Как рассчитать количество секций батареи: Как рассчитать количество радиаторов отопления ☎️ Звоните — проконсультируем

Содержание

Правильный расчет радиаторов отопления в доме

В вопросе поддержания оптимальной температуры в доме главное место занимает радиатор.

Выбор просто поражает: биметаллические, алюминиевые, стальные самых разных размеров.

Важно правильно рассчитать мощность и выбрать радиатор, чтобы впоследствии не было ошибок, которые могут поставить под угрозу не только функционирование радиаторов, но и здоровье Вас и Ваших близких.

Нет ничего хуже, чем неправильно рассчитанная необходимая тепловая мощность в помещении. Зимой такая ошибка может стоить очень дорого.

Тепловой расчет радиаторов отопления подходит для биметаллических, алюминиевых, стальных и чугунных радиаторов. Специалисты выделяют три способа, каждый из которых основан на определенных показателях.

Готовимся к зиме – расчет количества секций радиаторов отопления.

Здесь существует три метода, которые базируются на общих принципах:

  • стандартная величина мощности одной секции может варьироваться от 120 до 220 Вт, поэтому берется средняя величина
  • для корректировки погрешностей в расчетах при покупке радиатора следует заложить 20% резерв

Теперь обратимся непосредственно к самим методам.

Метод первый – стандартный

Исходя из строительных правил, для качественного отопления одного квадратного метра требуется 100 ватт мощности радиатора. Займемся подсчетами.

Допустим, площадь помещения составляет 30 м², мощность одной секции возьмем равной 180 ватт, тогда 30*100/180 = 16,6. Округлим значение в большую сторону и получим, что для комнаты площадью в 30 квадратных метров необходимо 17 секций радиатора отопления.

Однако, если помещение является угловым, то полученное значение следует умножить на коэффициент 1,2. В таком случае, количество необходимых секций радиаторов будет равно 20

Метод второй – примерный

Данный метод отличается от предыдущего тем, что основан не только на площади помещения, но и на его высоте. Обратите внимание, что метод работает только для приборов средней и большой мощности.

При малой мощности (50 ватт и менее) подобные расчеты будут неэффективны ввиду слишком большой погрешности.

Итак, если принять во внимание, что средняя высота помещения равна 2,5 метра (стандартная высота потолков большинства квартир), то одна секция стандартного радиатора способна обогреть площадь в 1,8 м².

Расчет секций для комнаты в 30 «квадратов» будет следующим: 30/1,8=16. Снова округляем в большую сторону и получим, что для обогрева данной комнаты нужно 17 секций радиатора.

Метод третий – объемный

Как видно из названия, подсчеты в этом методе базируются на объеме комнаты.

Условно принимается, что для обогрева 5 кубических метров помещения нужна 1 секция мощностью 200 ватт. При длине в 6 м, ширине 5 и высоте 2,5 м формула для расчета будет следующей: (6*5*2,5)/5 =15. Следовательно, для комнаты с такими параметрами нужно 15 секций радиатора отопления мощностью 200 ватт каждая.

Если радиатор планируется расположить в глубокой открытой нише, то количество секций нужно увеличить на 5%.

В случае, если радиатор планируется полностью закрыть панелью, то увеличение следует сделать на 15%. В противном случае будет невозможно добиться оптимальной теплоотдачи.

Прочитайте статью и узнайте как построить схему водяного отопления частного дома.

Вот здесь – все про то как выбрать радиатор отопления

Альтернативный метод расчета мощности радиаторов отопления

Расчет количества секций радиаторов отопления далеко не единственный способ правильной организации обогрева помещения.

Можно рассчитать мощность, необходимую для обогрева помещения и сопоставить ее с предполагаемой мощностью радиаторов отопления.

Посчитаем объем предполагаемой комнаты площадью 30 кв. м и высотой в 2,5 м:

30 х 2,5 = 75 куб.м.

Теперь нужно определиться с климатом.

Для территории европейской части России, а так же Белоруссии и Украины стандартом является 41 ватт тепловой мощности на кубический метр помещения.

Для определения необходимой мощности умножаем объем помещения на норматив:

75 х 41 = 3075 Вт

Округлим полученное значение в большую сторону – 3100 вт. Для тех людей, кто проживает в условиях очень холодных зим, данную цифру можно увеличить на 20%:

3100 х 1,2 = 3720 Вт.

Придя в магазин и уточнив мощность радиатора отопления, можно посчитать, сколько секций радиатора потребуется для поддержания комфортной температуры даже в самую суровую зиму.

Каждый специалист знает, что существует несколько способов подключения радиаторов отопления. Узнайте как выбрать оптимальный.

Как отопить дачу если нет магистрального газа? Есть очень простое решение – об этом можете прочитать по адресу: https://obogreem.net/otopitel-ny-e-pribory/obogrevateli/infrakrasny-e-obogrevateli-dlya-dachi.html.

Расчет количества радиаторов

Метод расчета представляет собой выдержки из предыдущих пунктов статьи.

После того, как Вы подсчитаете необходимую мощность для обогрева помещения и количество секций радиатора, Вы приходите в магазин.

Если число секций вышло внушительное (такое бывает в помещениях с большой площадью), то резонно будет приобрести не один, а несколько радиаторов.

Данная схема применима и к тем условиям, когда мощность одного радиатора ниже необходимой.

Но существует еще один быстрый способ посчитать количество радиаторов. Если в Вашей комнате стояли старые чугунные радиаторы с высотой около 60 см, и зимой Вы чувствовали в этом помещении себя комфортно, то посчитайте количество секций.

Полученную цифру умножьте на 150 Вт – это и будет необходимой мощностью новых радиаторов.

В случае выбора биметаллических или алюминиевых радиаторов, можете покупать их из расчета 1 к 1- на одно ребро чугунного радиатора 1 ребро биметаллического.

Разделение на «теплая» и «холодная» квартира давно уже пришло в нашу жизнь.

Многие люди сознательно не хотят заниматься выбором и установкой новых радиаторов, объясняя это тем, что «в этой квартире всегда будет холодно». Но это не так.

Правильный выбор радиаторов вкупе с грамотным расчетом необходимой мощности способен сделать тепло и уют за Вашими окнами даже в самую холодную зиму.

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

Содержание:

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

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


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

Выполняем расчет секций радиаторов по площади

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

Для регионов с различным климатом предусмотрены такие нормы:

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

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

Итак, для расчета потребуется знать несколько базовых показателей – общую площадь помещения, норматив тепловых затрат на 1 м

2, а также мощность одной секции радиатора. Умножив норму теплозатрат на площадь, получим общее количество необходимого тепла. Разделив этот показатель на мощность секции конкретного радиатора, взятую из технического паспорта к нему, получим искомое количество секций.

Примерный расчет количества секций исходя из площади помещения

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

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


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

Рассчитываем секции батарей по объему

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

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

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

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

Определим число секций по объему на примере

Рассчитываться будет комната, расположенная в доме из кирпича, площадью 16 м

2 и потолками и 3-метровыми потолками. Мощность радиатора составит 0,14 кВт.

Сначала вычисляем кубатуру: 16×3=48 м3.

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

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

Теплоотдача всевозможных радиаторов - сколько нужно на квадратный метр

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

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


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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Рассчитываем батареи исходя из условий - правильный подбор

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

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


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

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

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

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


Как рассчитать количество секций радиаторов отопления в квартиру или частный дом

Один из самых важных вопросов при обеспечении комфортных условий проживания в жилом помещении круглый год – это сбалансированная и правильно просчитанная по мощности отопительная система. Стандартная схема: контур центрального отопления или автономное оборудование с радиаторами, в качестве основных приборов отопления. Многие при выполнении ремонта или возведении нового дома поверхностно относятся к организации тепла в доме, выбирая для больших комнат просто более массивные радиаторы. Однако для комфортного микроклимата и защиты от самых серьезных морозов необходимо учитывать массу параметров, включая теплоотдачу радиаторов, площадь помещения, планировку и т. д. Именно потому часто наши клиенты спрашивают, сколько секций алюминиевого или биметаллического радиатора ставить, чтобы в помещениях было по-настоящему тепло и комфортно.

Влияние типов радиатора на отопительную систему

Все технологические расчеты основываются на СНиП и должны выполняться специалистами в виду их сложности. Однако расчет количества секций на площадь отапливаемого помещения можно осуществить самостоятельно, если правильно учесть несколько наиболее важных нюансов. Конечно, начинать расчет секций следует, исходя из типа используемых радиаторов, поскольку их характеристики и теплоотдача существенно отличаются.

Рассчет кол-ва секций алюминиевого радиатора


Легкие, эстетичные, экономичные алюминиевые радиаторы на сегодня являются наиболее востребованными при обустройстве автономных систем отопления. Теплоотдача секции алюминиевого радиатора достигает 190 Вт, при значительно меньшей емкости относительно чугунных аналогов (0,5 л против 1-1,4 л, в зависимости от того, какая высота секционного радиатора).

Стандартный метод расчета на 1 м.кв. 100 Вт. алюминиевого радиатора.
1 секция дает 160-190 Вт.

Пример: на комнату 15 м.кв.*100Вт=1500 Вт./190Вт. (одна секция) = 7,8 секций радиатора необходимо для комнаты 15 м.кв.

На нашем сайте в каждом товар уже существует калькулятор, с выбранным количеством секций и сразу же отображаются размеры конкретного радиатор, теплоотдача и обогреваемая площадь.

Также, вы можете напрямую задать в наших фильтрах нужную площадь помещения, и сайт вам автоматически выдаст необходимые радиаторы с нужным количеством секций.

 

Расчет кол-ва секций биметаллического радиатора


Такие типы радиаторов сочетают лучшие качества обоих конкурентов. Внутренняя поверхность радиатора выполнена из стали, что делает их невероятно надежными, стойкими к коррозии, перепадам давления и высоким температурам. А алюминиевый наружный слой увеличивает теплоотдачу. Выполняя расчет количества секций биметаллического радиатора, учитывайте, что теплоотдача одной достигает рекордных 200 Вт. Стальная часть радиатора выполнена из антикоррозийного сплава, как и соединительные муфты. Алюминиевые части не соприкасаются с теплоносителем, благодаря чему биметаллические радиаторы – рекордсмены по стойкости к коррозии, долговечности и надежности.

Расчет берется из показателя 80 Вт на 1 м.кв. Если ваше помещение 22 м.кв. то расчет такой:

22 (м.кв.) * 80 (Вт на секцию) =1760 Вт необходимо для обогрева помещения.

В среднем одна секция батареи отдает 180 Вт. 1760/180=9,77 секций для помещения. Рекомендуем округлять в сторону увеличения. Итого вам понадобится 10 секций радиатора.

Расчет кол-ва секций чугунного радиатора


Именно такие тепловые устройства знакомы большинству жителей постсоветских стран. Это массивные и тяжелые устройства, которые в большинстве случаев не отличаются изящным дизайном, но имеют хорошую теплоотдачу и долго удерживают тепло. Выполняя расчет чугунных батарей отопления, учитывайте, что одна секция радиатора старого образца обеспечивает теплоотдачу в 160 Вт. Максимальное количество секций в нем не ограничено, что допускает монтаж в помещении любой площади и конфигурации. Свойства чугуна обеспечивают высокую теплоемкость батареи и длительную отдачу тепла:

  • Монтаж такого оборудования требует обустройства надежных и прочных крепежей, а из-за большого объема увеличивается расход энергии.
  • Толстые стенки из чугуна устойчивы к коррозийному воздействию, механическим ударам. Потому данные устройства подходят для комплектации как центральных, так и автономных систем, что несколько упрощает подбор и расчет теплоотдачи радиатора.
  • Об эстетической стороне вопроса переживать не стоит, современные модификации чугунных батарей выглядят не хуже аналогов.
  • Чугунные батареи при правильном монтаже и уплотнении соединений не боятся гидроударов, перепадов температур и контакта с низкокачественным теплоносителем.

 

Основные способы расчета


Чтобы в квартире или доме было по-настоящему тепло, следует обязательно учитывать другие внешние факторы, включая уровень теплоизоляции в помещении, количество окон и дверей и т. д. Однако наиболее простым способом определить, какая батарея отопления нужна, считается расчет по габаритам помещения.

Метод №1. По площади

По старым сантехническим стандартам: 100 Вт на 1 м2 жилой площади.

По новым нормам, с учетом стандартов утепления: 80 Вт на 1 м2 жилой площади.

Исходя из этого берут 1 секцию радиатора на 2 квадрата. Более точный расчет можно получить, если учитывать теплоотдачу секции.

Пример:

Для комнаты в 12 м2 при установке алюминиевых радиаторов формула расчета будет следующей:

По старым нормам: 12 м. кв.*100 Вт = 1200 Вт

По новым нормам: 12м. кв.*80 Вт = 960 Вт

К примеру одна секция радиатора отдает 186 Вт.

По старым нормам: 1200/186=6,46 секций нам необходимо. Рекомендуем брать в большую сторону, тоесть 7 секций.

По новым нормам: 960/186=5,17 секций нам необходимо. Рекомендуем брать в большую сторону, тоесть 6 секций.

Расчет количества секций для частного дома


Для частного дома расчитывается кол-во секций аналогично как и для квартиры. В среднем, если не углублятся в качество утепления, то берутся номинальные значения нормы, 80-100 Вт. на 1 м.кв. Если же утепление сделано не должным образом, согласно принятых стандартов, то и показатель ватности на метр квадратный будет другой.

Расчет количества секций для квартиры


Для квартиры все предельно просто, в условиях сегодняшнего энерго сбережения и качественного утепления фасадов зданий.

Для новостроек: Расчет берется из показателя 80 Вт на 1 м.кв. Тоесть если ваша комната 17 м.кв. то расчет такой:

17*80=1360 Вт необходимо для обогрева помещения.

В среднем одна секция батареи отдает 180 Вт. 1360/180=7,55 секций для помещения. Рекомендуем округлять в сторону увеличения. Итого вам понадобится 8 секций радиатора.

Для старого жилого фонда: Расчет берется из показателя 100 Вт на 1 м.кв.

Что учитывать еще?

Стандартные формулы актуальны для просчета теплоотдачи радиаторов в условиях умеренного климата со средним уровнем утепления стен. Для получения более точных результатов стоит брать во внимание следующие параметры:

  • Если комната угловая, то полученный результат рекомендуется умножить на 1,3.
  • Добавить к полученному значению коэффициент климатической зоны. Украина целиком находится в умеренной климатической зоне, но для северных регионов рекомендуется использовать коэффициент 1,3-1,6.
  • Условно за каждое дополнительное окно следует добавлять 100 Вт, а дверь – 200 Вт.
  • Для частных домов используют коэффициент 1,5, чтобы компенсировать потери тепла от холодных подвальных помещений и чердака.

Используя наш калькулятор расчета количества секций радиаторов отопления, вы сможете быстро определить нужную конфигурацию. Для подробной консультации и грамотного подбора отопительного оборудования обращайтесь к специалистам.

Как рассчитать количество секций радиаторов отопления для квартиры?

Как рассчитать количество секций радиаторов отопления для квартиры?

Если Вы решили поменять отопление в квартире то, несомненно, у Вас возникнет вопрос: «Сколько секций радиатора необходимо для обогрева помещения?». Узнать ответ на этот вопрос важно, так как этот параметр обеспечивает комфортную температуру помещения.

 Для того, чтобы рассчитать количеств секций, нам необходимы формулы. Чаще всего основой для вычислений является – площадь, либо объем. Конечно, профессиональные расчеты не так просты, а для точного значения необходимо большое количество критериев, но для стандартной квартиры можно использовать более простой метод, который мы с Вами рассмотрим ниже.

  Считается, что для создания нормальных условий в среднестатистическом жилом помещение достаточно 100 Вт на квадратный метр площади. Если у Вас квартира с высотой потолка до 2,7 м, то, следует всего, лишь вычислить площадь комнаты и умножить ее на 100. То есть, формула примет вид:

Q = S × 100

Q — требуемая теплоотдача от радиаторов отопления,

S — площадь обогреваемого помещения.

  Например, площадь комнаты, в которой Вы хотите установить радиатор отопления составляет 23 кв.м, умножаем 23 на 100, получаем 230. Итак, требуемая теплоотдача радиатора отопления равна 230 Вт/м*К.

  Если Вы планируете установить неразборный радиатор, то это значение и будет ориентиром для подбора необходимой модели. Если же, возможны изменение количества секций, то необходимо  провести следующий расчет:

К = S*100/P

К — число необходимых секций,

S — площадь отапливаемого помещения,

Р — мощность одной секции.

  Например, если брать среднюю мощность секции 150 Ватт и площадь комнаты 25 кв.м., то расчет будет выглядеть так 25х100/150=16,6666.

  Получается, что для эффективного отопления комнаты в 25 кв.м., нужно 16 секций. По такой формуле можно рассчитать объем необходимого количества секций для помещения любой площади.

  Для еще большего упрощения ниже мы привели приблизительные расчеты. Итак, усредненное значение тепловой мощности каждого вида радиатора:

  • Биметаллический — одна секция выделяет 185 Вт (0,185 кВт).
  • Алюминиевый — 190 Вт (0,19 кВт).
  • Чугунные — 120 Вт  (0,120 кВт). (Разница мощности может быть большой, так как есть батареи с тонкими или толстыми стенками).

  При помощи выше приведенных формул и примеров, Вы с легкостью сможете рассчитать необходимую теплоотдачу радиаторов отопления, именно для Вашего помещения, а также нужное количество секций для помещения. Но помните, что данные расчеты предназначены именно для стандартных жилых квартир.

Как рассчитать количество секций батареи отопления для помещения

Чугунная батарея.

Открытые источники в Интернете (СС0)

Устройство биметаллической батареи

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

Достоинства биметаллических радиаторов:

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

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

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

Расчет количества секций для помещения со стандартной высотой потолков

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Биметаллические батареи могут прослужить около 20 лет.

Расчет количества секций радиаторов отопления

Для климатической зоны Украины уже давно рассчитана потребляемая тепловая мощность при стандартных условиях. Стандартные условия подразумевают: комнату с одным окном (обычным), одной дверью, одной внешней стеною. Для одного кубического метра такой жилплощади принято брать 41 Вт тепловой мощности. Исходя из этих данных не трудно рассчитать необходимое количество секций радиатора, зная его тепловую мощность.

Для примера, можно взять комнату 5 на 6 м и со стандартной высотою потолка, которая равна 2,7 м. Сначала надо рассчитать обьем помещения. Итак 5*6*2,7= 81 м3. Не стоит забывать, что если входная дверь в комнату выполнена в виде арки, которая не закривается, к обьему комнаты обьязательно следует додать обьем соседнего помещения. Когда обьем Вам известен, умножаем его на 41 Ватт: 81 * 41 = 3321. Полученное число, это и есть тепловая энергия, необходимая для обогрева нашего помещения.

Если Вы уже решили, какие радиаторы будете использовать и Вам известна их тепловая мощность, довольно просто рассчитать количество секций. Также можно отталкиваться от желанного колличества секций, манипулируюя их тепловой мощностью. Для примера возьмем радиаторы отопления с тепловой отдачей 1 секции равной 200 Ватт. Обьем комнаты разделяем на мощность 1 секции: 3321 / 200 = 16.605. Полученное число округляем до большего, итак для обогрева нашего помещения нам понадобится 17 секций радиатора отопления, мощностью 200 Ватт каждая. Если у Вас установлены чугунные батареи с межосевим расстоянием 600 мм, и температура в помещении Вас устраивает, но Вы хотите заменить их на новые радиаторы, можно рассчитать необходимое количество секций новых батарей. Теплоотдача одной секции такой чугунной батареи составляет 150 Ватт. Соответственно 150 умножаем на количество установленных у Вас секций и получаем число тепловой энергии отопления вашего помещения. Отталкиваясь от этого числа находим выше описаным способом количество секций новых радиаторов.

Этот нехитрый расчет произведен за условия, что температура теплоносителя не ниже 70 C. Если температура теплоносителя ниже, стоит увеличить число секций радиатора. Также, при рассчетах, необходимо учесть тепловие потери помещения. Установка стеклопакета уменьшит теплопотери на 15-20%, а установка декоративной панели, закрывающей радиатор, уменьшит теплоотдачу радиатора на 20-30%. Также стоит учитывать расположение Вашей комнаты - угловая или нет, первый или последний этаж, а также степень утепления стен.

Расчет количества секций радиаторов отопления

Скорее всего Вы уже решили для себя Какие радиаторы отопления лучше, но необходим расчет количества секций. Как его выполнить безошибочно и точно, учесть все погрешности и теплопотери?

Существует несколько вариантов расчета:

  • по площади помещения
  • и полный расчет включающий все факторы.

Рассмотрим каждый из них

Расчет количества секций радиаторов отопления по объему

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

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

Пример расчета количества секций:

Комната 4*5м, высота потолка 2,65м

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

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

Допустим:
Чугунный МС-140, одна секция 140Вт
Global 500,170Вт
Sira RS, 190Вт

Тут следует заметить, что производитель или продавец, часто указывает завышенную теплоотдачу, рассчитанную при повышенной температуре теплоносителя в системе. Поэтому ориентируйтесь на меньшее значение, указанное в паспорте на изделие.

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

Некоторые продавцы предлагают услугу по сборке радиаторов с необходимым числом секций, то есть 13. Но это уже будет не заводская сборка.

Этот метод, как и следующий является приблизительным.

Расчет количества секций радиаторов отопления по площади помещения

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

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

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

В какую сторону лучше округлить результаты расчетов?

Комната угловая или с балконом, то к расчетам добавляем 20%
Если батарея будет устанавливаться за экраном или в нишу, то потери тепла могут достигать 15-20%

Но в то же время, для кухни, можно смело округлить в меньшую сторону, до 10 секций.
Кроме того, на кухне, очень часто монтируется электрический теплый пол. А это минимум 120 Вт тепловой помощи с одного квадратного метра.

Точный расчет количества секций радиаторов

Определяем требуемую тепловую мощность радиатора по формуле

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

Где учитываются следующие коэффициенты:

Вид остекления (q1)

  • Тройной стеклопакет q1=0,85
  • Двойной стеклопакет q1=1,0
  • Обычное(двойное) остекленение q1=1,27

Теплоизоляция стен (q2)

  • Качественная современная изоляция q2=0,85
  • Кирпич (в 2 кирпича) или утеплитель q3= 1,0
  • Плохая изоляция q3=1,27

Отношение площади окон к площади пола в помещении (q3)

Минимальная температура  снаружи помещения (q4)

Количество наружных стен (q5)

  • Одна (обычно) q5=1,1
  • Две (угловая квартира) q5=1,2

Тип помещения над расчетным (q6)

  • Обогреваемое помещение q6=0,8
  • Отапливаемый чердак q6=0,9
  • Холодный чердак q6=1,0

Высота потолков (q7)

Пример расчета:

100 вт/м2*18м2*0,85 (тройной стеклопакет)*1 (кирпич)*0,8
(2,1 м2 окно/18м2*100%=12%)*1,5(-35)*
1,1(одна наружная)*0,8(обогреваемое,квартира)*1(2,7м)=1616Вт

Плохая теплоизоляция стен увеличит это значение до 2052 Вт!

количество секций радиатора отопления: 1616Вт/170Вт=9,51 (10 секций)

Мы рассмотрели 3 варианта расчета требуемой тепловой мощности и на основании этого получили возможность расчета необходимого количества секций радиаторов отопления. Но тут следует отметить, что для того чтобы радиатор выдал паспортную мощность его следует правильно установить. Как это сделать правильно или проконтролировать не всегда грамотных работников ЖЭКа, читайте в следующих статьях на официальном сайте Школы ремонта Remontofil

Определение размера банка батарей

Определение размера банка аккумуляторов

Определение размера банка аккумуляторов

Важной частью любой системы возобновляемой энергии является способность хранить произведенную энергию для будущего использования. Здесь в игру вступает ваш аккумуляторный блок. Выбор системы аккумуляторов для соответствия вашей системе возобновляемой энергии зависит от трех основных факторов: размера вашей системы, того, сколько вы собираетесь хранить для будущего использования и сколько часов потребуется. Получив эту информацию, мы сможем разработать аккумуляторный блок, соответствующий вашим потребностям.Вы также можете использовать калькулятор на этой странице, чтобы определить количество и размер батарей, которые вам понадобятся. Воспользуйтесь калькулятором ниже, чтобы узнать, какой размер батареи вам понадобится. Количество батарей в банке будет зависеть от номинальной мощности (емкости каждой батареи).

Преобразовать ватт-часы в мАч

Вставьте ватт-часы (Втч) и напряжение (В) и нажмите «Рассчитать», чтобы получить миллиампер-часы (мАч).

Формула: (Вт · ч) * 1000 / (В) = (мА · ч). Например, если у вас есть 1.Аккумулятор 5 Втч с номиналом 5 В, мощность 1,5 Вт * 1000/5 В = 300 мАч.

При покупке батарей следует учитывать стоимость, срок службы, установку и обслуживание. Доступны 3 основных типа аккумуляторов: свинцово-кислотные и литий-ионные. Литий-ионные батареи обеспечивают больше циклов в течение своего срока службы по сравнению со свинцово-кислотными, а также обеспечивают более высокую эффективность заряда и разряда. С другой стороны, свинцово-кислотные батареи в основном предназначены для использования в режиме ожидания, хотя технология была недавно обновлена, и функция глубокого цикла теперь включена в некоторые свинцово-кислотные батареи так же, как и в литий-ионные батареи.

Батарейный блок должен иметь точные размеры, чтобы гарантировать, что блок может хранить то, что вам нужно от вашей системы возобновляемой энергии, а его глубина разряда дает вам необходимую резервную мощность. Таким образом, при выборе аккумуляторной системы подходящего размера выбор необходимого вам типа батарей зависит от того, для чего и когда вам нужно их использовать. Однако глубина разряда очень важна, и ее никогда не следует упускать из виду, поскольку она напрямую влияет на срок службы ваших батарей. Это требует тщательного планирования, чтобы гарантировать, что то, что вы покупаете, будет соответствовать предполагаемому использованию без отрицательного влияния на срок службы ваших батарей.

Концепция аккумуляторов с морской водой или Aquion Energy в промышленных масштабах родилась в 2008 году, и с тех пор эта технология постоянно совершенствуется. Они устойчивы к любым изменяющимся профилям циклов и длительным интервалам при частичном заряде. Езда на велосипеде для поддержания работоспособности / жизни не нужна. Его механические материалы могут быть переработаны в обычных потоках вторичной переработки. Химические материалы можно утилизировать без специального оборудования или контейнеров. Батареи - это то, что мы бы назвали хорошими, и будущее батарей в целом.Но они очень дорогие!

В предыдущем разделе мы привели ряд терминов, которые заставят любого задуматься: «Что это значит?» Что ж, мы вас охватили, вот краткое объяснение терминов, относящихся к батарее и использованию батареи:

1. Срок службы: цикл жизни батареи - это количество полных циклов зарядки / разрядки, которые батарея может поддерживать до его емкость составляет менее 80% от первоначальной емкости. Батареи проявляют человеческие качества и нуждаются в полноценном питании, отдыхе и уходе.Уход начинается с работы при комнатной температуре и разрядки умеренным током.

2. Глубокий цикл: Эти батареи предназначены для регулярного использования и разряжают большую часть (70-80%) своей емкости.

3. Глубина разряда: Глубина разряда, используется для описания степени разряда аккумулятора. Это будет зависеть от типа батареи; для батарей с наименьшими характеристиками вы можете получить от батареи 30-40% запасенной энергии без каких-либо повреждений, особенно если они используются регулярно.На других батареях вы можете полностью разрядиться; это может быть разбито дальше относительно количества раз, когда вы можете полностью разрядить батарею. Для некоторых аккумуляторов вы можете выполнять это на регулярной основе без значительных отрицательных последствий, для других - только изредка, если возникнет чрезвычайная ситуация.

Вернуться к обслуживанию Страница

Как рассчитать скорость разряда батареи

Обновлено 28 декабря 2020 г.

Автор: S. Hussain Ather

Знание того, сколько времени должно хватить на батарею, может помочь сэкономить деньги и энергию.Скорость разряда влияет на срок службы батареи. Технические характеристики и особенности того, как электрические цепи с аккумуляторными источниками пропускают ток, являются основой для создания электроники и оборудования, связанного с электроникой. Скорость, с которой заряд проходит через цепь, зависит от того, как быстро источник батареи может передавать ток через нее, в зависимости от скорости разряда.

Расчет скорости разряда

Вы можете использовать закон Пейкерта для определения скорости разряда батареи.k

, где H - номинальное время разряда в часах, C - номинальная емкость скорости разряда в ампер-часах (также называемая рейтингом AH в ампер-часах), I - ток разряда в амперах, k - постоянная Пейкерта без размеров, а t - фактическое время разряда.

Номинальное время разряда батареи - это то, что производители батарей называют временем разряда батареи. Это число обычно указывается вместе с количеством часов, в которые рассчитывалась ставка. {k-1}

, чтобы получить продукт Это как текущее время, умноженное на время, или скорость разряда.Это новый рейтинг AH, который вы можете рассчитать.

Общие сведения о емкости аккумулятора

Скорость разряда дает вам отправную точку для определения емкости аккумулятора, необходимой для работы различных электрических устройств. Продукт It - это заряд Q, в кулонах, выделяемый аккумулятором. Инженеры обычно предпочитают использовать ампер-часы для измерения скорости разряда, используя время t в часах и ток I в амперах.

Исходя из этого, вы можете понять емкость аккумулятора, используя такие значения, как ватт-часы (Втч), которые измеряют емкость аккумулятора или энергию разряда в ваттах, единицах мощности. Инженеры используют график Рагона для оценки емкости никелевых и литиевых батарей в ватт-часах. Графики Рагона показывают, как мощность разряда (в ваттах) падает с увеличением энергии разряда (Втч). Графики показывают эту обратную зависимость между двумя переменными.

Эти графики позволяют использовать химический состав батареи для измерения мощности и скорости разряда различных типов батарей, включая фосфат лития-железа (LFP), оксид лития-магнана (LMO) и никель-марганец-кобальт (NMC).

Уравнение кривой разряда батареи

Уравнение кривой разряда батареи, лежащее в основе этих графиков, позволяет определить время работы батареи, найдя обратный наклон линии. Это работает, потому что единицы ватт-часа, разделенные на ватт, дают вам часы работы. Представив эти концепции в форме уравнения, вы можете написать E = C x V avg для энергии E в ватт-часах, емкости в ампер-часах C и V avg среднее напряжение разряда.

Ватт-часов обеспечивает удобный способ преобразования энергии разряда в другие формы энергии, потому что умножение ватт-часов на 3600 для получения ватт-секунд дает энергию в джоулях. Джоули часто используются в других областях физики и химии, таких как тепловая энергия и тепло для термодинамики или энергия света в лазерной физике.

Наряду со скоростью разряда полезны несколько других измерений. Инженеры также измеряют мощность в единицах C , что представляет собой емкость в ампер-часах, деленную точно на один час.Вы также можете напрямую преобразовать ватты в амперы, зная, что P = I x V для мощности P в ваттах, тока I в амперах и напряжения В в вольтах для батареи. .

Например, батарея на 4 В с номиналом 2 ампер-часа имеет емкость 2 Вт-ч в ватт-часах. Это измерение означает, что вы можете потреблять ток при 2 ампера в течение одного часа или вы можете потреблять ток при одном усилителе в течение двух часов. Соотношение между током и временем зависит друг от друга, что определяется номиналом ампер-часов.

Калькулятор разряда батареи

Использование калькулятора разряда батареи может дать вам более глубокое понимание того, как различные материалы батареи влияют на скорость разряда. Углеродно-цинковые, щелочные и свинцово-кислотные батареи обычно снижают эффективность, если они разряжаются слишком быстро. Расчет скорости разряда позволяет вам это количественно оценить.

Разряд батареи предоставляет вам методы расчета других величин, таких как емкость и константа скорости разряда.Для заданного заряда, выделяемого батареей, емкость батареи (не путать с емкостью, как обсуждалось ранее) C задается как C = Q / V для данного напряжения V . Емкость, измеряемая в фарадах, измеряет способность аккумулятора накапливать заряд .

Конденсатор, включенный последовательно с резистором, позволяет рассчитать произведение емкости и сопротивления цепи, которое дает постоянную времени τ как τ = RC.Постоянная времени в этой схеме показывает время, которое требуется конденсатору, чтобы потреблять около 46,8% своего заряда при разрядке через цепь. Постоянная времени также является реакцией схемы на постоянное входное напряжение, поэтому инженеры часто используют постоянную времени в качестве частоты среза для схемы

Приложения для зарядки и разрядки конденсаторов

Когда конденсатор или батарея заряжается или разряжается, вы можете создать многие приложения в электротехнике.Лампы-вспышки или лампы-вспышки излучают интенсивные вспышки белого света в течение коротких периодов времени от поляризованного электролитического конденсатора. Это конденсаторы с положительно заряженным анодом, который окисляется, образуя изолирующий металл как средство хранения и производства заряда.

Свет лампы исходит от электродов лампы, подключенных к конденсатору с большим напряжением, поэтому их можно использовать для фотосъемки со вспышкой в ​​фотоаппаратах. Обычно они состоят из повышающего трансформатора и выпрямителя.Газ в этих лампах сопротивляется электричеству, поэтому лампа не будет проводить электричество, пока не разрядится конденсатор.

Помимо простых батарей, скорость разряда находит применение в конденсаторах стабилизаторов питания. Эти кондиционеры защищают электронику от скачков напряжения и тока, устраняя электромагнитные помехи (EMI) и радиочастотные помехи (RFI). Они делают это через систему резистора и конденсатора, в которой скорость зарядки и разрядки конденсатора предотвращает скачки напряжения.

Емкость батареи - обзор

20.2.3 Емкость батареи

Емкость батареи соответствует количеству электрического заряда, которое может быть накоплено во время заряда, сохранено во время пребывания в разомкнутой цепи и высвобождено во время разряда в реверсивном манера. Это достигается интегрированием тока разряда, начиная с полностью заряженной батареи и заканчивая процесс разряда при определенном пороге напряжения, часто обозначаемом как напряжение отсечки или U cut_off , достигнутом в момент t cut_off .В этом случае она обозначается как разрядная емкость или C d , а в случае электрохимии свинцово-кислотных аккумуляторов она может быть выражена как

(20,5) Cd = ∫0tcut_offIdt = −2FMPbO2 (mPbO2initial − mPbO2cut_off ) = - 2FMPb (mPbinitial − mPbcut_off)

Уравнение (20.5) показывает, что емкость батареи пропорциональна количеству активных материалов, которые могут быть преобразованы электрохимически, пока напряжение батареи не достигнет порогового значения напряжения U cut_off .Знак разрядной емкости отрицательный; однако на практике его значение рассматривается как модуль. Когда батарея разряжается постоянным током, ее емкость определяется по формуле: C d = I · t d , где t d - продолжительность разряда. Когда последнее выражается в часах, типичной единицей измерения емкости аккумулятора является ампер-час.

Разрядная емкость новой батареи (т. Е. До заметного начала деградации батареи) является функцией температуры и профиля тока разряда.Основным этапом разработки каждого алгоритма управления батареями является оценка зависимости разрядной емкости от тока и температуры. Обычно это делается путем подвергания одной или нескольких идентичных батарей или элементов нескольких циклов заряда / разряда при постоянной температуре с использованием гальваностатического разряда с разными токами разряда и фиксированным режимом полной зарядки. Процедура повторяется при нескольких разных температурах. При разработке такого плана экспериментов следует учитывать типичную скорость разрушения батареи при циклическом включении.Для аккумуляторов, скорость старения которых в режиме глубокого цикла высока (например, свинцово-кислотные аккумуляторы с тонкими пластинами и решетками, не содержащими сурьмы), количество таких глубоких циклов характеризации должно быть меньше и ограниченное количество экспериментальных точек на батарею. может быть компенсировано тестированием большего количества батарей.

Зависимость разрядной емкости от тока разряда часто соответствует уравнению Пейкерта [2]:

(20.6a) Cd = K · I1 − n

, где K и n - эмпирические константы.Коэффициент n сильно зависит от конструкции электродов. Например, свинцово-кислотные батареи с толстыми пластинами имеют значение n в диапазоне 1,4 [3], а для конструкций с более тонкими пластинами n находится в диапазоне 1,20–1,25 [4]. Для таких технологий, как литий-ионные батареи, где пластины очень тонкие (в диапазоне 0,2–0,3 мм), значение n близко к 1 [5]. В этом случае уравнение Пойкерта и соответствующие экспериментальные данные могут быть представлены с использованием продолжительности разряда t d вместо емкости:

(20.6b) td = K · I − n

Когда экспериментальные данные t d (I) построены в двойных логарифмических координатах, уравнение (20.6b) преобразуется в прямую линию с наклоном, равным к коэффициенту n . Уравнение Пойкерта демонстрирует одну и ту же тенденцию почти для всех типов первичных и аккумуляторных батарей - чем выше ток разряда, тем меньше емкость. Последнее с электрохимической точки зрения соответствует меньшему количеству активных материалов, превращающихся в продукты разряда.В технологии аккумуляторов степень этого преобразования обозначается как «использование активных материалов». Уменьшение использования активных материалов при высоких токах разряда очень часто можно приписать эффектам диффузии. Например, в случае разряда свинцово-кислотной батареи (уравнения (20.1a) и (20.1b)) серная кислота, необходимая для преобразования PbO 2 и Pb в PbSO 4 , должна диффундировать из объема электролита. к геометрической поверхности электрода, а затем внутрь его пористого объема.При высоких токах разряда электролит из объема элемента, расположенного между пластинами батареи, не успевает диффундировать внутри объема пластин, где он быстро истощается из-за электрохимических реакций. Это приводит к развитию локальных градиентов концентрации и появлению диффузной поляризации [6]. Последнее вызывает быстрое снижение напряжения разряда ячейки. По логике вещей, мы можем достичь большей емкости при более высоких токах только в аккумуляторных технологиях, использующих конструкции ячеек с более тонкими пластинами, где диффузия происходит быстрее.

Уравнение Пейкерта имеет различный диапазон применимости для каждой технологии батарей - для очень высокого и очень низкого тока разряда оно больше не действует. Следует отметить, что точный алгоритм BMS должен также полагаться на набор параметров n и K , измеренных для конкретного типа батареи, используемой в энергетической системе, т. Е. Пара «батарея плюс BMS» ведет себя как ключ и замочная скважина.

Уравнение (20.6b) можно использовать для объяснения терминов «номинальная емкость» и «номинальный ток», которые часто используются в аккумуляторной практике.Здесь «номинальный» соответствует выбору тока, который соответствует заданной продолжительности разряда (или желаемой автономности), или наоборот - как долго мы будем работать от батареи при приложенном токе разряда. Таким образом, ток, соответствующий 20-часовому разряду, обозначается как 20-часовой номинальный ток или I 20 (или I 20h ). Когда последнее умножается на 20 часов, произведение обозначается как 20-часовая номинальная производительность C 20 (C 20h ).

Еще один термин, связанный с емкостью батареи, - это «номинальная емкость» (или емкость, указанная на паспортной табличке), обозначенная как C n . Определение C n часто связано с определенным приложением или стандартом тестирования батарей. Например, номинальная емкость свинцово-кислотных аккумуляторов для запуска, освещения и зажигания обычно совпадает с 20-часовой номинальной емкостью C 20h . Номинальная емкость может использоваться для выражения плотности тока заряда и разряда в виде рейтинга C, представленного как отношение между номинальной емкостью и `` целевой '' длительностью разряда или заряда (последняя отличается от реальной продолжительности заряда или продолжительности заряда). увольнять).Таким образом, для тока, предназначенного для зарядки или разрядки аккумулятора в течение 10 часов, плотность тока выражается как C n /10 час. Более высокие токи, такие как C n /1 ч, обозначаются как 1 C, C n /30 мин как 2 C, C n /15 мин как 4 C и т. Д. позволяет применять одинаковые условия тестирования к батареям разного размера и надежно сравнивать полученные результаты. Удобство такого подхода связано с большой разницей между возможностями тестирования аккумуляторов в лаборатории, на которую возложена задача разработки BMS, и фактическими размерами установки для аккумулирования энергии.Обычно стенды для проверки аккумуляторных батарей предназначены для проверки ячеек в диапазоне напряжений 0–5 В и тока ± 5–50 А (чем выше ток, тем дороже оборудование). Во многих реальных аккумуляторных установках для хранения возобновляемой энергии и поддержки сети типичный диапазон постоянного напряжения составляет 400 В, а токи могут достигать 500–1000 А в случае, когда используются огромные аккумуляторные элементы, что свидетельствует о том, что BMS фактически экстраполирует лабораторные характеристики элементов и батарей меньшего размера, чтобы контролировать и прогнозировать работу крупногабаритных аккумуляторов энергии.

Подбор 12-вольтовой батареи к нагрузке

Вам нужна батарея на 12 В для вашего приложения, но вы не знаете, какого размера? Этот калькулятор разработан, чтобы помочь вам найти аккумулятор глубокого разряда при постоянной нагрузке, а не для запуска или запуска. Если вы знаете, сколько энергии требуется вашему приложению для работы и сколько времени вы хотели бы его запустить, мы порекомендуем батарею на 12 В с безопасным количеством Ач (ампер-часов), которое обеспечит вам необходимое время работы.

Выберите аккумулятор

Прохождение


Пример
Первое поле для ввода информации называется «Размер загрузки». Обычно он находится на используемом вами устройстве; для лампочек это будет в ваттах, и вам нужно разделить на напряжение, которое вы используете, обычно 12 вольт. Остальные устройства постоянного тока должны быть рассчитаны на силу тока. (Примечание *, если вы используете устройства переменного тока, вам нужно будет вычислить силу постоянного тока с помощью нашего калькулятора переменного тока в постоянный) .В нашем примере мы используем болотный охладитель на 12 вольт и 15 ампер.

Пример
Второе поле помечено как «Продолжительность загрузки», что полностью зависит от пользователя. Если вы хотите, чтобы ваша нагрузка работала в течение 5 часов, укажите 5, как в нашем примере, показанном здесь.

Пример
Третье поле, «Регулировка температуры», предназначено для корректировки расчетов для экстремальных температур. В нашем примере это выше 85 град. F, так что поставьте галочку. (Примечание **, если вы используете гелевые батареи при температурах ниже 0 ° F и выше -60 ° F, нет необходимости устанавливать флажок.)

Пример
Четвертое поле предназначено для корректировки возраста рассматриваемой батареи. Так как калькулятор чаще всего используется для определения того, какую батарею покупать, обычно флажок не устанавливается, как в нашем примере, но он есть на тот случай, если доступные батареи более старые.

Пример
Следующие три поля предназначены для выбора типа батареи, которую вы собираетесь использовать.Выберите из Gel, AGM и Flooded. Для нашего примера мы выберем AGM Battery.

Пример
Последнее Поле - это место, где калькулятор взмахивает волшебной палочкой и сообщает вам, что вам нужно. Это число округляется до ближайшего целого числа, и оно подскажет вам, какой номинал батареи в ампер-часах следует искать при выбранном типе батареи.
В нашем примере наш кулер на 15 ампер будет безопасно работать в течение 5 часов с аккумулятором AGM мощностью 180 Ач, рассчитанным на 20 часов.Чтобы получить более подробную информацию о математике, прочтите нашу статью «Математика, лежащая в основе магии».

Была ли эта информация полезной? Подпишитесь, чтобы получать обновления и предложения.

Написано 3 марта 2020 г. в 13:31

Оценка этой статьи 4.9 из 5

вы ДОЛЖНЫ включить JavaScript, чтобы иметь возможность комментировать Прочтите базу знаний в программе чтения новостей RSS с RSS. Читать базу знаний с помощью Feedly

Расчет размера вашей батареи

На сколько хватит батареи моего дома на колесах?

Если у вас есть трейлер Camper, Caravan или другой дом на колесах и вы любите проводить время вдали от источника питания 240 вольт, эта статья даст вам некоторые ответы, которых избегают продавцы.Это позволит вам оценить размер и количество батарей, которые подойдут для вашего кемпинга.

Как всегда, требуется небольшое пояснение, чтобы убедиться, что мы находимся в одной отправной точке. Цель не в том, чтобы усложнить это, а в том, чтобы объяснить, чтобы это имело смысл.

Пустую таблицу расчетов можно скачать в конце этой статьи, однако мы рекомендуем вам потратить несколько минут на то, чтобы узнать, почему и как это работает.

См. Также статью по теме: «Все, что вам нужно знать об установке солнечных панелей."

Как мы будем измерять мощность?

Количество электроэнергии, используемой для работы устройства или прибора, может быть определено в ваттах или амперах. Если вы знаете одно, вы можете рассчитать другой, если знаете напряжение.

Мы хотим иметь дело с амперами, так как именно так рассчитываются батареи Deep Cycle. На данном этапе широко распространено мнение, что батареи Deep Cycle - лучший вариант для использования в доме на колесах. Мы рекомендуем стиль AGM (абсорбированный стеклянный коврик) как лучший для любого транспортного средства для отдыха, но вы можете изучить его подробнее, если хотите.

Батарея 100ач должна обеспечивать 1 ампер на 100 часов, 2 ампера на 50 часов, 3 ампера на 33 часа и т. Д. Было бы неплохо, если бы это уравнение сохранялось вплоть до 100 ампер в течение 1 часа, но есть некоторые ограничивает максимальную скорость потребляемого тока и то, сколько из этих 100 ампер вы действительно можете использовать, не разрушая батарею. Мы перейдем к ним после того, как вы поймете еще несколько вещей, а пока мы хотим знать, сколько усилителей используется.

Ниже: простой пример, но интенсивный пользователь энергии - это фен для волос на 12 вольт и номинальный ток 10 ампер.Батарея на 100 Ач должна дать вам (100/10 = 10) 10 часов использования .

Если вы используете его в течение 5 минут в день, его хватит на 120 дней. Счастливая жена - счастливая жизнь.


Если в спецификации устройства не указаны усилители, но указаны ватты, вам понадобится следующая формула:

Ватт / Вольт = Ампер в час

Ниже: Пример, в котором нам нужно рассчитать усилители. Очень маленький пользователь энергии - светодиодный светильник мощностью 1,2 Вт, работающий от источника питания 12 вольт, будет использовать 1.2 Вт / 12 В = 0,1 ампер. Следовательно, батареи на 100 Ач (ампер-час) хватит на 1000 часов.


Немного другой пример - холодильник на 60 Вт, работающий от источника питания 12 вольт, потребляет 60/12 = 5 ампер, но только при работающем двигателе.

Холодильник 60 Вт .... разделить на .... аккумулятор 12 В .... потребляет 5 ампер электроэнергии (в рабочем состоянии)

Но .... мотор холодильника не обязательно должен работать все время, на самом деле эта модель показывает, что ему нужно работать только около 15% времени.5 ампер на 15% = 0,75ач / ч. Этот холодильник может проработать 133 часа или 5,5 дней при соблюдении требований **.

** Нормы могут быть превышены или не достигнуты. Например, этот сундук-холодильник, используемый в Тредбо зимой, может прослужить 300 часов, а в Дарвине летом всего 72 часа, если вы продолжаете обменивать пиво!

Сколько ампер-часов вы действительно получаете от 100ач батареи?

ампер-часов (ач) - это рейтинг, используемый производителями батарей Deep Cycle для сравнения батарей, но мы не можем просто измерить, сколько ампер-часов осталось в батарее.Мы можем использовать вольтметр, чтобы получить напряжение, и это можно использовать для получения хорошего приближения. Сначала вам нужно знать несколько вещей.

1) Отключение при низком напряжении

Во-первых, вы не можете использовать 100% батареи ни для чего полезного. Чтобы понять это, посмотрите на следующую таблицу, в которой сравнивается обычная батарея Wet Cell и батарея AGM, где показания напряжения показывают приблизительный оставшийся заряд.


Рисунок 1: Напряжение, указывающее на оставшийся заряд.

Если у вас есть аккумуляторная система на 12 В, то одним из самых полезных предметов, которые вы можете иметь, является вольтметр.Ниже показан эффективный, который мы продаем. Он подключается к гнезду прикуривателя и показывает напряжение ваших батареек. Если у вас уже есть мультиметр, он тоже подойдет.

Когда вы закончите зарядку аккумулятора, вы можете получить показание, намного превышающее 13 вольт, однако это будет поверхностный заряд и стабилизируется до реального значения около 13 вольт для батареи AGM или 12,6 вольт для батареи Wet Cell. Если у вас небольшая нагрузка на батарею, скажем, пара лампочек, показания вольтметра по сравнению с таблицей или диаграммой выше покажут приблизительно оставшийся заряд батареи.Умеренная или большая нагрузка будет давать искаженные показания до тех пор, пока батареи не разрядятся и заряд не выровняется.

Глядя на рисунок 1 выше, вы заметите, что 12,1 вольт AGM или 12,1 вольт для мокрого элемента указывает на то, что вы использовали 50% емкости аккумулятора, у должно остаться 50% заряда.

Однако, как только вы достигнете примерно 30% оставшегося напряжения, напряжение будет недостаточным для большинства приборов, вы можете включить свет, но ваш водяной насос будет работать не очень хорошо.Использование батареи ниже этих уровней также значительно сократит количество циклов перезарядки батареи.

Зарядные устройства, такие как SETEC (есть и другие), управляют потребляемым током от аккумулятора, а также заряжают аккумуляторы. Это предотвратит потребление тока от батарей, когда напряжение упадет ниже идеального минимального уровня.

Большинство производителей аккумуляторов указывают на то, что вы продлите срок службы аккумулятора только при его разряде на 50%.Это, возможно, идеальный случай, но в доме на колесах, когда вам нужно купить дополнительную батарею, найти место для хранения и заплатить за топливо для автомобиля, чтобы тащить дополнительные батареи, которые весят около 30 кг каждая, я считаю, что нереально разрешить разрядку до 40%. или даже 30% при длительном пребывании или когда другие варианты зарядки не работают. Да, возможно, вам придется заменить батарею годом ранее, но вы сэкономили на этом. Всего за одну ночь вдали от стоянки для трейлеров вы сэкономите 30 долларов плюс дополнительный вес на каждый километр пути.

Опять же, важно отметить, что показанное напряжение будет точным только при наличии хотя бы некоторой нагрузки, но определенно не нагрузки, превышающей 5% емкости батареи. Если аккумулятор только что был заряжен или сильно разряжен, перед снятием показаний необходимо дать время для выравнивания напряжения.

На примере воды представьте 6 резервуаров с водой (например, 6 ячеек в батарее), каждый из которых соединен соломинкой. Если вы заполните один конец резервуара с помощью садового шланга или слейте воду с другого конца с помощью садового шланга, потребуется некоторое время, чтобы все резервуары (или ячейки) были на одинаковом уровне.

Время, необходимое для выравнивания, - это то, к чему вы привыкнете, вы, конечно же, не паникуете, если ваше напряжение упадет, пока вы используете микроволновую печь в течение нескольких минут (инверторы могут потреблять довольно много энергии в использовать). Низкая нагрузка, которая потребляет энергию не быстрее, чем может уравновесить аккумулятор, даст разумное значение для оставшегося заряда путем считывания напряжения.

Имейте в виду, что батарея без нагрузки может показывать 12 В, но в ампер-часах мало или совсем нет.

Есть несколько расширенных датчиков, которые рассчитают вашу емкость на основе фактического недавнего использования, но их стоимость все еще выше, чем у большинства рекреационных пользователей. Они больше похожи на мини-компьютер, который собирает и записывает образцы данных и делает прогнозы оставшейся емкости и того, как долго она прослужит, если вы продолжите использовать ее с текущей скоростью. См. ниже:

Здесь показаны другие более экономичные вольтметры:

2) Тип батареи

Как видно на Рисунке 1, тип батареи e.грамм. Wet Cell, Gel или AGM могут давать разные показания напряжения для процента оставшегося заряда. Хотя вольты указывают на то, сколько энергии осталось, это не похоже на указатель уровня топлива. Бензин, оставшийся в топливном баке, будет отображаться в виде прямой линии от 13 до нуля на диаграмме выше.

График батареи AGM Deep Cycle ближе к прямому, чем у батареи Wet Cell. Они заряжаются легче и быстрее, чем аккумуляторы с жидкими элементами. Они могут лучше восстанавливаться после меньших выделений. Да, они стоят дороже, чем аккумуляторы Wet Cell, но при правильном использовании могут прослужить вдвое дольше.

Не все выиграют от использования батарей глубокого разряда. Если ваше прогнозируемое использование намного ниже, чем было бы обеспечено этими более крупными батареями AGM Deep Cycle, может быть более дешевым вариантом использовать батарею Wet Cell. Если вы оставляете 240 В только на один или два дня за раз, и вы используете только светодиодные лампы и, скажем, водяной насос, вы должны вполне справиться с более дешевой батареей Wet Cell.

Caravans Plus не продает аккумуляторы Wet Cell, так как их сложнее доставить, и они легко доступны в большинстве мест.Батареи Wet Cell должны быть вертикальными и располагаться в проветриваемом помещении, а не в жилом помещении. Аккумуляторы AGM полностью герметичны и могут использоваться под любым углом. Их можно без риска разместить под кроватью.

3) Чрезмерная скорость отрисовки

Емкость аккумулятора уменьшается с увеличением скорости разряда. Батареи (скажем, 100ач батарея) были протестированы при заданной скорости разряда 20 часов.

Это означает постоянное использование 5 ампер в час в течение 20 часов (5 x 20 = 100).Это должно быть указано в спецификациях.

Плохая новость в том, что если вы превысите указанную скорость разряда, вы увидите значительное падение емкости. Если вам нужно больше 5 ампер в час, вам следует подумать о двух или даже более батареях.

Хорошая новость в том, что если вы используете менее 5 ампер в час, вы можете получить больше, чем указанные 100ач.

Рисунок 2: Емкость аккумулятора уменьшается с увеличением скорости разряда.

4) Получение менее полной зарядки

При зарядке аккумуляторов от хорошего зарядного устройства в течение нескольких дней вы можете получить 100% заряд.Однако автомобильный генератор переменного тока сможет достичь только около 70%. Кроме того, если вы заряжаете аккумулятор от солнечных панелей, вам необходимо убедиться, что ваш солнечный регулятор подходит для работы.

Падение напряжения - одна из самых больших проблем при полной зарядке аккумулятора вашего автоприцепа или автоприцепа от генератора переменного тока. Вы никогда не сможете заряжать аккумулятор больше, чем напряжение, которое достигает его через медные кабели. Чем длиннее кабель, тем больше падает напряжение. Это можно до некоторой степени компенсировать, увеличив x-сечение кабеля, но даже это имеет ограничения.

С помощью надежного вольтметра вы можете проверить, какое напряжение вырабатывает генератор, запустив двигатель и подключив вольтметр к клеммам аккумулятора. Убедитесь, что электрические аксессуары НЕ включены. Это должно быть от 13,8 до 14,8 В.

Рисунок 3: Уменьшение заряда из-за падения напряжения

Затем проверьте напряжение в задней части автомобиля при еще работающем двигателе. Это может быть штекер Андерсона или вспомогательный провод в разъеме прицепа.Запишите это напряжение и отметьте любое падение напряжения. В моем автомобиле есть сверхмощные кабели, и падение напряжения составляет всего 0,1 В.

Затем снимите показания, где вспомогательный кабель идет к батарее RV (или зарядному устройству). У моего каравана более легкая проводка, и потеря напряжения составила еще 0,4 вольта. Общее падение напряжения составило 0,5 вольт. Когда вы снова посмотрите на рисунок 1, вы увидите, что уменьшение на 0,5 вольта при подаче заряда в батарею жилого дома может значительно снизить общий полезный ток, пока вы снова не зарядите его.

Есть два решения этой проблемы. Сначала вы можете увеличить размер медных проводов, чтобы падение напряжения было меньше. Во-вторых, вы можете добавить усилитель напряжения, который повысит напряжение для компенсации потерь. Он должен быть размещен между генератором или аккумулятором транспортного средства и аккумулятором вашего жилого дома, чтобы входящий ток достигал аккумулятора с более высоким напряжением и, таким образом, увеличивал скорость зарядки и увеличивал количество ампер-часов в этой аккумуляторной батарее.

Рисунок 4: Увеличение ампер-часов, сохраненных с помощью бустера

Если принять во внимание все вышеперечисленное, при зарядке от генератора вы все равно получите только около 70% емкости аккумулятора в качестве полезной энергии.

В сочетании с рекомендациями производителя по продлению срока службы батареи за счет регулярной разрядки примерно до 50%, как правило, вам потребуется в два раза больше ампер-часов, чем вы рассчитаете в следующий раз. Это эмпирическое правило допускает большую разрядку в некоторых случаях, например, более низкое потребление солнечной энергии или более длительное пребывание, чем обычно, или большее использование приборов на 12 В. Если вам не нужен этот буфер, то 70% использования будет максимальным значением, которое вы можете использовать, а любое превышение значительно сократит срок службы батареи и не будет работать со всеми типами устройств.

Расчет ампер-часов

Изучите следующую таблицу, чтобы рассчитать количество и размер батарей, которые вам понадобятся. Вы можете загрузить пустую форму расчета и ввести размер своей батареи, чтобы определить, на сколько она прослужит.

Примечания:

1) Водяной насос имеет номинал 5,2 ампера, по моим оценкам, он работает около 12 полных минут в день. 12 минут - это 1/5 или 0,2 часа.

Доступно три варианта холодильника, выберите один.
2) В газовом холодильнике есть вентилятор на 12 В, который включается, когда это необходимо, примерно 6 часов в день, выбранное здесь.
3) Холодильник с вертикальным компрессором имеет количество 0 (ноль), поэтому оно не используется в этом расчете. Он потребляет слишком много энергии.
4) Комодный холодильник может быть подходящим холодильником для автоприцепа, но не выбран для этих расчетов.
5 и 6) Будет необязательным при понижении мощности.
7) Мы не используем телевизор во время кемпинга, но некоторые люди могут его использовать.Они используют больше, чем вы думаете.
8, 9 и 10) Все светодиодные и очень экономно расходуют электроэнергию. Характеристики светодиодов указаны в ваттах, поэтому они делятся на 12 В для получения ампер / ч.

21) Просто включение инвертора требует энергии. Выключайте, когда не требуется.
С 22 по 25) Вся необходимая бытовая техника на 240 В для некоторых софт. Чтобы получить количество ампер / ч, необходимое для наших расчетов, необходимо разделить ватты на 240 В.

Если сложить ампер / ч для всех устройств, мы обнаружим, что используем около 13.5 ампер-часов в день.

Все, что в столбце ампер превышает 5 ампер, приведет к очень быстрому разряду вашей батареи, поэтому я решил использовать две батареи.

Это дает мне достаточно возможностей. Лишь изощренность инвертора заставила меня переборщить, поэтому для многих людей будет достаточно одной батареи AGM от 100 до 120 Ач, если у вас нет вертикального холодильника на 12 В или если вам не нужен телевизор, когда он отключен от источника питания.

Вы можете загрузить таблицу Excel или электронную таблицу OpenOffice, чтобы ввести свои значения.

См. Также статью по теме: «Все, что вам нужно знать об установке солнечных панелей».

Было ли это полезно?

Общая модель батареи - Simulink

Извлечение параметров батареи из таблиц данных

На этом рисунке показаны подробные параметры, извлеченные из данных Panasonic Паспорт батареи NiMH-HHR650D.

Номинальную емкость и внутреннее сопротивление можно узнать из таблицы спецификаций.Остальные подробные параметры взяты из Типичного График характеристик разряда.

Внутреннее Сопротивление

903

Параметр

Значение

Номинальная емкость

6,5 А · ч

Номинальное напряжение (a)

1.18 В

Номинальная емкость

6,5 Ач

Максимальная емкость (б)

7 Ач ( 5,38 ч * 1,3 A)

Напряжение полного заряда (c)

1,39 В

Номинальный ток разряда (d)

1.3 A

Емкость при номинальном напряжении (a)

6,25 Ah

Экспоненциальное напряжение (e)

1,28

00 Вольт Емкость (е)

1,3 Ач

Эти параметры являются приблизительными и зависят от точности точек полученный из разряда изгиб.

Кривые расхода, полученные на основе этих параметров, отмеченных значком пунктирные линии на следующих рисунках аналогичны паспорту кривые.

Чтобы представить температурные эффекты литий-ионной (Li-ion) батареи типа, дополнительная кривая нагнетания при температуре окружающей среды, отличная от номинальная температура и параметры теплового отклика.Дополнительные кривые расхода обычно не приводятся в технических данных и могут требуют проведения простых экспериментов. Следующие примеры показывают параметры, извлеченные из литий-железо-фосфата A123 ANR26650M1 и Паспорта литий-кобальто-оксидных батарей Panasonic CGR 18 650 AF.

Технические характеристики A123 ANR26650M1 включают в себя требуемую разрядку точки кривой и другие необходимые параметры.

Эти параметры взяты из таблицы данных литий-ионного аккумулятора A123. температурно-зависимая модель батареи.

Ач

Параметр Значение

Номинальное напряжение (c)

3,22 V

Внутреннее 9 9029 ° (h)

Максимальная вместимость (d)

2.3 Ач

Напряжение полного заряда (а)

3,7 В

Номинальный ток разряда

2.3 A

10 мОм

Емкость при номинальном напряжении (c)

2,07 Ач

Экспоненциальная зона (b)

.4 В, 0,23 Ач]

Номинальная температура окружающей среды

25 ° C

Вторая температура окружающей среды

0 ° C

2.208 Ah

Начальное напряжение разряда при 0 ° C (e)

3.45 В

Напряжение при максимальной мощности 90% при 0 ° C (ж)

2,8 В

Экспоненциальная зона при 0 ° C (ж)

[ 3,22 В, 0,23 Ач]

Тепловое сопротивление, ячейка-окружающая среда (оценка)

0.6

Температурная постоянная времени, от ячейки к окружающей среде (оценка)

1000

На рисунке пунктирными линиями показаны кривые разряда, полученные из моделирование при различных температурах окружающей среды. Исполнение модели очень близко к результатам таблицы данных.

Тот же подход для извлечения параметров применяется к Panasonic Литий-ионный CGR18650AF с этими характеристиками.

Эти параметры извлекаются для модели батареи.

9029

9029 ёмкость при напряжении

c)

9 Температура окружающей среды ° C

Параметр Значение

Номинальное напряжение (с)

3,3 В

Максимальная емкость (d)

2 Ah

Напряжение полного заряда (a)

4.2 В

Номинальный ток разряда

1,95 A

Внутреннее сопротивление (расчетное)

16,5 мОм Номинальное напряжение

1,81 Ач

Экспоненциальная зона (b)

[ 3,71 В, 0,6 Ач]

Вторая температура окружающей среды

0 ° C

Максимальная производительность при 0 ° C (ч)

1.78 Ач

Начальное напряжение разряда при 0 ° C (e)

4 В

Напряжение при максимальной емкости 90% при 0 ° C (ж)

3,11 В

Экспоненциальная зона при 0 ° C (ж)

[ 3,8 В, 0,2 Ач]

Тепловое сопротивление, ячейка-окружающая среда (оценка)

0.06

Тепловая постоянная времени, от ячейки к окружающей среде (оценка)

1000

На рисунке показано хорошее совпадение смоделированных кривых расхода (представлены пунктирными линиями) и кривые таблицы данных. Точность модель зависит от того, насколько точны выбранные точки из техпаспорта разряда кривые есть.

Последовательное и / или параллельное моделирование ячеек

Для моделирования последовательной и / или параллельной комбинации ячеек на основе параметров одной ячейки используйте преобразование параметра, показанное в следующей таблице может быть использован. Переменная Nb_ser соответствует количеству ячеек последовательно, а Nb_par соответствует количеству ячеек параллельно.

Параметр Значение

Номинальное напряжение

1.18 * Nb_ser

Номинальная мощность

6,5 * Nb_par

Максимальная мощность

7 * Nb_par

9000

Номинальный ток разряда

1,3 * Nb_par

Внутреннее сопротивление

0.002 * Nb_ser / Nb_par

Емкость при номинальном напряжении

6,25 * Nb_par

Экспоненциальная зона

1,28 * Nb_300 a 9034

9000 * Nb_300 Батарея? - 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 .

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 9-вольтовые щелочные батареи 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, соединенная 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 вызываются 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 пакета 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 Парижского 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.

-> Угольно-цинковая 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, в результате чего появилась «литий-полимерная» или «LiPo» батарея.

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

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

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 корпус .

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» проходит от катода .

На батареях катод помечен 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, способное 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.

-> Щелочные батареи могут протекать из своего электролита, гидроксида калия, если подвергаются воздействию высоких температур или обратного напряжения
(Изображение любезно предоставлено Wiliam Davies из Wikimedia Commons) <-

Электролит имеет решающее значение в работе аккумулятора.Поскольку электроны не могут проходить через него, они вынуждены проходить через электрические проводники в виде 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 солевым раствором (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, но не пропускают другие.

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 батарей

могут быть изготовлены практически из чего угодно: из пластика, стали, пакетов из мягкого 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.

Эксплуатация

Батареи обычно требуют нескольких химических реакций для работы.По крайней мере, одна реакция происходит внутри анода или вокруг него, 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 задыхаются 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 напряжение 1,5 В. В этой статье из 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 для их 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 ячеек, 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 батарей 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-Rate

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. 5С для той же батареи будет 2 А.

Большинство батарей теряют емкость при более высоком 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 ниже.


У Массачусетского технологического института есть 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 подключены 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 специальные схемы, известные как «балансир», чтобы обеспечить равномерное напряжение между элементами.Некоторые зарядные устройства, такие как это, имеют балансиры для безопасной зарядки.

Параллельный

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.

Последовательный 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 для 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.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *