Какие радиаторы отопления лучше подойдут для квартиры
Содержание
- Централизованное и индивидуальное отопление в квартирах
- Требование к радиаторам для квартир с централизованным отоплением
- Обзор видов радиаторов для централизованного отопления квартиры:
- Стальные радиаторы
- Алюминиевые радиаторы
- Биметаллические радиаторы
- Чугунные радиаторы
- Внутрипольные радиаторы
- Радиаторы для отопления квартиры с индивидуальным отоплением
Подведение итогов
Радиаторы – столь привычные, но абсолютно незаменимые нагревательные приборы, без которых невозможно представить ни одну квартиру в нашей стране, для климата которой характерны длительные холодные периоды. На протяжении таких сезонов батареи постоянно создают в тысячах жилищ оптимальный температурный режим, а значит – и уютную атмосферу. Однако, проживание зимой в городских квартирах, равно как в загородных домах, будет комфортным только в том случае, если радиаторы системы отопления будут действительно эффективными.
Виды систем отопления для квартир и их отличия
Как известно, в большинстве квартир в нашей стране установлены централизованные системы отопления, предусматривающие подачу теплоносителя большому количеству потребителей из единого источника, которым является котельная или ТЭЦ. Преимуществом такой схемы теплоснабжения является полная автономность ее работы, о которой владельцам жилой площади вообще не нужно беспокоиться. Поскольку при этом не возникает необходимость в установке собственного котла, циркуляционного насоса и других элементов сети, которые также нуждаются в регулярном обслуживании.
Все что необходимо делать хозяевам квартиры в этом случае – так это следить за герметичностью имеющейся у них части центральной сети обогрева дома, а также работающих в ее составе радиаторов. Но, несмотря на значительное удобство, такие системы имеют и немало недостатков, из-за которых они совместимы не со всеми видами радиаторов.
Теплоноситель, проходящий долгий путь по часто находящимся не в лучшем состоянии коммуникациям, насыщается химически активными примесями, вызывающими коррозию труб и радиаторов в квартирах. Не менее опасными для нагревательных приборов являются и содержащиеся в такой жидкости частички ржавчины и другие мелкие абразивные загрязнители, которые постоянно царапают их внутренние стенки, постепенно уменьшая их толщину. Также для отечественных центральных систем отопления бывают характерны и резкие перепады температур, тоже негативно влияющие на целостность радиаторов. Но самые критические последствия для работающих в их составе батарей имеют гидроудары, способные разрывать их изнутри.
Поэтому выбор радиаторов для квартир с централизованными системами отопления – это чрезвычайно ответственный процесс, которому будет посвящена большая часть этого обзора.
Что касается квартир с индивидуальным отоплением, сеть которых отключена от центральной, то с ними все значительно проще. При этом почти исключаются сильные перепады температур, а также гидроудары, поскольку в коммуникациях не бывает повышенного давления, необходимо для подъема жидкости на высокие этажи. Поэтому в данном случае на первое место выходит качество циркулирующей горячей воды, от степени очистки которой зависит выбор оптимальной батареи отопления. Однако, несомненное преимущество такой сети заключается в том, что ее владельцы могут без опасений устанавливать даже самые дешевые радиаторы из стали. Впрочем, подробно все рекомендации по выбору подобных отопительных приборов, как для автономной, так и для централизованной систем отопления будут подробно описаны далее. Разумеется, с упором на более распространенные и проблемные сети с подачей тепла из единых центров.
Какие радиаторы отопления лучше для квартиры с централизованным отоплением?
Приступая к рассмотрению совместимости разных видов отопительных батарей с системами центрального обогрева, необходимо, прежде всего, определить главные требования, которым должны соответствовать такие изделия хорошего качества. Важнейшие из них таковы:
- Рабочее давление радиатора, заявленное его производителем должно превышать нормальное и испытательное давление в отопительной системе. Примерные его значения для домов, имеющих высоту не более 5 этажей, лежат в пределах от 5 до 8 атм. В свою очередь, в сетях обогрева более высоких зданий используется давление до 12 – 15 атм;
- Возможность выдерживать гидроудары точно пригодиться радиатору, работающему в составе централизованной системы отопления. Застраховаться от них, к сожалению, невозможно, поэтому стоит предусмотреть их вероятность заранее. Кстати, на проблемы с перепадами давления в сети указывает гудение и пощелкивание в батареях;
- Внутренние поверхности радиатора должны также быть стойкими к влияниям химически агрессивных веществ, которые часто встречаются в плохо очищенном теплоносителе.
Для этого каналы качественных батарей производят из неактивных материалов достаточной толщины, или покрывают их внутренние поверхности специальными растворами; - Если радиатор будет установлен в новом доме, в котором предусмотрена возможность регулирования его прогрева, желательно выбирать устройства с низкой тепловой инерцией, которые быстро нагреваются и остывают. В сочетании с термоголовкой, такое изделие позволит с удобством устанавливать нужный температурный режим;
- Разумеется, хороший радиатор отопления в квартиру должен иметь достаточную мощность, чтобы эффективно обогревать комнату, в которой он будет установлен. Не помешает ему и современный дизайн, который будет хорошо сочетаться с любым интерьером. Ну а идеально дополнить все перечисленное сможет большой срок службы.
Для этого каналы качественных батарей производят из неактивных материалов достаточной толщины, или покрывают их внутренние поверхности специальными растворами;После определения критериев выбора радиатора для квартиры, можно перейти к рассмотрению всех присутствующих на рынке видов таких приборов, в разрезе их соответствия перечисленным выше параметрам.
1.
Стальные радиаторы в системе централизованного отопления.Дешевые и популярные в нашей стране батареи из стали довольно часто приобретаются именно для установки в квартирах, хотя они для этого не слишком хорошо подходят. Все потому, что приборы такого типа способны выдерживать давление, не превышающее 6-8 атм. А этого недостаточно для того, чтобы переносить серьезные гидроудары, которые неизбежно приводят к разрыву стандартных стальных радиаторов панельного типа. Несколько большее давление в 10-15 атм способны выдерживать более дорогие трубчатые стальные радиаторы, но и они не всегда могут справиться с резкими перепадами давления. В остальном изделия обоих данных типов вполне хороши, поскольку обладают отменной теплоотдачей, минимальной инерцией, небольшим весом, а главное – весьма доступной стоимостью. А срок их службы в нормальных эксплуатационных условиях точно превысит 10 лет. Но все перечисленные достоинства могут быть моментально сведены на нет одним значительным гидроударом.
Поэтому владельцы квартир должны сами решить – готовы ли они так рисковать, приобретая отопительный радиатор из стали.
2.
Алюминиевые радиаторы в системе централизованного отопления.Батареи из алюминия известны высокими показателями тепловой мощности, эстетичным дизайном, небольшой массой и относительно невысокой стоимостью. Но, к сожалению, данные нагревательные приборы подходят для работы в составе централизованных систем отопления даже меньше, чем их металлические аналоги. Проблема в том, что алюминий является химически активным металлом, вступающим в реакции со многими примесями, содержащимися в недостаточно очищенном теплоносителе. Подобные реакции приводят к уменьшению толщины стенок данных нагревателей, а также к образованию внутри них газов, которые необходимо периодически спускать при помощи специального клапана. При этом, для алюминиевого радиатора противопоказана не только высокая кислотность горячей воды, но и ее высокое давление. Дело в том, что средние показатели рабочего давления для батарей из данного металла не превышают 16 атм.
А это значит, что сильный гидроудар для такого изделия может стать фатальным. Поэтому в квартирах лучше использовать более прочные нагреватели.
3.
Биметаллические радиаторы в системе централизованного отопления.Данные батареи состоят из двух металлов. Их внутренние каналы изготавливаются из стали или меди, а внешние оболочки каждой секции – из алюминия. Такая конструкция делает их достаточно прочными, чтобы данные нагреватели идеально подходили для работы в составе центральных сетей обогрева. Этому способствуют все характеристики биметаллических радиаторов. Они способны выдерживать высокую температуру теплоносителя до 130 ˚С, а рабочее давление в 30-50 атм позволяет исключить опасность разрыва в результате гидроудара. Качественные радиаторы биметаллические также проходят внутреннюю и внешнюю антикоррозионную обработку, которая позволяет им сохранять идеальный внешний вид и служить своим владельцам на протяжении десятилетий. В дополнение ко всему, эти устройства легко транспортировать и монтировать благодаря небольшому весу, а их теплоотдача является очень хорошей, за счет алюминиевого кожуха.
Единственный недостаток настоящих биметаллических радиаторов с цельными каналами – достаточно высокая стоимость.
4.
Чугунные радиаторы в системе централизованного отопления.Хорошо известные в нашей стране радиаторы из чугуна продолжают оставаться неплохой альтернативой всем современным аналогам, если речь идет о работе в квартире с центральным обогревом. Данный материал настолько прочен, а также химически нейтрален, что ему не страшны – ни насыщенный кислотами и щелочами теплоноситель, ни переносимые им абразивные частицы, ни перепады температур, ни довольно высокое давление, ни ржавение после слива воды на теплый период года. Более того, низкая тепловая инерционность позволяет чугунным радиаторам продолжать еще довольно долго обогревать помещения, даже когда при возникновении аварийных ситуаций через них перестает циркулировать горячая вода. Рабочее давление в 10-12 атм позволяет этим приборам без повреждений справляться и с небольшими гидроударами, хотя более сильные способны разрушить этот хрупкий материал.
В дополнение ко всему, радиаторы из чугуна имеют большие поверхности теплоотдачи, максимальный срок службы в 50 и более лет, и низкую стоимость, а единственный их минус – очень большой вес.
5.
Внутрипольные конвекторы отопления в системе централизованного отопления.Монтируемые ниже уровня пола водяные конвекторы являются современными нагревательными приборами, разработанными для помещений с большими окнами, в которых сложно или вообще невозможно установить стандартные напольные радиаторы. Некоторые модели этих эстетичных и практичных устройств могут работать и в составе централизованных сетей обогрева, хотя более всего они рассчитаны именно на индивидуальное отопление. Подпольные водяные конвекторы для квартир производятся в двух модификациях – оснащенные вентиляторами модели называются конвекторами с принудительной конвекцией, а не оснащенные вентиляторами модели – конвекторами с естественной конвекцией. Первый тип подобных абсолютно бесшумных устройств используется, в основном, как вспомогательные нагреватели, поскольку самостоятельно они могут обогревать только относительно небольшие площади.
В свою очередь, вторая их модификация более эффективна в своей работе, и может применяться самостоятельно, но производит постоянный шум, из-за которого такие изделия не подходят для спален и детских.
Какие радиаторы отопления лучше для квартиры с индивидуальным отоплением?
После появления множества проблем, связанных с перебоями, а то и полным прекращением работы централизованных систем обогрева во многих населенных пунктах нашей страны в 1990-е годы, тысячи домохозяйств перешли на автономное газовое или электрическое отопление. Для этого как в частных домах, так и в квартирах их владельцы начали устанавливать мини-котлы, на которые и замыкались коммуникации данных инженерных сетей. Пользователи быстро оценили их преимущества, связанные с возможностью самостоятельно регулировать температурный режим в своем жилище, а также со стабильностью работы отопительной системы. Впрочем, эти преимущества не освобождают владельцев индивидуального отопления от необходимости находить ответ на вопрос – как выбрать радиаторы отопления в квартиру? Поскольку и в этом случае существует немало важных нюансов, о которых необходимо знать.
Прежде всего, нужно отметить, что, как и в случае с центральным обогревом, не все виды радиаторов для квартиры с автономным отоплением будут одинаково эффективно функционировать в составе таких сетей. В этом случае многое зависит от качества подготовки теплоносителя, а именно – от его чистоты. Если нагретая жидкость не содержит растворенных в ней кислот и щелочей, а также абразивных частиц, можно без опасений купить по выгодной цене радиаторы любого вида – как стальные и алюминиевые, так и биметаллические и чугунные. Это возможно, в том числе и потому, что в автономных сетях не существует опасности возникновения гидроударов, поэтому с ними могут работать даже нагреватели с низким давлением. Однако, если используемая вода не является достаточно чистой, лучше отдать предпочтение батареям, изготовленным из химически нейтральным металлов – стальным или чугунным.
Биметаллические радиаторы тоже идеально подходят для таких случаев, но с учетом высокой стоимости, их установка в сетях автономного отопления не является целесообразной.
Что касается чугунных батарей, то они также совместимы с автономными системами обогрева с теплоносителем любого качества. Но, как и в случае с аналогами из двух металлов, выбирать их следует, только если владельцы квартиры хотят получить нагревательные приборы с очень большим сроком службы. Больше никаких преимуществ у них не будет, более того, используя радиаторы из чугуна, не получится оперативно регулировать температуру в собственном жилище из-за их высокой инерционности и несовместимости с термоголовками. Что касается хороших внутрипольных конвекторов автономного отопления, то их можно использовать без ограничений, если окна квартиры являются панорамными, а площадь комнат не слишком большая.
Подведение итогов
Приведенная выше информация позволяет сделать простой вывод о том, что не может существовать однозначного ответа на вопрос – какие радиаторы лучше ставить в квартире? Выбирать их всегда необходимо, принимая во внимание имеющиеся эксплуатационные условия. Для квартир с централизованным отоплением лучше всего использовать биметаллические и чугунные радиаторы, устойчивые к некачественному теплоносителю и гидроударам.
В свою очередь, для квартир с автономным отоплением подходят все виды радиаторов, но оптимальным выбором в таком случае является использование стальных и алюминиевых моделей – при условии наличия незагрязненного теплоносителя. В противном случае, стоит применять изделия из стали и биметалла, или же чугуна. Ну а внутрипольные водяные конвекторы отопления во всех случаях идеально подходят для квартир с панорамными окнами или жилищ с особыми интерьерами, владельцы которых не хотят портить их эстетику какими-либо заметными нагревательными приборами напольного типа.
Какие отопительные батареи лучше: разновидности современного рынка
Едва ли найдется хоть один человек, который не сталкивался с ремонтом. И правда, ремонт может потребоваться в любом доме или квартире. Кто-то решает сделать косметическое обновление своего жилища, переклеив обои или постелив другое половое покрытие. Но если и те, кто решается на грандиозный ремонт, который именуется капитальным. Он предполагает полное изменение внешнего вида помещения.
Так вот при осуществлении таких глобальных работ будет требоваться так же замена электрики и отопительной системе, второму моменту и посвящена данная статья.
Задавшись вопросом касаемо того, какие отопительные батареи лучше, люди устремляются в строительные магазины. Широкий ассортимент радиаторов отопления может поставить в тупик любого, поскольку без необходимых знаний тут не обойтись. На данный момент существуют несколько популярных видов батарей, отметим самые распространенные из них: (См. также: Как выбрать отопительные радиаторы)
Чугунные батареи
Краткое описание, представленное выше, едва ли можно сделать выбор в пользу того или иного радиатора. Прежде всего, необходимо отметить достоинства каждого из них, чтобы можно было сравнить их.
Чугунные батареи являются надежными и проверенными способом отопить дом. Но, имеется существенный недостаток, который, собственно, и стремительно снижает популярность этих агрегатов. Дело в том, что батареи из чугуна не выдерживают гидравлического удара.
Проще говоря, они имеют низкий уровень надежности. Именно чугунные батареи прорывает чаще всего, потому что они могут выдерживать до 7 атмосфер, а то крайне мало. (См. также: Какие бывают радиаторы отопления)
Производством чугунных батарей по-прежнему занимаются, но в розничной торговле их крайне сложно найти. Они тяжелые, потому в одиночку их поднять просто невозможно. Потребуется, как минимум, три человека, чтобы оторвать этот агрегат от пола. Что касается установки, то самостоятельно ее выполнить практически невозможно.
Потребуются сварочные работы, причем довольно продолжительные. Не опытному сварщику будет не просто произвести монтаж, во всяком случае, в одиночку. Современные строительные организации предлагают свои услуги по выполнению установки различных радиаторов. Чугунные батареи, с некоторых времен, стали гораздо реже устанавливать в новостройки, поскольку современные технологии диктуют более новые тенденции и правила в сфере строительства.
Компании – застройщики стремятся сразу обезопасить своих жильцов от возможного прорыва батареи, потому устанавливают стальные радиаторы, причем делают то исходя из площади каждой комнаты.
На вопрос, какие лучше для дома батареи, можно стопроцентно ответить, что чугунные не являются наилучшим вариантом. Более того, купить их в розницу практически невозможно, ввиду того, что производство их на подавляющем большинстве заводов – приостановлено. (См. также: Как регулировать батареи отопления)
Алюминиевые батареи
Алюминиевые радиаторы можно встретить в каждой пятой квартире или частном доме. Они имеют огромное количество плюсов, поэтому год от года их ассортимент расширяется. Производители Германии, Англии и США стремятся регулярно представлять вниманию покупателей более обновленные конструкции радиаторов. Более легкие сплавы позволяют сделать конструкцию практически невесомой, притом, что функциональность никоим образом не страдает. Отметим два вида алюминиевых батарей:
Положительным моментом всех алюминиевых батарей можно назвать и то, что их можно красить. Правда, выполнять это можно не чаще раза в год. Таким образом, их внешний вид можно обыграть под любой дизайн комнаты.
На вопрос, какие лучше алюминиевые батареи, первого или второго вида, помогут ответить консультанты в магазинах и мастера, которые специализируются на монтаже радиаторов отопления.
Стальные радиаторы
После чугунных батарей россияне узнали о стальных батареях, которые существенно легче по весу и прочнее. Существуют радиаторы с боковым или нижним способом подключения. Стоит обратить внимание на то, что агрегаты с нижним способом подключения стоят значительно дороже, чем аналоги другого вида. То объясняется тем, что стальной радиатор с нижним подключением имеет в своей конструкции специальный вентиль, который позволяет спускать воздух и воду с конструкции.
Консультанты магазина помогут выяснить, какие батареи лучше выбрать в зависимости от площади конкретного помещения и его характеристик. Стальные радиаторы производят как в России, так и в странах зарубежья, но стоит отметить, что, с позволения сказать, мода на них, постепенно отходит. Не так давно в розничной продаже появились биметаллические радиаторы, о которых будет сказано позже.
Так вот они вытеснили собой все остальные радиаторы, взяв от каждого вида только положительные черты.
Стальные радиаторы трубчатого вида могут стать отличным дополнением к интерьеру. В отличие от алюминиевых, их красить нельзя. Но благородный серебристый цвет идеально впишется, как в классический интерьер комнаты, так и в инновационный стиль «хай-тек». Батарея из стали выглядит стильно и модно, поскольку имеет четкие, аккуратные линии, неброский, сдержанный цвет. Конечно, нельзя не упомянуть о высокой теплоотдаче, которая присутствует в стальных отопительных агрегатах. А надежность можно измерить в 12-14 атмосферах, которые готова выдержать конструкция в случае гидравлического удара.
Биметаллические радиаторы
Самые лучшие батареи отопления, по словам специалистов, то радиаторы биметаллического вида. Они появились в России не так давно, но заслужено занимают лидирующие позиции по количеству продаж. Строительные компании наперебой спешат предложить потенциальным клиентам произвести установку, приводя убедительные доводы в пользу биметаллических отопительных систем.
Они имеют множество достоинств, главное из которых – надежность. Такой стойкостью не может похвастаться ни один из предыдущих видов батарей. Биметаллический радиатор способен выдержать до 25 атмосфер. Достигнуть этой высокой степени надежности удалось благодаря уникальной конструкции. Дело в том, что в этих радиаторах, точнее в их конструкции, имеется как металл, так и алюминий. То позволяет радиатору иметь колоссальный уровень теплообмена.
Проще говоря, эта разработка объединила в себе все самое лучшее от своих создателей, и этот факт не может не радовать. На вопрос, какие самые лучшие батареи отопления, нельзя ответить однозначно. Поскольку, хоть биметаллические радиаторы и имеют ряд неоспоримых достоинств, они имеют один весьма ощутимый минус – стоимость. Эти агрегаты стоят весьма не дешево, ввиду сложности изготовления и уникальности технологии.
Если будет принято решение возложить вопрос установки системы отопления на плечи профессионалов, то момент того, какие чугунные батареи лучше или какие-то другие, решится сам собой.
Мастера, которые часто имеют дело с радиаторами в силу своей профессии, смогут подсказать, какой вид радиаторов подойдет для конкретного помещения. Основываться они будут, в первую очередь, на площади комнат и на количестве в них окон. То необходимо для того, чтобы не получилось так, что установленные радиаторы не будут в должной степени отапливать помещение.
Стоит отметить, что людям, желающим создать в своем жилище неповторимый стиль, следует уделить вопросу выбора той или иной системы отопления еще и со стороны стилистической и эстетической составляющей. Биметаллические радиаторы, собственно как и стальные, выглядят очень стильно, поэтому смогут отлично вписаться в любой интерьер. Алюминиевые батареи самые узкие, поэтому выглядят неприметно. Это свойство позволяет им оставаться незамеченными практически в любой квартире.
К вопросу выбора радиатора необходимо подходить со всей серьезностью, поскольку от этого зависит то, насколько будет отоплено жилище.
При рассмотрении различных моделей необходимо учитывать площадь помещения и количество в нем окон и дверей. Этот фактор свидетельствует о том, какое количество сегментов в батарее должно присутствовать для хорошего отопления данной конкретной комнаты. Покупать одинаковые радиаторы для всех комнат – неразумно, потому что каждое помещение имеет свои особенности и различную площадь.
Новые литий-ионные аккумуляторы, которые хорошо работают в условиях палящего зноя и экстремального холода
Инженеры разработали новые литий-ионные аккумуляторы с высокой энергоемкостью, которые хорошо работают в условиях сильного холода и палящего зноя.
Инженеры Калифорнийского университета в Сан-Диего (UCSD) разработали новые литий-ионные аккумуляторы, которые хорошо работают при морозе и палящем зное, сохраняя при этом много энергии. По словам исследователей, этот подвиг был достигнут путем разработки электролита, который не только универсален и надежен в широком диапазоне температур, но также совместим с высокоэнергетическими анодом и катодом.
Термостойкие батареи описаны в статье, опубликованной 4 июля в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) .
Аккумуляторы, основанные на этой технологии, могут позволить электромобилям в холодном климате проехать большее расстояние без подзарядки. Они также могут уменьшить потребность в системах охлаждения, чтобы аккумуляторы автомобилей не перегревались в жарком климате, сказал Чжэн Чен, профессор наноинженерии в Инженерной школе Джейкобса Калифорнийского университета в Сан-Франциско и старший автор исследования.
«Вам нужна высокотемпературная эксплуатация в районах, где температура окружающей среды может достигать трехзначных цифр, а на дорогах становится еще жарче. В электромобилях аккумуляторные батареи обычно находятся под полом, недалеко от этих горячих дорог», — пояснил Чен, который также является преподавателем Центра устойчивой энергетики и энергетики UCSD. «Кроме того, батареи нагреваются просто от того, что во время работы проходит ток.
Если аккумуляторы не выдержат такой прогрев при высокой температуре, их производительность быстро ухудшится».
Первый автор исследования Гуоруи Цай, научный сотрудник в области наноинженерии из Калифорнийского университета в Сан-Диего, готовит батарейный отсек для испытаний при минусовой температуре. Предоставлено: Дэвид Байо/Инженерная школа Джейкобса в Калифорнийском университете в Сан-Диего,
В ходе испытаний экспериментальные батареи сохранили 87,5% и 115,9% своей энергоемкости при температуре от -40 до 50 °C (от -40 до 122 °F). соответственно. У них также был высокий кулоновский КПД 98,2% и 98,7% при этих температурах соответственно, что означает, что батареи могут подвергаться большему количеству циклов зарядки и разрядки, прежде чем они перестанут работать.
Батареи, разработанные Ченом и его коллегами, устойчивы как к холоду, так и к жаре благодаря своему уникальному электролиту. Он изготовлен из жидкого раствора дибутилового эфира, смешанного с солью лития.
Особенностью дибутилового эфира является то, что его молекулы слабо связываются с ионами лития. Другими словами, молекулы электролита могут легко отдавать ионы лития во время работы батареи. Это слабое молекулярное взаимодействие, как обнаружили исследователи в ходе предыдущего исследования, повышает производительность батареи при отрицательных температурах. Кроме того, дибутиловый эфир может легко выдерживать тепло, поскольку он остается жидким при высоких температурах (его температура кипения составляет 141 °C или 286 °F).
Высокотемпературные характеристики аккумуляторных ячеек, испытываемые в печи, нагретой до 50 °C. Предоставлено: Дэвид Байо/Инженерная школа Джейкобса Калифорнийского университета в Сан-Диего
Стабилизация литий-серных химических процессов
Особенность этого электролита заключается в том, что он совместим с литий-серными батареями, которые представляют собой перезаряжаемые батареи с анодом. из металлического лития, а катод из серы. Литий-серные батареи являются неотъемлемой частью аккумуляторных технологий следующего поколения, поскольку они обещают более высокую плотность энергии и более низкую стоимость.
Они могут хранить в два раза больше энергии на килограмм, чем современные литий-ионные батареи — это может удвоить запас хода электромобилей без увеличения веса аккумуляторной батареи. Кроме того, сера является более распространенной и менее проблематичной для получения, чем кобальт, используемый в катодах традиционных литий-ионных аккумуляторов.
Но есть проблемы с литий-серными батареями. И катод, и анод сверхреактивны. Серные катоды настолько реактивны, что растворяются во время работы батареи. Эта проблема усугубляется при высоких температурах. А литий-металлические аноды склонны к образованию игольчатых структур, называемых дендритами, которые могут пробивать части батареи, вызывая ее короткое замыкание. В результате литий-серные батареи работают только до десятков циклов.
Чжэн Чен, профессор наноинженерии Калифорнийского университета в Сан-Диего. Предоставлено: Дэвид Байо / Инженерная школа Джейкобса Калифорнийского университета в Сан-Диего
«Если вам нужна батарея с высокой плотностью энергии, вам, как правило, нужно использовать очень жесткую и сложную химию», — сказал Чен.
«Высокая энергия означает, что происходит больше реакций, что означает меньшую стабильность, большую деградацию. Создание стабильной высокоэнергетической батареи само по себе является сложной задачей, а попытка сделать это в широком диапазоне температур еще сложнее».
Электролит на основе дибутилового эфира, разработанный исследовательской группой UCSD, предотвращает эти проблемы даже при высоких и низких температурах. Аккумуляторы, которые они тестировали, имели гораздо более длительный срок службы, чем обычные литий-серные аккумуляторы. «Наш электролит помогает улучшить как сторону катода, так и сторону анода, обеспечивая при этом высокую проводимость и межфазную стабильность», — сказал Чен.
Команда также разработала серный катод, чтобы сделать его более стабильным, привив его к полимеру. Это предотвращает растворение большего количества серы в электролите.
Следующие шаги включают масштабирование химического состава батареи, ее оптимизацию для работы при еще более высоких температурах и дальнейшее увеличение срока службы.
Ссылка: «Критерии выбора растворителя для температуростойких литий-серных аккумуляторов». Соавторами являются Guorui Cai, John Holoubek, Mingqian Li, Hongpeng Gao, Yijie Yin, Sicen Yu, Haodong Liu, Tod A. Pascal и Ping Liu, все из Калифорнийского университета в Сан-Диего. Труды Национальной академии наук .
Эта работа была поддержана грантом факультета ранней карьеры от НАСА. . Он отвечает за гражданскую космическую программу, а также за аэронавтику и аэрокосмические исследования. Его видение заключается в том, чтобы «открывать и расширять знания на благо человечества». Его основными ценностями являются «безопасность, добросовестность, командная работа, превосходство и инклюзивность».
Нагрев аккумуляторов электромобилей помогает им заряжаться всего за 10 минут
Беспокойство по поводу дальности пробега — одно из самых больших препятствий для внедрения электромобилей, в значительной степени вызванное длительным временем перезарядки.
Но новый подход может дать аккумулятору достаточно энергии, чтобы проехать 200 миль всего за 10 минут.
Аккумуляторная технология является самым большим препятствием для широкого распространения электромобилей, потому что современные устройства обеспечивают меньший запас хода на фунт, чем бензин, и требуют значительно больше времени для дозаправки. Хотя это не проблема для повседневного вождения, это делает поездки на дальние расстояния более пугающими, что может оттолкнуть новых покупателей.
В ответ автопроизводители стали устанавливать в свои автомобили все больше аккумуляторов, но это имеет очевидные недостатки. Это делает автомобили намного дороже и увеличивает вес, который затем нужно таскать с собой. Это также повышает спрос на сырье, необходимое для производства литий-ионных аккумуляторов, цепочки поставок которых становятся все более напряженными.
Но исследователи из Пенсильванского государственного университета и стартап, базирующийся в колледже, предложили потенциальное решение проблемы.
Они обнаружили, что, добавляя немного тепла, они могут заряжать батареи намного быстрее, что может снизить беспокойство по поводу запаса хода и позволить автопроизводителям уменьшить размер аккумуляторных батарей в своих автомобилях.
«Аккумуляторы меньшего размера с более быстрой зарядкой значительно сократят стоимость аккумуляторов и использование критически важного сырья, такого как кобальт, графит и литий, что позволит массово внедрить доступные электромобили», — сказал руководитель исследования Чао-Янг Ван из Пенсильвании. в пресс-релизе.
Ни для кого не секрет, что более высокая температура способствует более быстрой зарядке аккумуляторов. Они химические по своей природе, и их нагревание может ускорить реакции, связанные с их зарядкой и разрядкой. Но они также могут быть повреждены, если перегреются, и поддерживать их постоянно при правильной температуре оказалось непросто.
До сих пор большинство усилий полагалось на внешние системы отопления и охлаждения, но они увеличивают объем и потребляют значительное количество энергии.
Нововведение исследователей, изложенное в недавней статье Nature
Этот ультратонкий лист используется в качестве нагревательного элемента, и при пропускании через него тока ячейка нагревается до 149° по Фаренгейту примерно за минуту. Эта температура поддерживается за счет зарядки, но затем ячейка быстро остывает до комнатной температуры, как только отключается ток.
Когда они проверили свой подход, исследователи обнаружили, что они могут зарядить аккумулятор емкостью 265 ватт-часов до 70 процентов за 11 минут. Они также показали, что нагрев батареи не оказал серьезного влияния на ее срок службы, поскольку она выдержала 2000 циклов зарядки, что обеспечило бы достаточно энергии, чтобы проехать в общей сложности более 500 000 миль.
Хотя для превращения этого прототипа в нечто действительно пригодное для использования автопроизводителями потребуется некоторая работа, технология уже коммерциализируется через компанию под названием EC Power Group.