Как увеличить эффективность батареи отопления – экран и вентилятор – Блог Stroyremontiruy

 

Один из основных факторов комфорта в зимнее время – это тепло в доме, спорить с этим будет только полный аскет. К сожалению, радиаторы не всегда обеспечивают должный уровень тепла, поэтому сегодня мы расскажем как поднять эффективность батареи отопления, проще говоря, как увеличить её КПД, чтобы в квартире стало теплее.

Советы и действия

Увеличить КПД батареи поможет:

1. — Установка за радиатором теплоизоляционного экрана,
2. — Установка под батареей вентилятора,
3. — Покраска радиатора в тёмный цвет,
4. — Увеличение количества секций (не подходит для зимы).

Прежде чем приступать к этим действиям проверьте помещение тепловизором – он укажет проблемные места, откуда тепло уходит из квартиры. Бесполезно поднимать КПД радиатора, если «сифонят» окна или имеются другие места, пропускающие в дом холод.

Тепловизор укажет на холодные участки стен и окна, сначала их надо устранить.

Теплоизоляционный экран

Оптимальный вариант для повышения эффективности батареи – это установка за радиатор фольгированного теплоизоляционного экрана. Он должен быть больше периметра батареи на 5–10 см. Экран бывает белым (алюминиевый цвет) и чёрным. Первый отражает тепловое излучение в сторону комнаты, второй нагревается сам и передаёт тепло в помещение, плюс не даёт радиатору греть стену.

Обязательно устанавливайте экран теплоизоляционным слоем к стене. Оптимальный вариант крепления жидкие гвозди. Вырезайте экран по размеру, каплями нанесите на обратную сторону жидкие гвозди и прикрепляйте отражатель к стене. Повышение температуры на 2-4 градуса, в зависимости от количества секций и уровня подачи теплоносителя.

Вентиляторы

Второй вариант повышения КПД батареи – это установка под радиатор вентилятора. Кулер будет разгонять тепло по дома и поможет поднять температуру в комнате на 2–3 градуса. Не ставьте мощный вентилятор, подойдёт обычный кулер от системного блока компьютера. Он потребляет минимум энергии и достаточно эффективен, тихо при этом работая.

Умельцы делают так – берут старый системный блок, ставят его возле батареи, выводят наружу кулер и закрепляют его снизу радиатора. Так тепло отлично разгоняется, а счётчик электричества не сходит с ума от нагрузки.

Темный цвет

Если покрасить радиатор в тёмный цвет, то КПД теплоотдачи увеличится – это закон физики. Большой прибавки по теплу не даст, но на 1–2 градуса комнатную температуру поднимет. Красить надо не только внешние грани батареи, а весь радиатор полностью, краску желательно подбирать термостойкую.

Недостаток один – темный радиатор портит вид комнаты, да и покрасить можно только старую конструкцию из чугуна – прокрашивать новый биметалл не дело. Способ проверен и работает, так что не ищите в нём экстрима.

Добавление секций

Вариант работает на 100% – чем больше площадь радиатора, тем лучше нагрев помещения.

Проблема в том, что зимой секций не добавить, да и летом для этого нужен сварщик и разрешение ЖЭКа.

Не надо пытаться установить максимум секций для маленькой комнаты с хорошей теплоизоляцией стен – так вы найдёте другую проблему – не будете знать как избавиться от лишнего тепла и станете спать с приоткрытым на проветривание окном.

Для владельцев коттеджей, страдающих от холода в доме, рекомендуем проверить качество подачи теплоносителя от котла к системе отопления. Если проблема в этом, то поставьте дополнительный насос и проблема растает, как Снегурочка под лучами мартовского солнца.

Как увеличить кпд батареи отопления: варианты эффективного увеличения показателя

Основная задача любого вида батарей отопления – максимально возможный обогрев помещения. Параметром, определяющим, насколько прибор соответствует поставленным задачам, является их теплоотдача. Но не только это может повлиять на часто возникающую проблему, которая заключается в том, как увеличить кпд батареи отопления. Справиться с потерями тепла можно достаточно простыми средствами, но перед этим необходимо выяснить, что может повлиять на процесс передачи тепла в окружающее пространство. Рассмотрим основные факторы, влияющие на кпд отопительных приборов:

• Модель радиатора, количество секций и размер самой батареи;
• Тип подключения радиатора к сети теплоснабжения;
• Размещение батареи отопления в помещении;
• Материал, из которого изготовлена батарея.

Все эти факторы являются основополагающими в эффективности обогрева помещения с помощью радиаторов. Однако, указанный изготовителем кпд радиаторов отопления можно изменить в лучшую сторону, если использовать несколько хитростей при их выборе и установке. Для этого в первую очередь необходимо разобраться в том, что такое коэффициент полезного действия батарей отопления, как его рассчитать и какие показатели могут на него повлиять. (См. также: Схема водяного отопления частного дома)

Что такое кпд и как его рассчитать

Теплоотдача приборов отопления, к которым относятся батареи или радиаторы, складывается из количественного показателя тепла, которое передано батареей за определённый промежуток времени и измеряется в Ваттах. Процесс теплоотдачи батареями проходит в результате процессов, которые известны как конвекция, излучение и теплообмен. Любой радиатор использует эти три вида теплообмена. В процентном соотношении эти виды передачи тепла могут варьироваться у различных типов батарей.

Каким будет кпд обогревателей, в подавляющем большинстве случаев зависит от материала, из которого они изготовлены. Рассмотрим, какими преимуществами и недостатками обладают радиаторы, изготовленные из разных видов материала.

1. Чугун обладает сравнительно низкой теплопроводностью, поэтому батареи из этого материала не являются лучшим вариантом. К тому же небольшая поверхность этих приборов отопления значительно снижает теплоотдачу и происходит за счёт излучения. В обычных условиях квартиры мощность батареи из чугуна составляет не более 60 Вт.

(См. также: Какой лучше выбрать радиатор отопления)

2. Сталь несколько выше чугунных. Более активная теплоотдача происходит из-за наличия дополнительных рёбер, которые увеличивают площадь излучения тепла. Теплоотдача происходит в результате конвекции, мощность составляет примерно 100 Вт.
3. Алюминий обладает наибольшей из всех предыдущих вариантов теплопроводностью, мощность их составляет около 200 Вт.

Кроме того, для наиболее эффективного обогрева необходимо учесть, какая мощность может потребоваться. При расчёте необходимой для помещения мощности обогревательных приборов используется количество стен, выходящих на улицу и окон. На каждые 10 м2 пола при наличии 1 наружной стены и окна требуется около 1 Квт тепловой мощности батареи. Если наружных стен 2, то требуемая мощность составляет уже 1,3 кВт. (См. также: Печи с водяным отоплением)

Немаловажную роль в увеличении кпд батарей отопления играет способ подключения, который должен соответствовать типу батареи и материалу, из которого она изготовлена. Прямое одностороннее подключение имеет самые высокие показатели по эффективности теплоотдачи и самые низкие по потере тепла. Диагональное подключение используется в случае наличия большого количества секций и существенно снижает возможные потери тепла.

Нижнее подключение используется в том случае, если теплопроводные трубы скрыты под стяжкой пола и не исключает потерю тепла в количестве до 10% от исходного значения. Наименее эффективным считается однотрубное подключение, так как потеря мощности обогревательного прибора при этом способе может достигать 45%.

5 способов увеличения кпд отопительной системы

Существует несколько простых способов, как повысить кпд батареи отопления без особых материальных и трудовых затрат. Рассмотрим их подробно. (См. также: Автономные системы отопления)

• Поддержание поверхности отопительных приборов в чистоте.

Каким бы невероятным не казалось это утверждение, но даже тонкий слой пыли на радиаторах ведёт к понижению теплоотдачи. Например, кпд алюминиевых радиаторов, загрязнённых слоем пыли, может понизиться на 20–25%. Кроме того, в регулярной очистке нуждается и внутренняя часть батареи. С первой проблемой можно справиться самостоятельно путём обычной влажной уборки, а вот для второго придётся обратиться к квалифицированному специалисту.

Сантехники имеют на вооружении знания и навыки, которые помогут в короткие сроки очистить радиатор от накипи и других загрязнений, скопившихся в процессе эксплуатации.

• Окрашивание радиаторов соответствующей их назначению краской.

Во-первых, для окрашивания необходимо подбирать краску тёмных расцветок. Благодаря этому удастся добиться не только хорошего нагрева батарей, но и значительного повышения теплоотдачи. Во-вторых, необходимо выбрать для окрашивания подходящую краску. В качестве покрытия для чугунных радиаторов отопления лучше использовать известные всем эмали, а для алюминиевых и стальных батарей больше подойдут акриловые, алкидные и акрилатные эмали.

Почему вопрос с покраской стоит так, а не иначе, можно объяснить достаточно просто: чугунные радиаторы достаточно легко поддаются окраске любыми видами эмали ввиду своего строения. Тонкие пластины алюминиевых радиаторов могут быть забиты слишком толстым слоем краски. В заводских условиях радиаторы с тонким корпусом и множеством пластин окрашивают порошковыми красками, которые не представляют угрозы для качественных характеристик радиатора и не изменяют вид его теплоотдачи. Окраска батареи в тёмный цвет позволяет повысить кпд отопительных элементов до 15% от обычного значения. (См. также: Сравнение систем отопления)

• Использование отражающих экранов.

Тепло, которое излучает батарея, распространяется во все стороны. Поэтому как минимум половина полезного теплового излучения уходит в стену, расположенную за приборами отопления. Уменьшить напрасные потери тепла можно, расположив за радиатором экран, например, из обычной фольги или готовый, купленный в магазине. При использовании даже самодельного экрана из тонкого металлического листа не только прекращается нагрев стены, но и создаётся дополнительный источник тепла, так как, нагреваясь, экран сам начинает отдавать тепло в помещение. При использовании отражающего экрана, кпд чугунных батарей, да и многих других, можно повысить до 10–15%.

• Увеличение площади поверхности батарей.

Между площадью поверхности, которая излучает тепло, и количеством этого тепла есть самая прямая зависимость. Для увеличения теплоотдачи радиаторов можно использовать дополнительный кожух. Материал, из которого он будет изготовлен, необходимо тщательно выдирать. Например, наибольшей теплоотдачей обладают кожухи из алюминия. Их используют в качестве дополнения к чугунным радиаторам. При частых перебоях в работе отопительных систем стоит подумать о приобретении стальных кожухов, которые очень долго сохраняют полученное от радиаторов тепло. Соответственно, этот тип кожухов для батарей отдаёт тепло в окружающее пространство намного дольше других.

• Создать дополнительные потоки воздуха в помещении.

Если направить на приборы отопления поток воздуха, например, с помощью обычного бытового вентилятора, то нагрев воздуха в помещении будет происходить значительно быстрее. При этом стоит учитывать, что направление воздушного потока должно быть вертикальным и направленным снизу вверх. При таком способе повышение кпд радиаторов может достигать 5–10%.

Используя даже один способ улучшения теплоотдачи батарей, можно значительно повысить температуру в помещении и снизить затраты на дополнительный обогрев. Перед тем, как вы приступите к улучшению характеристик радиаторов, убедитесь в правильности их подключения к теплосети и в том, что регуляторы подачи тепла на приборах последнего поколения установлены на необходимое значение. Кроме того, при постоянной проблеме с теплоснабжением, нужно уделить внимание теплоизоляции стен и окон, через которые обычно и уходит тепло. Утеплять нужно не только наружные стены, но и те, которые выходят на лестничную клетку.

Как повысить кпд радиатора отопления. Что влияет на теплоотдачу батарей и как можно ее повысить? Что делать если не греют батареи

Централизованная система отопления предполагает подогрев теплоносителя в котельной и дальнейшее его распределение в жилые помещения с помощью системы труб и радиаторов. Чтобы нагрев был максимально эффективным и равномерным, необходимо подобрать правильные радиаторы, а также принять дополнительные меры для увеличения теплоотдачи.

В долгосрочной перспективе знание того, как увеличить теплоотдачу батареи центрального отопления, поможет собственнику добиться максимального комфортного и плавного обогрева своего жилища, и навсегда решить проблему холода в квартире при включенной системе отопления.

Чтобы понять принцип действия различных методов увеличения теплоотдачи, необходимо ознакомиться с переменными, влияющими на КПД батареи для отопления для центрального отопления, расположенной в квартире.

В общем понимании уровень теплоотдачи радиатора зависит от следующих факторов:

Также есть косвенные факторы, из-за которых на полную мощность не работает батарея отопления, подключенная к контуру, это:

Улучшение конвекции воздуха

Среди самых простых методов, которые помогут понять, как увеличить теплоотдачу трубы отопления своими руками, является использование законов конвекции. Зачастую, в квартирах батареи заставлены предметами мебели, защищены или скрыты за тяжелыми гардинами. Все эти элементы препятствуют циркуляции воздуха и в комнате довольно сложно добиться комфортных температурных условий, даже если отопление центральное работает на полную мощность.

Чтобы оптимизировать скорость воздушных потоков, необходимо максимально высвободить пространство вокруг радиатора.

Не встречая препятствий на своем пути, разогретый батареей воздух будет свободно перемещаться по комнате и обеспечит максимальный уровень нагрева, предусмотренный мощностью радиатора.

Использование электрического вентилятора для улучшения конвекции

Собственники, коим хорошо знакомы физические законы, согласно которым в домах проектируется отопление канализация водоснабжение, понимают, что скорость циркуляции воздуха влияет на теплоотдачу батареи. Чем быстрее циркулирует воздух в комнате, тем больше тепла он сможет забрать от радиатора за определенный период времени.

Чтобы улучшить естественную конвекцию, возле радиаторов могут быть установлены электрические вентиляторы. Отдавать предпочтение стоит бесшумным моделям, которые потребляет минимальное количество электроэнергии. Монтаж вентилятора стоит производить под определенным углом к батарее. Такой простой метод является довольно эффективным. Он способен поднять температуру в комнате на несколько градусов.

Обустройство отражающего экрана

В виде инструмента для увеличения теплоотдачи может использоваться фольга для батарей отопления, которая поможет направить поток тепловой энергии в помещение. От радиаторов, не оборудованных отражающим экраном, тепло расходиться во все стороны, в том числе отдается холодным наружным стенам. Экран помогает сфокусировать направление теплового потока и повысить температуру в комнате.

Конструкция экрана отличается простотой и доступностью. Он должен обладать большей площадью, нежели площадь радиаторов, и устанавливаться на чистую стену за батареей. Вместо фольги можно использовать фольгоизолон – специальный материал, который с одной стороны имеет вспененную основу, а с другой покрыт светоотражающей фольгой. Монтировать экран на стене нужно с помощью любого качественного строительного клея.

Продувка радиаторов

При сложных условиях работы батарея центрального отопления может со временем засориться или завоздушиться. Такие изменения сопровождаются плохой циркуляцией теплоносителя и появлением холодных секций. Устранить воздушные пробки и засоры поможет продувка батарей отопления – быстрый и экономичный способ увеличения теплоотдачи.

Существует несколько методов продувки, подразумевающих использование различных типов оборудования:

Использование одного или нескольких методов продувки радиаторов позволит добиться повышения эффективности работы радиаторов и позволит забыть про холод и дискомфорт в квартире.

Стоит помнить, что система центрального отопления – это сложная сеть радиаторов и трубопроводов.

Поэтому некоторые виды продувки батарей целесообразно выполнять вместе с соседями, ведь в противном случае прочищенные секции вновь снизят теплоотдачу через несколько недель эксплуатации. Более подробно о методах промывки системы отопления можно прочитать .

Следуя простым и доступным рекомендациям, можно увеличить теплоотдачу радиатора любого типа и получить возможность извлекать максимальную выгоду от использования центральной системы отопления. Комплексное использование методов является наиболее рациональным решением проблемы плохой теплоотдачи и поможет собственнику добиться эффективной работы отопительных приборов в своем жилище.

Часто в квартирах, особенно старой застройки, с каждым годом зимой становится всё холоднее. Людям приходится приобретать и использовать , что приводит к существенному повышению . Но зачем переплачивать за перерасход электроэнергии, если есть более дешёвые варианты исправления ситуации? Сегодня мы расскажем о простых способах увеличения теплоотдачи батарей отопления , которые не требуют значительных затрат, воплотить в жизнь которые вполне по силам любому домашнему мастеру. Стоит рассмотреть и причины, приводящие к снижению температуры в помещении.

Чаще всего причиной уменьшения теплоотдачи становится накипь и , скапливающаяся внутри. Если сам радиатор промыть (что должны делать коммунальные службы ежегодно), то теплоотдача значительно увеличится. То же касается и стояков . Однако, своими силами такую процедуру произвести не удастся по причине того, что при производстве подобных работ (даже летом) необходим слив воды из системы. Без помощи специалистов здесь не обойтись. Это же касается и замены радиаторов с чугунных на – они имеют большую теплоотдачу. Поэтому на столь сложных и трудоёмких вариантах мы останавливаться не будем. Лучше рассмотрим более простые способы, выполнить которые сможет любой , даже не имеющий опыта работ в подобной области.

Используем экран-отражатель: применение вспененного полиэтилена

Использование – довольно популярный метод увеличения теплоотдачи. Вспененный полиэтилен с фольгированным покрытием с одной стороны прекрасно подходит для этих целей. Такой экран (он должен быть больше самого радиатора) помещается за батареей фольгой в направлении комнаты и фиксируется на стене на двухсторонний скотч или жидкие гвозди. Вспененный полиэтилен обеспечивает дополнительное утепление, а фольга отражает тепло, которое до установки экрана прогревало стену, направляя его в помещение.

Важная информация! Лучше всего, когда такие моменты продумываются ещё на этапе монтажа батарей отопления. В этом случае за радиатором можно закрепить стальной ребристый щит, который будет накапливать тепло, после чего направлять его в комнату. Такие щиты удобны, если часто происходят отключения отопления.

Увеличение теплоотдачи при помощи дополнительных приспособлений и окраски

Для увеличения температуры воздуха в помещении используют специальные кожухи из алюминия, которые одеваются на радиатор. С их помощью увеличивается площадь и, как следствие, их теплоотдача. Стоимость подобных кожухов невелика, а эффект довольно значителен.

Цвет, в который окрашены батареи отопления , тоже имеет большое значение. Лучше для этих целей выбрать более тёмные оттенки. К примеру, радиатор, окрашенный в коричневый цвет имеет теплоотдачу больше, чем белые, на 20-25%.

Улучшение конвекции, путём увеличения циркуляции воздуха

Каждый знает, что улучшение способствует более быстрому прогреву помещения. Для этих целей можно использовать вентилятор, который устанавливается таким образом, чтобы достигнуть максимального потока тёплого воздуха в сторону помещения.

Полезная информация! Если дома имеются кулеры от компьютеров, которые не используются, можно их установить под радиатором, направив поток воздуха вверх. Это максимально увеличит конвекцию, в результате чего в комнате станет значительно теплее.

Увеличить (если радиатор утоплен под подоконником) можно, прорезав в подоконнике отверстия и закрыв их экранами или декоративными крышками . Таким образом, тёплый воздух не будет задерживаться в нише, что улучшит циркуляцию.

Эту страну не победить! Самостоятельный монтаж вентиляторов для улучшения конвекции:

Общие правила улучшения теплоотдачи радиаторов отопления

Для того чтобы в будущем не сталкиваться с уменьшением теплоотдачи батарей, стоит об этом подумать ещё на этапе монтажа радиаторов. Основными правилами являются:

• обязательное за радиатором, возможная установка стального экрана;
• установка биметаллических батарей взамен чугунных;
• монтаж на входе и выходе радиатора (это позволит при необходимости самостоятельно промыть секции или добавить дополнительные без отключения и слива всей системы).

Если соблюдать эти нехитрые правила при монтаже, впоследствии будет намного проще увеличить температуру в помещении без обращения за помощью к специалистам. А это дополнительная экономия семейного бюджета.Подведём итог

Способов увеличить теплоотдачу радиаторов отопления очень много. Сегодня мы рассмотрели лишь основные из них. Однако, следует помнить, что всегда проще всё продумать заранее, на стадии монтажа, чем прикладывать множество усилий впоследствии, без уверенности в том, что результат будет значительным. К сожалению, в России всё делается на «авось». Заключительным советом редакции сайтбудет такая рекомендация: думайте о будущем и не жалейте средств при монтаже. Сэкономленные сегодня финансовые средства могут завтра обернуться затратами, которые в разы превысят Вашу экономию.

Экология потребления.Усадьба:Иногда обнаруживается, что батареи греют не так, как должны. Конечно, можно их сменить, но менять батареи в холода сомнительное удовольствие, а такие проблемы возникают, в основном, с началом отопительного сезона.

Иногда обнаруживается, что батареи греют не так, как должны. Конечно, можно их сменить, но менять батареи в холода сомнительное удовольствие, а такие проблемы возникают, в основном, с началом отопительного сезона.

Остается или терпеть до лета и мерзнуть, или попытаться, если не решить проблему, то хотя бы уменьшить ее. И это даже более чем реально, причем решение может быть как чисто техническим, так и просто «хитростью».

Что делать если не греют батареи

Количество секций

Первое что стоит сделать – это посчитать достаточно ли секций радиаторов на вашу комнату. Если их недостаточно, то выход только один – выбрать необходимые радиаторы отопления и добавить несколько секций к батарее.

Стандартный способ расчета количества радиаторов отопления:
16кв.м. х 100Вт / 200Вт = 8
где 16 — площадь помещения,
100Вт — нормативная тепловая мощность на 1м²,
200Вт — примерная мощность одной секции радиатора (можно посмотреть по паспорту),
8 — необходимое количество секций радиатора отопления

Проверка регулятора

Если ваша батарея оборудована регулятором мощности, то стоит проверить, на какую температуру он включен. Весной нет необходимости сильно обогревать помещение и, возможно, регулятор стоит на недостаточной сейчас температуре.

Воздушная пробка

Проверьте температуру поверхности самой батареи, если она сильно нагрета в одном месте, а в другом едва теплая, то, скорее всего, хорошему прогреву мешает воздушная пробка.

Еще один симптом воздушной пробки – непонятный шум, бульканье. У современных батарей есть специальный клапан для спуска воздуха (кран Маевского) он расположен вверху батареи и открывается с помощью плоской отвертки. Достаточно просто немного открутить кран, до звука выхода воздуха, подождать пока весь воздух выйдет и не пойдет вода, а затем закрутить кран.
Не забудьте подставить что-нибудь для сбора воды. Если сами не рискуете или не нашли у своей батареи подобный клапан, то вызывайте сантехника.

Чистка радиатора

Качественной работе батареи очень сильно мешает пыль и грязь. Очистить ее снаружи вы сможете и сами. Лучше снять старый слой краски, если этих слоев несколько, то процедура обязательна, и покрасить специальной термоустойчивой краской, желательно темного (черного) цвета. Почистить батарею изнутри может только сантехник с помощью специального оборудования.

Декоративный кожух

Декоративный экран (кожух) урегулирует и увеличит теплоотдачу. Более того, на данный момент выбор экранов широкий они непросто подойдут, а и украсят любой интерьер. Но нужно внимательно отнестись к материалу, из которого он сделан. Экран из дерева или пластика не даст желаемого эффекта и, наоборот, не пропустит часть тепла в комнату. Для того чтобы в комнате потеплело, экран нужно выбирать из алюминия, он будет прекрасно проводить тепло.

Маленькие хитрости для увеличения температуры отдачи батарей отопления

К батарее необходим свободный доступ воздуха, уберите все, что его загораживает, в том числе и шторы, можно просто поднять их на подоконник. Помочь движению воздуха сможет обыкновенный вентилятор. Расположите его так, чтобы поток шел мимо батареи. Таким образом, теплый воздух будет быстрее попадать вглубь помещения, а холодный – ближе к батарее.

Часть тепла поглощает стена за батареей, чтобы этого избежать, нужно изолировать этот участок. В качестве изоляции может послужить гофрированный картон и алюминиевая фольга. Прикрепите эту конструкцию картоном к стене, а фольгой к батарее. Отражение тепла будет просто отличное.

Необязательно использовать подручные средства, есть более качественные, удобные решения для теплоизоляции. Современные материалы, такие как полирекс, пенофол или изолон, замечательно изолируют, и с одной стороны имеют самоклеящуюся поверхность, что, естественно, облегчит их монтаж.

Обратите внимание. После наклеивания утеплителя расстояние между батареей и стеной не должно быть меньше двух сантиметров, иначе воздух не будет циркулировать и теплее не станет. При недостаточном расстоянии можно просто наклеить фольгу, лучше сохранить расстояние и не рисковать, наклеивая толстый слой изоляции.

Батареи могут плохо греть если они установлены так, что зазор между ними и стеной изначально меньше двух сантиметров, в таком случае стоит задуматься об их реконструкции, так как половина тепла будет уходит в стену и никак не сможет попасть внутрь комнаты.

Применение технических решений может в принципе снять необходимость установки новых батарей. Благодаря этим небольшим хитростям можно просто поднять температуру на несколько градусов, если вам этого недостаточно, то конечно стоит подумать о замене батарей и о внешней теплоизоляции. опубликовано

Основная задача любого вида батарей отопления — максимально возможный обогрев помещения. Параметром, определяющим, насколько прибор соответствует поставленным задачам, является их теплоотдача. Но не только это может повлиять на часто возникающую проблему, которая заключается в том, как увеличить кпд батареи отопления. Справиться с потерями тепла можно достаточно простыми средствами, но перед этим необходимо выяснить, что может повлиять на процесс передачи тепла в окружающее пространство. Рассмотрим основные факторы, влияющие на кпд отопительных приборов:

• Модель радиатора, количество секций и размер самой батареи;
• Тип подключения радиатора к сети теплоснабжения;
• Размещение батареи отопления в помещении;
• Материал, из которого изготовлена батарея.

Что такое кпд и как его рассчитать

Теплоотдача приборов отопления, к которым относятся батареи или радиаторы, складывается из количественного показателя тепла, которое передано батареей за определённый промежуток времени и измеряется в Ваттах. Процесс теплоотдачи батареями проходит в результате процессов, которые известны как конвекция, излучение и теплообмен. Любой радиатор использует эти три вида теплообмена. В процентном соотношении эти виды передачи тепла могут варьироваться у различных типов батарей.

Каким будет кпд обогревателей, в подавляющем большинстве случаев зависит от материала, из которого они изготовлены. Рассмотрим, какими преимуществами и недостатками обладают радиаторы, изготовленные из разных видов материала.

1. Чугун обладает сравнительно низкой теплопроводностью, поэтому батареи из этого материала не являются лучшим вариантом. К тому же небольшая поверхность этих приборов отопления значительно снижает теплоотдачу и происходит за счёт излучения. В обычных условиях квартиры мощность батареи из чугуна составляет не более 60 Вт.
2. Сталь несколько выше чугунных. Более активная теплоотдача происходит из-за наличия дополнительных рёбер, которые увеличивают площадь излучения тепла. Теплоотдача происходит в результате конвекции, мощность составляет примерно 100 Вт.
3. Алюминий обладает наибольшей из всех предыдущих вариантов теплопроводностью, мощность их составляет около 200 Вт.

Немаловажную роль в увеличении кпд батарей отопления играет способ подключения, который должен соответствовать типу батареи и материалу, из которого она изготовлена. Прямое одностороннее подключение имеет самые высокие показатели по эффективности теплоотдачи и самые низкие по потере тепла. Диагональное подключение используется в случае наличия большого количества секций и существенно снижает возможные потери тепла.

Нижнее подключение используется в том случае, если теплопроводные трубы скрыты под стяжкой пола и не исключает потерю тепла в количестве до 10% от исходного значения. Наименее эффективным считается однотрубное подключение, так как потеря мощности обогревательного прибора при этом способе может достигать 45%.

5 способов увеличения кпд отопительной системы

• Поддержание поверхности отопительных приборов в чистоте.

Каким бы невероятным не казалось это утверждение, но даже тонкий слой пыли на радиаторах ведёт к понижению теплоотдачи. Например, кпд алюминиевых радиаторов, загрязнённых слоем пыли, может понизиться на 20-25%. Кроме того, в регулярной очистке нуждается и внутренняя часть батареи. С первой проблемой можно справиться самостоятельно путём обычной влажной уборки, а вот для второго придётся обратиться к квалифицированному специалисту. Сантехники имеют на вооружении знания и навыки, которые помогут в короткие сроки очистить радиатор от накипи и других загрязнений, скопившихся в процессе эксплуатации.

• Окрашивание радиаторов соответствующей их назначению краской.

Во-первых, для окрашивания необходимо подбирать краску тёмных расцветок. Благодаря этому удастся добиться не только хорошего нагрева батарей, но и значительного повышения теплоотдачи. Во-вторых, необходимо выбрать для окрашивания подходящую краску. В качестве покрытия для чугунных радиаторов отопления лучше использовать известные всем эмали, а для алюминиевых и стальных батарей больше подойдут акриловые, алкидные и акрилатные эмали.

• Использование отражающих экранов.

Тепло, которое излучает батарея, распространяется во все стороны. Поэтому как минимум половина полезного теплового излучения уходит в стену, расположенную за приборами отопления. Уменьшить напрасные потери тепла можно, расположив за радиатором экран, например, из обычной фольги или готовый, купленный в магазине. При использовании даже самодельного экрана из тонкого металлического листа не только прекращается нагрев стены, но и создаётся дополнительный источник тепла, так как, нагреваясь, экран сам начинает отдавать тепло в помещение. При использовании отражающего экрана, кпд чугунных батарей, да и многих других, можно повысить до 10-15%.

• Увеличение площади поверхности батарей.

Между площадью поверхности, которая излучает тепло, и количеством этого тепла есть самая прямая зависимость. Для увеличения теплоотдачи радиаторов можно использовать дополнительный кожух. Материал, из которого он будет изготовлен, необходимо тщательно выдирать. Например, наибольшей теплоотдачей обладают кожухи из алюминия. Их используют в качестве дополнения к чугунным радиаторам. При частых перебоях в работе отопительных систем стоит подумать о приобретении стальных кожухов, которые очень долго сохраняют полученное от радиаторов тепло. Соответственно, этот тип кожухов для батарей отдаёт тепло в окружающее пространство намного дольше других.

• Создать дополнительные потоки воздуха в помещении.

Если направить на приборы отопления поток воздуха, например, с помощью обычного бытового вентилятора, то нагрев воздуха в помещении будет происходить значительно быстрее. При этом стоит учитывать, что направление воздушного потока должно быть вертикальным и направленным снизу вверх. При таком способе повышение кпд радиаторов может достигать 5-10%.

Используя даже один способ улучшения теплоотдачи батарей, можно значительно повысить температуру в помещении и снизить затраты на дополнительный обогрев. Перед тем, как вы приступите к улучшению характеристик радиаторов, убедитесь в правильности их подключения к теплосети и в том, что регуляторы подачи тепла на приборах последнего поколения установлены на необходимое значение. Кроме того, при постоянной проблеме с теплоснабжением, нужно уделить внимание теплоизоляции стен и окон, через которые обычно и уходит тепло. Утеплять нужно не только наружные стены, но и те, которые выходят на лестничную клетку.

Порой трудно подобрать оптимальную модель . В большинстве случаев учитывается несколько факторов – сложность монтажа, срок эксплуатации и теплоотдача. Последний показатель является наиболее важным, так как именно от него будет зависеть эффективность работы прибора.

С появлением новых материалов изготовления радиаторов (алюминиевые, биметаллические) чугунные отошли на «второй план». Но их уникальные эксплуатационные характеристики вновь заставили покупателей обратить на себя внимание. Прежде всего, это хорошие эксплуатационные свойства. В отличие от алюминия и металла чугун может аккумулировать тепло и при понижении температуры воды еще некоторое время радиаторы будут теплыми.

Но вернемся к вопросу теплоотдачи. С подробной методикой расчета можно ознакомиться , в которой подробно изложена методика расчета и указаны способы увеличения этого показателя.

Практически все производители указывают номинальные значение теплопроводности при идеальных температурных режимах – 90°С. Однако фактически добиться этого от поставщиков тепла в многоквартирных домах проблематично.

Вследствие этого показатели нагрева комнаты существенно отличаются от расчетных. В этом случае можно воспользоваться несколькими небольшими «уловками», которые могут повысить температуру в комнате при текущих показателях системы отопления.

Для того чтобы тепловая энергия не поглощалась стеной, на нее можно установить отражающий экран из фольги.

В этом случае повысится эффективная теплоотдача радиатора – на 5-10%. Но при этом стоит помнить, что если стена наружная, то без должного обогрева она может стать причиной тепловых потерь в комнате.

Установка вентилятора

Обогрев помещения от чугунных радиаторов происходит с помощью естественной конвекции. Для увеличения прохождения воздушных масс через секции прибора можно установить небольшой вентилятор на стену позади радиатора. Это несколько увеличит температуру в комнате, но и одновременно станет причиной остывания теплоносителя. Подобный метод можно применять для центральной системы отопления.

Установка стальных декоративных кожухов

Они искусственно увеличат площадь радиатора и будут способствовать лучшей теплоотдачи. Одновременно с этим увеличится время нагрева, что скажется на инерционности обогрева комнаты от автономной системы отопления.

Это лишь несколько методов искусственного увеличения теплоотдачи чугунных радиаторов. Но самым действенным будет соблюдение температуры теплоносителя. Для этого необходимо либо улучшить качество предоставляемых услуг управляющей компании при центральной системе отопления, либо делать автономное.

Как увеличить КПД батарей отопления

Экология потребления.Усадьба:Иногда обнаруживается, что батареи греют не так, как должны. Конечно, можно их сменить, но менять батареи в холода сомнительное удовольствие, а такие проблемы возникают, в основном, с началом отопительного сезона.

Иногда обнаруживается, что батареи греют не так, как должны. Конечно, можно их сменить, но менять батареи в холода сомнительное удовольствие, а такие проблемы возникают, в основном, с началом отопительного сезона.

Остается или терпеть до лета и мерзнуть, или попытаться, если не решить проблему, то хотя бы уменьшить ее. И это даже более чем реально, причем решение может быть как чисто техническим, так и просто «хитростью».

Что делать если не греют батареи

Количество секций

Первое что стоит сделать – это посчитать достаточно ли секций радиаторов на вашу комнату. Если их недостаточно, то выход только один – выбрать необходимые радиаторы отопления и добавить несколько секций к батарее.

Стандартный способ расчета количества радиаторов отопления:
16кв.м. х 100Вт / 200Вт = 8
где 16 — площадь помещения,
100Вт — нормативная тепловая мощность на 1м²,
200Вт — примерная мощность одной секции радиатора (можно посмотреть по паспорту),
8 — необходимое количество секций радиатора отопления

Проверка регулятора

Если ваша батарея оборудована регулятором мощности, то стоит проверить, на какую температуру он включен. Весной нет необходимости сильно обогревать помещение и, возможно, регулятор стоит на недостаточной сейчас температуре.

Воздушная пробка

Проверьте температуру поверхности самой батареи, если она сильно нагрета в одном месте, а в другом едва теплая, то, скорее всего, хорошему прогреву мешает воздушная пробка.

Еще один симптом воздушной пробки – непонятный шум, бульканье. У современных батарей есть специальный клапан для спуска воздуха (кран Маевского) он расположен вверху батареи и открывается с помощью плоской отвертки. Достаточно просто немного открутить кран, до звука выхода воздуха, подождать пока весь воздух выйдет и не пойдет вода, а затем закрутить кран.
Не забудьте подставить что-нибудь для сбора воды. Если сами не рискуете или не нашли у своей батареи подобный клапан, то вызывайте сантехника.

Чистка радиатора

Качественной работе батареи очень сильно мешает пыль и грязь. Очистить ее снаружи вы сможете и сами. Лучше снять старый слой краски, если этих слоев несколько, то процедура обязательна, и покрасить специальной термоустойчивой краской, желательно темного (черного) цвета. Почистить батарею изнутри может только сантехник с помощью специального оборудования.

Декоративный кожух

Декоративный экран (кожух) урегулирует и увеличит теплоотдачу. Более того, на данный момент выбор экранов широкий они непросто подойдут, а и украсят любой интерьер. Но нужно внимательно отнестись к материалу, из которого он сделан. Экран из дерева или пластика не даст желаемого эффекта и, наоборот, не пропустит часть тепла в комнату. Для того чтобы в комнате потеплело, экран нужно выбирать из алюминия, он будет прекрасно проводить тепло.

Маленькие хитрости для увеличения температуры отдачи батарей отопления

К батарее необходим свободный доступ воздуха, уберите все, что его загораживает, в том числе и шторы, можно просто поднять их на подоконник. Помочь движению воздуха сможет обыкновенный вентилятор. Расположите его так, чтобы поток шел мимо батареи. Таким образом, теплый воздух будет быстрее попадать вглубь помещения, а холодный – ближе к батарее.

Часть тепла поглощает стена за батареей, чтобы этого избежать, нужно изолировать этот участок. В качестве изоляции может послужить гофрированный картон и алюминиевая фольга. Прикрепите эту конструкцию картоном к стене, а фольгой к батарее. Отражение тепла будет просто отличное.

Необязательно использовать подручные средства, есть более качественные, удобные решения для теплоизоляции. Современные материалы, такие как полирекс, пенофол или изолон, замечательно изолируют, и с одной стороны имеют самоклеящуюся поверхность, что, естественно, облегчит их монтаж.

Обратите внимание. После наклеивания утеплителя расстояние между батареей и стеной не должно быть меньше двух сантиметров, иначе воздух не будет циркулировать и теплее не станет. При недостаточном расстоянии можно просто наклеить фольгу, лучше сохранить расстояние и не рисковать, наклеивая толстый слой изоляции.

Батареи могут плохо греть если они установлены так, что зазор между ними и стеной изначально меньше двух сантиметров, в таком случае стоит задуматься об их реконструкции, так как половина тепла будет уходит в стену и никак не сможет попасть внутрь комнаты.

Применение технических решений может в принципе снять необходимость установки новых батарей. Благодаря этим небольшим хитростям можно просто поднять температуру на несколько градусов, если вам этого недостаточно, то конечно стоит подумать о замене батарей и о внешней теплоизоляции. опубликовано econet.ru 

Как повысить эффективность батареи отопления ? | ✅ Прораб.ONLINE

Типичная картина: отопительный сезон уже начался, а батареи толком не греют, либо отключаются на какое-то время, а потом долго разогреваются. Увы, радиаторы не всегда могут дать нужный уровень тепла. В этой статье даем советы, как увеличить КПД радиатора, чтобы дома стало теплее.

Что мы имеем?

Увеличить теплоотдачу батареи поможет:
1. Установка за радиатором теплоизоляционного экрана;
2. Установка под батареей вентилятора;
3. Покраска радиатора в тёмный цвет
4. Увеличение количества секций (не подходит для зимы).

До начала этих действий проверьте дом тепловизором – он укажет проблемные места, через которые уходит тепло. И действительно, какой смысл улучшать радиатор, если окна или стены недостаточно утеплены?

Теплоизоляционный экран

Неплохой вариант – установить сзади радиатора фольгированный теплоизоляционный экран. Он должен выступать из каждого края батареи на 5–10 см. Есть два типа экрана: белый и чёрный.

Первый отражает тепло в комнату,
Второй притягивает тепло, нагревается и передаёт тепло в комнату,а также не дает радиатору «впустую» греть стену.

Лучший вариант крепления экрана к стене — жидкие гвозди.
Вырежьте экран по периметру радиатора с запасом 5-10 см по краям, каплями проклейте заднюю часть и приклейте отражатель к стене.

Вентиляторы

Второй распространенный способ повышения КПД радиатора –установка под него вентилятора. Компьютерный кулер гоняет тепло по комнате и поднимает температуру в ней на 2–3 градуса.

Темный цвет

Если выкрасить батарею чёрной краской, то её КПД возрастёт на 1–2 градуса.Важно окрашивать весь радиатор, а не только внешние части батареи, но и.

Главный недостаток – эстетичность! Вид комнаты теряется.

Добавление

секций

Чем больше площадь радиатора, тем сильнее греется помещение. Беда лишь в том, что зимой секции уже не добавить, а летом нужно приглашать сварщика из ЖЭКа.

Для владельцев частных домов советуем лучше утеплить дом и его в особенности его кровлю, ведь тепло поднимается вверх и уходит через неутепленные части крыши.

Как увеличить эффективность теплоотдачи радиаторов отопления

Вполне очевидно, что главной задачей радиатора отопления является максимально эффективный обогрев помещения. Основным параметром, который определяет, насколько отопительный прибор справляется с этой задачей, является теплоотдача радиатора…

Ключевым показателем эффективности любого радиатора отопления является теплоотдача. Данный показатель является индивидуальным для каждой модели радиаторов, кроме того, на него влияет тип подключения прибора, особенности его размещения и другие факторы. Как подобрать оптимальный с точки зрения теплоотдачи радиатор, как подключить его максимально эффективно, как увеличить теплоотдачу? 

Теплоотдача представляет собой показатель, обозначающий количество тепла, переданное радиатором в помещение за определенное время. Синонимами теплоотдачи являются такие термины как мощность радиатора, тепловая мощность, тепловой поток и т.д. Измеряется теплоотдача отопительных приборов в Ваттах (Вт).  В некоторых источниках тепловая мощность радиатора приводится в калориях в час. Эту величину можно перевести в Ватты (1 Вт=859,8 кал/ч).

Теплопередача от радиатора отопления осуществляется в результате трех процессов:
— Теплообмена;
— Конвекции;
— Излучения (радиации).
Каждый радиатор отопления использует все три типа переноса тепла, однако их соотношение у разных типов отопительных устройств отличается.  По большому счету, радиаторами могут называться только те приборы, у которых не менее 25% тепловой энергии передается в результате прямого излучения, однако сегодня значение этого термина значительно расширилось. Потому очень часто под называнием «радиатор» можно встретить устройства конвекторного типа.

Выбор радиаторов отопления для установки в дом или квартиру должен основываться на максимально точных расчетах необходимой мощности. С одной стороны, всем хочется сэкономить, потому покупать лишние батареи не следует, но с другой – если радиаторов будет недостаточно, то в квартире не получится поддерживать комфортную температуру.

Способов расчета необходимой тепловой мощности отопительных приборов несколько.
Самый простой способ основывается на количестве наружных стен и окон в них.
Расчет производится так:
— Если в помещение одна наружная стена и одно окно, то на каждые 10 м2 площади помещения необходимо 1 кВт тепловой мощности батарей отопления.
—  Если в помещение две наружные стены, то на каждые 10 м2 площади помещения необходимо минимум 1,3 кВт тепловой мощности батарей отопления.
Второй способ более сложен, но он дает возможность получить максимально точное значение требуемой мощности.
Расчет производится по формуле:
S x h x41, где: S – площадь комнаты, для которой производится расчет. h – высота помещения. 41 – нормативный показатель минимальной мощности на 1 кубический метр объема помещения. Полученная величина и будет необходимой мощностью отопительных приборов. Далее следует эту мощность поделить на номинальную теплоотдачу одной секции радиатора (как правило, эту информацию содержит инструкция к отопительному прибору).
В результате мы получаем необходимое для эффективного отопления количество секций.
Если в результате деления у вас получилось дробное число – округляйте его в большую сторону, так как недостаток мощность отопления гораздо сильнее снижает уровень комфорта в помещении, чем его избыток.

Отопительные приборы из разных материалов отличаются по теплоотдаче. Поэтому, выбирая радиаторы для квартиры или дома, необходимо внимательно изучать характеристики каждой модели – очень часто даже близкие по форме и габаритам радиаторы имеют разную мощность.
Чугунные радиаторы – обладают относительно небольшой поверхностью теплоотдачи, отличаются низкой теплопроводностью материала. Теплоотдача происходит в основном за счет излучения, лишь около 20% приходится на долю конвекции. «Классический» чугунный радиатор Номинальная мощность одной секции чугунного радиатора МС-140 при температуре теплоносителя в 90 град. С составляет около 180 Вт, однако данные цифры справедливы лишь для лабораторных условий. На самом деле в системах централизованного отопления температура теплоносителя редко поднимается выше 80 градусов, при этом некоторая часть тепла теряется по пути к самой батарее. В итоге температура поверхности такого радиатора составляет около 60 град. С, а теплоотдача одной секции не превышает 50-60 Вт.

Стальные радиаторы сочетают в себе положительные качества секционных и конвекционных радиаторов. Как правило, стальной радиатор включает в себя одну или несколько панелей, внутри которых циркулирует теплоноситель. Для повышения тепловой мощности радиатора к панелям дополнительно привариваются стальные ребра, которые и работают как конвектор. Теплоотдача стальных радиаторов не намного больше, чем у чугунных – потому к преимуществам таких отопительных приборов можно причислить разве что относительно небольшую массу и более привлекательный дизайн. При снижении температуры теплоносителя теплоотдача стального радиатора снижается очень сильно. Поэтому, если в вашей системе отопления циркулирует вода с температурой 60-750, показатели теплоотдачи стального радиатора могут разительно отличаться от заявленных производителем.

Теплоотдача алюминиевых радиаторов существенно выше, чем у двух предыдущих разновидностей (одна секция – до 200 Вт), но существует фактор, который ограничивает применение алюминиевых отопительных приборов. Этот качество воды: при использовании чересчур загрязненного теплоносителя внутренняя поверхность алюминиевого радиатора постепенно подвергается коррозии. Вот почему, несмотря на хорошие показатели по мощности, алюминиевые радиаторыв основном устанавливают в частных домах с автономной системой отопления.

Биметаллические радиаторы по показателям теплоотдачи ничуть не уступают алюминиевым. Но за эффективность всегда приходится платить, а потому цена биметаллических радиаторов несколько выше, чему батарей из других материалов.

Как все же можно управлять теплоотдачей уже купленного радиатора в зависимости от подключения.
Теплоотдача радиатора зависит не только от температуры теплоносителя и материала, из которого радиатор изготовлен, но и от способа подключения радиатора к системе отопления:
Прямое односторонне подключение считается самым выгодным с точки зрения теплоотдачи. Именно поэтому номинальная мощность радиатора рассчитывается именно при прямом подключении (схема приведена на фото).
Диагональное подключение применяется в том случае, если подключается радиатор с числом секций боле 12. Такое подключение максимально снижает теплопотери.
Нижнее подключение радиатора используется для присоединения батареи к скрытой в стяжке пола системе отопления. Потери теплоотдачи при таком подключении составляют до 10%.
Однотрубное подключение является наименее выгодным с точки зрения мощности. Потери теплоотдачи при таком подключении могут составлять от 25 до 45%.

Каким бы мощным ни был ваш радиатор, часто хочется увеличить его теплоотдачу. Особенно актуальным это желание становится в зимний период, когда радиатор, даже работающий на полную мощность, не справляется с поддержанием температуры в помещении.
Есть несколько способов увеличения теплоотдачи радиаторов:
Первый способ – это регулярная влажная уборка и очистка поверхности радиатора. Чем чище радиатор, тем выше уровень его теплоотдачи. Также важно правильно окрашивать радиатор, особенно если вы используете чугунные секционные батареи. Толстый слой краски препятствует эффективному теплообмену, потому перед покраской батарей необходимо удалить с них слой старой краски.
Также эффективно будет использование специальных красок для труб и радиаторов, имеющих низкое сопротивление теплопередаче. Чтобы радиатор обеспечивал максимальную мощность, его нужно правильно смонтировать. Среди наиболее распространенных ошибок в монтаже радиаторов специалисты выделяют наклон батареи, установку слишком близко к полу или стене, перекрытие радиаторов неподходящими экранами или предметами интерьера
.

Правильный и неправильный монтаж Для повышения эффективности можно также провести ревизию внутренней полости радиатора. Часто при подключении батареи к системе остаются заусенцы, на которых со временем образуется засор, препятствующий движению теплоносителя. Еще одним способом обеспечения максимально отдачи является монтаж на стену за радиатором теплоотражающего экрана из фольгированного материала. Особенно эффективен данный способ при усовершенствовании радиаторов, установленных на наружных стенах здания.

 

Как усилить обогрев батареи с помощью фольги. Как увеличить кпд батареи отопления

Экология потребления.Усадьба:Иногда обнаруживается, что батареи греют не так, как должны. Конечно, можно их сменить, но менять батареи в холода сомнительное удовольствие, а такие проблемы возникают, в основном, с началом отопительного сезона.

Иногда обнаруживается, что батареи греют не так, как должны. Конечно, можно их сменить, но менять батареи в холода сомнительное удовольствие, а такие проблемы возникают, в основном, с началом отопительного сезона.

Остается или терпеть до лета и мерзнуть, или попытаться, если не решить проблему, то хотя бы уменьшить ее. И это даже более чем реально, причем решение может быть как чисто техническим, так и просто «хитростью».

Что делать если не греют батареи

Количество секций

Первое что стоит сделать – это посчитать достаточно ли секций радиаторов на вашу комнату. Если их недостаточно, то выход только один – выбрать необходимые радиаторы отопления и добавить несколько секций к батарее.

Стандартный способ расчета количества радиаторов отопления:
16кв.м. х 100Вт / 200Вт = 8
где 16 — площадь помещения,
100Вт — нормативная тепловая мощность на 1м²,
200Вт — примерная мощность одной секции радиатора (можно посмотреть по паспорту),
8 — необходимое количество секций радиатора отопления

Проверка регулятора

Если ваша батарея оборудована регулятором мощности, то стоит проверить, на какую температуру он включен. Весной нет необходимости сильно обогревать помещение и, возможно, регулятор стоит на недостаточной сейчас температуре.

Воздушная пробка

Проверьте температуру поверхности самой батареи, если она сильно нагрета в одном месте, а в другом едва теплая, то, скорее всего, хорошему прогреву мешает воздушная пробка.

Еще один симптом воздушной пробки – непонятный шум, бульканье. У современных батарей есть специальный клапан для спуска воздуха (кран Маевского) он расположен вверху батареи и открывается с помощью плоской отвертки. Достаточно просто немного открутить кран, до звука выхода воздуха, подождать пока весь воздух выйдет и не пойдет вода, а затем закрутить кран.
Не забудьте подставить что-нибудь для сбора воды. Если сами не рискуете или не нашли у своей батареи подобный клапан, то вызывайте сантехника.

Чистка радиатора

Качественной работе батареи очень сильно мешает пыль и грязь. Очистить ее снаружи вы сможете и сами. Лучше снять старый слой краски, если этих слоев несколько, то процедура обязательна, и покрасить специальной термоустойчивой краской, желательно темного (черного) цвета. Почистить батарею изнутри может только сантехник с помощью специального оборудования.

Декоративный кожух

Декоративный экран (кожух) урегулирует и увеличит теплоотдачу. Более того, на данный момент выбор экранов широкий они непросто подойдут, а и украсят любой интерьер. Но нужно внимательно отнестись к материалу, из которого он сделан. Экран из дерева или пластика не даст желаемого эффекта и, наоборот, не пропустит часть тепла в комнату. Для того чтобы в комнате потеплело, экран нужно выбирать из алюминия, он будет прекрасно проводить тепло.

Маленькие хитрости для увеличения температуры отдачи батарей отопления

К батарее необходим свободный доступ воздуха, уберите все, что его загораживает, в том числе и шторы, можно просто поднять их на подоконник. Помочь движению воздуха сможет обыкновенный вентилятор. Расположите его так, чтобы поток шел мимо батареи. Таким образом, теплый воздух будет быстрее попадать вглубь помещения, а холодный – ближе к батарее.

Часть тепла поглощает стена за батареей, чтобы этого избежать, нужно изолировать этот участок. В качестве изоляции может послужить гофрированный картон и алюминиевая фольга. Прикрепите эту конструкцию картоном к стене, а фольгой к батарее. Отражение тепла будет просто отличное.

Необязательно использовать подручные средства, есть более качественные, удобные решения для теплоизоляции. Современные материалы, такие как полирекс, пенофол или изолон, замечательно изолируют, и с одной стороны имеют самоклеящуюся поверхность, что, естественно, облегчит их монтаж.

Обратите внимание. После наклеивания утеплителя расстояние между батареей и стеной не должно быть меньше двух сантиметров, иначе воздух не будет циркулировать и теплее не станет. При недостаточном расстоянии можно просто наклеить фольгу, лучше сохранить расстояние и не рисковать, наклеивая толстый слой изоляции.

Батареи могут плохо греть если они установлены так, что зазор между ними и стеной изначально меньше двух сантиметров, в таком случае стоит задуматься об их реконструкции, так как половина тепла будет уходит в стену и никак не сможет попасть внутрь комнаты.

Применение технических решений может в принципе снять необходимость установки новых батарей. Благодаря этим небольшим хитростям можно просто поднять температуру на несколько градусов, если вам этого недостаточно, то конечно стоит подумать о замене батарей и о внешней теплоизоляции. опубликовано

Ключевым показателем эффективности любого радиатора отопления является теплоотдача. Данный показатель является индивидуальным для каждой модели радиаторов, кроме того, на него влияет тип подключения прибора, особенности его размещения и другие факторы. Как подобрать оптимальный с точки зрения теплоотдачи радиатор, как подключить его максимально эффективно, как увеличить теплоотдачу?

Теплоотдача представляет собой показатель, обозначающий количество тепла, переданное радиатором в помещение за определенное время. Синонимами теплоотдачи являются такие термины как мощность радиатора, тепловая мощность, тепловой поток и т.д. Измеряется теплоотдача отопительных приборов в Ваттах (Вт). В некоторых источниках тепловая мощность радиатора приводится в калориях в час. Эту величину можно перевести в Ватты (1 Вт=859,8 кал/ч).

Теплопередача от радиатора отопления осуществляется в результате трех процессов:
— Теплообмена;
— Конвекции;
— Излучения (радиации).
Каждый радиатор отопления использует все три типа переноса тепла, однако их соотношение у разных типов отопительных устройств отличается. По большому счету, радиаторами могут называться только те приборы, у которых не менее 25% тепловой энергии передается в результате прямого излучения, однако сегодня значение этого термина значительно расширилось. Потому очень часто под называнием «радиатор» можно встретить устройства конвекторного типа.

Выбор радиаторов отопления для установки в дом или квартиру должен основываться на максимально точных расчетах необходимой мощности. С одной стороны, всем хочется сэкономить, потому покупать лишние батареи не следует, но с другой – если радиаторов будет недостаточно, то в квартире не получится поддерживать комфортную температуру.

Способов расчета необходимой тепловой мощности отопительных приборов несколько.
Самый простой способ основывается на количестве наружных стен и окон в них.
Расчет производится так:
— Если в помещение одна наружная стена и одно окно, то на каждые 10 м2 площади помещения необходимо 1 кВт тепловой мощности батарей отопления.
— Если в помещение две наружные стены, то на каждые 10 м2 площади помещения необходимо минимум 1,3 кВт тепловой мощности батарей отопления.
Второй способ более сложен, но он дает возможность получить максимально точное значение требуемой мощности.
Расчет производится по формуле:
S x h x41 , где: S – площадь комнаты, для которой производится расчет. h – высота помещения. 41 – нормативный показатель минимальной мощности на 1 кубический метр объема помещения. Полученная величина и будет необходимой мощностью отопительных приборов. Далее следует эту мощность поделить на номинальную теплоотдачу одной секции радиатора (как правило, эту информацию содержит инструкция к отопительному прибору).
В результате мы получаем необходимое для эффективного отопления количество секций.
Если в результате деления у вас получилось дробное число – округляйте его в большую сторону, так как недостаток мощность отопления гораздо сильнее снижает уровень комфорта в помещении, чем его избыток.

Отопительные приборы из разных материалов отличаются по теплоотдаче. Поэтому, выбирая радиаторы для квартиры или дома, необходимо внимательно изучать характеристики каждой модели – очень часто даже близкие по форме и габаритам радиаторы имеют разную мощность.
Чугунные радиаторы – обладают относительно небольшой поверхностью теплоотдачи, отличаются низкой теплопроводностью материала. Теплоотдача происходит в основном за счет излучения, лишь около 20% приходится на долю конвекции. «Классический» чугунный радиатор Номинальная мощность одной секции чугунного радиатора МС-140 при температуре теплоносителя в 90 град. С составляет около 180 Вт, однако данные цифры справедливы лишь для лабораторных условий. На самом деле в системах централизованного отопления температура теплоносителя редко поднимается выше 80 градусов, при этом некоторая часть тепла теряется по пути к самой батарее. В итоге температура поверхности такого радиатора составляет около 60 град. С, а теплоотдача одной секции не превышает 50-60 Вт.

Стальные радиаторы сочетают в себе положительные качества секционных и конвекционных радиаторов. Как правило, стальной радиатор включает в себя одну или несколько панелей, внутри которых циркулирует теплоноситель. Для повышения тепловой мощности радиатора к панелям дополнительно привариваются стальные ребра, которые и работают как конвектор. Теплоотдача стальных радиаторов не намного больше, чем у чугунных – потому к преимуществам таких отопительных приборов можно причислить разве что относительно небольшую массу и более привлекательный дизайн. При снижении температуры теплоносителя теплоотдача стального радиатора снижается очень сильно. Поэтому, если в вашей системе отопления циркулирует вода с температурой 60-750, показатели теплоотдачи стального радиатора могут разительно отличаться от заявленных производителем.

Теплоотдача алюминиевых радиаторов существенно выше, чем у двух предыдущих разновидностей (одна секция – до 200 Вт), но существует фактор, который ограничивает применение алюминиевых отопительных приборов. Этот качество воды: при использовании чересчур загрязненного теплоносителя внутренняя поверхность алюминиевого радиатора постепенно подвергается коррозии. Вот почему, несмотря на хорошие показатели по мощности, алюминиевые радиаторыв основном устанавливают в частных домах с автономной системой отопления.

Биметаллические радиаторы по показателям теплоотдачи ничуть не уступают алюминиевым. Но за эффективность всегда приходится платить, а потому цена биметаллических радиаторов несколько выше, чему батарей из других материалов.

Как все же можно управлять теплоотдачей уже купленного радиатора в зависимости от подключения.
Теплоотдача радиатора зависит не только от температуры теплоносителя и материала, из которого радиатор изготовлен, но и от способа подключения радиатора к системе отопления:
Прямое односторонне подключение считается самым выгодным с точки зрения теплоотдачи. Именно поэтому номинальная мощность радиатора рассчитывается именно при прямом подключении (схема приведена на фото).
Диагональное подключение применяется в том случае, если подключается радиатор с числом секций боле 12. Такое подключение максимально снижает теплопотери.
Нижнее подключение радиатора используется для присоединения батареи к скрытой в стяжке пола системе отопления. Потери теплоотдачи при таком подключении составляют до 10%.
Однотрубное подключение является наименее выгодным с точки зрения мощности. Потери теплоотдачи при таком подключении могут составлять от 25 до 45%.

Каким бы мощным ни был ваш радиатор, часто хочется увеличить его теплоотдачу . Особенно актуальным это желание становится в зимний период, когда радиатор, даже работающий на полную мощность, не справляется с поддержанием температуры в помещении.
Есть несколько способов увеличения теплоотдачи радиаторов:
Первый способ – это регулярная влажная уборка и очистка поверхности радиатора. Чем чище радиатор, тем выше уровень его теплоотдачи. Также важно правильно окрашивать радиатор, особенно если вы используете чугунные секционные батареи. Толстый слой краски препятствует эффективному теплообмену, потому перед покраской батарей необходимо удалить с них слой старой краски.
Также эффективно будет использование специальных красок для труб и радиаторов, имеющих низкое сопротивление теплопередаче. Чтобы радиатор обеспечивал максимальную мощность, его нужно правильно смонтировать. Среди наиболее распространенных ошибок в монтаже радиаторов специалисты выделяют наклон батареи, установку слишком близко к полу или стене, перекрытие радиаторов неподходящими экранами или предметами интерьера
.

Правильный и неправильный монтаж Для повышения эффективности можно также провести ревизию внутренней полости радиатора. Часто при подключении батареи к системе остаются заусенцы, на которых со временем образуется засор, препятствующий движению теплоносителя. Еще одним способом обеспечения максимально отдачи является монтаж на стену за радиатором теплоотражающего экрана из фольгированного материала. Особенно эффективен данный способ при усовершенствовании радиаторов, установленных на наружных стенах здания.

От автора: здравствуйте, дорогие читатели! Проблема энергоэффективности в последнее время интересует все большее число ответственных домовладельцев. Многим из них хочется сделать свой дом максимально уютным, теплым и не расходовать средства впустую. Вопросу о том, как увеличить теплоотдачу батарей отопления, посвящены многочисленные статьи в интернете. В этом материале проанализируем самые доступные методы, которые позволяют повысить теплоотдачу системы центрального отопления в квартире.

Специалисты утверждают, что температура воздуха в помещении не всегда зависит от качества работы батарей. Прежде чем браться за расчет теплоотдачи радиатора, советуем проверить теплоизоляцию окон и дверей. Если с этими позициями все в норме, тогда можно приступать к модернизации системы отопления.

Инструкция по усилению теплоотдачи

Основные факторы, способные положительно повлиять на качество работы отопительной системы, следующие:

• цвет батарей и чистота их поверхности;
• корректное отражение тепла;
• увеличение размера радиаторов;
• циркуляция воздуха, исходящего от источника тепла.

Каждый из этих тезисов рачительный хозяин должен принять к сведению, если его цель — жить в тепле, не оплачивая при этом астрономические счета за дополнительное отопление жилища.

Чтобы повысить эффективность работы системы отопления в квартире или частном доме, домашним мастерам для начала придется вспомнить школьный курс физики. Как известно, теплоотдача предметов темного цвета гораздо выше, чем аналогичный показатель светлых поверхностей.

Вывод напрашивается сам собой: если нужно повысить эффективность обогрева помещения, достаточно для начала перекрасить радиаторы в темный цвет. Экспериментальным путем было доказано, что батарея, покрашенная в бронзовый или коричневый цвет, дает тепла на 20–25% больше, чем аналогичный белый радиатор.

Однако, прежде чем красить всю систему отопления или ее часть, рекомендуется провести… влажную уборку! Дело в том, что слой пыли значительно уменьшает теплоотдачу всей системы отопления, выполняя роль теплоизоляции. Таким образом, поддержание чистоты батареи — это не просто соблюдение требований гигиены и эстетики жилища, но и простой метод повышения эффективности ее работы.

Пыль это не единственный «враг» теплых батарей в отопительный сезон. Многочисленные слои краски на радиаторах также выполняют роль теплоизоляции. Если вами запланирован косметический ремонт системы отопления без замены ее составляющих, то мастера советуют удалить прежние наслоения краски и только потом заново окрашивать трубы и радиаторы.

Совет: для покраски батарей лучше выбирать специальные эмали с минимальной теплоизоляцией.

Теплоотражающий экран своими руками

У батареи есть одно негативное свойство — она в одинаковой мере нагревает воздух во всех направлениях. Таким образом, часть тепла уходит во внешнюю стену. Эту ситуацию можно улучшить своими силами. Для этого понадобится закрепить на стене за батареей отражающий экран. Его роль может выполнять обыкновенная фольга, которую клеят непосредственно на стену либо на слой утеплителя.

Его закрепляют при помощи жидких гвоздей. Некоторые домовладельцы, которым не хочется уделять этому процессу слишком много времени, просто помещают за радиатор кусок фольги соответствующего размера, ничем его не фиксируя.

Вместо фольги можно использовать черную металлическую поверхность с гофрированными вертикальными ребрами. Она вбирает в себя тепло, выполняя роль дополнительного конвектора.

Больше секций — сильнее эффект

Предположим, что вы находитесь в процессе монтажа в своем доме или квартире. Прежде чем приступить к процессу установки радиаторов, очень важно произвести детальные расчеты их мощности, необходимой для конкретного помещения. Для того чтобы узнать, какое нужно количество секций, используют следующие данные: объем помещения и номинальную мощность отопительного прибора. В приведенных ниже видео есть пошаговая инструкция расчетов этих параметров.

Если ремонт уже окончен, и в вычислении мощности системы отопления была допущена ошибка, мастер всегда может ликвидировать эту оплошность, проведя локальную реконструкцию. Батареи секционного типа «усиливают» методом добавления секций, а для панельных конструкций действует иной метод — замена панелей на более мощные. Безусловно, все работы подобного рода производятся только в летнее время, когда батареи центрального отопления отключены.

Вам не придется платить за отопление больше, если в квартире не установлены счетчики расхода теплоносителя. Вне зависимости от количества радиаторов или их размеров в отопительный сезон вы будете оплачивать фиксированные счета, но при этом температура воздуха в помещении значительно повысится.

Совет: в просторных комнатах лучше установить многосекционные батареи, ведь с увеличением площади радиатора возрастает и его КПД.

Следует заметить, что, если мощность всей системы изначально рассчитана неправильно, то увеличение количества источников тепла в сети — это не самый лучший способ повысить ее теплоотдачу. Применив этот метод, вы можете сильно увеличить нагрузку на сеть.

Есть несколько более простых и доступных способов увеличить площадь радиатора без приобретения дополнительных секций. Речь идет об экране из алюминия или защитном кожухе из стальных элементов, которые нагреваются непосредственно от батареи, увеличивая ее площадь и КПД.

Дополнительные устройства

Для решения проблем с отоплением можно использовать тепловентилятор. С его помощью эффективность даже небольшого радиатора будет значительно увеличена. Для этого электроприбор направляют непосредственно на батарею. Тепловентилятор или даже простой компьютерный кулер вполне могут стать временной мерой для повышения теплоотдачи батарей, особенно это касается биметаллических и алюминиевых радиаторов. Такая мера позволяет повысить температуру воздуха в помещении в среднем на 4–5 градусов.

Использование более эффективной модели

В некоторых ситуациях улучшить эффективность можно исключительно радикальным методом, заменив их на новые. Отметим, что даже высококачественные системы отопления после двух десятков лет эксплуатации нуждаются в обновлении из-за того, что происходит выработка их ресурса. Технологии не стоят на месте, а это значит, что в радиаторах старого образца используются менее эффективные и энергоемкие материалы.

Еще один важный аргумент в пользу замены старых батарей на новые — это улучшенная конструкция последних. В современных моделях площадь теплоотдачи значительно больше, кроме того, производители разработали инновационные детали радиаторов, позволяющие увеличить их производительность. Речь идет о конвекционных окошках в верхней части прибора и вертикальных ребрах.

Подводя итог, отметим, что советы опытных мастеров, приведенные в этом материале, помогут повысить температуру в квартире на 2–4 градуса. Если же справиться с проблемой отопления своими руками не получится, тогда придется прибегнуть к услугам профессионалов. О том, как провести расчет мощности системы отопления и организовать ее монтаж, мы расскажем в одной из следующих статей. Следите за обновлениями сайта и до новых встреч!

Порой трудно подобрать оптимальную модель . В большинстве случаев учитывается несколько факторов – сложность монтажа, срок эксплуатации и теплоотдача. Последний показатель является наиболее важным, так как именно от него будет зависеть эффективность работы прибора.

С появлением новых материалов изготовления радиаторов (алюминиевые, биметаллические) чугунные отошли на «второй план». Но их уникальные эксплуатационные характеристики вновь заставили покупателей обратить на себя внимание. Прежде всего, это хорошие эксплуатационные свойства. В отличие от алюминия и металла чугун может аккумулировать тепло и при понижении температуры воды еще некоторое время радиаторы будут теплыми.

Но вернемся к вопросу теплоотдачи. С подробной методикой расчета можно ознакомиться , в которой подробно изложена методика расчета и указаны способы увеличения этого показателя.

Практически все производители указывают номинальные значение теплопроводности при идеальных температурных режимах – 90°С. Однако фактически добиться этого от поставщиков тепла в многоквартирных домах проблематично.

Вследствие этого показатели нагрева комнаты существенно отличаются от расчетных. В этом случае можно воспользоваться несколькими небольшими «уловками», которые могут повысить температуру в комнате при текущих показателях системы отопления.

Для того чтобы тепловая энергия не поглощалась стеной, на нее можно установить отражающий экран из фольги.

В этом случае повысится эффективная теплоотдача радиатора – на 5-10%. Но при этом стоит помнить, что если стена наружная, то без должного обогрева она может стать причиной тепловых потерь в комнате.

Установка вентилятора

Обогрев помещения от чугунных радиаторов происходит с помощью естественной конвекции. Для увеличения прохождения воздушных масс через секции прибора можно установить небольшой вентилятор на стену позади радиатора. Это несколько увеличит температуру в комнате, но и одновременно станет причиной остывания теплоносителя. Подобный метод можно применять для центральной системы отопления.

Установка стальных декоративных кожухов

Они искусственно увеличат площадь радиатора и будут способствовать лучшей теплоотдачи. Одновременно с этим увеличится время нагрева, что скажется на инерционности обогрева комнаты от автономной системы отопления.

Это лишь несколько методов искусственного увеличения теплоотдачи чугунных радиаторов. Но самым действенным будет соблюдение температуры теплоносителя. Для этого необходимо либо улучшить качество предоставляемых услуг управляющей компании при центральной системе отопления, либо делать автономное.

Централизованная система отопления предполагает подогрев теплоносителя в котельной и дальнейшее его распределение в жилые помещения с помощью системы труб и радиаторов. Чтобы нагрев был максимально эффективным и равномерным, необходимо подобрать правильные радиаторы, а также принять дополнительные меры для увеличения теплоотдачи.

В долгосрочной перспективе знание того, как увеличить теплоотдачу батареи центрального отопления, поможет собственнику добиться максимального комфортного и плавного обогрева своего жилища, и навсегда решить проблему холода в квартире при включенной системе отопления.

Чтобы понять принцип действия различных методов увеличения теплоотдачи, необходимо ознакомиться с переменными, влияющими на КПД батареи для отопления для центрального отопления, расположенной в квартире.

В общем понимании уровень теплоотдачи радиатора зависит от следующих факторов:

Также есть косвенные факторы, из-за которых на полную мощность не работает батарея отопления, подключенная к контуру, это:

Улучшение конвекции воздуха

Среди самых простых методов, которые помогут понять, как увеличить теплоотдачу трубы отопления своими руками, является использование законов конвекции. Зачастую, в квартирах батареи заставлены предметами мебели, защищены или скрыты за тяжелыми гардинами. Все эти элементы препятствуют циркуляции воздуха и в комнате довольно сложно добиться комфортных температурных условий, даже если отопление центральное работает на полную мощность.

Чтобы оптимизировать скорость воздушных потоков, необходимо максимально высвободить пространство вокруг радиатора.

Не встречая препятствий на своем пути, разогретый батареей воздух будет свободно перемещаться по комнате и обеспечит максимальный уровень нагрева, предусмотренный мощностью радиатора.

Использование электрического вентилятора для улучшения конвекции

Собственники, коим хорошо знакомы физические законы, согласно которым в домах проектируется отопление канализация водоснабжение, понимают, что скорость циркуляции воздуха влияет на теплоотдачу батареи. Чем быстрее циркулирует воздух в комнате, тем больше тепла он сможет забрать от радиатора за определенный период времени.

Чтобы улучшить естественную конвекцию, возле радиаторов могут быть установлены электрические вентиляторы. Отдавать предпочтение стоит бесшумным моделям, которые потребляет минимальное количество электроэнергии. Монтаж вентилятора стоит производить под определенным углом к батарее. Такой простой метод является довольно эффективным. Он способен поднять температуру в комнате на несколько градусов.

Обустройство отражающего экрана

В виде инструмента для увеличения теплоотдачи может использоваться фольга для батарей отопления, которая поможет направить поток тепловой энергии в помещение. От радиаторов, не оборудованных отражающим экраном, тепло расходиться во все стороны, в том числе отдается холодным наружным стенам. Экран помогает сфокусировать направление теплового потока и повысить температуру в комнате.

Конструкция экрана отличается простотой и доступностью. Он должен обладать большей площадью, нежели площадь радиаторов, и устанавливаться на чистую стену за батареей. Вместо фольги можно использовать фольгоизолон – специальный материал, который с одной стороны имеет вспененную основу, а с другой покрыт светоотражающей фольгой. Монтировать экран на стене нужно с помощью любого качественного строительного клея.

Продувка радиаторов

При сложных условиях работы батарея центрального отопления может со временем засориться или завоздушиться. Такие изменения сопровождаются плохой циркуляцией теплоносителя и появлением холодных секций. Устранить воздушные пробки и засоры поможет продувка батарей отопления – быстрый и экономичный способ увеличения теплоотдачи.

Существует несколько методов продувки, подразумевающих использование различных типов оборудования:

Использование одного или нескольких методов продувки радиаторов позволит добиться повышения эффективности работы радиаторов и позволит забыть про холод и дискомфорт в квартире.

Стоит помнить, что система центрального отопления – это сложная сеть радиаторов и трубопроводов.

Поэтому некоторые виды продувки батарей целесообразно выполнять вместе с соседями, ведь в противном случае прочищенные секции вновь снизят теплоотдачу через несколько недель эксплуатации. Более подробно о методах промывки системы отопления можно прочитать .

Следуя простым и доступным рекомендациям, можно увеличить теплоотдачу радиатора любого типа и получить возможность извлекать максимальную выгоду от использования центральной системы отопления. Комплексное использование методов является наиболее рациональным решением проблемы плохой теплоотдачи и поможет собственнику добиться эффективной работы отопительных приборов в своем жилище.

Методики прогрева аккумуляторов при отрицательных температурах для автомобильных приложений: последние достижения и перспективы

https://doi.org/10.1016/j.pecs.2019.100806Get rights and content

Abstract

Электромобили играют решающую роль в снижении расхода топлива потребление и выбросы загрязняющих веществ для более устойчивого транспорта. Литий-ионные аккумуляторы, как самый дорогой, но наименее изученный компонент электромобилей, напрямую влияют на запас хода, безопасность, комфорт и надежность.Однако общая производительность тяговых аккумуляторов значительно ухудшается при низких температурах из-за снижения скорости электрохимических реакций и ускоренного ухудшения работоспособности, например, из-за литиевого покрытия. Без своевременных и эффективных действий такое ухудшение характеристик приводит к трудностям в эксплуатации и угрозе безопасности для электромобилей. Прогрев/предварительный подогрев аккумуляторной батареи имеет особое значение при эксплуатации электромобилей в холодных географических регионах. С этой целью в этой статье рассматриваются различные стратегии предварительного нагрева аккумуляторов, включая внешний конвективный и кондуктивный предварительный нагрев, а также последние достижения в области решений для внутреннего нагрева.Кратко описывается влияние низкой температуры на батареи с точки зрения производительности элементов, а также свойств материалов. Также освещаются вопросы теплотехники, связанные с прогревом. Подробно представлена ​​структура систем управления батареями (BTMS) при низких температурах, в том числе ключевые аспекты проектирования на разных уровнях интеграции батарей и общая классификация подходов к прогреву на внешние и внутренние группы. Далее представлен всесторонний обзор литературы по различным стратегиям разминки, а также рассмотрены основные принципы, преимущества, недостатки и потенциальные улучшения каждой стратегии.Наконец, будущие тенденции методов прогрева аккумуляторов обсуждаются с точки зрения ключевых технологий, многообещающих возможностей и проблем.

Ключевые слова

Ключевые слова

Литий-ионные батареи

Низкая температура

Электротехника

Тепловая техника

Система термического управления

Стратегии предварительного нагрева

Сокращения

BEV

Аккумулятор электрический транспорт

BEV

Батареи 80005 BTMS

Батареи Термические системы управления

CCD

Список постоянного тока

CCD

теплообменник охлаждающей жидкости

COP

коэффициент полезного действия

CPCM

композитный материал с фазовым переходом

CVD

разряд постоянного напряжения

DC/DC

постоянный ток в постоянный

ECT

Электрохимико-термический

EEC

эквивалентная электрическая схема 40 EMS

5 стратегия

HESS

гибридная система накопления энергии

HEV

гибридный электромобиль

HVAC

отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха

ICE

двигатель внутреннего сгорания

IGBT

биполярные транзисторы с изолированным затвором

SEI

твердоэлектролитная межфазная фаза

MHPA

Массив микротепловых трубок

PCM

Материалы с фазовым переходом

PHEV

Подключаемый гибридный электромобиль

PTC

Положительный температурный коэффициент

RETC

Сниженная электротермическая связь

SAC

Синусоидальный переменный ток

SHLB

Самонагревающаяся литий-ионная батарея

UDDS

Городской динамометр График вождения

Рекомендуемые статьи Со ссылками на статьи (0)

Xiaosong Hu (SM’16) получил степень доктора философии. Степень доктора автомобильной инженерии Пекинского технологического института, Китай, в 2012 году. Он провел научные исследования и защитил докторскую диссертацию. защитил диссертацию в Центре автомобильных исследований Мичиганского университета, Анн-Арбор, США, в период с 2010 по 2012 год. В настоящее время он является профессором Государственной ключевой лаборатории механических трансмиссий и факультета автомобильного машиностроения Чунцинского университета, Чунцин, Китай. В период с 2014 по 2015 год он был постдокторантом на кафедре гражданского и экологического проектирования Калифорнийского университета в Беркли, США, а также в Шведском центре гибридных автомобилей и на кафедре сигналов и систем Технологического университета Чалмерса, Гётеборг. , Швеция, с 2012 по 2014 год.Он также был приглашенным научным сотрудником в Институте динамических систем и управления Швейцарского федерального технологического института (ETH), Цюрих, Швейцария, в 2014 году. Научные интересы включают технологии управления батареями, а также моделирование и управление электрифицированными транспортными средствами. Доктор Ху опубликовал более 100 высококлассных статей для журналов и конференций. Он был удостоен нескольких престижных наград / почестей, в том числе образовательной премии SAE Ralph Teetor в 2019 году, премии Emerging Sustainability Leaders в 2016 году, стипендии Марии Карри ЕС в 2015 году, награды ASME DSCD Energy Systems за лучшую статью в 2015 году и премии Beijing Best Ph.D. Награда за диссертацию в 2013 году. Он является старшим членом IEEE

Юшен Чжэн получил степень бакалавра машиностроения в Университете Чунцина в 2018 году. В настоящее время он получает степень магистра наук. получил степень в Колледже автомобильной инженерии Чунцинского университета, Чунцин, Китай. Его исследовательские интересы включают управление тепловым режимом батареи и диагностику литиевого покрытия при низких температурах.

Дэвид А. Хоуи получил степень бакалавра и магистра технических наук в Кембриджском университете, Кембридж, Великобритания, в 2002 году и степень доктора философии. Степень доктора наук в Имперском колледже Лондона, Лондон, Великобритания, в 2010 г. Он является доцентом кафедры инженерных наук Оксфордского университета, Оксфорд, Великобритания, где возглавляет группу, занимающуюся моделированием, диагностикой и управлением электрохимическими энергетическими устройствами. и системы. Он является редактором журнала IEEE Transactions on Sustainable Energy, а также старшим членом IEEE и членом ECS.

Гектор Э. Перес (S’14–M’17) получил степень бакалавра в области машиностроения в Калифорнийском государственном университете, Нортридж, Калифорния, США, в 2010 г., степень MSE в области машиностроения в Мичиганском университете, Анн-Арбор, штат Мичиган, США, в 2012 году, и степень доктора философии.Степень доктора системной инженерии Калифорнийского университета в Беркли, Беркли, Калифорния, США, в 2016 году. В настоящее время он является совместным постдокторским исследователем в Калифорнийском университете в Беркли и Мичиганском университете. Его текущие исследовательские интересы включают моделирование, оценку, оптимальное управление и экспериментальную проверку энергетических систем. Д-р Перес был получателем стипендий Фонда Форда для докторантов и стипендий GEM, AACC O, премии Хьюго Шака за лучшую работу, награды ACC за лучшую студенческую работу, награды ASME DSCC Energy Systems за лучшую статью и ASME DSCC Best Paper. Награда на сессии по системам возобновляемой энергии.

Аойф М. Фоули получил BE (с отличием) и докторскую степень. степени Университетского колледжа Корка, Корк, Ирландия, в 1996 и 2011 годах, соответственно, и степень магистра наук. получила степень в Тринити-колледже, Дублин, Ирландия, в 1999 году. Она работала в промышленности до 2008 года. В настоящее время она преподает в Школе машиностроения и аэрокосмической инженерии Королевского университета Белфаста, Белфаст, Великобритания. Ее исследовательские интересы включают энергию ветра, энергетические рынки, хранение энергии и электромобили. Она является сертифицированным инженером (2001 г.), научным сотрудником инженеров Ирландии (2012 г.) и главным редактором журнала Elsevier Renewable and Sustainable Energy Reviews.

Майкл Пехт (S’78-M’83-SM’90-F’92) получил степень бакалавра в области акустики, степень магистра в области электротехники и инженерной механики, а также степень доктора философии. степень в области инженерной механики Университета Висконсина в Мэдисоне, штат Висконсин, США, в 1976, 1978, 1979 и 1982 годах соответственно. Он является основателем Центра перспективной инженерии жизненного цикла (CALCE) Университета Мэриленда, Колледж-Парк, Мэриленд, США, где он также является профессором кафедры. Он руководил исследовательской группой в области прогностики.Доктор Пехт является профессиональным инженером и членом IEEE/ASME/SAE. Он получил премию IEEE за обучение студентов и награду за достижения в области памяти Уильяма Д. Эшмана Международного общества сборки и упаковки микроэлектроники (IMAPS) за свой вклад в анализ надежности электроники. В течение восьми лет он работал главным редактором журнала IEEE Transactions on Reliability и помощником редактора журнала IEEE Transactions on Components and Packaging Technology

Crown Copyright © 2019. Опубликовано Elsevier Ltd.

4 совета по увеличению запаса хода аккумулятора электромобиля этой зимой

Аккумуляторы электромобилей заряжаются за счет перемещения ионов через жидкий электролит. По мере того как температура на улице падает, электролит в литий-ионных батареях для электромобилей загустевает, и ионам становится труднее проходить через него (во многом так же, как при ходьбе по снегу по сравнению с сухим асфальтом). Это повышенное сопротивление приводит к уменьшению дальности действия батареи электромобиля, поскольку для движения каждого иона требуется больше энергии.К счастью, есть вещи, которые вы можете сделать, чтобы не замерзнуть и улучшить свой запас электромобиля. Ниже приведены четыре совета, как максимально эффективно использовать аккумулятор электромобиля этой зимой.

Прогрейте аккумулятор/кабину, пока автомобиль подключен к сети . Оставляя автомобиль подключенным к сети, вы используете электроэнергию из сети для его нагрева, а не черпаете энергию из аккумулятора. Как только вы отправитесь в путь, у вас останется больше заряда аккумулятора для вождения.

Используйте подогреваемые аксессуары вашего автомобиля. Обогрев аксессуаров (руля, сидений и т. д.) потребляет меньше энергии, чем обогрев всего салона. Кроме того, тепло на вашей спине и пальцах может свести к минимуму количество тепла в салоне, необходимое для того, чтобы вы и ваши пассажиры чувствовали себя комфортно.

Практика эко-вождения. Использование техники эковождения поможет максимально эффективно использовать запас хода в любое время года. Некоторые советы по эко-вождению включают в себя наблюдение за скоростью, минимизацию резких стартов и максимальное использование рекуперативного торможения путем движения накатом, когда это возможно, и постепенного нажатия на педаль тормоза, когда это необходимо. Посетите сайт FuelEconomy.gov, чтобы получить дополнительные советы по экологичному вождению электромобиля.

  Перед поездкой обязательно почистите машину щеткой.  Снег или лед на вашем автомобиле добавляют дополнительный вес, который приходится тащить за собой аккумулятору, и увеличивают аэродинамическое сопротивление за счет изменения профиля вашего автомобиля. Поскольку электромобили не выделяют тепло от двигателя, снег на капоте останется, если вы не стряхнете его перед началом поездки.

 Используйте эти простые советы, чтобы увеличить запас хода вашего электромобиля этой зимой. Чтобы узнать больше об электромобилях, посетите Центр данных по альтернативным видам топлива.

 

Управление температурным режимом батареи

 

 

Температурные воздействия

 

Предельные рабочие температуры

Действие всех батарей зависит от электрохимического процесса, будь то зарядка или разрядка, и мы знаем, что эти химические реакции каким-то образом зависят от температуры. Номинальная производительность батареи обычно указывается для рабочих температур где-то в диапазоне от +20°C до +30°C, однако фактическая производительность может существенно отличаться от этой, если батарея работает при более высоких или низких температурах. Типичные графики производительности см. в разделе «Температурные характеристики».

 

Закон Аррениуса говорит нам, что скорость, с которой протекает химическая реакция, увеличивается экспоненциально с повышением температуры (см. Срок службы батареи).Это позволяет извлекать из батареи больше мгновенной мощности при более высоких температурах. В то же время более высокие температуры улучшают подвижность электронов или ионов, снижая внутреннее сопротивление клетки и увеличивая ее емкость.

В верхней части шкалы высокие температуры могут также инициировать нежелательные или необратимые химические реакции и/или потерю электролита, что может привести к необратимому повреждению или полному отказу батареи. Это, в свою очередь, устанавливает верхний предел рабочей температуры для батареи.

В нижней части шкалы электролит может замерзнуть, что ограничивает низкотемпературные характеристики. Но намного выше точки замерзания электролита характеристики батареи начинают ухудшаться, так как скорость химической реакции снижается. Несмотря на то, что батарея может работать при температурах до -20°C или -30°C, производительность при 0°C и ниже может серьезно ухудшиться.

Учтите также, что нижний предел рабочей температуры батареи может зависеть от состояния ее заряда.Например, в свинцово-кислотном аккумуляторе, когда аккумулятор разряжается, сернокислотный электролит все больше разбавляется водой, и соответственно повышается его температура замерзания.

 

Таким образом, батарея должна находиться в ограниченном диапазоне рабочих температур, чтобы можно было оптимизировать как емкость заряда, так и срок службы. Таким образом, практической системе может потребоваться как нагрев, так и охлаждение, чтобы поддерживать ее не только в рабочих пределах, указанных производителем батареи, но и в более ограниченном диапазоне для достижения оптимальной производительности.

 

Управление температурным режимом, однако, заключается не только в соблюдении этих ограничений. Аккумулятор подвержен нескольким одновременным внутренним и внешним тепловым воздействиям, которые необходимо держать под контролем.

 

Источники тепла и стоки

 

Электрическое отопление (Джоулево отопление)

При работе любой батареи выделяется тепло из-за потерь I ² R, когда ток протекает через внутреннее сопротивление батареи независимо от того, заряжается она или разряжается.Это также известно как джоулев нагрев. В случае разряда общая энергия в системе фиксирована, и повышение температуры будет ограничено доступной энергией. Однако это все еще может вызывать очень высокие локальные температуры даже в маломощных батареях. Такой автоматический предел не применяется во время зарядки, поскольку ничто не мешает пользователю продолжать подавать электроэнергию в аккумулятор после того, как он полностью заряжен. Это может быть очень рискованная ситуация.

 

Разработчики аккумуляторов стараются поддерживать внутреннее сопротивление элементов как можно ниже, чтобы свести к минимуму тепловые потери или выделение тепла внутри аккумулятора, но даже при таком низком сопротивлении элементов, как 1 мОм, нагрев может быть значительным.Примеры см. в разделе Эффекты внутреннего импеданса.

 

Термохимический нагрев и охлаждение

В дополнение к джоулеву нагреву, химические реакции, протекающие в клетках, могут быть экзотермическими, добавляя к вырабатываемому теплу, или они могут быть эндотермическими, поглощая тепло в процессе химического действия. Таким образом, перегрев, скорее всего, будет проблемой экзотермических реакций, в которых химическая реакция усиливает тепло, выделяемое текущим потоком, а не эндотермических реакций, где химическое действие противодействует этому.Во вторичных батареях, поскольку химические реакции обратимы, химические реакции, которые являются экзотермическими во время зарядки, будут эндотермическими во время разрядки, и наоборот. Так что от проблемы никуда не деться. В большинстве ситуаций Джоулев нагрев превысит эндотермический охлаждающий эффект, поэтому все же необходимо принять меры предосторожности.

Свинцово-кислотные аккумуляторы экзотермичны во время зарядки, а аккумуляторы VRLA склонны к тепловому выходу из строя (см. ниже). Ячейки NiMH также экзотермичны во время зарядки, и по мере того, как они приближаются к полной зарядке, температура ячейки может резко возрасти.Следовательно, зарядные устройства для NiMH элементов должны быть спроектированы таким образом, чтобы обнаруживать повышение температуры и отключать зарядное устройство, чтобы предотвратить повреждение элементов. Напротив, батареи на основе никеля с щелочными электролитами (NiCads) и литиевые батареи являются эндотермическими во время зарядки. Тем не менее, тепловой разгон все еще возможен во время зарядки этих аккумуляторов, если они подвержены перезарядке.

Термохимия литиевых элементов несколько сложнее и зависит от состояния интеркаляции ионов лития в кристаллическую решетку.Во время зарядки реакция сначала является эндотермической, а затем переходит в слегка экзотермическую в течение большей части цикла зарядки. Во время разряда реакция обратная, сначала экзотермическая, затем переходит в слегка эндотермическую на протяжении большей части цикла разряда. Как и в других химических процессах, джоулев тепловой эффект больше, чем термохимический эффект, пока ячейки остаются в своих проектных пределах.

 

Внешние тепловые эффекты

Тепловое состояние батареи также зависит от окружающей среды.Если его температура выше температуры окружающей среды, он будет терять тепло посредством теплопроводности, конвекции и излучения. Если температура окружающей среды выше, батарея будет нагреваться от окружающей среды. Когда температура окружающей среды очень высока, система управления температурным режимом должна работать очень усердно, чтобы поддерживать температуру под контролем. Отдельный элемент может очень хорошо работать при комнатной температуре сам по себе, но если он является частью аккумуляторной батареи, окруженной аналогичными элементами, выделяющими тепло, даже если он несет одинаковую нагрузку, он может значительно превысить свои температурные пределы.

 

Температура — ускоритель

Конечным результатом термоэлектрических и термохимических эффектов, возможно, усиленных условиями окружающей среды, обычно является повышение температуры, и, как мы отмечали выше, это вызывает экспоненциальное увеличение скорости, с которой протекает химическая реакция. Мы также знаем, что при чрезмерном повышении температуры может произойти много неприятных вещей

• Активные химические вещества расширяются, вызывая набухание клетки
• Механическая деформация компонентов элемента может привести к короткому замыканию или обрыву цепи
• Могут происходить необратимые химические реакции, вызывающие необратимое снижение количества активных химических веществ и, следовательно, емкости ячейки
• Длительная работа при высокой температуре может привести к растрескиванию пластиковых частей ячейки
• Повышение температуры ускоряет химическую реакцию, увеличивая температуру еще больше, что может привести к тепловому разгону
• Могут выделяться газы
• Внутри ячейки повышается давление
• Ячейка может в конечном итоге разорваться или взорваться
• Могут выделяться токсичные или легковоспламеняющиеся химические вещества
• Судебные иски последуют за

 

Теплоемкость — Конфликт

По иронии судьбы инженеры по производству аккумуляторов стремятся впихнуть все больше и больше энергии во все меньшие объемы, а инженерам-прикладникам все труднее получать ее обратно.Большая сила новых аккумуляторов, к сожалению, также является источником их самой большой слабости.

Теплоемкость объекта определяет его способность поглощать тепло. Проще говоря, для данного количества тепла, чем больше и тяжелее объект, тем меньше будет повышение температуры, вызванное теплом.

В течение многих лет свинцово-кислотные аккумуляторы были одним из немногих источников питания, доступных для приложений высокой мощности.Из-за их большого размера и веса повышение температуры во время работы не было серьезной проблемой. Но в поисках более компактных и легких аккумуляторов с более высокой мощностью и плотностью энергии неизбежным последствием является снижение тепловой емкости аккумулятора. Это, в свою очередь, означает, что для данной выходной мощности повышение температуры будет выше.

(Это предполагает аналогичный внутренний импеданс и аналогичные термохимические свойства, что может не обязательно иметь место.) В результате рассеивание тепла является серьезной инженерной проблемой для батарей с высокой плотностью энергии, используемых в приложениях высокой мощности. Разработчики ячеек разработали инновационные методы конструирования ячеек, чтобы отводить тепло от ячейки. Разработчики аккумуляторных батарей должны найти не менее инновационные решения для отвода тепла от аккумуляторной батареи.

 

Температурные характеристики аккумуляторов электромобилей и гибридных автомобилей

Аналогичные конфликты возникают с батареями электромобилей и гибридных автомобилей.Аккумулятор электромобиля большой, с хорошими возможностями отвода тепла за счет конвекции и теплопроводности, а также с низким повышением температуры из-за его высокой теплоемкости. С другой стороны, батарея HEV с меньшим количеством элементов, но каждый из которых несет более высокие токи, должна выдерживать ту же мощность, что и батарея EV, но менее чем в одну десятую размера. При более низкой теплоемкости и более низких свойствах рассеивания тепла это означает, что батарея HEV будет подвергаться гораздо большему повышению температуры.

 

Принимая во внимание необходимость поддержания работы элементов в пределах допустимого диапазона температур (см. «Срок службы» в разделе «Неисправности литиевых батарей»), батарея электромобиля, скорее всего, столкнется с проблемами, связанными с поддержанием ее тепла в нижней части диапазона температур, в то время как аккумулятор HEV с большей вероятностью будет иметь проблемы с перегревом в условиях высокой температуры, даже если они оба рассеивают одинаковое количество тепла.

В случае электромобиля при очень низких температурах окружающей среды самонагрев (I ² R нагрев) протекающим током во время работы, скорее всего, будет недостаточным для повышения температуры до желаемых рабочих уровней из-за габаритов батареи и для повышения температуры могут потребоваться внешние нагреватели. Это может быть обеспечено за счет отвлечения части емкости батареи на отопление. С другой стороны, то же тепловыделение I ² R в аккумуляторе HEV, работающем в условиях высокой температуры, может привести к тепловому разгону, и необходимо обеспечить принудительное охлаждение.

 

См. также технические характеристики электромобилей, гибридных автомобилей и гибридных электромобилей в разделе «Тяговые батареи»

.

 

Термический разгон

Рабочая температура, достигаемая в батарее, является результатом температуры окружающей среды, дополненной теплом, выделяемым батареей. Если батарея подвергается чрезмерным токам, возникает возможность теплового разгона, что приводит к катастрофическому разрушению батареи.Это происходит, когда скорость выделения тепла внутри батареи превышает ее способность рассеивания тепла. Есть несколько условий, которые могут привести к этому:

• Первоначально тепловые потери I ² R зарядного тока, протекающего через элемент, нагревают электролит, но сопротивление электролита уменьшается с температурой, так что это, в свою очередь, приводит к тому, что более высокий ток приводит к еще большему повышению температуры, усиление реакции до тех пор, пока не будет достигнуто состояние бегства.
• Во время зарядки зарядный ток вызывает экзотермическую химическую реакцию химических веществ в ячейке, которая усиливает выделение тепла зарядным током.
• Или во время разрядки тепло, выделяемое экзотермическим химическим действием, генерирующим ток, усиливает резистивный нагрев из-за протекания тока внутри элемента.
• Слишком высокая температура окружающей среды.
• Недостаточное охлаждение

Если не принять каких-либо защитных мер, последствиями теплового разгона могут стать расплавление элемента или повышение давления, что приведет к взрыву или пожару, в зависимости от химического состава и конструкции элемента. Подробнее см. в разделе «Неисправности литиевых батарей».

 

Система терморегулирования должна держать все эти факторы под контролем.

 

Примечание

Термический разгон может произойти во время зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов с регулируемым клапаном, когда выделение газа подавляется, а рекомбинация способствует повышению температуры. Это не относится к залитым свинцово-кислотным аккумуляторам, поскольку электролит выкипает.

 

Регуляторы температуры

 

Отопление

Рабочие условия при низких температурах относительно просты.В простейшем случае в батарее обычно достаточно энергии для питания самонагревающихся элементов, которые постепенно доводят батарею до более эффективной рабочей температуры, когда нагреватели можно отключить. В некоторых случаях достаточно поддерживать цикл зарядки аккумулятора, когда он не используется. В более сложных случаях, например, с высокотемпературными батареями, такими как батарея Zebra, работающая при температуре, значительно превышающей нормальную температуру окружающей среды, может потребоваться некоторый внешний нагрев, чтобы довести батарею до рабочей температуры при запуске, и может потребоваться специальная теплоизоляция для поддержания температуру как можно дольше после выключения.

 

Охлаждение

Для аккумуляторов малой мощности обычных схем защиты достаточно, чтобы поддерживать аккумулятор в пределах рекомендуемых пределов рабочей температуры. Однако цепи высокой мощности требуют особого внимания к управлению тепловым режимом.

 

Цели проекта

• Защита от перегрева —
  В большинстве случаев это просто включает в себя контроль температуры и прерывание пути тока, если температура достигает температурных пределов, с использованием обычных схем защиты.Хотя это предотвратит повреждение батареи от перегрева, тем не менее, она может отключить батарею до того, как будет достигнут предел допустимой нагрузки по току, что серьезно ограничит ее производительность.
• Рассеивание избыточного тепла —
  Отвод тепла от батареи позволяет проводить более высокие токи до того, как будут достигнуты пределы температуры. Тепло выходит из батареи за счет конвекции, теплопроводности и излучения, и задача разработчика упаковки состоит в том, чтобы максимизировать эти естественные потоки, поддерживая низкую температуру окружающей среды, обеспечивая прочный, хороший путь отвода тепла от батареи (используя металлические охлаждающие стержни или пластины между ячеек, если это необходимо), максимально увеличивая площадь поверхности, обеспечивая хороший естественный поток воздуха через упаковку или вокруг нее и устанавливая ее на проводящую поверхность.
• Равномерное распределение тепла —

Несмотря на то, что тепловой расчет батареи может быть более чем достаточным для рассеивания общего тепла, выделяемого батареей, внутри аккумуляторной батареи все еще могут быть локальные точки перегрева, температура которых может превышать указанные пределы. Это может быть проблемой с ячейками в середине многоэлементной упаковки, которые будут окружены теплыми или горячими ячейками по сравнению с внешними ячейками в упаковке, обращенными к более прохладной среде.

Градиент температуры на аккумуляторной батарее может серьезно повлиять на срок службы батареи. Согласно закону Аррениуса, при повышении температуры на каждые 10°С скорость химической реакции увеличивается примерно вдвое. Это создает несбалансированную нагрузку на элементы батареи, а также усугубляет любой возрастной износ элементов. См. также «Взаимодействия между ячейками» и «Балансировка ячеек».

Разделение ячеек во избежание этой проблемы увеличивает объем упаковки.Для выявления потенциальных проблемных зон может потребоваться тепловизионное изображение.

Пассивное рассеяние можно еще больше улучшить, установив ячейки в блок из теплопроводного материала, который действует как теплоотвод. Теплопередачу от ячеек можно максимизировать, если для этой цели использовать материал с фазовым переходом (PCM), поскольку он также поглощает скрытую теплоту фазового перехода при переходе из твердого состояния в жидкое. В жидком состоянии также вступает в действие конвекция, увеличивающая потенциал для теплового потока и выравнивания температуры по всей аккумуляторной батарее.Для этого применения доступны графитовые губчатые материалы с высокой проводимостью, насыщенные воском, который поглощает дополнительное тепло, когда температура достигает точки плавления.

• Минимальная добавка к весу —
  Для приложений с очень высокой мощностью, таких как тяговые батареи, используемые в электромобилях и гибридных автомобилях, естественного охлаждения может быть недостаточно для поддержания безопасной рабочей температуры, и может потребоваться принудительное охлаждение. Это должно быть последним средством, так как это усложняет конструкцию батареи, увеличивает вес батареи и потребляет энергию.Однако, если принудительное охлаждение неизбежно, первым выбором обычно является принудительное воздушное охлаждение с использованием вентилятора или вентиляторов. Это относительно просто и недорого, но теплоемкость теплоносителя, воздуха, который предназначен для отвода тепла, относительно низка, что ограничивает его эффективность. В худшем случае может потребоваться жидкостное охлаждение.
  Для очень высоких скоростей охлаждения требуются рабочие жидкости с более высокой теплоемкостью. Вода обычно является первым выбором, потому что она недорогая, но можно использовать и другие жидкости, такие как этиленгликоль (антифриз), которые имеют лучшую теплоемкость.Вес хладагента, насосов для его циркуляции, охлаждающих рубашек вокруг ячеек, трубопроводов и коллекторов для переноса и распределения хладагента, а также радиатора или теплообменника для его охлаждения — все это значительно увеличивает общий вес, сложность и стоимость. аккумулятора. Эти штрафы могут значительно перевесить выгоды, которые ожидаются от использования аккумуляторов с высокой плотностью энергии.

 

Рекуперация тепла

В некоторых приложениях, таких как электромобили, как указано выше, есть возможность использовать отработанное тепло для обогрева салона, и большинство автомобильных систем включают в себя ту или иную форму интеграции управления температурой батареи с климат-контролем автомобиля.Однако это полезно только в холодную погоду. В жарком климате высокая температура окружающей среды создает дополнительную нагрузку на управление температурой аккумулятора.

 

 

 

 

 

5 основных факторов, влияющих на эффективность промышленных батарей

Что такое эффективность батарей?  

Выбирая аккумулятор для погрузочно-разгрузочного оборудования, занятые менеджеры автопарка задаются одним вопросом: насколько энергоэффективен аккумулятор? Другими словами, какую отдачу мы можем получить за наши деньги?

Эффективность батареи, проще говоря, — это количество энергии, которое вы можете получить от батареи, по отношению к количеству энергии, вложенной в нее.

Количество энергии, которое вы получаете, всегда будет меньше того, что вы вкладываете, однако существуют определенные факторы, влияющие на эту разницу.

 

Кулоновский КПД и КПД по напряжению

Энергоэффективность батареи можно измерить двумя способами: кулоновской эффективностью (КЭ) и эффективностью напряжения.

CE измеряет передачу электронов во время зарядки и разрядки, а также количество электронов, потерянных в течение полного цикла.Для этих измерений часто используется кулоновский счетчик. Чем выше CE, тем ниже потери электронов и тем дольше срок службы батареи.

Эффективность напряжения — это разница напряжений при зарядке и разрядке аккумулятора. Эта разница вызвана так называемым перенапряжением.

Каждая перезаряжаемая батарея должна заряжаться при более высоком напряжении, чем напряжение разрядки — эта разница является ключевой для определения эффективности батареи.

Пять ключевых факторов влияют на эффективность промышленных аккумуляторов и два описанных выше метода измерения.

• Ток заряда
• Состояние заряда
• Внутреннее сопротивление
• Температура батареи
• Срок службы батареи  
  
  

1: Ток заряда

Для литий-ионных аккумуляторов «наилучшей практикой» зарядки является поддержание контроля тока на умеренном уровне, чтобы максимизировать эффективность и срок службы аккумулятора.

Вот почему: в процессе зарядки происходят изменения во внутренней химии аккумулятора, и зарядка большим током усугубляет эти эффекты.

Атомы лития и электролиты накапливаются на поверхности графитового анода, образуя слой, называемый интерфейсом твердого электролита (SEI), который защищает анод, но также со временем становится толще и может препятствовать доступу ионов к аноду, если он слишком толстый.

На катоде образуются аналогичные отложения ионов лития, которые могут вызвать окисление электролита и привести к тепловому разгону.

Слишком низкий зарядный ток продлевает срок службы батареи, но снижает ее емкость.Это также неэффективно по времени.

Литий-ионные аккумуляторы

часто рассчитаны на зарядку всего за час, поскольку потеря эффективности иногда менее важна, чем потеря времени.

 

2: Состояние заряда

Состояние заряда аккумулятора для электромобиля, такого как вилочный погрузчик, эквивалентно указателю уровня топлива — это уровень заряда относительно его емкости в любой момент времени.

На протяжении всего цикла разрядки выходное напряжение постепенно падает по мере снижения SoC.Литий-ионные аккумуляторы имеют гораздо более низкую скорость снижения напряжения, чем свинцово-кислотные аккумуляторы.

 

Потеря емкости, которую испытывают батареи при циклировании при высоких температурах, напрямую связана с их SoC: чем выше SoC, тем сильнее потеря емкости.

Важно знать SoC батареи, чтобы максимизировать ее эффективность. Из-за плоской кривой разряда счетчик кулонов часто является единственным способом точного измерения и отслеживания SoC для литий-ионных аккумуляторов.Большинство систем просто измеряют выходное напряжение для оценки SoC, но этот метод может быть неточным и зависит от температуры, поверхностного заряда и возраста.

 

3: Внутреннее сопротивление

Внутреннее сопротивление батареи зависит от многих факторов, включая размер, возраст, силу тока и химический состав. Чем ниже внутреннее сопротивление, тем легче аккумулятору работать. Литий-ионные аккумуляторы имеют одно из самых низких внутренних сопротивлений.

В литий-ионных батареях SEI на аноде способствует высокому внутреннему сопротивлению, блокируя взаимодействие с графитом.

Слой SEI имеет важное значение для функционирования батареи, поскольку он стабилизирует систему и увеличивает срок службы, но его эффекты могут со временем увеличивать внутреннее сопротивление.

Производители литий-ионных аккумуляторов используют добавки к электролиту аккумулятора, чтобы частично уменьшить этот эффект и предотвратить слишком сильное ограничение SEI-пленки.

Большинство производителей держат свою формулу присадки в секрете, но широко распространен виниленкарбонат, который очень эффективно поддерживает низкое внутреннее сопротивление по мере использования и старения.

 

4: Температура батареи

Литий-ионные аккумуляторы следует заряжать в диапазоне от 32 ° F до 113 ° F и разряжать в диапазоне от -4 ° F до 131 900 F. и характеристики разряда остаются хорошими при более высоких температурах по сравнению с другими батареями, но чем больше они подвергаются воздействию высоких температур, тем короче срок их службы.

При температуре ниже 41 ° F ток заряда следует уменьшить.

Высокие температуры вызывают окисление катодного электролита, что может привести к внезапной потере емкости.

Зарядка литий-ионного аккумулятора при температурах ниже точки замерзания вызовет постоянное накопление SEI на аноде, что повреждает аккумулятор и снижает его емкость.

 

5: Возраст батареи

Кажется очевидным, что чем дольше стареет батарея, тем она менее эффективна, но срок службы батареи измеряется не только годами.

Обычно срок службы литий-ионных аккумуляторов составляет 2000–3000 циклов, что значительно больше, чем срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов, составляющий 1000–1500 циклов.

Как выглядит старение батареи? Аккумулятор испытает необратимую потерю емкости. Жидкие электролиты медленно высыхают или затвердевают, а на электродах образуется слой ионов лития.

Перезарядка, длительные циклы и экстремальные температуры ускоряют процесс старения литий-ионного аккумулятора.Чтобы максимально продлить срок службы литий-ионного аккумулятора, лучше всего заряжать его при умеренной (комнатной) температуре.

 

Какой аккумулятор для вилочных погрузчиков самый эффективный?

Литий-ионные аккумуляторы

имеют один из самых высоких рейтингов CE среди всех типов перезаряжаемых аккумуляторов — 99 % или выше. Это самые эффективные аккумуляторы. Свинцово-кислотные батареи ниже примерно на 90%, а батареи на основе никеля ближе к 80%. Эта эффективность падает при высоких скоростях зарядки.Литий-ионный остается близким к 90% при скорости заряда 1C, в то время как эффективность свинцово-кислотного падает ниже 50%.

Литий-ионные аккумуляторы:

• Имеют больший срок службы как по количеству циклов, так и по сохранению емкости с течением времени, чем свинцово-кислотные батареи
• Можно частично заряжать снова и снова, в то время как для свинцово-кислотных аккумуляторов требуется еженедельная перезарядка/выравнивание для балансировки элементов и удаления сульфатации
• Поддержание высокого выходного напряжения при более низком уровне заряда, в то время как напряжение свинцово-кислотных аккумуляторов снижается по мере снижения их SoC
• Может работать при более высоких температурах по сравнению со свинцово-кислотными и при более низких температурах со встроенными нагревателями

Если вы хотите получить максимальную отдачу от своего погрузочно-разгрузочного оборудования, литий-ионные аккумуляторы будут наиболее эффективным решением для работы в несколько смен.Поскольку литий-ионные батареи могут работать до 3 смен, а свинцово-кислотные батареи — только 1–2 смены, решение о переходе на литий-ионную технологию дается легче.

 

Термальные батареи для повышения эффективности на пути к нулевому производству

Термальные батареи могут вытеснить технологию расплавленных солей с рынка хранения энергии, согласно стартапу EnergyNest. Вместо того, чтобы ориентироваться на пространство, которое в настоящее время занимают батареи для хранения электроэнергии, технология компании будет в первую очередь направлена ​​​​на решение проблемы обезуглероживания за счет улучшения управления технологическим теплом в энергоемких отраслях.

Две недели назад компания EnergyNest впервые попала в поле зрения Rethink Energy после подписания контракта с австрийским производителем кирпича Seftenbacher на разработку «тепловой батареи», которая заменит использование природного газа на одном из производственных объектов компании. В связи с растущей тенденцией компаний тяжелой промышленности давать обещания «нетто-ноль» мы поговорили с генеральным директором EnergyNest Кристианом Тилем, чтобы увидеть, как тепловые батареи подходят для этой декарбонизации.

Технология EnergyNest, описываемая как термальная батарея, является твердотельной, модульной и не имеет движущихся частей, заявляя о масштабируемом и недорогом методе хранения тепла в течение нескольких недель.Тиль утверждает, что компания может сделать это за небольшую часть стоимости текущих методов хранения, при приведенной стоимости хранения около 15 долларов за эквивалент МВтч.

Технология основана на использовании высокотемпературного теплоносителя, проходящего через трубопроводную структуру, для передачи тепловой энергии в системы материала Heatcrete, где она хранится. Вводя тепло в нижнюю часть конструкции, оно может быть выпущено через регулируемый выпуск наверху, если и когда это необходимо заказчику.Сообщается, что при использовании этого теплобетона потеря температуры в системе составляет всего от 1% до 2% за 24-часовой период. Проекты также можно масштабировать до любой теоретической емкости путем добавления модулей, хотя Тиль подчеркивает, что система больше всего подходит для ежедневного хранения, когда клиенты используют один полный цикл зарядки/разрядки в день.

Тиль стремился подчеркнуть, что, хотя компания рекламирует способы хранения тепла для использования в производстве электроэнергии, она не видит для себя такого будущего.Компании известно, что литий-ионные батареи довольно хорошо заполняют эту часть рынка хранения, но ссылаются на недостаточную эффективность преобразования тепла в электричество, хранения его в батарее, прежде чем снова превратить его в тепло для использования — именно здесь аккумуляторы, непосредственно хранящие тепло, имеют преимущество.

Хранение тепла непосредственно в тепловых батареях может сократить выбросы в промышленности несколькими способами, в том числе; усовершенствованная рекуперация отработанного тепла, при которой тепло повторно используется для повышения общей эффективности цикла; а также уравновешивание спроса и предложения возобновляемых источников для снижения зависимости от ископаемого топлива, такого как природный газ, более чем на 10%.

Чтобы добиться безуглеродной экономики, люди часто упускают из виду тепло, необходимое для промышленности, и сосредотачиваются исключительно на производстве электроэнергии. Тем не менее, 20% мирового спроса на энергию приходится на «энергоемкую промышленность», причем отрасли от сталелитейного производства до производства напитков требуют огромного количества технологического тепла. Тепловые батареи могут улавливать и хранить тепло от источника любой значительной температуры, при этом обычные рабочие температуры часто снижаются до диапазона от 200 до 450 градусов по Цельсию.

Поскольку EnergyNest больше всего подходит для ежедневного хранения, компания зарекомендовала себя как идеальный партнер для концентрированной солнечной энергии (CSP) на отдельных промышленных площадках, что является одним из ее ключевых путей выхода на рынок.

На рынке CSP стало довольно тихо: американские игроки, такие как SolarReserve, исчезли из публичного доступа в январе этого года после потери единственного приносящего доход контракта в своей стране. Это оставило только одну компанию CSP (BrightSource) на рынке США — несмотря на то, что это место, где зародились CSP — и такие, как eSolar и GlassPoint, также не смогли сохранить ранний импульс с 2017 года.

Но EnergyNest указывает на потенциальное возрождение в районах с высокой солнечной радиацией и промышленной активностью, таких как Северная Африка и ОАЭ. Недавно компания подписала соглашение с итальянской нефтегазовой компанией Eni на поставку тепловой батареи и микротурбины для выработки электроэнергии в дополнение к своей установке CSP на нефтеперерабатывающем заводе Gela.

Наряду с проектом с Seftenbacher, эти два проекта являются единственными двумя в текущей разработке, хотя Тиль указал, что в настоящее время в портфеле компании есть еще 5 проектов, большинство из которых он не может раскрыть, но один включает усовершенствованную утилизацию отходов. система компенсации потерь энергии на заводе природного газа Sloe в Нидерландах.

Еще одним направлением, на котором компания надеется извлечь выгоду, является электрификация всей отрасли и предотвращение сокращения использования возобновляемых источников энергии. Бытовое и коммерческое отопление, похоже, будет отказываться от природного газа, а министры по борьбе с изменением климата в Великобритании предложили на этой неделе запретить котлы на природном газе в стране к 2050 году. EnergyNest считает, что стоимость возобновляемых источников энергии падает, а их изобилие быстро растет. что избыточная вырабатываемая электроэнергия может быть собрана и затем распределена в виде тепла для зданий.

В связи с появлением новых проектов и рынков компания надеется привлечь в этом месяце часть капитала и в настоящее время находится на стадии комплексной проверки с двумя отдельными инвестиционными группами.

EnergyNest разрабатывает все свои проектные работы и программное обеспечение самостоятельно, после некоторого сотрудничества с академическими учреждениями на раннем этапе. Тем не менее, как небольшая команда из 14 человек, она стремилась к физической разработке своих модулей EnergyNest и сотрудничала с такими компаниями, как HeidelburgCement, для предоставления своего теплокрета; ТСК для машиностроения; а также Siemens для идентификации проекта.

Имея на борту такого гиганта, как Siemens, мы попытались выяснить у Тиля потенциал для приобретения, так как конгломерат создает свое чисто игровое энергетическое подразделение в конце этого года. EnergyNest уверена, что сможет справиться с этим в одиночку, не ограничиваясь разработкой проектов исключительно через Siemens. Частично это связано с интеллектуальной собственностью компании, с 7 отдельными патентами, касающимися конструкции системы, технологии и материала Heatcrete.

Таким образом, этот материал Heatcrete является коммерческой тайной, которую Тиль сравнил с рецептом кока-колы, хотя он смутно состоит из ~75% кварцита и ~25% портландцемента.Используя углеродоемкие компоненты, такие как сталь и цемент, мы также поставили под сомнение углеродный след в процессе производства. Тем не менее, EnergyNest утверждает, что сокращение, наблюдаемое на уровне проекта, означает, что система по существу компенсирует свой собственный углеродный след в течение 3 недель работы.

В настоящее время будущее хранения тепла неясно. Что касается прямого хранения тепла, расплавленная соль является основным прямым конкурентом тепловых батарей, разрабатываемых EnergyNest, хотя Siemens Gamesa также разработала собственное решение для «горячих камней».В расплавленной соли тепло приводит к тому, что твердые соли превращаются в жидкость и хранятся аналогично батареям EnergyNest. Однако Тиль утверждает, что система EnergyNest более экономична при развертывании в меньших масштабах, чем расплавленная соль, и имеет больший потенциал с точки зрения снижения затрат из-за уровня простоты, связанного с отсутствием фазовых переходов внутри системы. Если вы позволите соли снова затвердеть, энергетические затраты на ее повторное сжижение огромны.

Зеленый водород не выйдет на рынок в больших масштабах в ближайшие несколько лет, и технологии, подобные той, что используется в EnergyNest, похоже, имеют все шансы произвести первые волны, когда глобальные отрасли перейдут на экологически чистую энергию.В то время как зеленый водород будет в некоторой степени конкурировать с тепловым накопителем, когда он появится, рыночная позиция EnergyNest может быть адаптирована. На данный момент, вместо того, чтобы напрямую обеспечивать экологически чистое отопление из возобновляемых источников энергии, технология тепловых батарей сможет вернуться к своим методам экономии эффективности, которые она разработала благодаря ранней работе с природным газом.

Самая большая проблема, с которой мы сталкиваемся при работе с тепловыми системами, заключается в том, что они слишком велики и громоздки, чтобы взаимодействовать с более мелкими промышленными процессами или распространяться там, где находятся офисные и районные системы отопления, и система EnergyNest, похоже, прошла этот тест на портативность, будучи размеры грузовых контейнеров.

Погрузочно-разгрузочные работы: вопросы энергоэффективности — Delta-Q Technologies

Это третий из серии блогов, в которых обсуждаются факторы, которые следует учитывать при проектировании современных погрузчиков.

Автопогрузчики со временем потребляют значительное количество энергии. Если машина неэффективна, это может повлиять на затраты на электроэнергию, окружающую среду и срок службы батареи.Промышленные потребители в Европе сталкиваются с более высокими ценами на электроэнергию, чем потребители во многих других частях мира.

В некоторых странах, например в США, компоненты погрузчика (например, аккумулятор и зарядное устройство) должны соответствовать строгим стандартам эффективности для снижения потребления электроэнергии. Хотя в Европейском союзе в настоящее время нет подобных стандартов, он проводит строгую политику для достижения целей в области изменения климата и превращения экономики в климатически нейтральную (с нулевым выбросом парниковых газов) к 2050 году.Энергоэффективность является ключевым элементом в достижении этих целей. OEM-производители погрузчиков должны рассмотреть возможность разработки более энергоэффективных машин уже сейчас, чтобы помочь своим клиентам снизить счета за коммунальные услуги и повысить производительность оборудования.

Чтобы спроектировать наиболее энергоэффективный погрузчик, производители должны учитывать общую энергоэффективность системы, включая энергоэффективность батареи в обоих направлениях, потери при преобразовании зарядного устройства, потери в кабелях переменного и постоянного тока и профили заряда.

Эффективность батареи

Энергоэффективность аккумулятора в обоих направлениях – важный показатель, который следует учитывать при сравнении различных типов аккумуляторов для электрических погрузчиков.Этот показатель эффективности расчитывается как отношение энергии разряда постоянным током (Ватт-часы, извлекаемые из аккумулятора) к энергии заряда постоянным током (Ватт-часы, вложенные в аккумулятор).

Химические составы аккумуляторов имеют разный уровень эффективности. Как правило, залитые свинцово-кислотные аккумуляторы имеют КПД 80 %, герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы — AGM и гелевые — КПД 85 %, а литиевые аккумуляторы — КПД 95 %. Двумя компонентами, влияющими на эффективность батареи, являются коэффициент возврата заряда и внутреннее сопротивление.Литиевые батареи обеспечивают повышенную эффективность по сравнению со свинцово-кислотными батареями, поскольку они лучше работают по обоим факторам.

Менее энергоэффективные аккумуляторы не могут заряжаться так быстро и имеют ограниченный рабочий цикл. Они также требуют большей мощности от стены, а потерянная энергия производит тепло. Нагрев батареи может сократить срок службы батареи и вызвать необходимость в более длительном отдыхе для охлаждения. Логичным выбором для погрузчиков, работающих в многосменном режиме, являются литиевые батареи.

Эффективность системы зарядного устройства 

Эффективность системы зарядного устройства рассчитывается как отношение энергии заряда постоянного тока (ватт-часы, отдаваемые аккумулятору) к энергии источника переменного тока (ватт-часы, взятые из электрической сети).Четыре важных компонента, которые могут повлиять на эффективность системы зарядного устройства, — это потери проводимости от стены к зарядному устройству (кабель переменного тока), потери преобразования в зарядном устройстве, потери проводимости от зарядного устройства к аккумулятору (кабель постоянного тока) и профили заряда.

Потери проводимости в кабеле переменного тока  

Потери проводимости в кабеле переменного тока рассчитываются путем умножения сопротивления кабеля переменного тока на квадрат силы тока. Эффективность можно повысить, используя более короткие или толстые (более толстые) шнуры переменного тока.

Потери при преобразовании в зарядном устройстве  

Топология преобразователя, методы управления, полупроводниковые устройства, магниты и печатные платы — все это факторы, влияющие на потери преобразования в зарядном устройстве. Многие низкие подъемники, штабелеры для поддонов или узкопроходные ричтраки питаются от зарядных устройств сетевой частоты, таких как зарядные устройства с феррорезонансным или кремниевым выпрямителем (SCR). Эти технологии зарядки по своей сути менее эффективны, чем современные высокочастотные зарядные устройства, также известные как зарядные устройства с импульсным источником питания (SMPS).Высокочастотные зарядные устройства на 8–10 % эффективнее, чем SCR и феррорезонансные зарядные устройства.

Потери проводимости в кабеле постоянного тока  

Расчеты потерь проводимости для выходного кабеля постоянного тока аналогичны расчету кабеля переменного тока. Кабель постоянного тока часто несет больше потерь, чем кабель переменного тока, из-за более высоких токов при более низких напряжениях. Энергоэффективность может измениться, если зарядное устройство находится на борту или вне машины. Например, в погрузчиках с бортовым зарядным устройством эффективность системы будет выше, если зарядное устройство находится ближе к аккумулятору.

Зарядка Профили  

Профили зарядки — это набор инструкций, которым следует зарядное устройство для оптимальной зарядки аккумулятора. Каждая химия батареи, из-за присущей ей эффективности, требует разного коэффициента возврата заряда или перезарядки. Возврат большего количества энергии, чем требуется аккумулятору, может привести к нерациональному расходу энергии, нагреву аккумулятора и сокращению срока его службы. Возврат меньшего количества энергии, чем требуется аккумулятору, может уменьшить радиус действия и время работы, а также сократить срок службы аккумулятора.Поставщики зарядных устройств и аккумуляторов должны тесно сотрудничать друг с другом, чтобы оптимизировать профиль заряда.

Операторы погрузчиков могут добиться экономии энергии, если используемая ими машина оснащена высокочастотным зарядным устройством с профилем зарядки, адаптированным для аккумуляторной батареи, с более короткими и/или более толстыми кабелями переменного и постоянного тока. Согласно исследованию PGE, переход от старого зарядного устройства на основе феррорезонанса или SCR к высокочастотному зарядному устройству при работе в три смены может обеспечить экономию от 2900 до 4800 кВтч в год на одно зарядное устройство.

Несмотря на то, что в Европейском Союзе нет официальных правил эффективности для аккумуляторов и зарядных устройств, OEM-производители могут повысить эффективность. При проектировании погрузчика с батарейным питанием сделайте правильный выбор кабелей и приобретите высококачественную и эффективную батарею и зарядное устройство. Эти решения помогут обеспечить экологичность вашей машины, помогут вашим клиентам снизить затраты на электроэнергию и ее потребление, а также продлить срок службы оборудования.

Если мы не можем улучшить батарею, давайте повысим эффективность

Гэри Элинофф, автор статей

Вряд ли кто-то узнает, что самой большой проблемой в электронной разработке сегодня является питание полупроводников в мобильных, удаленных или недоступных устройствах.По этой причине Национальный научный фонд (NSF) предоставил грант Техасскому университету в Сан-Антонио (UTSA) на коммерциализацию чипов, которые могут использовать ограниченную мощность батареи для большего эффекта. Ключом к проекту, возглавляемому профессором Руян Го, является использование околопорогового напряжения (НТВ).

Сдерживание прогресса Интернета вещей

Интернет вещей (IoT) меняет производство и техническое обслуживание во многих отраслях промышленности и транспорта.Эта новая технология требует, чтобы каждую точку электростанции, транспортного средства или системы можно было измерять и контролировать дистанционно. Но вы не можете сделать это, если нет электричества. Прекращение операций и отправка техника для замены батареи в опасной или недоступной зоне может быть дорогим и опасным предложением. Полупроводники, работающие на НТВ, могут стать решением этой дилеммы.

Что такое НТВ?

Для полевого транзистора (FET) пороговое напряжение — это наименьшее напряжение между затвором и истоком, необходимое для включения устройства или, другими словами, для проведения напряжения между истоком и стоком.Работа на НТВ, чуть выше порогового напряжения, позволяет значительно сэкономить электроэнергию. Но обратная сторона в том, что устройство не работает на полную вычислительную мощность. В некоторых случаях это не проблема. Мобильные устройства большую часть времени бездействуют, а устройства IoT почти все время находятся в режиме ожидания.

Из-за этого устройство, уполномоченное работать на НТВ, будет делать это большую часть времени. Хотя ему может потребоваться «проснуться», чтобы выполнить свою работу, он делает это очень редко. В целом это означает, что потребляется меньше энергии, и батарея может работать гораздо дольше, прежде чем ее нужно будет перезарядить, — отлично подходит для мобильных устройств и потенциально меняет правила игры для Интернета вещей.И, конечно же, устройство, которое потребляет меньше энергии, также выделяет меньше тепла, что является еще одним преимуществом для разработчиков.

Препятствия для преодоления

Потребляемая мощность полевого транзистора пропорциональна CV ² F, где C — емкость устройства, V — напряжение, а F — частота сигнала. Как показано на изображении ниже, коммутируемая мощность, потребляемая устройством, уменьшается пропорционально 1/В ² , но энергия утечки фактически увеличивается с понижением напряжения.

Источник: Цянь Ю, ARM.

Как показано, напряжение, при котором устройство использует наименьшую комбинированную энергию утечки и коммутации, определяется здесь как точка минимальной энергии (MEP).