством электрохимической реакции преобразует накопленную химическую энергию в электрическую энергию постоянного тока (DC). Алессандро Вольта, итальянский физик, изобрел первую батарею в 1800 году.

Электрохимическая реакция в батарее включает перенос электронов от одного материала к другому (называемому электродами) посредством электрического тока.

Элемент и батарея

Несмотря на то, что часто используется термин «аккумулятор», основная электрохимическая единица, отвечающая за фактическое хранение энергии, называется элементом. Ячейка, как только что упоминалось, является основной электрохимической единицей, которая является источником электрической энергии, производимой путем преобразования химической энергии.

В своей базовой форме элемент обычно содержит три основных компонента: два электрода и электролит, а также состоит из выводов, разделителя и контейнера.Говоря об электродах, существует два типа электродов, называемых анодом и катодом.

Анод — это отрицательный электрод (также называемый топливным электродом или восстанавливающим электродом). Он теряет электроны во внешнем контуре и в электрохимической реакции окисляется.

Катод, с другой стороны, является положительным электродом (также называемым окислительным электродом). Он принимает электроны из вечного контура и в электрохимической реакции восстанавливается.Следовательно, преобразование энергии в батарее происходит за счет электрохимической окислительно-восстановительной реакции.

Третьим важным компонентом ячейки является электролит. Электролит действует как среда для передачи заряда в виде ионов между двумя электродами. Следовательно, электролит иногда называют ионным проводником. Здесь следует отметить важный момент, что электролит не является электропроводным, а имеет только ионную проводимость.

Батарея часто состоит из одной или нескольких «ячеек», которые электрически соединены в последовательной или параллельной конфигурации для обеспечения необходимых уровней напряжения и тока.

Различные типы батарей

По сути, все электрохимические элементы и батареи подразделяются на два типа:

• Первичные (неперезаряжаемые)
• Вторичные (перезаряжаемые)

Несмотря на то, что в этих двух классификациях есть несколько других типы батарей, эти два являются основными типами. Проще говоря, первичные батареи являются неперезаряжаемыми батареями, то есть их нельзя заряжать электрически, в то время как вторичные батареи являются перезаряжаемыми батареями i.е., их можно заряжать электрически.

Первичные батареи

Первичные батареи — один из простых и удобных источников энергии для нескольких портативных электронных и электрических устройств, таких как фонари, фотоаппараты, часы, игрушки, радио и т. Д. его, а когда разрядится, выбросить »типа.

Обычно первичные батареи недорогие, легкие, маленькие и очень удобные в использовании, требующие относительно небольшого обслуживания или меньшего количества обслуживания.Большинство первичных батарей, которые используются в домашних условиях, являются одноэлементными и обычно имеют цилиндрическую конфигурацию (хотя их очень легко производить в различных формах и размерах).

Общие типы первичных батарей

До 1970-х годов преобладающими типами первичных батарей были цинковые анодные батареи. В 1940-х годах, во время Второй мировой войны и после войны, цинк-углеродные батареи имели среднюю емкость 50 Втч / кг.

Наиболее значительное развитие аккумуляторных технологий произошло в период 1970–1990 годов.Именно в это время были разработаны знаменитые цинковые / щелочно-двуокись марганца батареи, которые постепенно вытеснили старые цинково-угольные батареи в качестве основных первичных батарей.

Батареи цинк-оксид ртути и кадмий-оксид ртути также использовались в этот период, но из-за экологических проблем, связанных с использованием ртути, эти типы батарей постепенно прекращали свое производство.

Именно в этот период началась разработка аккумуляторов с литием в качестве активного анодного материала, которые считаются крупным достижением из-за высокой удельной энергии и более длительного срока хранения литиевых аккумуляторов по сравнению с традиционными цинковыми аккумуляторами.

Литиевые батареи производятся в виде таблеток и таблеток для определенного диапазона приложений (например, часы, резервное копирование памяти и т. Д.), Также доступны более крупные батареи цилиндрического типа.

В следующей таблице показаны различные типы первичных батарей, а также их характеристики и области применения.

(Mg / MnO2)

Тип батареи	Характеристики	Области применения
Цинк — углерод	Обычный, низкая стоимость, различные размеры	Радио, игрушки, инструменты
Большая емкость, длительный срок хранения	Радиостанции для военных и самолетов
Ртуть (Zn / HgO)	Очень высокая емкость, длительный срок хранения	Медицинские (слуховые аппараты, кардиостимуляторы), фотография
Щелочные (Zn / Alkaline / MnO2)	Очень популярные, умеренная стоимость, высокая производительность	Самые популярные первичные батареи
Серебро / цинк (Zn / Ag2O)	Самая высокая емкость, дорогостоящий, плоский разряд	Слуховые аппараты, фотография, пейджеры
Литий / растворимый катод	Высокая плотность энергии, хорошие характеристики, широкий диапазон температур	Широкий спектр применений с емкостью от 1 до 10 000 Ач
Литий / твердый катод	Высокая плотность энергии, низкотемпературные характеристики, длительный срок хранения	Замена кнопочных и цилиндрических элементов
Литий / твердый электролит	Низкое энергопотребление, чрезвычайно долгий срок хранения	Схемы памяти, медицинская электроника

Вторичные батареи

Вторичные батареи также называются аккумуляторными, поскольку после разрядки они могут заряжаться электрически.Химический статус электрохимических ячеек можно «перезарядить» до их исходного состояния, пропуская ток через ячейки в направлении, противоположном их разряду.

В основном вторичные батареи могут использоваться двумя способами:

• В первой категории приложений вторичные батареи в основном используются в качестве накопителей энергии, где они электрически подключены к основному источнику энергии, а также заряжаются от него, а также подача энергии при необходимости.Примерами таких приложений являются гибридные электромобили (HEV), источники бесперебойного питания (UPS) и т. Д.
• Вторая категория приложений вторичных батарей — это те приложения, в которых батарея используется и разряжается в качестве первичной батареи. Как только он полностью разряжен (или почти полностью разряжен), вместо того, чтобы выбросить его, аккумулятор перезаряжается с помощью соответствующего зарядного механизма. Примеры таких приложений — вся современная портативная электроника, такая как мобильные телефоны, ноутбуки, электромобили и т. Д.

Плотность энергии вторичных батарей относительно ниже, чем у первичных батарей, но они имеют другие хорошие характеристики, такие как высокая удельная мощность, плоские кривые разряда, высокая скорость разряда, низкотемпературные характеристики.

Общие типы вторичных батарей

Две из самых старых батарей на самом деле являются вторичными батареями, называемыми свинцово-кислотными батареями, которые были разработаны в конце 1850-х годов, и никель-кадмиевыми батареями, которые были разработаны в начале 1900-х годов. До недавнего времени было всего два типа аккумуляторных батарей.

Первые и наиболее часто используемые аккумуляторные батареи называются свинцово-кислотными батареями. В их основе лежит электрохимическая пара свинец — диоксид свинца (Pb — PbO2). Электролитом, используемым в этих типах батарей, является очень распространенная серная кислота.

Второй тип аккумуляторных батарей называется никель-кадмиевыми батареями. В их основе лежит оксигидроксид никеля (оксид никеля) в качестве положительного электрода и отрицательный электрод на основе металлического кадмия. Подойдя к электролиту, используется щелочной раствор гидроксида калия.

В последние десятилетия появились два новых типа аккумуляторных батарей. Это никель-металлогидридная батарея и литий-ионная батарея. Из этих двух литий-ионный аккумулятор изменил правила игры и стал коммерчески лучше благодаря своим высоким показателям удельной энергии и плотности энергии (150 Втч / кг и 400 Втч / л).

Существуют и другие типы вторичных батарей, но четыре основных типа:

• Свинцово-кислотные батареи
• Никель-кадмиевые батареи
• Никель-металлогидридные батареи
• Литий-ионные батареи

Давайте теперь вкратце см. информацию об этих типах батарей индивидуально.

Свинцово-кислотные батареи

Свинцово-кислотные батареи на сегодняшний день являются самыми популярными и наиболее часто используемыми аккумуляторными батареями. Они были успешным продуктом более века. Свинцово-кислотные батареи доступны в нескольких различных конфигурациях, от небольших герметичных элементов емкостью 1 Ач до больших элементов емкостью 12 000 Ач.

Одно из основных применений свинцово-кислотных аккумуляторов — автомобильная промышленность, поскольку они в основном используются в качестве аккумуляторов SLI (пуск, освещение и зажигание).

Свинцово-кислотные батареи также применяются в других сферах применения: накопители энергии, аварийное электроснабжение, электромобили (даже гибридные), системы связи, системы аварийного освещения и т. Д.

Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи могут применяться в широком диапазоне. широкий диапазон напряжения, различные формы и размеры, низкая стоимость и относительно простое обслуживание. По сравнению с другими технологиями вторичных аккумуляторов свинцово-кислотные аккумуляторы являются наименее дорогим вариантом для любого применения и обеспечивают очень хорошую производительность.

Электрический КПД свинцово-кислотных аккумуляторов составляет от 75 до 80%. Такая оценка эффективности их пригодности для хранения энергии (источников бесперебойного питания — UPS) и электромобилей.

Никель-кадмиевые батареи

Никель-кадмиевые батареи или просто никель-кадмиевые батареи являются одними из самых старых типов батарей, доступных сегодня наряду со свинцово-кислотными батареями. У них очень долгий срок службы, они очень надежны и прочны.

Одним из основных преимуществ никель-кадмиевых аккумуляторов является то, что они могут подвергаться высокой скорости разряда и работать в широком диапазоне температур.Кроме того, срок годности никель-кадмиевых аккумуляторов очень велик. Стоимость этих батарей выше, чем у свинцово-кислотных батарей на базовый ватт-час, но меньше, чем у других типов щелочных батарей.

Как упоминалось ранее, в Ni-Cd батареях используется оксигидроксид никеля (NiOOH) в качестве катода и металлический кадмий (Cd) в качестве анода. Обычные аккумуляторные батареи потребительского класса имеют рабочее напряжение 1,2 В. В промышленных приложениях никель-кадмиевые батареи уступают только свинцово-кислотным батареям благодаря своим низким температурным характеристикам, стабильному разрядному напряжению, длительному сроку службы, низким потребностям в обслуживании и превосходной надежности.

К сожалению, у никель-кадмиевых аккумуляторов есть одна важная характеристика, называемая «эффектом памяти», которая является их единственным недостатком. Когда Ni-Cd элементы частично разряжаются, а затем перезаряжаются, они постепенно теряют свою емкость, то есть цикл за циклом. «Кондиционирование» — это процесс восстановления утраченной емкости батарей.

В этом процессе элементы полностью разряжаются до нуля вольт, а затем полностью заряжаются.

Никель-металлогидридные батареи

Это относительно новый тип батарей, являющийся расширенной версией никель-водородных электродных батарей, которые использовались исключительно в аэрокосмической отрасли (спутники).Положительный электрод — это оксигидроксид никеля (NiOOH), а отрицательный электрод ячейки — это металлический сплав, в котором водород накапливается обратимо.

Во время зарядки металлический сплав поглощает водород с образованием гидрида металла, а во время разряда гидрид металла теряет водород.

Одно из главных преимуществ никель-металлогидридных батарей перед никель-кадмиевыми батареями — это более высокая удельная энергия и плотность энергии. Герметичные никель-металлогидридные батареи доступны в продаже в виде небольших цилиндрических элементов и используются в портативной электронике.

Литий-ионные аккумуляторы

Появление литий-ионных аккумуляторов за последние пару десятилетий было феноменальным. Более 50% потребительского рынка перешло на использование литий-ионных аккумуляторов. В частности, ноутбуки, мобильные телефоны, фотоаппараты и т. Д. Являются крупнейшими приложениями литий-ионных аккумуляторов.

Литий-ионные батареи имеют значительно высокую плотность энергии, высокую удельную энергию и более длительный срок службы. Другими основными преимуществами литий-ионных аккумуляторов являются низкая скорость саморазряда и широкий диапазон рабочих температур.

Аккумуляторные батареи

В последние несколько десятилетий использование небольших герметичных аккумуляторов в потребительских приложениях росло по экспоненте. Первичные или аккумуляторные батареи малого форм-фактора используются в огромном количестве устройств. Некоторые из них упомянуты ниже.

• Портативные электронные устройства: часы, фотоаппараты, мобильные телефоны, ноутбуки, видеокамеры, калькуляторы, испытательное оборудование (мультиметры).
• Развлечения: радио, MP3-плееры, CD-плееры, все инфракрасные пульты дистанционного управления, игрушки, игры, клавиатуры.
• Для дома: часы, сигнализация, детекторы дыма, фонари, ИБП, аварийное освещение, зубные щетки, триммеры для волос и бритвы, тонометры, слуховые аппараты, кардиостимуляторы, переносные электроинструменты (дрели, отвертка).

Как выбрать аккумулятор?

Выбор аккумулятора для вашего приложения можно свести к двум характеристикам: производительность и стоимость. Но если копнуть немного глубже, то следующие факторы являются определяющими при выборе подходящей батареи для вашего приложения.

• Первичный или вторичный
• Энергия или мощность
• Срок годности
• Энергоэффективность и скорость перезарядки
• Срок службы батареи
• Температура батареи

Заключение

Это было краткое введение в аккумулятор, различные типы батарей, первичный и вторичные батареи, аккумуляторные и неперезаряжаемые батареи, а также несколько общих применений каждого типа батарей.

Ионный возраст: почему будущее будет работать от батарей | Технология

Почему батареи стали важными?

В мире, который все больше обеспокоен изменением климата, всплеск производства возобновляемой энергии за последние 20 лет вселяет некоторую надежду.Но переменный характер энергии ветра и солнца означает, что хранение энергии до тех пор, пока она не понадобится потребителям, стало следующей большой проблемой. И поэтому в электрических сетях по всему миру появляются крупномасштабные аккумуляторные установки, чтобы сделать их более гибкими. В 2017 году по всему миру было добавлено более 1 ГВт емкости аккумуляторов — это рекорд, да, но все же капля в море мирового спроса на энергию.

Как работают такие батарейки?

Речь, конечно же, не идет о нескольких батарейках типа ААА.И все же в целом все батареи работают одинаково.

Электрическая энергия преобразуется в химическую, когда вы заряжаете аккумулятор, а затем этот процесс меняется на противоположный, когда вы получаете от него энергию.

Большинство батарей состоит из трех основных компонентов: двух электродов и некоторой химической среды, называемой электролитом, которая может быть жидкой, гелевой или твердой. Для выработки электричества происходит химическая реакция, при которой электроны перемещаются от отрицательного электрода, называемого анодом, к положительному электроду, называемому катодом.

Когда вы заряжаете аккумулятор, происходит обратный процесс, отправляя электроны обратно на анод.

Так сколько там этих больших батарей?

В Великобритании установлено около 500 МВт крупномасштабных аккумуляторных батарей, и ожидается, что эта цифра удвоится в течение трех лет, согласно аналитикам Aurora Energy Research. Практически все емкости используют литий-ионные.

Ожидается, что к 2020 году установленная в мире мощность превысит 50 ГВт, а к 2040 году вырастет почти до 1000 ГВт, по данным Bloomberg NEF.Это равняется примерно 7% мировой энергетической мощности.

Как батареи вписываются в революцию возобновляемых источников энергии?

В Великобритании аккумуляторные батареи в основном используются для предоставления услуг National Grid. Такие вспомогательные услуги становятся все более важными, чтобы помочь согласовать спрос и предложение по мере того, как в сеть поступает все большее количество периодической ветровой и солнечной энергии.

Также появились «гибридные» электростанции, работающие на возобновляемых источниках энергии, где батареи устанавливаются рядом с солнечными и ветряными электростанциями.Это особенно важно для экономики солнечных ферм, которые могут снизить цены на электроэнергию около полудня, достигнув пика в то же время. Вместо немедленного экспорта гибридные фермы могут хранить электроэнергию для последующей продажи по более высоким ценам.

В других частях мира, например в Южной Австралии, батареи используются, чтобы сделать сеть более устойчивой и избежать отключений. Важно отметить, что батареи еще не подходят и не имеют экономического смысла для межсезонного хранения, то есть для накопления солнечной энергии летом для высвобождения зимой.

Отель Gyle Premier Inn в Эдинбургском парке был первым в Великобритании, работающим от батарей. Фотография: Premier Inn / PA

Будут ли у всех нас в будущем большие домашние аккумуляторы?

Илон Маск, возможно, популяризировал концепцию домашнего аккумулятора, когда он представил версию Tesla три года назад, но эта фирма не была первой и не самой крупной в этой области. Такие батареи размером примерно с газовый котел могут накапливать и выделять электроэнергию, вырабатываемую домашним хозяйством или импортируемую из сети.

Немецкая компания Sonnen, на долю которой приходится около 25% мирового рынка домашних аккумуляторов, заявила, что сегодня большинство клиентов — это люди, у которых есть солнечные батареи или которые живут в регионах, пострадавших от урагана, и которым нужен чистый, надежный резервный источник энергии. «Рынок все еще находится на очень, очень ранней стадии», — говорит генеральный директор Кристоф Остерманн. Германия, Италия, Австралия и американские штаты Калифорния и Гавайи пока являются крупнейшими рынками сбыта.

Для домашних хозяйств, использующих солнечную энергию, более целесообразно с финансовой точки зрения хранить и потреблять энергию, а не платить за ее экспорт в сеть.В будущем, когда появится больше тарифов на энергию, рассчитанных по времени использования, может появиться достаточный стимул для их установки, чтобы избежать пикового ценообразования.

Однако для Остерманна наиболее интересной перспективой является использование тысяч батарей в качестве «виртуальной электростанции». Он описывает это как «уберизацию» аккумуляторов, которыми компания не владеет, но которые могут использовать с разрешения. «Мы не стремимся к масштабам коммунальных услуг, но виртуальные электростанции могут обеспечить значительную мощность», — говорит он.

Что дальше с электромобилями?

Мы только начинаем видеть второе поколение автомобилей с батарейным питанием, по словам предпринимателя Хенрика Фискера, основателя производителя электромобилей Fisker Inc.Он считает доступность и приличный диапазон цен определяющими чертами этой культуры.

В то время как первые модели, за исключением Tesla, могли проехать около 100 миль, большинство новых теперь предлагают от 200 до 300 миль. «Я вижу, что рынок начнет бум примерно в 2020 или 2021 году, поскольку выбор [моделей] больше, — говорит Фискер.

Fisker также считает, что сверхбыстрая зарядка жизненно важна для того, чтобы электромобили стали популярными. В то время как в обычном доме для полной зарядки автомобиля (с розеткой на 3 кВт) требуется около 8-10 часов, некоторые новые общественные зарядные устройства могут сделать это примерно за 10 минут (с помощью зарядного устройства на 350 кВт).

А как насчет других видов транспорта?

Электрические двухэтажные автобусы, построенные китайским производителем BYD, уже курсируют по улицам Лондона. Илон Маск объявил о планах по созданию электрического грузовика.

Но из-за плотности энергии, необходимой для тяжелого транспорта, батареям намного сложнее использовать ископаемое топливо. «Это определенно сложнее», — говорит профессор Пол Ширинг, заведующий кафедрой новейших аккумуляторных технологий Королевской инженерной академии. «[Но] я думаю, что будущее будет электрическим, независимо от того, как вы его сокращаете.”

Будем ли мы все скоро летать на электрических джамбо-самолетах? «Еще нет», — говорит Ширинг, добавляя, что плотность энергии и вес батарей означают, что они, вероятно, будут использоваться в беспилотных летательных аппаратах только в краткосрочной перспективе. «Я думаю, что скоро мы увидим электрический пассажирский самолет», — говорит он.

Какое влияние на окружающую и социальную среду оказывает производство батарей?

Ключевым элементом литий-ионных аккумуляторов является кобальт, несмотря на попытки производителей уменьшить требуемое количество.Более 60% мирового кобальта производится в Демократической Республике Конго, где высказывались опасения по поводу социальных и экологических последствий добычи этого металла.

Литий в батареях поступает в основном из трех крупных стран-производителей, Австралии, Аргентины и Чили, а также из новых производителей, таких как Боливия, Бразилия, Канада и Зимбабве. Потребление воды и нехватка воды в некоторых странах-производителях вызывают здесь большую озабоченность. «Есть определенные этические вопросы. Крупные компании будут ориентироваться на стоимость производства кобальта и лития, — говорит Ширинг.

То, что происходит с батареями к концу их срока службы, также является большой проблемой. Доктор Джонатан Рэдклифф из школы химической инженерии при Университете Бирмингема обеспокоен судьбой аккумуляторов, когда их характеристики в современных электромобилях уже недостаточно хороши для автомобилей. У некоторых теперь есть вторая жизнь в качестве домашней батареи, но он опасается, что рынок может быть насыщен через несколько лет, что подрывает финансовые возможности повторного использования.

«Риск состоит в том, что в Великобритании нет жизнеспособного вторичного использования, и у нас есть большое количество отходов батарей без соответствующих процессов», — говорит он.

Что ограничивает емкость и время автономной работы?

Чем больше и плотнее батарея, тем больше химической энергии она может хранить и, следовательно, тем больше электроэнергии может вырабатывать. Но более крупная и плотная батарея дороже, тяжелее, требует больше времени для зарядки и имеет больше возможностей для разрушения, если что-то пойдет не так.

Химический состав и внутренняя конструкция батареи также играют роль в том, сколько энергии она может хранить. Литиевые батареи популярны, потому что у них относительно высокое соотношение энергии к весу и они хорошо сохраняют заряд, когда они не используются.

В большинстве устройств срок службы батареи — это компромисс между физическим размером, дизайном, плотностью энергии и безопасностью, а также энергоэффективностью устройства, которое оно питает.

Батарея обнажена, когда мужчина пытается отремонтировать iPhone в ремонтной мастерской в ​​Нью-Йорке. Фото: Эдуардо Муньос / Reuters

Что насчет батареек в телефонах — почему они портятся с возрастом?

Большинство аккумуляторов могут поддерживать свою полную емкость только в течение ограниченного времени и количества циклов зарядки и разрядки.Точный процесс старения батареи все еще является горячей темой исследований, но есть несколько механизмов, которые возникают при использовании или хранении батареи.

Самым распространенным является накопление материала на аноде, который медленно оседает при использовании или хранении батареи. Подобное окисление также может происходить на катоде, в то время как активные ингредиенты батареи могут реагировать и со временем разлагаться. Комбинация этих эффектов снижает количество ионов лития и активного материала, доступного для хранения электричества, тем самым снижая максимальную емкость.

Но внутреннее сопротивление аккумулятора также может увеличиваться с возрастом, что означает, что его пиковая выходная мощность ниже, что вызывает проблемы в iPhone.

Что ускоряет старение аккумулятора?

Использование и хранение батареи может существенно повлиять на ее старение. Например, батареи можно повредить, подвергнув их экстремальным температурам, что более проблематично для автомобиля или аналогичного устройства, чем для смартфона.

Быстрое переключение аккумулятора также увеличивает износ, особенно если потребляемая мощность аккумулятора очень высока, как в случае с электромобилями.Зарядка и максимальное использование аккумулятора также ускоряет старение, например, заряжает аккумуляторы до максимума и разряжает их до нуля.

Что произойдет, если что-то пойдет не так?

Безопасность оказалась в центре внимания, когда в некоторых батареях внутри Samsung Galaxy Note 7 возникла неисправность, которая привела к их короткому замыканию и возгоранию.

Компания Samsung была вынуждена отозвать свой Galaxy Note 7 после того, как производственный дефект в батареях телефонов привел к тому, что некоторые из них стали перегреваться, что привело к пожарам.Фотография: Эндрю Зуис / AP

Когда что-то нарушает химическую реакцию внутри батареи, это может вызвать «тепловой разгон», когда неконтролируемые реакции соединяются вместе, генерируя слишком много тепла, что обычно приводит к взрыву батарей или возгоранию.

Различные механизмы безопасности, как электрические цепи управления, так и физические меры, включая экранирование и структуру батареи, означают, что такие события редки. Но они вызывают особую озабоченность в отношении портативных устройств, которые часто держат на руках человека, и электромобилей, которые могут попасть в столкновение, которое может повредить целостность батареи.

Что дальше?

Компании прилагают все усилия, чтобы увеличить количество энергии, которое может быть упаковано в батарею, и снизить стоимость их производства.

Вряд ли будущие цены будут падать так быстро, как в прошлом, говорит Остерманн, потому что снижение уже было таким быстрым. В Sonnen цены упали с более чем 1000 евро (905 фунтов стерлингов) за киловатт-час энергетической мощности, когда он был запущен в 2010 году, до примерно 150-200 евро за кВт-час сегодня. Но компания рассчитывает сократить расходы на электронику, такую ​​как инверторы.

Новые чудо-материалы пробьются через некоторое время, — говорит Ширинг. «В следующие 10 лет литий-ионные аккумуляторы будут по-прежнему доминировать. Чтобы достичь этого уровня продуктивности и технологической зрелости, потребовалось много времени. Чтобы наверстать упущенное, потребуется время ».

По его мнению, большая часть инноваций будет связана с литий-ионными батареями, такими как повышение плотности энергии и снижение затрат за счет уменьшения количества кобальта в батарее. Шеринг добавляет, что скорость, с которой аккумуляторы могут заряжаться, также улучшится.

Рэдклифф согласен с тем, что литий-ионный аккумулятор будет продолжать доминировать. По его словам, стоимость и производительность улучшатся благодаря расширению производства и продолжению исследований.

Аккумуляторы также найдут новое применение. Фискер говорит, что по мере совершенствования технологий он ожидает, что они в конечном итоге появятся на строительных площадках, в шахтах и ​​в промышленном оборудовании, заменив дизельные генераторы. По словам Шеринга, они будут использоваться во все более мелких устройствах, таких как медицинские имплантаты.

Типы батарей | Ассоциация аккумуляторных батарей

НИКЕЛЕВЫЕ БАТАРЕИ КАДМИЯ

Активные компоненты аккумуляторной NiCd батареи в заряженном состоянии состоят из гидроксида никеля (NiOOH) в положительном электроде и кадмия (Cd) в отрицательном электроде. В качестве электролита обычно используется гидроксид калия (КОН). Благодаря низкому внутреннему сопротивлению и очень хорошим токопроводящим свойствам никель-кадмиевые батареи могут обеспечивать чрезвычайно высокие токи и могут быстро заряжаться.Эти элементы способны выдерживать температуры до -20 ° C. Выбор сепаратора (нейлон или полипропилен) и электролита (KOH, LiOH, NaOH) влияет на условия напряжения в случае сильноточного разряда, срок службы и способность к перезарядке. В случае неправильного использования может быстро возникнуть очень высокое давление. По этой причине для элементов требуется предохранительный клапан. NiCd элементы обычно имеют длительный срок службы, что обеспечивает высокую степень экономии.

НИКЕЛЬ-МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ГИДРИДНЫЕ БАТАРЕИ

Активные компоненты никель-металлгидридной аккумуляторной батареи в заряженном состоянии состоят из гидроксида никеля (NiOOH) в положительном электроде и металлического сплава, накапливающего водород (MH) в отрицательном электроде, а также из электролита гидроксида калия (КОН).По сравнению с перезаряжаемыми никель-кадмиевыми батареями, никель-металл-гидридные батареи имеют более высокую удельную энергию на единицу объема и веса.

ЛИТИЕВЫЕ ИОННЫЕ БАТАРЕИ

Термин ионно-литиевая батарея относится к перезаряжаемой батарее, в которой материалы отрицательного электрода (анода) и положительного электрода (катода) служат в качестве хозяина для литий-ионных аккумуляторов (Li +). Ионы лития перемещаются от анода к катоду во время разряда и интеркалируются (вставляются в пустоты в кристаллографической структуре) катода.Ионы меняют направление во время зарядки. Поскольку ионы лития внедряются в материалы-хозяева во время заряда или разряда, в литий-ионном элементе нет свободного металлического лития. В литий-ионном элементе чередующиеся слои анода и катода разделены пористой пленкой (разделителем). Электролит, состоящий из органического растворителя и растворенной соли лития, обеспечивает среду для переноса ионов лития. Для большинства коммерческих литий-ионных ячеек диапазон напряжений составляет примерно от 3,0 В (в разряженном состоянии или при 0% -ном состоянии заряда, SOC) до 4.2 В (полностью заряженный или 100% SOC).

СВИНЦОВО-КИСЛОТНЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ МАЛЫЙ ЗАПЕЧАТАННЫЙ

Перезаряжаемые небольшие герметичные свинцово-кислотные батареи (SSLA), которые представляют собой свинцово-кислотные батареи с регулируемым клапаном (батареи VRLA), не требуют регулярного добавления воды в элементы и выделяют меньше газа, чем залитые (мокрые) свинцово-кислотные батареи. батареи иногда называют «необслуживаемыми» батареями. Уменьшение вентиляции является преимуществом, поскольку они могут использоваться в ограниченных или плохо вентилируемых помещениях.

Есть два типа батарей VRLA,

• Аккумулятор из абсорбированного стекломата (AGM)
• Гелевый аккумулятор («гелевый элемент»)

В батарее из абсорбированного стекломата электролит абсорбируется в сепараторе из стекловолокна.В гелевой ячейке электролит смешан с кремнеземной пылью с образованием иммобилизованного геля.

Батареи

SSLA включают предохранительный клапан сброса давления. В отличие от залитых батарей, батарея SSLA сконструирована так, чтобы не проливать электролит при перевернутом положении.

Какие бывают типы батарей? Ответ и анализ рынка

Батареи — одна из тех вещей, которыми владеет и пользуется почти каждый, но никогда не осознает, насколько они важны. Без батареек современная жизнь была бы совсем другой.Батареи — одни из самых распространенных и широко используемых электронных компонентов во всей электронной промышленности, поскольку они обеспечивают надежную и стабильную энергию для подавляющего большинства электронных устройств.

В этом посте мы освещаем текущую рыночную аналитику и освещаем некоторые основы аккумуляторных продуктов.

Анализ рынка:

Согласно недавнему отчету об анализе рынка, рынок аккумуляторов должен был расти до 2025 года, а совокупный годовой темп роста (CAGR) прогнозируется на уровне 12.31% и более. Ожидалось, что снижение цен на литий-ионные батареи, рост сектора возобновляемых источников энергии, рост популярности электромобилей и значительный рост спроса на бытовую электронику вызовут этот рост. Однако нынешняя пандемия COVID-19 затронула всю электронную промышленность, включая сегмент аккумуляторов. Мировой рынок литий-ионных аккумуляторов особенно ощутил это влияние.

В связи с недавними сбоями в работе глобальных рынков и цепочек поставок ключевые игроки на рынке аккумуляторов начали изучать варианты производства за пределами Китая.По словам Фрэнсиса Ванга, генерального директора компании по производству аккумуляторов NanoGraf, в последние пять лет Китай доминирует в цепочке поставок литий-ионных аккумуляторов. В результате последствий, вызванных COVID-19, Ван ожидает, что производители оригинального оборудования (OEM) вернут производство в Японию и Корею. При этом Ван также считает, что производство аккумуляторов для электромобилей по-прежнему будет сосредоточено в Китае. Это связано с тем, что Китай поддерживает более широкое использование и производство электромобилей за счет государственного финансирования, что делает их внутренний спрос очень высоким.В аккумуляторной отрасли в целом, вероятно, произойдет сдвиг в сторону более сбалансированной диверсификации цепочки поставок литий-ионных аккумуляторов, с упором на снижение рисков, а не на затраты. Положительным моментом для этого вируса с точки зрения батарей и электронной промышленности является то, что эти новые возможности роста могут стимулировать производственные мощности за пределами Азии.

Об устройстве и аккумуляторах Категории:

Батареи — это автономные химические блоки питания, вырабатывающие определенное количество электроэнергии.В отличие от традиционного электричества, батареи предназначены для медленного и устойчивого преобразования содержащихся в них химикатов в электрическую энергию. Батареи — одна из самых популярных форм портативных источников питания, поскольку они обеспечивают почти мгновенное получение энергии.

Батареи

бывают самых разных размеров, форм и напряжений. При этом все батареи делятся на две основные категории: первичные и вторичные.

Первичные батареи одноразовые, неперезаряжаемые и обычно встречаются в большинстве домашних хозяйств.Хотя первичные батареи не являются экологически чистыми, у них есть некоторые важные преимущества. Обычно они служат дольше и хранят больше энергии, чем аккумуляторные батареи того же размера.

Три основных типа первичных батарей:

1. Углеродно-цинковые батареи

2. Щелочные батареи

3. Литиевые батареи

Эти три первичные батареи часто называют «сухими элементами», потому что внутри них нет жидкости.

Вторичные батареи обычно называют аккумуляторными.Перезаряжаемые батареи стали более популярными и распространенными после того, как портативные устройства, такие как мобильные телефоны, вышли на рынок и взяли его штурмом. В свое время наиболее распространенным типом аккумуляторных батарей были свинцово-кислотные «аккумуляторы», которые использовались в основном в автомобилях. Сегодня наиболее распространенными типами аккумуляторных батарей являются никель-металлогидридные (NiMH), никель-кадмиевые и литий-ионные.

Различные типы батарей:

Ниже приведен список основных типов батарей:

• Цинк-карбон — Это повседневные батарейки для бытовых предметов, например, фонариков.Они одноразовые, экономичные, но служат недолго. В угольно-цинковых батареях положительный электрод сделан из углеродного стержня, а отрицательный электрод — из сплава цинка, отсюда и название.

• Щелочные — Эти первичные батареи выглядят как угольно-цинковые, но накапливают больше энергии, служат дольше и стоят дороже. Они могут оставаться заряженными в течение нескольких лет, что делает их очень надежным источником энергии.

• Свинцово-кислотные — Свинцово-кислотные батареи являются вторичными и используются с 19 века.Свинцово-кислотные аккумуляторы используются в автомобильной промышленности, и обычно их никогда не нужно перезаряжать, потому что автомобиль заряжает их автоматически. Эти батареи большие и могут быть очень дорогими.

• Никель-кадмиевые (NiCd) — Никель-кадмиевые батареи часто используются в качестве замены одноразовых 1,5-вольтовых батарей, используемых в таких предметах, как игрушки и фонарики. Эти аккумуляторные батареи доступны по цене и могут использоваться в течение очень долгого времени.

• Никель-металлогидридные (NiMH) — Эти батареи появились в 1990-х годах и были представлены на рынке как более экологичная альтернатива никель-кадмиевым батареям.NiMH аккумуляторы обычно используются в личных устройствах, например в мобильных телефонах.

Использование и применение:

Батареи используются практически во всех сегментах электронной промышленности. В таблице ниже указаны области, в которых активно используются батареи, и несколько примеров применения для каждой из них:

Бытовая электроника	Спортивные товары Электроинструменты Беспроводной пылесос Носимые устройства	Игрушки Планшеты / электронные книги Устройства Bluetooth Смартфоны
Освещение	Солнечный светофор Освещение для кино и видео Прогулочные фонари на солнечных батареях	Знаки аварийного выхода Безопасность на шоссе Подводное освещение
Безопасность и мониторинг Системы	Погодные приборы Охранная и пожарная сигнализация Блоки захвата радиочастотных данных Металлоискатели	Электрические заборы и ворота Счетчики трафика Оборудование для ядерного зондирования Передатчики
Медицинское оборудование и системы визуализации	Инвалидные коляски Устройства для наблюдения за пациентом Медицинское оборудование для поддержки пациентов	Портативные ультразвуковые аппараты Портативные рентгеновские аппараты Инфракрасные мониторы
Коммунальные услуги и резервное питание	Счетчики воды и газа Термостаты Счетчики электрические	Поставщики источников бесперебойного питания (ИБП) Системы на солнечных батареях
Коммуникационные и вычислительные системы	Радиосигнал Беспроводные и сотовые телефоны Телефонные системы и телекоммуникации	Оборудование для спутникового и глобального позиционирования Системы резервного копирования серверов Встраиваемые вычислительные устройства
Автомобилестроение и транспорт	Электромобили Беспилотные летательные аппараты	Тормозные системы и системы прицепа Беспилотные подводные аппараты

Аккумуляторы ZEUS и источники:

Sensible Micro гордится тем, что является авторизованным оптовым дистрибьютором ZEUS Battery Products, ведущего производителя безопасных и надежных аккумуляторных блоков.Продукция ZEUS отличается высочайшим качеством и конкурентоспособной ценой. Они поддерживают как аккумуляторные, так и неперезаряжаемые химические вещества, например:

• литий-ионный
• литий-полимерный
• лития фосфат железа
• Металлогидрид никеля
• никель кадмий
• герметичный свинцово-кислотный
• литий первичный и щелочной.

Как авторизованный дистрибьютор, Sensible Micro может также предложить индивидуальные решения по аккумуляторным батареям через команду дизайнеров ZEUS.Команда ZEUS внимательно рассматривает и оценивает требования каждого клиента и выбирает подходящую схему электронной безопасности, мониторинга и управления зарядом, чтобы оптимизировать ваше индивидуальное решение с аккумулятором. Запланируйте звонок с одним из наших экспертов по закупкам сегодня, чтобы обсудить ваши потребности в батареях!

Будьте в курсе последних событий в отрасли и в нашем сообществе, подписавшись на блог Sensible Micro.

Преимущества и ограничения литий-ионной батареи

В течение многих лет никель-кадмиевый аккумулятор был единственным подходящим аккумулятором для портативного оборудования от беспроводной связи до мобильных компьютеров.В начале 1990-х появились металлогидридные никель-металлогидридные и литий-ионные продукты, которые боролись лицом к лицу за признание потребителей. Сегодня литий-ионные аккумуляторы — это наиболее быстро развивающаяся и многообещающая химия для аккумуляторов.

Литий-ионный аккумулятор

Пионерские работы с литиевой батареей начались в 1912 году под руководством Г. Льюиса, но только в начале 1970-х годов, когда в продажу поступили первые неперезаряжаемые литиевые батареи. литий — самый легкий из всех металлов, имеет наибольший электрохимический потенциал и обеспечивает наибольшую удельную энергию для веса.

Попытки разработать перезаряжаемые литиевые батареи потерпели неудачу из-за проблем с безопасностью. Из-за присущей металлическому литию нестабильности, особенно во время зарядки, исследования переключились на неметаллическую литиевую батарею, использующую ионы лития. Хотя литий-ионный аккумулятор немного ниже по плотности энергии, чем металлический литий, он безопасен при соблюдении определенных мер предосторожности при зарядке и разрядке. В 1991 году корпорация Sony выпустила на рынок первый литий-ионный аккумулятор. Другие производители последовали их примеру.

Плотность энергии литий-иона обычно вдвое больше, чем у стандартного никель-кадмиевого сплава. Есть потенциал для более высоких плотностей энергии. Нагрузочные характеристики достаточно хорошие и с точки зрения разряда ведут себя так же, как никель-кадмиевые. Высокое напряжение ячеек 3,6 В позволяет создавать аккумуляторные батареи только с одним элементом. Большинство современных мобильных телефонов работают на одной соте. Для блока на основе никеля потребуются три последовательно соединенных 1,2-вольтовых элемента.

Литий-ионная батарея не требует особого обслуживания, а это преимущество, на которое не может претендовать большинство других химикатов.Память отсутствует, и для продления срока службы батареи не требуется регулярных циклов. Кроме того, саморазряд меньше чем наполовину по сравнению с никель-кадмиевым, что делает литий-ионные аккумуляторы хорошо подходящими для современных датчиков уровня топлива. литий-ионные элементы при утилизации не причиняют особого вреда.

Несмотря на свои общие преимущества, литий-ионный имеет свои недостатки. Он хрупкий и требует схемы защиты для обеспечения безопасной работы. Схема защиты, встроенная в каждую батарею, ограничивает пиковое напряжение каждой ячейки во время заряда и предотвращает слишком низкое падение напряжения ячейки при разряде.Кроме того, контролируется температура ячейки, чтобы предотвратить перепады температур. Максимальный ток заряда и разряда на большинстве блоков ограничен от 1С до 2С. При соблюдении этих мер предосторожности возможность появления металлического литиевого покрытия из-за перезарядки практически исключается.

Старение является проблемой для большинства литий-ионных аккумуляторов, и многие производители умалчивают об этой проблеме. Некоторое ухудшение емкости заметно через год, независимо от того, используется аккумулятор или нет.Батарея часто выходит из строя через два-три года. Следует отметить, что другие химические вещества также обладают возрастными дегенеративными эффектами. Это особенно верно для никель-металлогидрида при воздействии высоких температур окружающей среды. В то же время известно, что литий-ионные аккумуляторы в некоторых приложениях служат пять лет.

Производители постоянно совершенствуют литий-ионные. Новые и улучшенные химические комбинации вводятся каждые шесть месяцев или около того. При таком быстром прогрессе сложно оценить, насколько долго обновленная батарея устареет.

Хранение в прохладном месте замедляет процесс старения литий-ионных (и других химических веществ). Производители рекомендуют хранить при температуре 15 ° C (59 ° F). Кроме того, при хранении аккумулятор должен быть частично заряжен. Производитель рекомендует заряд 40%.

Самый экономичный литий-ионный аккумулятор с точки зрения удельной стоимости — это цилиндрический 18650 (размер 18 мм x 65,2 мм). Эта ячейка используется для мобильных вычислений и других приложений, не требующих ультратонкой геометрии.Если требуется тонкий корпус, лучшим выбором будет призматический литий-ионный элемент. Эти клетки имеют более высокую стоимость с точки зрения накопленной энергии.

Преимущества

• Высокая плотность энергии — потенциал для еще более высоких мощностей.
  
• В новом состоянии не требует длительного грунтования. Достаточно одной регулярной зарядки.
  
• Относительно низкий саморазряд — саморазряд в два раза меньше, чем у никелевых аккумуляторов.
  
• Низкие эксплуатационные расходы — периодическая разрядка не требуется; нет памяти.
  
• Специальные элементы могут обеспечивать очень высокий ток для таких приложений, как электроинструменты.

Ограничения

• Требуется схема защиты для поддержания напряжения и тока в безопасных пределах.
  
• Подвержены старению, даже если они не используются — хранение в прохладном месте при 40% -ном заряде снижает эффект старения.
  
• Ограничения на транспортировку — отгрузка больших объемов может подлежать регулирующему контролю.Это ограничение не распространяется на ручные аккумуляторные батареи.
  
• Дороговизна в производстве — примерно на 40 процентов дороже, чем никель-кадмиевые.
  
• Не до конца зрелые — металлы и химия постоянно меняются.

Литий-полимерный аккумулятор

Литий-полимерный отличается от обычных аккумуляторных систем типом используемого электролита. В оригинальной конструкции 1970-х годов используется сухой твердый полимерный электролит.Этот электролит напоминает пластиковую пленку, которая не проводит электричество, но позволяет обмениваться ионами (электрически заряженными атомами или группами атомов). Полимерный электролит заменяет традиционный пористый сепаратор, пропитанный электролитом.

Конструкция из сухого полимера предлагает упрощения в отношении изготовления, прочности, безопасности и геометрии тонкого профиля. При толщине ячеек всего один миллиметр (0,039 дюйма) конструкторы оборудования предоставлены самому себе в плане формы, формы и размера.

К сожалению, сухой литий-полимер имеет плохую проводимость. Внутреннее сопротивление слишком велико и не может обеспечить всплески тока, необходимые для питания современных устройств связи и раскрутки жестких дисков мобильного вычислительного оборудования. Нагревание ячейки до 60 ° C (140 ° F) и выше увеличивает проводимость, что не подходит для портативных приложений.

Для компромисса было добавлено немного гелеобразного электролита. В коммерческих элементах используется мембрана сепаратор / электролит, изготовленная из того же традиционного пористого полиэтилена или полипропиленового сепаратора, заполненного полимером, который гелеобразуется при заполнении жидким электролитом.Таким образом, коммерческие литий-ионные полимерные элементы очень похожи по химическому составу и материалам на их аналоги с жидким электролитом.

Литий-ионный полимер не прижился так быстро, как ожидали некоторые аналитики. Его превосходство над другими системами и низкие производственные затраты не были реализованы. Никаких улучшений в увеличении емкости не достигается — фактически, емкость немного меньше, чем у стандартной литий-ионной батареи. Литий-ионный полимер находит свою рыночную нишу в тонких пластинах, таких как батареи для кредитных карт и другие подобные приложения.

Преимущества

• Очень низкий профиль — возможны батареи, напоминающие профиль кредитной карты.
• Гибкий форм-фактор — производители не ограничиваются стандартными форматами ячеек. При большом объеме можно экономично произвести любой разумный размер.
• Легкие гелеобразные электролиты позволяют упростить упаковку за счет отсутствия металлической оболочки.
• Повышенная безопасность — более устойчивая к перезарядке; меньше шансов на утечку электролита.

Ограничения

• Более низкая плотность энергии и меньшее количество циклов по сравнению с литий-ионным.
• Дорого в производстве.
• Стандартных размеров нет. Большинство ячеек производится для массовых потребительских рынков.
• Более высокое соотношение стоимости и энергии, чем у литий-ионного

Ограничения по содержанию лития для авиаперевозок

Авиапутешественники задают вопрос: «Сколько лития в батарее мне разрешено брать с собой на борт?» Мы различаем два типа аккумуляторов: литий-металлические и литий-ионные.
Большинство литий-металлических батарей не подлежат перезарядке и используются в пленочных фотоаппаратах. Литий-ионные аккумуляторы служат для питания ноутбуков, сотовых телефонов и видеокамер. Батареи обоих типов, включая запасные, разрешены в ручной клади, но не могут превышать следующего содержания лития:
— 2 грамма для литий-металлических или литиевых батарей
— 8 граммов для литий-ионных батарей

Литий-ионные батареи весом более 8 граммов, но не более 25 граммов могут перевозиться в ручной клади, если они имеют индивидуальную защиту от короткого замыкания и ограничены двумя запасными батареями на человека.

Как узнать содержание лития в литий-ионной батарее? С теоретической точки зрения в типичной литий-ионной батарее металлического лития нет. Однако необходимо учитывать эквивалентное содержание лития. Для литий-ионного элемента это рассчитывается как 0,3 номинальной емкости (в ампер-часах).

Пример: Литий-ионный аккумулятор емкостью 2 Ач 18650 содержит 0,6 грамма лития. На типичном аккумуляторе 60 Вт · ч для ноутбука с 8 ячейками (4 последовательно и 2 параллельно) это в сумме дает 4.8г. Максимальный аккумулятор, который вы можете взять с собой, — 96 Вт · ч, чтобы не превышать 8-граммовый предел ООН. Этот пакет может включать ячейки 2,2 Ач в структуре из 12 ячеек (4s3p). Если бы вместо этого использовалась ячейка 2,4 Ач, необходимо было бы ограничить батарею 9 ячейками (3s3p).

Ограничения на отгрузку литий-ионных аккумуляторов

• Любой, кто отправляет литий-ионные аккумуляторы оптом, несет ответственность за соблюдение правил перевозки. Это касается внутренних и международных перевозок по суше, морю и воздуху.
  
• Литий-ионные элементы, эквивалентное содержание лития которых превышает 1,5 грамма или 8 граммов на аккумуляторную батарею, должны транспортироваться как «прочие опасные материалы класса 9». Емкость элементов и количество элементов в упаковке определяют содержание лития.
  
• Исключение составляют упаковки, содержащие менее 8 граммов лития. Однако, если посылка содержит более 24 литиевых элементов или 12 литий-ионных аккумуляторных батарей, потребуются специальная маркировка и отгрузочные документы.На каждой упаковке должно быть указано, что она содержит литиевые батареи.
  
• Все литий-ионные батареи должны быть испытаны в соответствии со спецификациями, указанными в UN 3090, независимо от содержания лития (Руководство ООН по испытаниям и критериям, часть III, подраздел 38.3). Эта мера предосторожности защищает от транспортировки неисправных батарей.
  
• Элементы и батареи должны быть разделены для предотвращения короткого замыкания и упакованы в прочные коробки.