Датчики на батареях отопления: принцип работы накладного датчика отопления в квартире

Содержание

Что за датчик на батарее? И что с ним делать? Экономим на отоплении. | Наша увлекательная жизнь…

Всем привет!

Многие люди, заселяясь в квартиру или приходя к в гости к друзьям, родственникам, знакомым замечали на батареях специальные датчики, которые непонятно как работают и что в них можно рассмотреть, потому что данные датчиков (цифры на дисплее) каждый раз меняются.

Разберемся в этом поподробнее. Данный датчик — специальный счетчик тепла, который крепится на батарею отопления. Для чего? Мы же все равно не пользуемся им, он просто «пылится на батарее».

Специальный датчик отопления. Личное фото.

Специальный датчик отопления. Личное фото.

Однако, это не совсем так, потому что его можно использовать во благо, но не всегда это сработает, потому что его использование зависит от правил, которые диктует строительная компания вашего жилого комплекса.

Датчик помогает контролировать температуру, поэтому можно будет платить только за тепло, которое было зарегистрировано датчиком.

Принцип работы очень прост, зависит от типа датчика, коих 3:

  • Ультразвуковые датчики — наиболее популярные датчики в употреблении жильцов или строительных организаций.
  • Электромагнитные счётчики;
  • Вихревые приспособления;

У нас датчик ультразвуковой принцип его работы — измерение количества тепла от батареи (радиатора) и изменение температуры воздуха в помещении.

Детали и его устройство можете почитать в интернете, если будет интересно.

И как с ним можно сэкономить?

Будет зависеть от согласованности использования данных устройств в строительной компании и отдела, отвечающего за прием коммунальных платежей;

Прежде, чем вы сможете запустить датчик в официальное пользование, необходимо обратиться в отдел продаж, чтобы уточнить возможность использования датчика, затем его опломбируют, если он уже был установлен и его дальнейшая эксплуатация будет возможна.

В таком случае вы будете платить только за то количество тепла, которое расходовали именно вы. Получится неплохая экономия, сами мы не проверяли, но источники в интернет — ресурсах дают положительные комментарии. Параллельно с этим можно ЗНАЧИТЕЛЬНО снизить потребление электроэнергии способом который вы найдете ЗДЕСЬ.

Но в основном оплата отопления в осенне — зимний период для каждой квартиры приблизительно равна, т.к. используется усредненный показатель расчета стоимости.

Датчик отопления. Личное фото.

Датчик отопления. Личное фото.

Спасибо за то, что были с нами, надеемся, что информация была полезна для вас, если это так — подписывайтесь на канал и ставьте большие пальцы вверх.

Пишите в комментариях — используете ли вы данный датчик или это пустая трата времени?

Счетчики тепла на батарею – нюансы его использования. Обязательно ли он нужен?

Наверное, большую часть населения не совсем устраивает качество услуг, которые предоставляет ЖКХ. А когда приходит время оплачивать коммунальные услуги, очень часто жильцы недоумевает – откуда такие суммы?

Как показывает опыт, в основном такой вопрос касается отопления потому, что немалая часть квартир переживает зиму с еле-еле теплыми, а то и совсем холодными батареями. А оплату за отопление ЖКХ все также требует.

Как бороться с такой несправедливостью?

Современные счетчики на отопление позволяют контролировать количество тепла, которое вы получаете, и вам больше не придется платить за холодные батареи в квартире.

Квартирный счетчик тепла на батарею – это специальное оборудование, предназначенное для учета тепловой энергии, которая поступает в жилье. Несмотря на то, что прибор называют «квартирным», его без проблем можно установить в частном доме, офисе и даже на даче.

В комплектацию счетчика входят:

  • Тепловычислитель.
  • Водомер.
  • Два датчика температуры.

Что нужно для установки?

Для установки такого счетчика вам потребуется всего лишь написать заявление в ЖЭК о том, что вы желаете установить прибор учета тепловой энергии.

После того, как ЖЭК выдаст необходимое разрешение, вы должны составить проект, в соответствии с которым будут проводиться все монтажные работы.

Данный проект необходимо утвердить начальником ЖЭКа. После того, как вся документация подписана, и ЖЭК не имеет никаких возражений, вы можете приступать к монтажным работам установки теплового счетчика. Когда прибор установлен, его необходимо подключить и  правильно настроить.

Важно. После установки счетчика и выполнения  пусконаладочных работ не забудьте подписать все необходимое акты и поставить новый прибор на учет.

Какие бывают счетчики?

Вы, наверняка, спросите, какой же счетчик лучше всего выбрать, ведь их ассортимент далеко не маленький?

На сегодняшний день рынок может предложить несколько видов счетчиков.

По  объему работы:

  • Квартирные.
  • Промышленные.

По принципу действия:

  • Тахометрические.
  • Ультразвуковые.
  • Электромагнитные.
  • Вихревые.

Первым делом обсудим бюджетный вариант – механический счетчик. Цена тахометрического счетчика на батарею считается довольно таки приемлемой.

В комплектацию такого механического прибора входит тепловычеслитель и роторный  водный счетчик.

Единственный минус такого  агрегата – неспособность работать с водой, где повышена жесткость, присутствует накипь, ржавчина, окалины и какой-либо другой мусор.

Ультразвуковой счетчик – более современный вариант, который будет стоить немного дороже, чем механический. Его принцип работ практически не отличается от остальных приборов. Единственный значительный плюс такого счетчика – довольна высокая четкость показаний.

Квартирный счетчик отличается небольшими размерами и каналом 15 – 20 мм.  Интервал  измеряемого тепла составляет от 0,6 до 2,5 м3/ч.

Тепло измеряется согласно принципу действия  счетчика. Для более точных данных можно дополнительно пользоваться расходомером. Практически всегда расходомер и тепловычеслитель составляют один целый прибор.

Домовой счетчик  применяется на больших предприятиях или в многоквартирных домах. Учет тепла также производится одним из нескольких методов: вихревой, турбинный и электромагнитный.

Единственное отличие межу домовым и квартирным счетчиком – это размер и объем необходимой работы. Размер домового счетчика около 25 – 300 мм. Интервал  измерения тепла не изменился – 0,6 – 2,5 м3/ч.

Монтаж и принцип работы

Тепловычислитель механического счетчика необходимо установить на водосчетчик, от которого 2 провода подключаются к входу и выходу теплотрассы квартиры.

Каждый из проводов снабжен термодатчиком. Тепловычислитель получает температуру воды на входе и выходе теплотрассы (в нашем случае квартиры), а счетчик воды показывает нам, какой объем воды был затрачен на процесс отопления. После сбора всех данных, с помощью специальных расчетов, счетчик на батарее отопления безошибочно подсчитывает количество тепла, которое было использовано.

Принцип работы ультразвукового счетчика заключается в том, что на трубе друг напротив друга устанавливают излучатель и прибор,  принимающий ультразвуковые сигналы. Потоком жидкости в трубе излучатель отправляет сигнал, который получает приемник. То время, пока сигнал находится между излучателем и приемником, соответствует скорости потока воды в трубопроводе. Так рассчитывается расход воды, затраченный на отопление.  Кроме основной функции, ультразвуковой счетчик поможет регулировать подачу теплоэнергии.

Если вам самостоятельно сложно установить счетчик тепла, можно воспользоваться услугами профессиональных монтажников. Для этого нужно написать в форму внизу справа на нашем сайте. Консультант сориентирует вас по ценам на услуги.

Как правильно снимать показания?

Ну, вот мы и подошли к финишу нашей статьи, осталось разобраться, как правильно снимать показания теплового счетчика.

Ответ довольно прост – так же, как и с любого другого счетчика. Потом вам необходимо заполнить соответствующую квитанцию, в которой вы укажете предыдущие и нынешние показания, их разницу, которую необходимо умножить на действующий тариф.

Оплатить  услуги можно в любом специализированном банке. Получателем денежных средств нужно указать теплоснабжающую организацию.

Обязательно посмотрите ролик из телепрограммы «Жилищный вопрос». В нем речь идет о переплатах за отопление и об установке индивидуальных приборов учета для экономии.



Надеемся, что материал статьи был вам полезен. Если не сложно. Нажмите кнопки социальных сетей.

Хорошего вам дня!

Датчики Techem на батареях — Спроси совет

В ответ на:


1.У меня немного не такой. Мигают две цифры: предыдущий год (отсечка идет 1 января), величина постоянная; и текущий год — увеличивается все время. Засеките, та которая не изменяется — это прошлый год. О третьей цифре могу только предположить — это нащелкало за все время жизни счетчика.


попробую последить за изменениями.

В ответ на:


2.Т.к. это относительные единицы (у всех в доме д.б. точно такие же счетчики), то расход можете прикинуть только по предыдущим годам, очень примерно. Расходы за год на отопление подсчитываются по всему дому, а потом высчитывается, сколько нажгла ваша квартира (по показаниям ваших счетчиков). Расходы раскидываются не только по показаниям счетчиков, но и в завис. от площади квартиры (50/50; 70/30). Т.е. если вы не будете вообще включать батареи, то за хайцунг все равно будете что-то платить. Меньше, но все равно с вас дернут.


Расход прикинуть сложно (отсюда собственно и вопрос — чего ожидать в счете за отопление..), т.к. живем в этой квартире всего 4-тый месяц.
Раскидывается 50/50. Вопрос в том, что мы уже платим ежемесячно Heizkosten 47 евро — в эту цену уже входит эта раскидка или эта цена, например, за работу котельной (в договоре стоит Fernwärme vorhanden)?

В ответ на:


3. Постоянно выключеные батареи помогут сэкономить, но не очень много. Да еще и при плохой вентиляции шиммель появится. Если батарея не включается, то и счетчик не добавляет значения. У меня на кухне батарея ни разу не включалась. На счетчике стоит «ноль».


Не топить никогда, конечно не выход, да и холодно так все-таки 🙂 Хотя в принципе квартира теплая..
Вопрос в том, как топить экономнее — возможно выставить батареи на определенное значение (2-2,5) и вообще не трогать их? Не думаю, что периодическое кратковременное врубание на всю, до 5, для прогрева, и последующее выключение на пару дней, позволит выгадать..
И еще один вопрос.
В договоре прописан Heizperiod с 15 сентября по 15 мая. Несколькими строками выше прописано, что перерасчет производится за год. Как быть с периодом с 15 мая по 15 октября? Просто будут нули?

Счетчики тепла на батарею отопления: плюсы и минусы, отзывы

В прежние времена коммунальные услуги обходились, можно сказать, «в копейки». Сейчас же обстоятельства кардинально изменились, и оплата за потребленные газ, воду и отопление существенно бьет по кошельку. Именно поэтому многие владельцы частных домов и квартир все чаще приобретают счетчики на отопление в целях экономии и контроля потребляемого тепла. Мы расскажем о плюсах и минусах счетчиков тепла на батарею отопления и о лучших из них по отзывам потребителей.

Тепловые счетчики: основные разновидности, достоинства и недостатки

Чаще всего тепловой счетчик – это не монолитный прибор, а конструкция, представленная несколькими компонентами. К ним относятся различные датчики, определители количества потребляемой энергии и т.д. Стоит отметить, что количество элементов каждого отдельно взятого комплекта строго индивидуально.

В зависимости от сферы применения счетчики на тепло подразделяют на промышленные и индивидуальные.

Рассмотрим классификацию индивидуальных счетчиков отопления, а также их преимущества и недостатки:

  1. Механические (тахометрические). Наиболее упрощенный вариант из всех возможных. Устанавливается на основную трубу, от которой тепло распределяется по всему помещению. Бывают механические тепловые приборы нескольких типов: с крыльчаткой, винтами или турбиной. К преимуществам тепловых приборов подобного типа можно отнести: приемлемую цену, простоту монтажа и обслуживания, а также невысокие затраты на ремонт.А вот недостатков несколько больше: требуется качественный источник тепла, наличие очистительного фильтра, невозможность фиксации расходуемого в текущий момент времени, склонная к частым повреждениям подвижная часть прибора.

    Схема установки счетчика тепла

  2. Ультразвуковые. Прибор двухкомпонентный: излучатель УЗ-сигнала и его приемник. Принцип действия прост: излучатель посылает ультразвуковой сигнал к источнику тепла, а приемник, уловив его, фиксирует количество воды, проходящей по теплоисточнику. Используя временной показатель, такие приборы автоматически вычисляют объем потребленного теплоносителя. Преимущества ультразвуковых счетчиков: точность измерений, нечувствительность к качеству теплоносителя, возможность зафиксировать расход тепла в текущий момент времени, отсутствие подвижной части, сохранение всей зафиксированной информации в памяти устройства.Недостатки: значительная цена прибора и его обслуживания, наличие завоздушенности.
  3. Электромагнитные. Работают по принципу электромагнитной индукции. Счетчик фиксирует малый ток, создаваемый потоком тепла. Состоит электромагнитный тепловой счетчик из трех основных частей: температурного датчика, источника питания и преобразователя. Расход вычисляется согласно потребляемому объему тепла и разности температур на входе и выходе теплового элемента. К плюсам таких устройств можно отнести высокую точность осуществляемых ими измерений и информативность.К минусам: высокую стоимость прибора и его обслуживания, возможность неточных измерений при наличии примесей в теплоносителе.
  4. Вихревые. Расход тепла вычисляется при анализе вихрей, образующихся при прохождении теплоносителя через различные препятствия. Плюсы: широкий диапазон измерения, помимо фиксации потока теплоносителя, измерение количество пара, простота установки.Минусы: возможность неточных измерений при невысоком качестве теплоносителя, требуется установка специального фильтра перед монтажом прибора.

Совет. Если вы приняли решение о приобретении счетчика на батарею отопления, то должны понимать, что его главная задача – не экономия тепла, а измерение фактического его использования, что позволяет осуществлять оплату за потребленное тепло, а не согласно стандартным расчетам коммунальной службы.

Лучшие тепловые счетчики согласно отзывам потребителей

Предлагаем вашему вниманию наиболее популярные модели тепловых счетчиков:

  1. Elf Ду 20 мм. Тахометрический тепловой счетчик польского производства. Рассчитан на небольшую тепловую мощность (до 85 кВт). Способен дистанционно считывать показания с автоматики. Абсолютно устойчив к магнитному воздействию, имеет широкие коммуникационные возможности.

    Квартирный теплосчетчик ELF Ду 15 js90-1-NI

  2. Sensonic II Ду20. Надежный компактный прибор с высокой точностью измерения показателей потребленного типа, имеющий приемлемую стоимость.

    Sensonic II Ду20

  3. SensoStar 2 Engelmann. Модель немецкого производства, представленная конструкцией исключительно качественной сборки, очень точно определяет количество потребленного тепла путем безмагнитного сканирования крыльчатки.

    SensoStar 2 Engelmann

  4. КАРАТ-Компакт-201. Прост в обслуживании, компактен, отличается невысокой стоимостью и современным дизайном. Уникальная техника создания деталей прибора делает их износоустойчивыми и неподверженными коррозии.

    КАРАТ-Компакт-201

Как вы могли убедиться, выбор оптимальной модели теплового счетчика – довольно несложный процесс. Главное в этом деле – четкое понимание своих потребностей, желание и возможность потратить определенную сумму денег и следовать выше представленным советам. Удачной покупки!

Установка счетчика тепла: видео

Счетчик тепла на батарею: фото

Какие бывают датчики температуры для отопления?

Датчики температуры необходимы для передачи информации о текущем состоянии теплоносителя и о текущей температуре в контролируемых помещениях. Данные с датчиков направляются в контроллер, который обрабатывает полученную информацию и вырабатывает управляющий сигнал для корректировки работы котла отопления.

Виды термодатчиков

Все датчики температуры для отопления, которые применяются для контроля текущего состояния контура, разделяются на 2 вида. В принципе полноценный контроль системы отопления обеспечит любой из них, разница в использовании различных конструкторских решений и в способе передачи информации.

Способы передачи информации делятся на такие виды:

  • проводные датчики;
  • беспроводные датчики.

Проводные термодатчики для отопления, и это понятно из их названия, передают данные на контроллер через провода, проложенные от датчика к блоку управления котла. Высокотехнологичные беспроводные датчики передают информацию, используя передатчик и приемник радиоволн. Приблизительно так, как работает роутер WiFi.

Термодатчики по способу их размещения делятся на такие виды:

  1. накладные датчики – они крепятся к трубам контура отопления;
  2. погружные датчики – находятся в постоянном контакте с теплоносителем;
  3. комнатные датчики – располагаются внутри помещений;
  4. внешние датчики – размещаются снаружи обогреваемых помещений.

Сколько нужно термодатчиков для отопления?

Если для обычной схемы отопления применяется только один комнатный датчик температуры для газового котла, то при лучевой коллекторной схеме отопления таких датчиков может быть несколько. В таком случае регулировка температуры происходит для каждого помещения индивидуально. Находящийся в каждой комнате температурный датчик для отопления направляет информацию на контроллер, который через блок управления регулирует независимую подачу теплоносителя от коллектора в нужное помещение для поддержания установленной температуры. Более подробно про автоматику для котлов можно прочитать в нашей статье «Существующая автоматика для котлов отопления».

Визуальный контроль температуры

Для контроля температуры теплоносителя, температуры внутри и снаружи отапливаемого помещения предназначены термодатчики различных типов. Для визуального контроля большинство комнатных термостатов снабжены дисплеями, на которые выводится текущее значение температуры в помещении. В приборах измерения температуры, которые установлены на котлах, также предусмотрена возможность визуального контроля.

Для систем отопления применяются такие виды термометров:

  • Жидкостные термометры. Применяются для контроля и измерения температуры как внутри помещений, так и снаружи зданий.

    В твердотопливных котлах иногда применяется жидкостный термометр для отопления, но в современных агрегатах применяются биметаллические индикаторы температуры.

  • Накладные термометры с биметаллической спиралью. Термометры такого типа имеют низкую точность, но они широко используются как термометр для котла отопления для открытых систем. Он обычно крепится на теплообменники и показывает температуру воды.
  • Термоэлектрические термометры. Их действие основано на свойствах термопары — вырабатывать ЭДС пропорционально температуре нагрева. Термометры такого типа применяются в современных высокотехнологичных котлах для закрытых систем отопления. В простых энергонезависимых котлах термопара управляет электромагнитным клапаном подачи газа на основную горелку после нагрева ее пламенем запальника.

Неисправности газового котла связанные с датчиками температуры

Причин, которые вызывают отказ или неустойчивую работу газового котла много. В каждом случае нужно разбираться конкретно.

Основные неисправности газовых котлов такие:

  1. котел не запускается;
  2. затухание горелки;
  3. газовый котел не набирает температуру;
  4. котел не отключается.

Могут ли эти неисправности появиться из-за отказа датчиков температуры? Могут, и в процессе поиска причин сбоя датчики температуры, их цепи, передатчик и приемник для беспроводных систем нужно проверить в первую очередь. Нельзя исключить следующие варианты:

  • Котел выключился и не включается. Одна из вероятных причин отказ или подгорание реле включения датчика температуры. В сложных системах с электронными датчиками и контроллерами чаще всего возникает неисправность в блоке управления.
  • Неисправность – затухание горелки, может иметь множество причин, но одна из них – сбой датчика температуры, что вызывает выключение основной горелки.
  • Причиной недостаточного нагрева теплоносителя может быть преждевременное отключение котла вследствие неверной установки температуры или неисправности датчика.
  • Если залипнет механическое реле датчика температуры, или произойдет сбой в электронном блоке или датчике температуры, то такая неисправность вполне вероятна.

Создать экономичную, надежную и комфортную систему отопления, поддерживать стабильный уровень тепла в доме невозможно без современных датчиков температуры.

Термостаты (более детально о которых можно прочитать здесь) совместно с контроллерами и блоками управления поддерживают постоянный температурный режим, что способствует экономии топлива и уменьшению расходов на отопление. Датчики температуры позволяют полностью автоматизировать процесс управления отоплением и обеспечить ее долговечность и безопасность.

Распределители тепла | Erste-Energy.ru

Современные распределите тепла позволяют заметно сэкономить на оплате за отопление, при этом не уменьшая тепло в квартире. Благодаря комплексному подходу и созданию единой системы учета данных экономия оплаты за тепло в квартире может достигать до 70%! Читать далее

Преимущества распределителей тепла, которые позволяют экономить на тепле

Мы предлагаем универсальные и компактные распределители тепла компании APATOR METRA, которые могут быть установлены в любой дом, так как оборудование монтируется непосредственно на радиатор и измеряет потребляемое тепло, тем самым не нарушая гидравлику. В итоге жильцы будут платить только за то тепло, которое реально потребляют. Это справедливо, удобно и очень выгодно. Жильцы сами могут регулировать тепло в собственной квартире и рассчитывать, сколько платить за отопление. В среднем выгода в коммунальных услугах за отопление может достигать 70%! Срок службы и поверки распределителей тепла компании APATOR METRA достигает 10 лет, и за 2 года вы окупите все затраты на установку оборудования. Кроме того, распределители тепла APATOR METRA дешевле теплосчетчиков в 5 раз! Мы действуем в соответствии с российским законодательством, все наше оборудование имеет необходимые сертификаты качества, как Российской Федерации, так и Европейского союза. Мы оборудовали более 300 жилых объектов распределителями тепла, при этом стараемся найти индивидуальный подход к каждому клиенту, будь то крупный застройщик или небольшое ТСЖ. Расчет по услуге отопления можно отслеживать в нашем специализированном расчетном центре, которое будет бесплатным на весь срок эксплуатации. Данное решение позволяет объединить сразу несколько задач: происходит расчет коммунальных услуг в удобных для жильцов отчетах, сервисное обслуживание и контроль за состояние приборов отопления, а также личный кабинет для удобного взаимодействия жильцов с УК.

Беспроводной датчик температуры — работает от батареи АА

Беспроводные датчики температуры используют термистор для точного измерения температуры. Эти датчики отлично подходят для мониторинга температуры окружающей среды вокруг физического расположения датчиков. Персонализация пользователя позволяет вам определять частоту считывания показаний, а также пороговые значения, по которым в случае переезда будут отправляться уведомления с помощью SMS и / или электронной почты.

Датчик температуры не предназначен для влажной, влажной и очень влажной среды. Этот датчик следует использовать только в сухих условиях и условиях низкой влажности. Если вам нужен датчик температуры, который работает при экстремальных температурах и может противостоять влажности или конденсации, пожалуйста, обратите внимание на наш промышленные датчики.

Основные решения «Интернет вещей» для компаний

Датчики предлагают ряд стандартных датчиков с диапазоном до более 350 м сквозь стены (обычно от 12 до 14 стен). Использование частотно-расширенного спектра (FHSS) также позволяет датчикам иметь лучшую невосприимчивость к помехам от других беспроводных устройств.

Превосходное управление питанием обеспечивает датчикам почти удвоенное время автономной работы от стандартных беспроводных датчиков.

  • Датчики кнопочных ячеек обычно служат более 3 лет.
  • AA и промышленные датчики обычно работают до 12 лет.
В продуктах используется новая система безопасности Encrypt-RF® (256-битный обмен ключами Диффи-Хеллмана и шифрование AES-128 CBC для всех сообщений данных датчиков). Поэтому безопасность поддерживается во всех точках связи, датчике шлюза, программном шлюзе.

Встроенное хранилище данных позволяет датчикам хранить сообщения с данными, если связь с беспроводным шлюзом прервана (отключение питания, сбой подключения к Интернету или выход за пределы допустимого диапазона). Сообщения, которые не могут быть доставлены, будут помечены временем и сохранены в памяти (до последних 512 сообщений) до восстановления связи со шлюзом, и в этом случае все сообщения будут переданы.

Беспроводные обновления позволяют удаленно обновлять продукты, если доступны новые исправления или новые функции.

Стандартная версия этого датчика питается от двух сменных батарей 1,5 В размера AA (входят в комплект поставки). Этот датчик также доступен с опцией переменного тока. Линейная версия этого датчика оснащена цилиндрическим разъемом питания, позволяющим получать питание от стандартного источника питания от 3 до 3,8 В. В версии с питанием от сети также используются две стандартные батареи типа АА 1,5 В в качестве резервного для бесперебойной работы в случае сбоя питания.

Варианты питания должны быть выбраны во время покупки, так как внутреннее оборудование датчика должно быть модифицировано для соответствия требованиям к питанию.

  * Фактический диапазон может варьироваться в зависимости от окружающей среды.
** Срок службы батареи определяется частотой сообщений датчика и другими переменными.

Датчики тепловой сигнализации с батарейным питанием

Установка тепловых датчиков очень важна для максимально быстрого обнаружения возгорания. Во многих комнатах нельзя использовать обычные дымовые извещатели из-за постоянного присутствия дыма. Однако тепловые датчики — отличная альтернатива. Купите датчики тепловой сигнализации с батарейным питанием на сайте Alarm Grid.

Датчики тепловой сигнализации с батарейным питанием представляют собой беспроводные устройства пожарной безопасности, которые срабатывают при необычно высоких температурах. Если обнаружена высокая температура, тепловой датчик быстро отправит сигнал на панель, чтобы выполнить запрограммированный ответ.В зависимости от запрограммированного реагирования, система сигнализации может отправить сигнал на центральную станцию ​​наблюдения для немедленного пожаротушения. Если у пользователя есть план самоконтроля, это невозможно. Тем не менее, они все равно могут получать текстовые сообщения и оповещения по электронной почте, информирующие их о потенциальном возгорании. Некоторые пользователи требуют, чтобы датчик температуры активировался дважды за короткий промежуток времени. Это сделано для уменьшения вероятности возникновения ложной тревоги. Как и любое другое устройство, обеспечивающее безопасность жизни, датчик тепловой сигнализации с батарейным питанием следует регулярно проверять.

Большинство смертей в результате пожара происходит ночью, когда большинство людей спят. Эти смертельные случаи с большей вероятностью произойдут в домах, в которых нет исправных устройств пожарной безопасности. Датчик тепловой сигнализации может спасти жизнь вам и вашей семье в случае серьезной аварии. Еще одно преимущество заключается в том, что тепловые датчики обычно обнаруживают возгорание быстрее, чем это может сделать средний человек. Эти устройства помогут гарантировать, что пожарная часть сможет своевременно отреагировать на ситуацию.Конечно, для вас и вашей семьи по-прежнему очень важно соблюдать основные правила пожарной безопасности. К ним относятся наличие плана и несколько путей эвакуации в вашем доме, чтобы сбежать в любой ситуации.

Если не указано иное, датчик тепловой сигнализации будет реагировать только на тепло. Датчик не реагирует на дым. В большинстве случаев лучше всего выбрать датчик температуры, который также обеспечивает обнаружение дыма. Однако в некоторых комнатах лучше использовать автономный датчик тепла. Это могут быть кухни и комнаты, в которых курение является обычным занятием.Пользователи должны знать, что автономный датчик тепла может немного медленнее, чем датчик дыма, реагировать на пожар. Это потому, что дым обычно обнаруживается раньше тепла. Следовательно, если устройство планируется разместить в месте, где никогда не бывает дыма, обычно рекомендуется использовать извещатель, который может реагировать как на дым, так и на высокую температуру.

Датчики тепловой сигнализации с питанием от батарей могут синхронизироваться с системами безопасности по беспроводной сети. Эти устройства очень легко настраивать и программировать конечными пользователями.Большинство из них можно зарегистрировать с помощью панели безопасности автоматически. Батареи для датчиков тепловой сигнализации известны своей высокой надежностью и обычно имеют срок службы от трех до пяти лет. Если аккумулятор разряжен, ваша система безопасности сообщит вам, что пора его заменить. Обязательно замените аккумулятор, как только получите это предупреждение. В инструкции по эксплуатации датчика тепловой сигнализации указано, какой тип батареи следует использовать с устройством.

greenTEG | Калориметрия батареи | Мониторинг аккумуляторных батарей с измерением теплового потока


Почему важны датчики теплового потока?

Батареи выделяют тепло во время фаз зарядки и разрядки.Знание количества этого тепла имеет большое значение для безопасности, исследования и контроля батареи. Вот почему калориметрические измерения на батареях являются обычным явлением. Однако стандартные батарейные калориметры дороги, а эксперименты отнимают много времени. С датчиками теплового потока greenTEG калориметрические измерения становятся доступными и возможными для любой системы и приложения. Подробнее читайте в этой презентации.

Преимущества датчиков теплового потока gSKIN®:
  • Малые датчики теплового потока с высокой чувствительностью , легко интегрируемые в прикладные установки

  • Измерьте тепло внутрь и наружу батареи

  • Определить сигнал зарядки и разрядки аккумулятора

  • Расширенный мониторинг для увеличения срока службы и скорости зарядки Определение состояния здоровья

  • Способность определять теплоемкость , что позволяет быстрее определять внутреннюю температуру во время использования


Мы готовы масштабировать производство в соответствии с вашими потребностями в больших объемах при конкурентоспособном уровне цен.Свяжитесь с нами, чтобы обсудить ваше приложение и цены OEM.

Закажите датчик теплового потока для исследования сегодня до полудня, и мы отправим его в тот же день. Посетите наш интернет-магазин.


Недавний пример применения:

Во время зарядки и разрядки Li-ионы интеркалируются или удаляются из электрода. Когда места больше нет, ионы лития претерпевают фазовый переход, чтобы интеркалировать больше ионов. Такие же фазовые переходы происходят и при разрядке электрода.Эти переходы сопровождаются выделением или поглощением тепловой энергии, что можно обнаружить с помощью датчиков теплового потока greenTEG. Соответственно можно обнаружить любое изменение в качестве электрода или электролита. Следовательно, профилирование энтропии — мощный инструмент для:

  • Определение качества батареи ( End of Line testing )

  • Определение состояния здоровья

  • Исследование времени жизни и старения ( Second Life )

  • Исследование электродов и электролитов

Калориметрический след литий-ионного пакетного элемента, записанный во время цикла батареи в изотермических условиях.


Здесь можно найти короткие вопросы и ответы. Если у вас возникнут дополнительные вопросы, не стесняйтесь обращаться к нам напрямую.

В нашей лаборатории калориметрии батарей датчик теплового потока gSKIN® облегчает определение коэффициента теплопередачи для литий-ионных батарей, который необходим для преобразования измеренных данных температуры в тепловые данные. Эти данные помогают улучшить систему терморегулирования батарей, делая их намного безопаснее.

С датчиками теплового потока от greenTEG мы можем измерять тепловые характеристики литий-ионных аккумуляторов под нагрузкой.Данные, полученные от датчиков теплового потока во время испытаний на определение тепловых характеристик, помогают нам параметризовать и проверять модели тепловых батарей, которые используются для проектирования аккумуляторных модулей и их систем охлаждения.

Наша группа в AIT работает над тепловым расчетом и электротермическим моделированием аккумуляторных модулей и систем. Датчики теплового потока gSKIN® помогают нам определять параметры и оценивать как модели, так и конструкцию, не требуя большого калориметра.Отклик по напряжению датчиков находится в диапазоне от термопар, что позволяет легко интегрировать их в наши испытательные стенды.

Обзор ресурсов:

(1) Кенза Малер и Ричид Язами; Исследование термодинамики и кристаллической структуры термически состаренных литий-ионных элементов: Journal of Power Source 261 (2014) 389-400 (Ссылка для определения SOH на основе калориметрических следов батарей)
(2) greenTEG Q&A Тепловые характеристики аккумуляторов с использованием тепла датчики потока
(3) Практический пример: Мониторинг тепловыделения в аккумуляторах
(4) Резюме: Калориметрические измерения аккумуляторов
(5) Профилирование энтропии аккумулятора с помощью датчиков теплового потока greenTEG
(6) Датчики теплового потока для мониторинга аккумуляторов
(7) Рания Ризк, Хасна Луалиа, Хамид Гуалус, Пьер Шетцель: Экспериментальный анализ и тепловое моделирование переходных процессов призматической литий-ионной батареи большой емкости: Международные коммуникации в области тепло- и массообмена (2018, т.94: 115-125)

Датчики теплового потока gSKIN® для исследований и разработок

Мы предлагаем множество различных продуктов для исследований и разработок, в том числе датчики теплового потока различных размеров и регистраторы данных для быстрого и надежного сбора данных.

Интернет-магазин

Датчики теплового потока gSKIN® для OEM-приложений

Мы предлагаем датчики теплового потока, подходящие для OEM-приложений. Свяжитесь с нами напрямую, чтобы проконсультировать вас и обсудить вашу заявку.

Свяжитесь с нами

Какой тип батареи использует мой датчик дыма и тепла? — Поддержка Frontpoint

Ваша система выполняет самодиагностику, и панель управления будет предупреждать вас, когда какое-либо оборудование сообщает о низком заряде батареи, а также этот статус будет отображаться на главном экране как приложения Frontpoint, так и веб-сайта.Если датчик дыма и тепла сообщает о низком заряде батареи, выполните следующие действия рядом с изображением, которое соответствует вашему датчику, чтобы заменить батарею:

Для этого датчика дыма и тепла требуются две батареи Panasonic CR123A, а типичный срок службы батареи датчика составляет 3-5 лет. Если датчик дыма и тепла сообщает о низком заряде батареи, выполните следующие действия, чтобы заменить батарею:

  • Поверните датчик против часовой стрелки, чтобы снять его с опорной плиты.
  • Извлеките две батареи CR123A.
  • Поместите две новые батареи CR123A в отсек, правильно сориентировав положительный и отрицательный полюсы.
  • Совместите основной корпус с опорной пластиной, как это было раньше, и поверните по часовой стрелке, чтобы зафиксировать на месте.

В этом датчике дыма и тепла используется встроенная батарея со сроком службы 10 лет. Если вы видите сообщение о низком заряде батареи на этом датчике, то его необходимо заменить.

Для этого датчика дыма и тепла требуются две батареи Panasonic CR123A, а типичный срок службы батареи датчика составляет 3-5 лет. Если датчик дыма и тепла сообщает о низком заряде батареи, выполните следующие действия, чтобы заменить батарею:

  • Поверните датчик против часовой стрелки, чтобы снять его с опорной плиты.
  • Сдвиньте крышку батарейного отсека.
  • Извлеките две батареи CR123A.
  • Поместите две новые батареи CR123A в отсек, правильно сориентировав положительный и отрицательный полюсы.
  • Снова сдвиньте крышку батарейного отсека.
  • Совместите небольшой выступ на внешнем крае основного корпуса со стрелкой, врезанной в опорную плиту, и поверните ее по часовой стрелке, чтобы зафиксировать на месте.

После замены батареи вы можете повторно проверить работоспособность датчика, выполнив следующие шаги:

  • Перед выполнением следующих шагов по тестированию датчика дыма и тепла вам сначала необходимо перевести свою учетную запись в тестовый режим.Это позволит избежать звонка со станции мониторинга о срабатывании будильника.
    • Щелкните здесь, чтобы войти на свой веб-сайт MyFrontpoint.com
    • Прокрутите вниз до «Статус мониторинга»
    • Щелкните карандашом значок
    • Переключить в неаварийный режим реагирования с на На и установить время, необходимое для выполнения теста
  • Теперь вы можете приступить к тесту аварийной сигнализации.
    • Нажмите и удерживайте большую кнопку тестирования в центре датчика.Убедитесь, что красный светодиодный индикатор мигает, а сигнал тревоги усиливается до полного звука.
    • Убедитесь, что ваша панель управления также подала сигнал тревоги
    • Снимите панель с охраны

Встроенные датчики делают литий-ионные аккумуляторы более безопасными

UNIVERSITY PARK, PA. — Исследователи из Центра технологий аккумуляторов и накопления энергии (BEST) штата Пенсильвания работают над созданием литий-ионных (литий-ионных) аккумуляторов, которые мы используем каждый день безопаснее, вставив датчики, чтобы предупредить пользователей о потенциальных проблемах внутри батареи.

Литий-ионные батареи

чрезвычайно распространены, потому что они маленькие, легкие и обеспечивают больше энергии в зависимости от своего размера, чем традиционные батареи. Литий-ионные аккумуляторы — идеальные источники питания для мобильной электроники, такой как ноутбуки, мобильные телефоны и iPod, а также самолетов, электрических и гибридных транспортных средств.

«Литий-ионные аккумуляторы, по сути, обеспечивают портативное питание для всего», — сказал Чао-Ян Ван, заведующий кафедрой машиностроения Уильяма Э. Дифендерфера и профессор машиностроения, химической инженерии и материаловедения.

Хотя в целом эти аккумуляторы очень безопасны, недавние события, включая возгорание аккумуляторов на борту Boeing Dreamliner и популярных ныне ховербордов, подчеркивают серьезные проблемы.

Литий-ионные аккумуляторы

содержат горючий раствор электролита, который при нормальном использовании не представляет опасности. Однако, если аккумулятор проколот, как это может произойти в автомобильной аварии, или перезарядится из-за неисправности, может возникнуть проблема, называемая тепловым разгоном. В этом случае аккумулятор может перегреться и аккумулятор загорится.

По мере того, как устройства становятся меньше и потребность в энергии возрастает, безопасность становится все более важной.

«Заряда вашего мобильного телефона теперь может хватить на неделю, а не на день, но он по-прежнему того же размера. Батарея имеет гораздо большую плотность энергии, вы сжимаете все больше и больше энергии в меньшее пространство, и вы должны быть осторожны, когда делаете это », — сказал Ван. «Наша работа — предлагать решения, обеспечивающие безопасность и в то же время повышающие производительность».

Исследователи штата Пенсильвания обеспечивают большую безопасность, размещая датчики температуры внутри литий-ионных батарей для контроля внутренней температуры, обнаружения проблем и раннего предупреждения о необходимости вмешательства.Эта технология называется измерением температуры внутренней реакции (RTS).

«У нас есть уникальная возможность размещать датчики внутри ячеек, — сказал Крис Ран, профессор машиностроения. — Это новая область, и мы находимся в авангарде».

Элементы батареи выделяют тепло изнутри. Повышение внешней температуры может занять много времени из-за батарейного отсека. К тому времени, когда внешний датчик, измеряющий напряжение, ток или температуру, зарегистрирует проблему, будет уже слишком поздно предотвращать пожар.

RTS непосредственно контролирует температуру внутри ячейки, в которой происходит реакция, и может обнаруживать скачки температуры быстрее и точнее, чем поверхностные датчики. Если датчик обнаруживает, что внутри слишком жарко, он отключит ток в батарее.

Penn State был первым университетом, который изготавливал широкоформатные литий-ионные элементы в лаборатории, и именно эта технология позволяет исследователям устанавливать и тестировать эти датчики.

«Мы производим батареи в нашей лаборатории, а затем тестируем их в нашей лаборатории», — сказал Гуаншэн Чжан, научный сотрудник в области машиностроения.«Очень немногие университеты имеют возможность производить свои собственные батареи».

RTS — это шаг к более широкому видению Penn State по созданию интеллектуальных батарей. Интеллектуальные батареи будут иметь множество встроенных датчиков и исполнительных механизмов для повышения производительности, срока службы и безопасности батареи. Операторы аккумуляторов могут не только определять, что происходит внутри аккумулятора, но также изменять внутреннее состояние аккумулятора — например, нагревать аккумулятор, чтобы он работал в условиях сильного холода.

Новые технологии, такие как роботы и дроны, ограничены возможностями батарей, необходимых для их питания.Усовершенствованные батареи предоставят огромную возможность улучшить эти технологии.

Это исследование было опубликовано 11 декабря 2015 года в журнале Scientific Reports, входящем в состав Nature Publishing Group, и профинансировано через проект Министерства энергетики США по автоматизированному проектированию аккумуляторных батарей для электромобилей (CAEBAT). Penn State и EC Power сотрудничали в этом проекте. Авторами статьи были Гуаншэн Чжан, Лэй Цао, Шанхай Ге, Чао-Ян Ван и Крис Ран из штата Пенсильвания, а также Кристиан Э.Шаффер из EC Power.

Признаки неисправного или неисправного датчика температуры батареи

Датчики температуры аккумуляторной батареи — это функция, которую можно найти в системах зарядки современных автомобилей. В связи с постоянным развитием электрических систем в новых автомобилях аккумуляторы становятся все более важным компонентом современных автомобилей.

Как следует из названия, датчики температуры аккумулятора определяют температуру аккумулятора, поэтому напряжение системы зарядки может быть увеличено или уменьшено в соответствии с потребностями автомобиля.Когда температура батареи низкая, системное напряжение устанавливается высоким и автоматически снижается при повышении температуры. По этой причине, когда датчик температуры аккумулятора выходит из строя, это может вызвать проблемы не только для аккумулятора, но и для всей электрической системы. Когда датчик температуры аккумуляторной батареи выходит из строя, автомобиль обычно проявляет несколько симптомов, которые могут уведомить водителя о том, что проблема возникла и требует ремонта.

1. Помпаж двигателя

Признак, обычно связанный с неисправным датчиком температуры аккумуляторной батареи, — это скачок напряжения двигателя во время работы.Датчик температуры аккумуляторной батареи помогает системе непрерывно регулировать напряжение в системе, и в случае его выхода из строя этот процесс может быть нарушен. Неверный или непостоянный сигнал от датчика температуры аккумуляторной батареи может вызвать колебания напряжения в системе, что приведет к скачку напряжения двигателя.

2. Низкое напряжение АКБ

Еще одним признаком неисправного или неисправного датчика температуры является низкое напряжение аккумуляторной батареи. Если датчик температуры аккумулятора имеет какую-либо проблему, из-за которой он отправляет неправильный сигнал на компьютер, это может помешать правильной зарядке и вызвать низкое напряжение.Батарея с низким напряжением может не запускать двигатель должным образом, а также может вызвать другие проблемы для электрической системы автомобиля.

3. Световой индикатор батареи

Если датчик температуры батареи выходит из строя, это также может привести к включению индикатора батареи. Если на систему воздействуют каким-либо образом, из-за чего аккумулятор не заряжается, и компьютер берет его в руки, загорится индикатор аккумулятора. Индикатор аккумулятора также может загореться, если датчик обнаруживает, что он слишком горячий, чтобы предупредить водителя о необходимости выключить автомобиль, прежде чем произойдет повреждение аккумулятора.

Хотя они не являются особенностью всех транспортных средств, датчики температуры аккумуляторной батареи становятся все более распространенными по мере развития электрических систем новых транспортных средств, и эти датчики могут играть важную роль в системе зарядки автомобиля. По этой причине, если вы подозреваете, что у вашего датчика температуры аккумулятора может быть проблема, поручите диагностику автомобиля профессиональному технику, например, из YourMechanic. Они смогут определить, нуждается ли автомобиль в замене датчика температуры аккумулятора или требуется какой-либо другой ремонт для устранения ваших симптомов.

Как датчики теплового потока помогают в улучшении управления температурой литий-ионных элементов

Д-р Карлос Зиберт, руководитель центра калориметров IAM-AWP в KIT, объясняет, как датчики теплового потока помогают в улучшении управления температурным режимом.

Основанный в 2011 году, Калориметрический центр Института прикладных материалов — Физика прикладных материалов Технологического института Карлсруэ (KIT) управляет крупнейшей в Европе лабораторией батарейных калориметров. Он предоставляет шесть калориметров ускорения (ARC) разных размеров — от монет до больших сумок или призматических автомобильных форматов, которые позволяют оценивать термодинамические, тепловые данные и данные безопасности для литий-ионных (или литий-ионных аккумуляторов) и постлитиевых аккумуляторов. на уровне материала, элемента и упаковки как в нормальных, так и в ненадлежащих условиях (тепловых, электрических, механических).Однако такой сложный калориметр нужен не для всех типов измерений. Важные тепловые данные уже можно собирать с помощью небольшого датчика теплового потока (HFS).

Рис.1: Компоненты для регистрации данных с помощью датчика теплового потока на литий-ионных элементах

Измерения с помощью HFS

Терморегулирование литий-ионных аккумуляторов становится все более и более важным с увеличением плотности энергии, потому что неконтролируемое повышение температуры (так называемый тепловой разгон) может вызвать возгорание или даже взрыв элемента с одновременным выделением токсичных газов.Чтобы адаптировать систему управления температурой к индивидуальным потребностям ячеек, необходимы количественные данные о тепловых параметрах. Будет показано, как можно использовать датчики теплового потока для получения: i) значений удельной теплоемкости; ii) коэффициенты теплопередачи для разных сторон ячейки и; iii) Значения выделяемого тепла. Датчик теплового потока на основе термобатареи состоит из крошечных последовательно соединенных стопок полупроводников, зажатых между двумя плоскими поверхностями, образующих датчик.Любой тепловой поток, проходящий через датчик, создает разницу температур из-за эффекта Зеебека, который создает разность напряжений, пропорциональную теплу, проходящему через поверхность. Эта разница напряжений на разных участках литий-ионного элемента считывается с помощью регистратора данных, который прикреплен к клеммной колодке, соединяющей провода, идущие от датчиков (см. Рис. 1). В зависимости от чувствительности датчика полученные значения преобразуются в тепловой поток. HFS может обнаруживать все три возможных типа теплопередачи: конвекцию, теплопроводность и излучение.

Эффективная удельная теплоемкость

Чтобы измерить эффективную удельную теплоемкость Cp литий-ионного элемента, HFS прикрепляют к его поверхности, и регистрируют реакцию теплового потока и серию температурных шагов, как показано на рис. 2a). Объединение площадей пиков и деление на клеточную массу дает эффективную удельную теплоемкость как функцию температуры (см. Рис. 2b)).

Коэффициент теплопередачи (HTC)

Коэффициент теплопередачи (HTC) h — еще один важный параметр, который можно измерить с помощью HFS.Он задается как частное между площадью сигнала датчика во время цикла ячейки и площадью сигнала термопары в том же месте:

Рис. 2: Удельная теплоемкость ячейки 18650: (a) Измерение теплового потока (b) Полученные значения как функция температуры

На рис. 3 хорошо видно, что определение HTC классическим фиктивным методом (M1) сильно отличается от метода определения HFS (M3). В методе с пустышками нагреватели в калориметрической камере ступенчато нагревают макет, сделанный из сплава Al, масса и размеры которого аналогичны ячейке.HTC определяется по наклону кривой разницы температур между манекеном и окружающей средой в зависимости от времени. Очевидно, эта ситуация отличается от литий-ионного элемента, в котором тепло генерируется изнутри. Однако существует очень хорошее согласие между значениями HFS (M3) и значениями M2, которые получены в результате экспоненциальной подгонки к кривой охлаждения после отключения тока. Кроме того, метод HFS позволяет одновременно измерять HTC в зависимости от температуры и приложенного тока заряда / разряда.

Рис. 3: Сравнение HTC ячейки мешочка на 40 Ач в зависимости от температуры и приложенного тока для манекена (M1), кривой охлаждения (M2) и метода HFS (M3).

Вырабатываемое тепло

После определения значения Cp и HTC данные о температуре, которые записываются термопарами, прикрепленными к поверхности ячейки, можно преобразовать в выделяемое тепло для определения требований к охлаждению для системы управления температурой:

Таким образом, датчики теплового потока могут определять многие параметры, которые имеют первостепенное значение для терморегулирования ячеек.Более того, они могут применяться одинаковым образом на уровне упаковки, прикрепляя их к разным позициям внутри упаковки.

Мы надеемся, что наши исследования помогут европейской аккумуляторной индустрии добиться дальнейшего прогресса в области управления температурным режимом.

Обратите внимание: это коммерческий профиль

Редакция
Рекомендовано статей

Термобезопасность литий-ионной батареи

за счет раннего внутреннего обнаружения, прогнозирования и предотвращения

Датчик RTD встроенный литий-ионный монетный элемент для измерения температуры электрода

Для монетных элементов CR2032, используемых в этой работе, RTD был встроен в индивидуализированную полимолочную кислоту (PLA) проставка с аддитивным производством, которая была размещена под катодом, как показано на рис.1. Размещение сенсора на анодной стороне рассматривается в отдельной работе. Были проанализированы эффективность и точность измерения температуры, а также электрохимическая стабильность индивидуальной проставки, и подробности этих анализов представлены в разделе «Метод».

Рис. 1

( a ) Схема настраиваемого встроенного монетоприемника LIB RTD; ( b ) Встраиваемая в RTD прокладка из PLA и ячейка CR2032 с внутренним RTD. Размеры встроенной проставки RTD были сравнимы с размерами обычной проставки для батарейки CR2032, что обеспечивало надежный контакт сенсора с электродом и герметизацию электролизера после сборки.

Результат измерения температуры горячего столика со встроенной прокладкой RTD представлен на рис. 2а, где встроенные прокладки RTD были закреплены на горячем столике при t = 20 с. Как показано, индивидуальная прокладка обеспечивает показания температуры с погрешностью от <1 ° C до 55 ° C и средней погрешностью 0,82 ° C. Скорость отклика спейсера оценена на рис. 2b, c, где время отклика t 90 определяется как время, необходимое RTD для захвата 90% полного температурного сдвига 20 .Среднее значение t 90 составляет 5 с для встроенной прокладки RTD, что согласуется с наблюдением для скорости отклика RTD. T 90 также не показывает зависимости от заданной температуры в пределах оцененного диапазона температур. Эти результаты показывают, что встроенная прокладка RTD может обнаруживать термические опасности с высокой эффективностью и имеет ограниченную погрешность измерения в диапазоне температур от комнатной температуры до температуры начала теплового разгона LIB 21 .

Рисунок 2

( a ) Измерение температуры горячей ступени с помощью вставок RTD; ( b ) Скорость отклика при измерении встроенного спейсера RTD; ( c) Время отклика измерения встроенной проставки RTD t 90 ; ( d ) FTIR-спектры для тестирования стабильности электролита; ( e ) Сравнение кривых заряда / разряда для встроенной ячейки датчика в зависимости от вибрации; ( f ) Спектроскопия электрохимического импеданса сконструированных ячеек при OCV (3.1 В по сравнению с Li / Li +) с RTD.

В спектральном анализе инертности встроенного спейсера RTD с помощью инфракрасного преобразования Фурье (FTIR) нет изменений в интенсивности полосы и частоте электролита, как показано на рис. 2d. Согласованные FTIR-спектры показывают, что нет перехода в составе и концентрации электролита 22 , а встроенная прокладка RTD является электрохимически инертной, что позволяет избежать помех работе LIB. Во время циклического переключения встроенного элемента RTD, в соответствии со спецификациями испытаний на вибрацию NAVSEA 9310, элемент LIB демонстрирует постоянные характеристики заряда / разряда, а структура ячейки является устойчивой к приложенной вибрационной нагрузке.

Индивидуальные монетные элементы CR2032 с электродами диаметром 12,5 мм были подготовлены, как описано ранее. Ячейки циклически менялись между 3,0 В и 4,3 В (рис. 2e) с использованием «скорости C / 12». Ячейки сообщают о разрядной емкости около 120 мАч g -1 и зарядной емкости около 140 мАч g -1 , как показано на рис. 2e. Емкость элемента первого цикла несколько ниже из-за образования пассивирующего слоя на поверхности катода 23 . После этого профили заряда и разряда хорошо перекрывались для следующих циклов.Во время зарядки делитирование начинается примерно при 3,9 В; во время разряда литиация катода начинается примерно при 3,7 В без изменения профиля LCO из-за узла датчика.

Электрохимическая импедансная спектроскопия (EIS) индивидуальных ячеек CR2032 с различным диаметром катода (9,5 мм, 12,5 мм, 14,9 мм, 15,6 мм) была проведена при потенциале OCV (рис. 2f). В области высоких и средних частот график изображает вдавленные полукруги, а в области высоких частот — линейный импеданс Варбурга.Омические сопротивления всех электродов были одинаковыми и составляли ~ 2,5 Ом. Сопротивления передачи заряда отличались друг от друга. Наблюдалась обратная зависимость между сопротивлением переносу заряда и размером электродов. Для самого маленького электрода полное сопротивление переноса заряда составляло 527 Ом, тогда как для самого большого электрода оно составляло 65 Ом. Разница в сопротивлении переносу заряда между наименьшим и наибольшим электродами возникла из-за того, что эффективная площадь стала значимым фактором в областях с низкой частотой, поскольку больше заряда могло проходить через большую площадь, вызывая уменьшение импеданса 24 .Ранее сообщалось о высоком сопротивлении переносу заряда в монетных элементах с ограниченным размером 25 . Было обнаружено, что импеданс встроенных ячеек RTD сравним с другими круглыми ячейками CR2032, изготовленными в контролируемой лабораторной среде 25,26 , а вклад индивидуализированного спейсера с RTD в импеданс ячейки был ограничен. Поскольку все четыре плоских круглых элемента имели ограниченное и сопоставимое омическое сопротивление, влияние 3D-печатной прокладки на производительность элемента было незначительным, и результаты, полученные при испытании на короткое замыкание встроенных элементов RTD, можно было использовать для управления безопасностью обычных монетных элементов.

Внешний тест на короткое замыкание и мониторинг температуры электродов в режиме реального времени

Короткие замыкания — обычная проблема для устаревших аккумуляторов из-за образования дендритов и деградации сепаратора 27,28,29 , а также в дорожно-транспортных происшествиях, таких как при аварии электромобиля 30,31 . Короткие замыкания могут вызвать резкие изменения в структуре электродов и электрохимической среде аккумулятора 11 . В этой работе для оценки способности встроенных ячеек RTD улавливать тепловую опасность использовалось внешнее испытание на короткое замыкание.Платформа для проверки внешнего короткого замыкания и контроля температуры показана на рис. 3b с подробной процедурой проверки, представленной в разделе «Метод».

Рис. 3

( a ) Портативная установка для циклического переключения батарей для анализа производительности LIB во время вибрации; ( b ) Платформа для тестирования короткого замыкания и контроля температуры LIB.

Температура электрода и поверхности батареи регистрировалась в течение первого часа, поскольку впоследствии было обнаружено, что электрохимические реакции, связанные с коротким замыканием, незначительны.Инфракрасная камера (FLIR E40) использовалась для регистрации температуры поверхности батареи в качестве инструмента сравнения результатов измерения внешнего RTD.

Сравнение исследованных температурных профилей LIB, полученных с помощью внутреннего RTD, внешнего RTD и инфракрасной камеры в течение первых 10 минут испытания на короткое замыкание (диаметр катода: 12,5 мм) показано на рис. 4a. Температура, полученная с помощью инфракрасной камеры, ненадежна из-за сильных колебаний, которые в основном возникают из-за изменений характеристик конвекции окружающей среды 32 .При сравнении измерений RTD первое различие заключается в максимальной температуре: T max , измеренная внутренним RTD, в среднем на 5,8 ° C выше, чем среднее измеренное значение внешнего RTD (рис. 4b). Эта разница способствует термическому контактному сопротивлению, которое наиболее существенно на контактной поверхности электрод-сепаратор и полюсах батареи 33,34 . Внутреннее измерение RTD позволяет избежать высокого температурного градиента, обеспечивая тем самым точный мониторинг температуры электрода для обнаружения тепловых событий.Второе главное отличие заключается во времени определения пиковой температуры: внешний RTD определяет пиковую температуру, когда показания внутреннего RTD стабилизируются или начинают уменьшаться. Разница в эффективности измерения возникает из-за потерь энергии при теплопроводности: когда тепло, генерируемое в электродах, передается на поверхность батареи, часть его расходуется на повышение температуры компонентов батареи, а часть рассеивается в воздухе. В результате внешний RTD не сможет отражать фактическую скорость повышения температуры, оставляя ячейку постоянно подверженной потенциальным тепловым опасностям.

Рисунок 4

( a ) Измерения температуры с помощью внутреннего RTD, внешнего RTD и инфракрасной камеры при испытании на короткое замыкание; ( b ) Максимальное повышение температуры, обнаруженное внутренними и внешними RTD; ( c ) Время обнаружения RTD t 90, int и t 90, ext внутренних и внешних RTD; ( d ) Коэффициент времени обнаружения t ext / t int ; ( e ) СЭМ-изображение катода LCO до испытания на короткое замыкание и ( f ) после испытания на короткое замыкание.

Для дальнейшей оценки эффективности измерения время обнаружения t 90 сравнивается для внутреннего и внешнего RTD. Как обсуждалось, t 90 определяется как время для обнаружения 90% максимального повышения температуры, измеренного внешним RTD (ΔT ext ). ΔT ext сравнивается с максимальным повышением температуры, измеренным внутренним RTD (ΔT int ) на рис. 4 (b) и с t 90 двух RTD на рис. 4c. Внутренний RTD определяет 90% ΔT EMax в 7.В среднем 45 с, что в 7–10 раз быстрее, чем у внешнего RTD. Разница в эффективности измерения увеличивается с увеличением массы катода, как показано на рис. 4d, что указывает на то, что измерение на основе внутреннего датчика будет более поучительным для обнаружения тепловой опасности в LIB с большей емкостью. Высокая эффективность измерения внутреннего RTD объясняется хорошим контактом сенсора с электродом. Надежный контакт сенсора с электродом поддерживается за счет давления, прикладываемого во время изготовления элемента, что обеспечивает эффективную теплопроводность от токосъемника к внутреннему RTD.В существующей работе по измерению температуры электродов датчики наносились непосредственно на пористый электродный материал 8 с ограниченным контролем контакта датчика с электродом и установочного напряжения. Чрезмерное давление при установке может привести к повреждению материала электрода и ухудшению характеристик батареи. 35 . Кроме того, во время теплового разгона LIB произошло растрескивание и отслаивание частиц электрода, что дополнительно ухудшает незащищенный контакт сенсора с электродом и может наблюдаться на SEM-изображениях, полученных на катоде до и после испытания на короткое замыкание, как показано на рис.4д, ф.

Несмотря на то, что мониторинг температуры электрода с повышенной эффективностью и точностью, внутренний RTD также может использоваться для прогнозирования изменения температуры элемента после обнаружения тепловой опасности. Когда в блоке LIB обнаруживается высокая температура, задействованные элементы удаляются из контура 36, , и последующий процесс охлаждения обычно осуществляется конвекцией в воздухе 32 . Поскольку при испытании на короткое замыкание ток быстро падает (в течение 5 с), процесс снижения температуры ячеек CR 2023 можно смоделировать с помощью естественной конвекции, а общее уравнение баланса энергии ячеек LIB можно записать как 32 :

$$ {\ rm {mC}} \ frac {{{\ rm {dT}}} _ {{\ rm {ext}}}} {{\ rm {dt}}} = \ dot {{\ rm { Q}}} — {\ rm {hA}} ({{\ rm {T}}} _ {{\ rm {ext}}} — {{\ rm {T}}} _ {\ infty}) $$

(1)

где m — масса ячейки, C — теплоемкость ячейки, h — коэффициент конвективной теплоотдачи, A — зона конвекции, \ ({{\ rm {T}}} _ {\ infty} \) — температура окружающей среды, T ext — температура поверхности батареи, а \ (\ dot {{\ rm {Q}}} \) — термин внутреннего источника тепла.Простой способ получить аналитическое решение уравнения. (1) предполагает равномерное распределение температуры в ячейке и пренебрегает членом \ (\ dot {{\ rm {Q}}} \) во время процесса охлаждения, что дает решение для T ext как 32 :

$$ ({{\ rm {T}}} _ {{\ rm {ext}}} — {{\ rm {T}}} _ {\ infty}) = ({{\ rm {T}} } _ {{\ rm {e}} 0} — {{\ rm {T}}} _ {\ infty}) \ exp (- \ frac {{\ rm {hA}}} {{\ rm {mc} }} {\ rm {t}}) = ({{\ rm {T}}} _ {{\ rm {e}} 0} — {{\ rm {T}}} _ {\ infty}) \ exp (- \ frac {{\ rm {t}}} {{\ rm {\ tau}}}) $$

(2)

с T ext = T e0 в начале конвективного охлаждения, а τ — постоянная времени конвекции (\ (\ frac {{\ rm {hA}}} {{\ rm {mc}}} \) ), который можно определить по эволюции температуры при естественном конвекционном охлаждении ячейки.Однако наши предыдущие измерения показывают, что внутри ячейки существует значительный градиент температуры, и теплопроводность от электрода к поверхности ячейки не является незначительной в начале процесса охлаждения. Таким образом, модель в формуле. (2) не сможет отразить фактическое изменение температуры поверхности батареи, и необходимо учитывать тепловую энергию, передаваемую от электрода, для точного прогнозирования температуры поверхности. Учитывая это, процесс охлаждения разделяется на две фазы: в первый период времени температура электрода отличается от температуры поверхности ячейки, а электродная система обеспечивает член внутреннего источника тепла \ (\ dot {{\ rm {Q}} } \), во второй фазе температура ячейки относительно однородна, и \ (\ dot {{\ rm {Q}}} \) можно пренебречь.На основе сравнения эффективности измерения внутреннего и внешнего RTD на рис. 4 (d), разделение для периодов 1 и 2 может быть установлено на 5 t в , где t в — это время, в течение которого внутренний RTD обнаруживает максимальная температура электрода, как показано на рис. 5 (а). Новое уравнение баланса энергии для батареи можно записать как:

$$ \ {{\ rm {mC}} \ frac {{{\ rm {dT}}}} _ {{\ rm {ext}}}} { {\ rm {dt}}} = \ dot {{\ rm {Q}}} — {\ rm {hA}} ({{\ rm {T}}} _ {{\ rm {ext}}} — { {\ rm {T}}} _ {\ infty}) {{\ rm {t}}} _ {{\ rm {in}}} \ le {\ rm {t}} <5 {{\ rm {t }}} _ {{\ rm {in}}} $$

(3а)

$$ \ {{\ rm {mC}} \ frac {{\ rm {dT}}} _ {{\ rm {ext}}}} {{\ rm {dt}}} = — {\ rm {hA}} ({{\ rm {T}}} _ {{\ rm {ext}}} — {{\ rm {T}}} _ {\ infty}) 5 {{\ rm {t}}} _ {{\ rm {in}}} \ le {\ rm {t}} $$

(3b)

Рисунок 5

( a ) Две фазы теплопередачи при испытании на короткое замыкание батареи; ( b ) Репрезентативное сравнение прогнозов температурной модели; ( c ) Сравнение ошибок прогнозирования пиковой температуры; ( d ) Коэффициент ошибок прогнозирования пиковой температуры; ( e ) Связь между массой катода, пиковой внутренней температурой и максимальной скоростью повышения температуры поверхности батареи.

Термин внутреннего источника тепла \ (\ dot {{\ rm {Q}}} \) задается как:

$$ \ dot {{\ rm {Q}}} = — \, {{\ rm { m}}} _ {{\ rm {e}}} {{\ rm {C}}} _ {{\ rm {e}}} \ frac {{{\ rm {dT}}} _ {{\ rm {in}}}} {{\ rm {dt}}} $$

(4)

, где T в — температура, полученная с помощью внутреннего RTD, m e и C e — масса и теплоемкость системы, которая имеет температуру T в . Предполагается, что для катода LiCoO 2 Li-анод и прокладка из нержавеющей стали над анодом имеют температуру T в , учитывая плотный контакт между этими слоями, и значения m e и C e , соответственно 37,38 .После достижения максимального значения при t в , T в моделируется для экспоненциального затухания:

$$ {{\ rm {T}}} _ {{\ rm {in}}} = {{\ rm { T}}} _ {\ infty} + ({{\ rm {T}}} _ {{\ rm {i}} 0} — {{\ rm {T}}} _ {\ infty}) \ cdot \ ехр (\, — \, {\ rm {a}} \ cdot {\ rm {t}}) $$

(5)

, где a — временной коэффициент, который необходимо определить, а значение T в по сравнению с t в ≤ t ≤ 2t в используется для вывода a. Тогда решение уравнения.(3a) может быть получено численно с помощью MATLAB, обеспечивающего начальное значение T ext при t = t в , и решение для уравнения. (3b) обеспечивается формулой. (2). Сравнение прогнозов температуры поверхности батареи с учетом и без вклада внутреннего источника тепла \ (\ dot {{\ rm {Q}}} \) показано на рис. 5 (b). Новая модель снижает ошибку в прогнозировании максимальной температуры поверхности, как показано на рис. 5c. Отношение ошибки предсказания T EMax остается стабильным для катодов разного размера, и модель может быть применена к элементам с большей массой электрода.Предлагаемая модель может также предсказать изменение температуры батареи после обнаружения тепловой опасности и избежать термической опасности после удаления элемента.

Соотношение между температурами, измеренными с помощью внутренних и внешних RTD, также можно использовать для повышения эффективности обнаружения теплового разгона батареи на основе температуры поверхности. Изогнутая поверхность, коррелирующая максимальную скорость увеличения температуры поверхности с площадью катода, A , и увеличением температуры катода, Δ T int , при коротком замыкании строится с помощью интерполяции бигармоническим сплайном и подгонки полинома порядка 4 -го с MATLAB на рис.{3} $$

(7)

Это находится из уравнения. (6) что скорость увеличения температуры поверхности батареи при тепловом разгоне, связанном с коротким замыканием, зависит как от повышения температуры электрода, так и от массы электрода. Это увеличение происходит потому, что экзотермическая реакция при коротком замыкании в основном состоит из разложения SEI, реакции между катодом, анодом и электролитом и разложения электролита на границе раздела электролит-электрод [1], и эти реакции зависят от электрохимически активной массы, как показано в уравнении.(7). Площадь поверхности электрода определяет скорость передачи тепловой энергии от электрода к поверхности батареи. Таким образом, уровень риска теплового разгона нельзя просто предсказать с изменением повышения температуры поверхности, но необходимо также учитывать емкость элемента. Для элемента CR 2032 с удельной массой катода LCO, когда скорость увеличения температуры поверхности приближается к верхней части изогнутой поверхности на рис. 6e, будет высокий риск теплового разгона, и следует применять эффективное охлаждение, такое как принудительное воздушное охлаждение. для управления температурой электрода и вредным температурным градиентом в ячейке 39 .При аналогичной скорости увеличения температуры поверхности батареи с меньшей массой электрода будут более подвержены термическим опасностям, и пороговое значение температуры безопасности, зависящее от емкости элемента, может быть определено на основе измерения внешнего RTD с установленным соотношением между внутренними и внешними показаниями RTD. Кроме того, во время короткого замыкания наблюдались некоторые колебания температуры, измеренной внутренним RTD. Он представляет собой нестабильность местного производства и передачи тепла. Колебания возникли из-за изменений в структуре LIB во время короткого замыкания, включая образование дендритов лития, растворение токосъемника, расслоение частиц электрода, образование газа и т. Д.Дендрит может снизить сопротивление ячейки и вызвать внутреннее короткое замыкание 27 , которое может усилить короткое замыкание. Растворение коллектора тока и образование газа повлияли на импеданс ячейки и условия локального теплообмена 40,41 . Частица электрода могла отслаиваться во время теплового разгона 42 , что приводило к резкому падению емкости ячейки и скорости тепловыделения в области отслоения. Растворение токосъемника и расслоение частиц электрода, наблюдаемые при испытании на короткое замыкание, можно найти на дополнительном рис.S1. Возможности локальных измерений внутреннего RTD фиксируют эти переходные региональные процессы, и это полезно для обнаружения и предотвращения теплового разгона LIB.

Рисунок 6

Стратегия защиты плоского элемента от теплового разгона, связанного с коротким замыканием.

Для предотвращения теплового разгона, связанного с коротким замыканием, для круглого элемента CR2032 разработана стратегия оценки риска теплового разгона, основанная на внутренних и внешних измерениях RTD, а также на установленных соотношениях между температурой электрода и поверхности батареи из уравнений (6 и 7):

Эта стратегия предотвращения теплового разгона состоит из внутренней и внешней защиты на основе RTD.Из-за превосходной эффективности измерения внутреннее измерение RTD имеет решающее значение, когда короткое замыкание вызывает беспокойство ячейки. Повышение температуры электрода, Δ T int , используется в качестве раннего признака теплового разгона, и если измеренное значение выходит за пределы диапазона для безопасной работы батареи, скорость увеличения температуры поверхности батареи будет рассчитана с помощью внешнего RTD и используется для проверки оценки.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.