Батарея тепловая: купить по низким ценам в интернет-магазине ВсеИнструменты.ру

Содержание

Таблица теплоотдачи чугунных и биметаллических радиаторов отопления

Создание комфортной температуры жилья в отопительный период зависит от множества факторов: от типа стены, высоты помещения, площади оконных проемов, характера расположенного пространства и многого другого. Большое значение имеет тепловой расчет устанавливаемых приборов. Традиционные методы расчета требуют учета вышеуказанных факторов, достаточно трудоемки. Для упрощения выбора типа оборудования применяется таблица радиаторов отопления.

Радиаторы отопления

Характеристики радиаторов отопления

Эффективность батарей зависит от следующих факторов:

  • температуры подачи теплоносителя;
  • теплопроводности материала;
  • площади поверхности батареи;

Чем выше эти показатели, тем больше тепловая мощность приборов.

Эффективная теплоотдача батарей отопления в зависимости от способа установки и подключения

В качестве единицы измерения теплоотдачи радиатора принято считать Вт/м*К, наравне с этим в паспорте часто указывается формат кал/час.

Коэффициент перевода из одной единицы измерения в другую: 1 Вт/м*К = 859,8 кал/час.

Чугунные радиаторы отопления

В зависимости от материалов изготовления отличают чугунные, стальные, алюминиевые и биметаллические радиаторы. Каждый материал имеет показатели по следующим параметрам:

  • теплоотдаче одной секции;
  • рабочему давлению;
  • давлению опрессовки;
  • емкости одной секции;
  • массе одной секции.

Совет! Не следует забывать про подверженность материала изготовления батарей к коррозионному воздействию. Это важная характеристика при покупке обогревателя.

Чугунные батареи

Этот вид радиаторов, которые в народе называют «гармошками». Они обладают довольно большой эффективностью, стойкостью к коррозии, удару. Эти батареи достаточно долговечны и имеют доступную рыночную цену. Благодаря большим размерам сечения одной секции, засорение для таких батарей не представляет угрозы.

Чугунные батареи нового поколения

Теплоотдача секции чугунного радиатора ниже, чем у аналогов. Через час после отключения отопления чугунные батареи сохраняют 30% тепла. Современные производители выпускают эстетичные чугунные батареи с гладкой поверхностью и изящными формами, поэтому спрос на них остается высоким. Сравнение чугунных радиаторов отопления с другими видами приборов, приводится в нижеуказанной таблице.

Таблица тепловой мощности радиаторов отопления

Вид радиатора

Теплоотдача секции, Вт

Рабочее давление, Бар

Давление опрессовки, Бар

Емкость секции, л

Масса  секции, кг

Алюминиевый с зазором между осями секций 500мм

183,0

20,0

30,0

0,27

1,45

Алюминиевый с зазором между осями секций 350мм

139,0

20,0

30,0

0,19

1,2

Биметаллический с зазором между осями секций 500мм

204,0

20,0

30,0

0,2

1,92

Биметаллический с зазором между осями секций 350мм

136,0

20,0

30,0

0,18

1,36

Чугунный с зазором между осями секций 500мм

160,0

9,0

15,0

1,45

7,12

Чугунный с зазором между осями секций 300мм

140,0

9,0

15,0

1,1

5,4

Алюминиевые батареи

Теплоотдача алюминиевых радиаторов отопления, как видно из таблицы, лучше, чем у чугунных батарей, но хуже чем у биметаллических. Они достаточно прочны, а легкий собственный вес позволяет облегчить монтаж приборов. Из-за уязвимости к кислородной коррозии в последнее время стали проводить анодирование алюминия.

Алюминиевые радиаторы.

Биметаллические батареи

Этот вид радиатора является сочетанием элементов из стали и алюминия. Каналом для движения теплоносителя являются трубы, а соединительными деталями – резьбовые соединения. В качестве защиты и придания эстетичного внешнего вида такие батареи покрываются кожухом из алюминия. Недостатком изделия является относительно высокая стоимость по сравнению с аналогами. Но это компенсируется тем, что теплоотдача у биметаллических радиаторов отопления самая высокая.

Биметаллические радиаторы отопления

Стальные батареи

Старые стальные радиаторы обладают достаточно высокой тепловой мощностью, но при этом плохо удерживают тепло. Их нельзя разобрать или наращивать количество секций. Радиаторы данного типа подвержены к коррозии.

Стальные радиаторы

В настоящее время начали выпускать панельные радиаторы из стали, которые привлекательны высокой отдачей тепла при небольших размерах по сравнению с секционными радиаторами. Панели имеют каналы, по которым происходит циркуляция теплоносителя. Батарея может состоять из нескольких панелей, кроме этого, оснащаться гофрированными пластинами, увеличивающими теплоотдачу.

Устройство стальных панельных радиаторов

Тепловая мощность панелей из стали напрямую связана с габаритами батареи, зависящими от количества панелей и пластин (оребрение). Классификация проводится в зависимости от оребрения радиатора. Например, тип 33 присвоен трехпанельным обогревателям с тремя пластинами. Диапазон типов батарей составляет от 33 до 10.

Самостоятельный расчет требуемых радиаторов отопления связан с большим объемом рутинной работы, поэтому производители начали сопровождать изделия таблицами характеристик, которые сформированы по записям результатов испытаний. Эти данные зависят от типа изделия, монтажной высоты, температуры теплоносителя при входе и выходе, нормативной температуры в помещении и многих других характеристик.

Стальной панельный радиатор

Расчет приборов по теплопотерям помещения

Тепловые показатели устанавливаемых приборов определяются из расчета потери тепла помещением. Нормативное значение тепла, необходимого на единицу объема обогреваемой комнаты, за которую принимается 1 м

3, составляет:

  • для кирпичных зданий – 34 Вт;
  • для крупнопанельных зданий – 41 Вт.

Теплопотери

Температура теплоносителя у входа и выхода и стандартная температура помещения отличаются для различных систем. Поэтому для определения реального теплового потока рассчитывается дельта температуры по формуле:

Dt = (T1 + T2)/2 – T3, где

  • T1 – температура воды у входа системы;
  • T2 – температура воды у выхода системы;
  • T3 – стандартная температура помещения;

Таблица для расчета теплоносителя

Важно! Паспортная теплоотдача умножается на поправочный коэффициент, определяемый в зависимости от Dt.

Для определения количества тепла, которое необходимо для помещения, достаточно умножить его объем на нормативное значение мощности и коэффициент учета средней температуры зимой, в зависимости от климатической зоны.

Этот коэффициент равен:

  • при -10оС и выше — 0,7;
  • при -15оС — 0,9;
  • при -20оС — 1,1;
  • при -25оС — 1,3;
  • при -30оС — 1,5.

Кроме этого, необходима коррекция на количество наружных стен. Если одна стена выходит наружу, коэффициент 1,1, если две — умножаем на 1,2, если три, то увеличиваем на 1,3. Используя данные изготовителя радиатора, всегда легко выбрать нужный обогреватель.

Теплопотери помещения

Помните, что самое важное качество хорошего радиатора — это его долговечность в работе. Поэтому постарайтесь сделать свою покупку так, чтобы батареи прослужили вам необходимое количество времени.

Теплоотдача радиаторов отопления – сравнение и расчет мощности

Реальная теплоотдача радиаторов отопления различных типов часто обсуждается на строительных форумах. Участники спорят, какие батареи лучше по тепловым характеристикам – чугунные, алюминиевые или стальные панели. Чтобы прояснить данный вопрос, предлагается выполнить расчет мощности разных отопительных приборов и провести сравнение радиаторов по теплоотдаче.

 Как правильно рассчитывается реальная теплоотдача батарей

Первым делом изучите технический паспорт батареи. В нем вы точно найдете интересующие параметры — тепловую мощность одной секции либо целого панельного радиатора определенного типоразмера. Не спешите восхищаться отличными показателями алюминиевых или биметаллических обогревателей, указанная в паспорте цифра — не окончательная и требует корректировки, для чего и нужно сделать расчет теплоотдачи.

Ошибочное суждение: мощность алюминиевых радиаторов самая высокая, ведь теплоотдача меди и алюминия – самая лучшая среди металлов. Теплопроводность алюминия действительно высока, но процесс теплообмена зависит от многих факторов. Нюанс второй: отопительные приборы делают из силумина – алюминиевого сплава с кремнием, чьи показатели заметно ниже.

Прописанная в паспорте отопительного прибора теплоотдача соответствует истине, когда разница между средней температурой теплоносителя (tподачи + tобратки)/2 и воздуха помещения равна 70 °С. Величина зовется температурным напором, обозначается Δt. Расчетная формула:

Подставим известное значение температурного напора и получим такое уравнение:

(tподачи + tобратки)/2 — tвоздуха = 70 °С

Справка. В документации изделий от различных фирм параметр Δt может обозначаться по-разному: dt, DT, а иногда просто пишется «при разнице температур 70 °С».

Какую теплоотдачу мы получим, если в документации на биметаллический радиатор написано: тепловая мощность одной секции равна 200 Вт при DT = 70 °С? Разобраться поможет та же формула, в нее подставляем значение комнатной температуры +22 °С и ведем расчет в обратном порядке:

(tподачи + tобратки) = (70 + 22) х 2 = 184 °С

Зная, что разность температур в подающем и обратном трубопроводах не должна превышать 20 °С, определяем их значения следующим образом:

  • tподачи = 184/2 + 10 = 102 °С;
  • tобратки = 184/2 – 10 = 82 °С.

Теперь видно, что 1 секция биметаллического радиатора из примера отдаст 200 Вт теплоты при условии, что вода в подающем трубопроводе нагреется до 102 °С, а температура воздуха в комнате – до +22 °С.

Первое условие невыполнимо, поскольку современные бытовые котлы нагреваются до 80 °С (максимум). Значит, радиаторная секция никогда не отдаст заявленные 200 Вт тепла. Да и температура теплоносителя в системе частного дома редко поднимается выше 70 °С, тогда DT = 38 °С, а не 70 градусов. То есть, реальная теплоотдача прибора вдвое ниже паспортной.

Порядок расчета теплоотдачи

Итак, реальная мощность батареи отопления гораздо меньше заявленной, но для ее подбора надо понимать, насколько. Для этого есть простой способ: применение понижающего коэффициента к паспортному значению тепловой мощности обогревателя. Ниже представлена таблица коэффициентов, на которые умножается заявленная теплоотдача радиатора в зависимости от настоящей величины DT:

Алгоритм расчета настоящей теплоотдачи отопительных приборов для ваших индивидуальных условий такой:

  1. Определить, какая должна быть температура в доме и воды в системе.
  2. Подставить эти значения в формулу и рассчитать свой температурный напор Δt.
  3. Найти в таблице коэффициент, соответствующий найденному DT.
  4. Умножить на него паспортную величину теплоотдачи батареи.
  5. Подсчитать число секций либо целых отопительных приборов для обогрева комнаты.

В приведенном примере тепловая мощность 1 секции биметаллического радиатора составит 200 Вт х 0.48 = 96 Вт. На обогрев помещения площадью 10 м² пойдет приблизительно 1000 Вт теплоты или 1000/96 = 10.4 ≈ 11 секций (округление делаем в большую сторону).

Представленная таблица и расчет теплоотдачи батарей надо использовать, когда в документации указана Δt, равная 70 °С. Но бывает, что фирмы–производители дают мощность радиатора для других условий, например, при Δt = 50 °С. Тогда пользоваться коэффициентами нельзя, проще набрать требуемое количество секций по паспортной характеристике, только взять их число с полуторным запасом.

Сравнение по другим характеристикам

Об одной особенности работы батарей – инертности – уже упоминалось выше. Но чтобы сравнение радиаторов отопления выглядело объективным, кроме теплоотдачи следует учесть и другие важные параметры:

  • рабочее и максимальное давление теплоносителя;
  • количество вмещаемой воды;
  • масса.

Ограничение по рабочему давлению определяет, можно ли устанавливать отопительный прибор в многоэтажных зданиях, где высота подъема воды сетевыми насосами может достигать сотни метров. Параметр не играет роли для частных домов, где давление в системе невысокое, максимум 3 Бар.

Сравнение по вместительности радиаторов может дать представление об общем количестве воды в сети, которое придется нагревать. Ну а масса изделия важна при выборе места установки и способа крепления батареи.

В качестве примера ниже показана сравнительная таблица характеристик различных радиаторов отопления одинакового размера:

Примечание. В таблице за 1 единицу принят отопительный прибор из 5 секций, кроме стального, представляющего собой единую панель.

Заключение

Если провести сравнение изделий широкого круга производителей, то все равно выяснится, что по теплоотдаче и другим характеристикам первое место прочно удерживают алюминиевые радиаторы. Биметаллические выигрывают по рабочему давлению, но стоят дороже, покупать их не всегда целесообразно. Стальные батареи – это скорее бюджетный вариант, а вот чугунные, наоборот, — для ценителей. Если не учитывать цену советских чугунных «гармошек» МС140, то ретро радиаторы – самые дорогие из всех существующих.

Тепловая батарея — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Тепловая батарея

Cтраница 1


Тепловая батарея — это устройство с низким импедансом, поэтому в течение коротких промежутков времени можно получать токи гораздо большей величины, чем те, которые указаны в таблице.  [2]

Обычно тепловая батарея представляет собой блок, состоящий из чередующихся электрохимических и нагревательных элементов. Блок снабжен теплоизоляцией и герметизирован. Электрохимические элементы соединены между собой последовательно или параллельно.  [3]

В тепловой батарее, конструкция которой показана на рис. 10.3 2, одна сторона никелевой пластины покрыта за-стеклованной пятиокисью ванадия с флюсом из окиси бора. На другую сторону этой пластины нанесен слой кальция. Полученная композиция складывается пополам, охватывая слой тепловой бумаги.

В результате образуется ячейка с напряжением на разомкнутых электродах — — 3 2 В. Слой асбестовой ткани служит матрицей, которую пропитывают электролитом. Собранный элемент имеет квадратную форму и толщину 1 мм. Малая толщина и высокое напряжение элемента позволяют получить высокое значение напряжения на единицу толщины сборки из этих элементов.  [4]

В тепловых батареях электролит в обычных условиях не проводит ток и, следовательно, не может вызывать электрохимическую коррозию анодного материала при хранении. Это обстоятельство позволяет использовать в качестве анода активные металлы, не опасаясь их саморазряда.  [5]

В тепловых батареях широко используются капсюли M42G, аналогичные тем, которые применяют в патронах калибра 9 6, но с увеличенным зарядом.  [6]

В тепловых батареях электролит в обычных условиях не проводит ток и, следовательно, не может вызывать электрохимическую коррозию анодного материала при хранении. Это обстоятельство позволяет использовать в качестве анода активные металлы, не опасаясь их саморазряда.  [7]

Выпускаемые фирмой тепловые батареи этого тгипа имеют очень большие размеры: одна батарея, состоящаяя из 30 по -: следовательно включенных элементов, заключена. Сле / дует также отметить, что емкость батареи очень стабильна. А, который является минимальным в этом интеервале скоростей разряда, хотя имеются указания на некотоэрое уменьшение емкости при самых больших плотностях токга.  [8]

Рабочая температура ( 360 — 700 С) в тепловых батареях создается за счет тепла, выделяющегося при сгорании специальных нагревательных смесей. Для поджога смесей служат запальные устройства.  [9]

Во всех других известных подсистемах непосредственного преобразования ( термоэлектрические и термоионные преобразователи солнечные и тепловые батареи) электрическая энергия вырабатывается при помощи заряженных носителей-частиц, приобретающих свою энергию от тепловых, фотоэлектрических или химических источников или их комбинации, которая позволяет им преодолевать потенциальный барьер, противодействующий их продвижению. Этот барьер находится на разделе или в непосредственной близости от него различных твердых, жидких или полужидких сред, или в ряде случаев между твердым веществом и вакуумом или плазмой. Во всех случаях сам потенциальный барьер мал и поэтому генерирование полезной электроэнергии производится путем последовательного соединения ряда потенциальных барьеров; в то же время входная энергия подается сразу на все барьеры параллельно.  [11]

Катод и анод обычно имеют таблеточную конструкцию. Тепловые батареи собирают в атмосфере сухого воздуха, инертного газа или в вакууме, что обусловлено высокой химической активностью анодных материалов и гигроскопичностью электролита.  [12]

Тепловые электрохимические батареи начали изготавливаться с 1946 г. для применения в устройствах, где требуются большая мгновенная мощность, короткое время работы, высокая удельная энергия и срок годности ( согласно документации различных производителей) от 12 до 20 и более лет. Тепловые батареи содержат электрохимическую систему, которая остается инертной до тех пор, пока не будет активирована при помощи нагрева.  [13]

Свинцово-цинковый элемент относится к категории ампульных химических источников тока одноразового действия. Ампульные батареи наряду с наливными и тепловыми батареями образуют группу резервных химических источников тока, получивших в последнее время широкое развитие.  [14]

В основе медно-магниевого элемента лежит электрохимическая система Mg NaCI CuCI. Он является типичным представителем группы водоактивируемых химических источников тока одноразового действия. Водоактивируемые батареи ( их также называют наливными) вместе с ампульными и тепловыми батареями образуют класс активируемых, или резервных первичных источников тока. Их отличительная особенность заключается в том, что в период хранения электроды не контактируют с жидким электролитом и приводятся в рабочее состояние ( активируются) непосредственно перед разрядом источника тока.  [15]

Страницы:      1    2

Тепловая батарея

Изобретение относится к резервным химическим источникам тока на твердом теле. Техническим результатом изобретения является повышение ресурса работы, энергоемкости, надежности работы батареи, срока годности, механической прочности сборки, сохранности. Согласно изобретенияю тепловая батарея (ТБ) содержит блок электрохимических элементов (ЭХЭ), каждый из которых состоит из расчетного количества твердых слоев анода, катода, электролита, нагревательных элементов, ограниченных с внешней стороны общим корпусом с тепло- и электроизоляцией. Блок электрохимических элементов (БЭХЭ) размещен вдоль вертикальной оси корпуса, поджат в осевом направлении с заданным усилием расчетного количества упругих элементов с возможностью регулирования величины этого усилия посредством резьбового элемента, дополнительно по торцам БЭХЭ установлены по одному пассивному ЭХЭ, корпус ТБ выполнен цилиндрическим из нержавеющей стали с толщиной стенок от 0,5 до 1 мм, анод каждого ЭХЭ выполнен из одного сплава LiB, катод — из смеси NiCl2 и электропроводной добавки, электролит — из смеси загустителя и эвтектики, состоящей из солей щелочных металлов, с внутренней и торцевых сторон цилиндрического корпуса выполнены слои тепло- и электроизоляции, между слоями активных масс введены твердые слои нагревательных элементов, в цилиндрическом корпусе выполнены сквозные вертикальные прорези в виде окон, суммарная площадь которых не превышает 80% от его общей боковой поверхности. 2 ил., 1 табл.

 

Предлагаемое изобретение относится к электротехнике, к области резервных химических источников тока на твердом теле, и может быть использовано для изготовления тепловой батареи с ионной проводимостью.

Известно устройство тепловой батареи, содержащей блок электрохимических элементов, каждый из которых снабжен твердыми слоями анода, катода, электролита, ограниченными с внешней стороны общим корпусом (патент РФ №1833080, МПК Н01М 6/20, опубл. 05.10.1995 г., БИ №28/95).

Недостатками данного устройства являются недостаточно высокие показатели энергоемкости и то, что отсутствуют рекомендации по обеспечению требований по массово-габаритным ограничениям и не регулируется плотность сборки при работе.

Известно в качестве наиболее близкого по технической сущности к заявляемому устройство тепловой батареи (ТБ) (патент РФ №2091918, МПК Н01М 6/36, опубл. 27.09.1997 г., БИ №27/97), содержащей блок электрохимических элементов, каждый из которых снабжен твердыми слоями анода, катода, электролита, нагревательных элементов, ограниченными с внешней стороны общим корпусом с теплоизоляцией.

К недостаткам прототипа относятся относительно низкие показатели энергоемкости, достигнутые плотность сборки и уровень электрохимических характеристик тепловой батареи.

Задачей авторов предлагаемого изобретения является разработка тепловой батареи, обеспечивающей требования по массово-габаритным ограничениям, повышение ресурса работы, энергоемкости, надежности работы батареи, повышение срока годности, повышение механической прочности сборки, сохранности, увеличение плотности сборки, улучшение электрохимических характеристик.

Новый технический результат, получаемый при использовании предлагаемого изобретения, заключается в обеспечении требований по массово-габаритным ограничениям, повышении ресурса работы за счет стабилизации теплового режима, энергоемкости, надежности работы батареи, срока годности, повышении механической прочности сборки, сохранности, увеличении плотности сборки и улучшении электрохимических характеристик.

Указанные задача и новый технический результат достигаются тем, что в отличие от известной конструкции тепловой батареи, содержащей блок электрохимических элементов, каждый из которых снабжен твердыми слоями анода, катода, электролита, ограниченными с внешней стороны общим корпусом с теплоизоляцией, в предлагаемой конструкции блок электрохимических элементов размещен вдоль вертикальной оси корпуса, поджат с заданным усилием в осевом направлении упругим элементом с возможностью регулирования величины этого усилия, корпус тепловой батареи выполнен цилиндрическим из нержавеющей стали с толщиной стенок не менее 0,5-1,0 мм, анод каждого электрохимического элемента выполнен из литий-борного сплава (LiB), катод — из смеси NiCl2 и электропроводной добавки, электролит — из смеси загустителя и эвтектики, состоящей из солей щелочных металлов, с внутренней и торцевых сторон цилиндрического корпуса выполнены слои тепло- и электроизоляции, между слоями активных масс введены твердые слои теплонагревательных элементов, в цилиндрическом корпусе выполнены сквозные вертикальные прорези в виде окон, суммарная площадь которых не превышает 80% от его общей боковой поверхности.

Предлагаемая тепловая батарея поясняется следующим образом.

Предлагаемая тепловая батарея представляет собой цилиндрическое устройство, представленное на фиг.1, состоящее из корпуса 1, набора электрохимических элементов (ЭХЭ) 2 и нагревательных элементов 3, упругого элемента 4, металлических прокладок 5, слоев тепло- и электроизоляции 8, 9, резьбового элемента 6 и двух токовыводов 7, один из которых соединен с анодом, другой — с катодом. Внутри корпуса находится блок ЭХЭ, расположенный вдоль вертикальной оси корпуса и поджатый в осевом направлении с заданным усилием расчетного количества упругих элементов с возможностью регулирования величины этого усилия посредством резьбового элемента. В корпусе блока ЭХЭ выполнены прорези 10.

Такое выполнение ограничивает сборку по наружной поверхности, что значительно увеличивает время работы ТБ. В отличие от традиционной фиксации комплекта ЭХЭ по оси дополнительным осевым элементом, который требовал дополнительного тепла для его разогрева, в предлагаемой ТБ достигнута значительная экономия энергии разогрева.

Основной рабочей единицей блока элементов является электрохимический элемент, представляющий собой трехслойную твердую таблетку (фиг.2), где анод 11 выполнен из литий-борного сплава (LiB), обладающего высокими энергетическими характеристиками. Катод 12, представляющий собой смесь NiCl2 и электропроводной добавки, обладает достаточной термической устойчивостью в рабочем состоянии в интервале температур 500-700°С при использовании в качестве ионопроводящей среды солей хлоридов, а также низкой растворимостью в электролите. Электролит 13, представляющий собой смесь загустителя и эвтектики, состоящий из солей щелочных металлов, приобретает ионную проводимость при рабочих температурах ТБ, т.е. при расплавлении. С повышением температуры электропроводность ионных расплавов возрастает, что улучшает электрохимические показатели ТБ по сравнению с прототипом.

Необходимое рабочее напряжение ТБ обеспечивается путем последовательного соединения (набора в «столб») ЭХЭ в виде минимизированных по толщине слоев активных масс в расчетном количестве. Утонение твердых слоев активных масс эффективно уменьшает затраты тепловой энергии, необходимой для разогрева ТБ, и экономно по габаритным показателям. Для обеспечения требуемого времени работы дополнительно по торцам блока электрохимических элементов установлены по одному пассивному ЭХЭ (электрически не соединенных с другими ЭХЭ) для выравнивания температуры работающих ЭХЭ по оси блока элементов и для равномерного распределения теплового поля внутри ТБ. Столб ЭХЭ изолирован от корпуса внутреннего стакана слоями тепло- и электроизоляции 8, 9 (фиг.1), а между слоями активных масс введены твердые слои нагревательных элементов.

Эти нагревательные элементы 3 (фиг.1), запрессованные в металлическую оболочку и устанавливаемые между ЭХЭ, служат для нагрева комплекта ЭХЭ до рабочей температуры и обеспечения электрической связи между ними. Пакет ЭХЭ и нагревателей поджимается и фиксируется в корпусе при помощи упругого элемента 4 и резьбового элемента 6 (фиг.1), что позволяет упростить сборку ТБ и сделать фиксацию ЭХЭ в корпусе более жесткой и плотной, чем в прототипе, что в свою очередь улучшает электрические характеристики ЭХЭ.

ТБ имеет в своем составе устройство активации с электровоспламенителем (ЭВ), приводящее ее в рабочее состояние.

Принцип работы ТБ следующий. При подаче импульса тока на мостик ЭВ от постороннего источника тока ЭВ срабатывает и дает форс пламени на передающее тепловой импульс средство, при горении которого воспламеняются нагревательные элементы, расположенные между ЭХЭ. При достижении рабочей температуры электролит становится ионопроводящим. При разогреве ионопроводящая среда приобретает чисто ионную проводимость электрического тока и на ЭХЭ возникает разность потенциалов. Примененная электрохимическая система (ЭХС) в ТБ Li(B)/(LiCl-KCl)/NiCl2, которая синтезируется предварительно, работает по следующим электрохимическим реакциям:

— анод: 2Li0-2е → 2Li+

— катод: Ni2++2е → Ni0

Суммарная реакция:

2Li+NiCl2 → 2LiCl+Ni

После нарастания разности потенциалов до требуемой величины ТБ готова к работе.

Высокие температуры ионных расплавов, использование энергоемких электрохимических пар (LiB-NiCl2) с минимальным содержанием примесей обеспечивает ТБ высокие удельные показатели предлагаемой ТБ — рабочие напряжения (2,1-2,6 В на один элемент) и значительные плотности тока разряда (до 0,5 А/см2 в импульсном режиме), что значительно превышает достижения прототипа.

Для стабилизации теплового режима ТБ за счет повышения показателей тепло- и электроизоляции в цилиндрическом корпусе выполнены сквозные вертикальные прорези в виде окон 10 (фиг.1), суммарная площадь которых не превышает 80% от его общей боковой поверхности. Экспериментально было показано, что их наличие повышает энергоемкость ТБ и уровень электрохимических и временных показателей предлагаемой ТБ за счет уменьшения потерь тепла.

Таким образом, при использовании предлагаемой тепловой батареи обеспечиваются требования по массово-габаритным ограничениям, повышение ресурса работы, показателей энергоемкости, надежности работы батареи, срока годности, механической прочности сборки, сохранности, увеличена плотность сборки и улучшены электрохимические характеристики.

Возможность промышленной реализации предлагаемой тепловой батареи подтверждается следующим примером.

Пример. Предлагаемая тепловая батарея реализована в лабораторных условиях в виде опытного образца конкретного типа и представляет собой цилиндрическое устройство (фиг.1), состоящее из корпуса 1 и тепло- и электроизоляции 8, 9. Корпус изготовлен из нержавеющей стали 12Х18Н10Т ГОСТ 5632-72 с толщиной стенок 0,7 мм. Внутри корпуса находится блок электрохимических элементов. Анод 1 (фиг.2) выполнен из литий-борного сплава (LiB), обладающего высокими энергетическими характеристиками. Катод 2 (фиг.2) представляет собой смесь NiCl2 и электропроводной добавки, в качестве ионопроводящей среды используют соли хлоридов. Электролит 3 (фиг.2) — смесь загустителя и эвтектики, состоящей из смеси солей щелочных металлов, приобретает ионную проводимость при рабочих температурах ТБ, т.е. при расплавлении.

Необходимое рабочее напряжение ТБ обеспечивается путем последовательного соединения (набора в «столб») ЭХЭ 2 (фиг.1) в количестве 11 штук. Для обеспечения требуемого времени работы дополнительно по торцам блока элементов установлены по одному пассивному ЭХЭ (электрически не соединенных с другими ЭХЭ), что способствует стабилизации теплового режима по оси блока элементов. Столб ЭХЭ изолирован от корпуса электроизоляционной прокладкой 8 (фиг.1) из слюдинита, ГСКВ ТУ 3492-070-05758799-2002, по боковой поверхности и прокладками 9 (фиг.1) из теплоизоляционного материала «Картон-Н», 4682601.013-89ТУ, по торцам.

Для нагрева ЭХЭ до рабочей температуры и обеспечения электрической связи между ними служат запрессованные в металлическую оболочку пиротехнические нагреватели 3 (фиг.1), устанавливаемые между ЭХЭ. Пакет ЭХЭ и нагревателей поджимается и фиксируется в корпусе при помощи упругого элемента 4 (фиг.1) и гайки 6 (фиг.1), что позволяет упростить сборку ТБ и сделать фиксацию ЭХЭ в корпусе более жесткой, что в свою очередь увеличивает стойкость ТБ к различным механическим воздействиям и уменьшает электрические потери в рабочем состоянии ТБ. Снятие электрической емкости производится с помощью токовыводов 7 (фиг.1).

Все данные при работе предлагаемой ТБ сведены в таблицу.

Как показали эксперименты, использование предлагаемой ТБ обеспечивает требования по массово-габаритным ограничениям, повышение ресурса работы за счет стабилизации теплового режима, энергоемкости, надежности работы батареи, срока годности, повышение механической прочности сборки, сохранности, увеличение плотности сборки и улучшение электрохимических характеристик.

Примеры реализации Наименование показателей Значение показателей предлагаемой ТБ Значение показателей ТБ-прототипа Срок годности ТБ Примечание
1 2 3 4 5 6
Электрохимический элемент в составе ТБ-прототипа (показатели по ЭХЭ) Разрядные характеристики: Недостаточно высокие показатели энергоемкости, времени работы, плотности сборки, надежности
Ток разряда До 3,5 А
Напряжение 1,75-2,1 В
Удельная мощность 9,3 кВт/кг 17 лет
Время работы 350 с
Объем рабочий ЭХЭ 3,6·10-6 м3
Масса ЭХЭ 7,41·10-3 кг
Электрохимический элемент в составе предлагаемой ТБ (показатели по ЭХЭ) Разрядные характеристики: Улучшение по характеристикам: время работы, снимаемая емкость, надежность, плотность сборки, стабилизация теплового режима
Ток разряда До 7А
Напряжение 2,6 В
Удельная мощность 30 кВт/кг 17 лет
Время работы до 600 с
Объем рабочий ЭХЭ 3,0·10-6 м3
Масса ЭХЭ 6,27·10-3 кг

Тепловая батарея, содержащая блок электрохимических элементов, каждый из которых состоит из расчетного количества твердых слоев анода, катода, электролита, нагревательных элементов, ограниченных с внешней стороны общим корпусом с тепло- и электроизоляцией, отличающаяся тем, что блок электрохимических элементов размещен вдоль вертикальной оси корпуса, поджат в осевом направлении с заданным усилием расчетного количества упругих элементов с возможностью регулирования величины этого усилия посредством резьбового элемента, дополнительно по торцам блока электрохимических элементов установлены по одному пассивному электрохимическому элементу, корпус тепловой батареи выполнен цилиндрическим из нержавеющей стали с толщиной стенок от 0,5 до 1 мм, анод каждого электрохимического элемента выполнен из одного сплава LiB, катод — из смеси NiCl2 и электропроводной добавки, электролит из смеси загустителя и эвтектики, состоящей из солей щелочных металлов, с внутренней и торцевых сторон цилиндрического корпуса выполнены слои тепло- и электроизоляции, между слоями активных масс введены твердые слои нагревательных элементов, в цилиндрическом корпусе выполнены сквозные вертикальные прорези в виде окон, суммарная площадь которых не превышает 80% от его общей боковой поверхности.

Как рассчитать мощность радиатора отопления

При устройстве отопительной системы в частном доме или квартире очень важно знать, как рассчитать мощность радиатора отопления. От правильного подбора батарей по этому параметру зависит эффективность и экономичность обогрева комнат.

Теплоотдача радиатора

Теплоотдача или тепловая мощность является основным параметром, для отопительных приборов. Эта величина характеризует количество тепловой энергии, которую батарея отдает воздуху в помещении. Измеряется теплоотдача в ваттах.

Для секционных батарей указывается мощность на одну секцию. В среднем одна секция алюминиевого радиатора с межосевым расстоянием имеют мощность 190-205 Вт. Аналогичные биметаллические батареи имеют мощность 180-185 Вт на одну секцию. Соответственно, общая мощность радиатора определяется по следующей формуле:

Pрад=N*P, где

Pрад — общая мощность отопительного прибора, Вт;

N — количество секций;

P — мощность одной секции, Вт.

Комплектуя радиатор необходимым количеством секций, можно подобрать требуемую общую мощность, достаточную для обогрева конкретного помещения. Таким образом, определение числа секций батареи является ключевой задачей при подборе отопительного прибора.

Простой расчет количества секций

Считается, что на 1 квадратный метр площади помещения с высотой потолков 2,7 метра необходимо 100 Вт тепловой мощности. Это позволяет задействовать самый простой метод расчета количества секций, который можно сделать по следующей формуле:

N=S/P*100, где

N — количество секций;

S — площадь комнаты, м2;

P — мощность одной секции, Вт.

Сравнительные данные необходимого количества секций для алюминиевых и биметаллических радиаторов приведены в следующей таблице:

Тип радиатора

Межосевое расстояние, мм

Мощность, Вт

Площадь комнаты, м2 (высота потолка 2,7 м)

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40

Требуемое количество секций

Алюминий

350

138

6

7

8

9

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

Биметалл

350

130

7

8

9

10

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

Алюминий

500

185

5

6

7

8

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

Биметалл

500

180

6

7

8

9

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

Однако данный метод не учитывает много дополнительных параметров и дает только приблизительные результаты. Погрешность может достигать 20% и более, что является существенным отклонением, особенно для помещений большой площади. При недостаточном количестве секций мощности радиатора будет не хватать, и в помещении будет слишком холодно. Если установить слишком большое количество секций, то мощность батареи будет избыточной. Это приведет к чрезмерному обогреву. Для автономных систем отопления это значит нерациональное расходование энергоносителя и повышенные нагрузки на оборудование.

Уточненный расчет

Если вас интересует, как рассчитать мощность батареи отопления и определить требуемое количество секций с максимальной точностью, то необходимо использовать поправочные коэффициенты. Эти коэффициенты учитывают индивидуальные характеристики конкретного помещения, например, материал и толщину стен, тип остекления, климатические условия и т.д.

Наиболее важными являются следующие поправочные коэффициенты:

  • К1 — коэффициент, учитывающий тип остекления. При двойном остеклении деревянными рамами его значение принимается 1,27; при остеклении пластиковыми окнами с однокамерным стеклопакетом — 1,0; с двухкамерным стеклопакетом — 0,85.
  • К2 — коэффициент, который учитывает теплоизоляционную способность стен. При слабой теплоизоляции — 1,27; хорошая теплоизоляция (например, кирпичные стены в два слоя) — 1,0; высокая теплоизоляция (например, утепленные стены) — 0,85.
  • К3 — коэффициент для учета отношения площади остекления к площади помещения: при соотношении 0,5 — коэффициент 1,2; при соотношении 0,4 — 1,1; при соотношении 0,3 — 1,0; при соотношении 0,2 — 0,9; при соотношении 0,1 — 0,8.
  • К4 — коэффициент который учитывает среднестатистические показатели температуры для конкретного региона в течение отопительного сезона. Значения К4 при разных температурных показателях: при -35 — 1,5; при -25 °С — 1,3; при -20 °С — 1,1; при -15 °С — 0,9; при -10 °С — 0,7.
  • К5 — коэффициент, который учитывает количество внешних стен в помещении: четыре стены — 1,4; три стены — 1,3; две стены — 1,2; одна стена — 1,1.
  • К6 — коэффициент, который учитывает тип помещения, которое расположено выше: неотапливаемое чердачное помещение — 1,0; отапливаемый чердак — 0,9; жилые отапливаемые помещения — 0,8.
  • К7 — коэффициент, который учитывает высоту потолка в комнате: 2,7 м — 1; 3 м — 1,05 м; 3,5 м — 1,1; 4 м — 1,15.

Требуемая мощность для отопления помещения с учетом данных поправочных коэффициентов рассчитывается по следующей формуле:

КТ = 100 Вт/м2*S*К1*К2*К3*К4*К5*К6*К7, где

КТ — требуемая тепловая мощность, Вт;

S — площадь помещения, м2;

К1…К7 — поправочные коэффициенты.

После определения требуемой тепловой мощности остается только рассчитать необходимое количество секций по формуле:

N=КТ/P, где

N — количество секций, необходимое для эффективного обогрева помещения;

КТ — требуемая тепловая мощность, Вт;

P — тепловая мощность одной секции по паспорту, Вт.

Воспользовавшись этим расчетом, вы сможете легко подобрать радиаторы, которые оптимально подойдут для отопления ваших помещений.

Мощность биметаллических радиаторов с секциями на 350 и 500 мм

Ключевая задача любого радиатора — эффективный обогрев помещения. По этой причине один из основных параметров, на который нужно ориентироваться при выборе, — мощность (теплоотдача) биметаллического радиатора.

Для каждой модели устройства значение различно, так как оно определяется в зависимости от объема (емкости) секций и их числа. Зная мощность 1 секции биметаллического радиатора, можно верно рассчитать оптимальные размеры прибора для конкретного помещения.


Что такое теплоотдача?

Тепловой поток, мощность и теплоотдача биметаллических радиаторов — различные обозначения одного и того же параметра, который определяет количество тепла, выделяемое устройством за определенный промежуток времени. Параметр изменяется в Ваттах. Иногда он обозначается в калориях в час. Перевести значение в нужную единицу просто: 1 Ватт = 859,8 кал/час.

Тепло, поступающее от биметаллического радиатора, обогревает помещение в результате протекания трех процессов:

  • Теплообмена.
  • Конвекции.
  • Излучения.
Все биметаллические устройства «используют» все три вида обогрева, но пропорции могут быть различны. В стандартном случае минимум 25% тепловой энергии передается от устройства в окружающее пространство посредством излучения.


Как связана емкость секции и мощность?

Мощность биметаллических радиаторов напрямую связана с размером и емкостью устройства. Чем меньше носителя в батарее, тем более экономичным и эффективным является устройство. Это обусловлено тем, что меньшее количество рабочей среды нагревается значительно быстрее и на это затрачивается меньше ресурсов. Емкость секции зависит от межосевого расстояния:

  • 200 мм — объем теплоносителя составляет от 0,1 до 0,16 литра.
  • 350 мм — от 0,17 до 0,2 литра.
  • 500 мм — от 0,2 до 0,3 литра.

Имея данные о емкости и мощности одной секции биметаллического радиатора, можно рассчитать, какое количество теплоносителя требуется для обогрева конкретного помещения. Для примера: если в конструкции устройства предусмотрено 10 секций с межосевым расстоянием 500 мм, то в них суммарно поместится от 2 до 3 литров воды, а радиатор из 9 секций с межосевым расстоянием 350 мм вмещает около 1,6 литра теплоносителя.

При этом сила теплового потока 9-секционного биметаллического радиатора с межосевым расстоянием 350 мм позволяет эффективно обогревать помещение площадью 14 кв. м.


Что делать, если мощность радиатора была выбрана неправильно?

Если при определении оптимальной мощности биметаллических радиаторов произошла ошибка и приобретен недостаточно эффективный прибор, ситуация поправима: многие устройства продаются посекционно, то есть при необходимости можно увеличивать число секций. Это дает возможность «собрать» радиатор оптимального размера и мощности для конкретного помещения.

Если же сомнений в точности расчета нет, можно сделать выбор в пользу цельной модели: выпускаются устройства, в конструкции которых предусмотрено до 14 секций и более.


Стандартное значение мощности для секций с межосевым расстоянием 500 и 350 мм

Значение теплоотдачи биметаллических радиаторов указывается в техническом паспорте на изделие. Перед покупкой целесообразно ознакомиться с документацией на устройство, так как для каждой модели этот параметр индивидуален. Если в техпаспорте данные отсутствуют, можно воспользоваться усредненным значением мощности 1 секции биметаллического радиатора:

  • Устройства с межосевым расстоянием 500 мм являются стандартными, наиболее популярны. Традиционно устанавливаются в квартирах. Среднее значение теплоотдачи одной секции биметаллического радиатора составляет от 170 до 210 Вт. Важно учитывать, что заявленные показатели обычно оказываются чуть выше реальных, так как замеры осуществляются в идеальных условиях. Поэтому правильнее ориентироваться на минимальный показатель мощности одной секции биметаллического радиатора в 150 Вт. Рабочее давление одной секции — 20 бар, давление опрессовки — 30 бар, средняя масса — около 1,92 кг.
  • Приборы с межосевым расстоянием 350 мм обычно монтируются рядом с большими окнами или в труднодоступных местах. По техническому паспорту стандартное значение мощности 1 секции биметаллического радиатора составляет от 120 до 150 Вт. Реальное значение несколько ниже — 100-120 Вт. Рабочее давление каждой секции составляет 20 бар, давление опрессовки — 30 бар, средняя масса — около 1,36 кг.
Совет экспертов: при определении оптимальной мощности биметаллического радиатора, целесообразно оставлять небольшой «запас», в противном случае может возникнуть необходимость наращивать устройство — устанавливать дополнительные секции.


Правила определения оптимальной мощности биметаллического радиатора

Для определения оптимальной мощности и теплоотдачи металлического радиатора для конкретного помещения, следует:

  • Детально изучить технический паспорт на устройство, в котором указана мощность одной секции биметаллического радиатора.
  • Точно определить площадь отапливаемого помещения, при этом — не целого дома, а конкретной комнаты.
  • Использовать формулу расчета мощности и теплоотдачи биметаллического радиатора, в соответствии с которой на 1 квадратный метр помещения, в котором высота потолков составляет 2,7 метра, необходимо 100 Вт тепловой мощности. Нужно учитывать, что такой способ расчета является стандартным и унифицированным, то есть не учитывает индивидуальных особенностей помещения. При выполнении расчетов для комнат, находящихся на последнем этаже здания, имеющих две «наружные» стенки (то есть угловых), с большей или меньшей высотой потолков и в некоторых других случаях, вносятся дополнительные поправочные коэффициенты. Поэтому формулу для расчета стоит подбирать с учетом особенностей конкретного помещения.
Хотите узнать мощность одной секции биметаллического радиатора конкретной модели? Затрудняетесь с определением оптимальных параметров отопительного устройства? Свяжитесь с представителем «САНТЕХПРОМ» по телефону: +7 (495) 730-70-80. Наш специалист детально ответит на любые вопросы, касающиеся теплоотдачи биметаллических радиаторов.

как узнать сколько кВт в 1 секции, что влияет на теплоотдачу, а также особенности панельных батарей из стали

Что может быть неприятней дорогих и холодных батарей в зимний сезон?

Иногда при замене старой отопительной системы люди задаются вопросом, какие установить обогреватели, вместо того, чтобы подумать, как узнать мощность панельного радиатора и сверить ее с имеющимся в системе давлением и теплоносителем.

Только понимая, что такое теплоотдача и от чего зависит ее уровень, можно правильно подобрать радиаторы в помещения.

Свойство теплоотдачи

Мощность стальных радиаторов отопления, так же как и всех остальных видов обогревателей основана на принципе их работы:

  1. Теплоноситель, попадая в батарею, циркулирует по резервуару (у стальных панельных моделей – это каналы), при этом в горячем состоянии он направлен вверх, тогда как при остывании идет вниз. В автономной или централизованной отопительной системе нагревом носителя занимается котел.
  2. За время, что горячая вода соприкасается с радиатором, она отдает ему свое тепло, нагревая его стенки. Этот момент очень важен, так как от размера обогревателя зависит, какой длины будет ее путь, и чем он дольше, тем горячее радиатор.
  3. Нагретые стенки конструкции отдают свою температуру воздуху, который распространяется по помещению под воздействием потоков тепла.
  4. Чтобы увеличить уровень теплоотдачи, производители «снабжают» отопительный прибор теплообменниками, как это видно по стальным радиаторам типа 11, 22 и 33.

Наличие теплообменников значительно увеличивает мощность стальных радиаторов, работая по двум нагревательным принципам: радиаторному, при котором используется тепло стенок устройства, и конвекторному, который образует движение разогретого воздуха.

Как правило, показатели мощности изготовитель указывает в техпаспорте, поэтому можно ориентироваться по нему, но еще лучше самостоятельно произвести расчеты с учетом площади помещения, температуре воздуха и количеству теплопотерь.

Последствиями неправильно подобранного обогревателя являются:

  1. Так называемое перетапливание, когда в помещении настолько жарко, что приходится держать форточку открытой. Это создает вредный для организма микроклимат, вынуждает платить больше за энергозатраты или устанавливать термостаты, чтобы снижать нагрузку на систему.
  2. Если мощность панельных стальных радиаторов отопления ниже необходимого уровня, то в комнате холодно даже при их максимальной нагрузке.
  3. Сильные перепады давления в отопительной системе, оснащенной слабыми батареями, приведет к аварии, так как они не выдержат подобных «стрессов».

Всех перечисленных проблем можно избежать, если знать, что именно влияет на теплоотдачу батарей отопления, и как поднять их эффективность.

Что влияет на теплоотдачу?

При выборе модели обогревателя нужна таблица мощности стальных радиаторов, которую потребителям должен предоставлять производитель или продавец-консультант.

Так же следует учесть несколько нюансов, которые им присущи:

  1. Перед покупкой новых батарей отопления следует поинтересоваться, какая температура теплоносителя в системе. Чем она горячее, тем выше будет нагрет радиатор, а значит, и теплоотдача будет больше. Узнав точную температуру, нужно сравнить ее с показателями выбранной модели, которые указываются в техпаспорте. Для безопасной и эффективной работы они должны совпадать.
  2. Размер радиатора имеет значение. Чем он больше, тем дольше в нем находится носитель, а от этого горячее становятся его стенки.
  3. Теплопроводность материала так же важна. В данном случае речь идет о листовой стали не более 1.5 мм толщины, что указывает на способность быстро нагреваться.

Из таких нюансов складывается мощность панельных радиаторов, поэтому при ее расчете следует учитывать все их параметры.

Мощность стальных радиаторов отопления (таблица)

Особенности батарей из стали

Конструкция панельных радиаторов такова, что они изготавливаются из двух штампованных листов стали, соединенных вместе, внутри которых находятся 2 горизонтальных канала вверху и внизу и по 3 вертикальных на каждые 10 см длины.

Слабым «звеном» подобных обогревателей является узость этих каналов, поэтому так важно, чтобы теплоноситель был без примесей. В централизованной отопительной системе это невозможно поэтому, сделав выбор в пользу радиаторов из стали, нужно устанавливать фильтр на входе подачи теплоносителя в подающую трубу квартиры.

Как правило, кВт стальных радиаторов зависит от их типа и в среднем составляет 0.1-014 на секцию:

  1. Для типа 11, который состоит из одной секции и конвектора при глубине 63 мм мощность равна 1.1 кВт.
  2. Для 22 типа, состоящего из двух секций с двумя конвекторами при глубине 100 мм – это 1.9 кВт.
  3. 33-тий тип признан самым эффективным, так как состоит из трех секций с тремя конвекторами при глубине 150 мм. Мощность панельного стального радиатора этого типа равна 2.7 кВт.

Для примера были взяты конструкции с конвекторами, так как без них стальные панели малоэффективны и годятся для небольших автономных систем отопления.

Чтобы сделать правильный выбор, следует перед покупкой ознакомиться со следующими параметрами:

  1. Сколько кВт в 1 секции стального радиатора.
  2. Как влияет высота и длина изделия на его мощность.
  3. Сколько в нем секций и конвекторов.

Только получив ответы на эти вопросы, можно подобрать оптимальный вариант обогревателя для каждого помещения в отдельности.

Термобатареи | Лучший производитель тепловых батарей

Энергетический пакет: технология тепловых батарей

EaglePicher производит большое количество лучших и самых надежных тепловых батарей в мире. Наш технический и производственный опыт позволяет нам разрабатывать новые передовые системы тепловых батарей. Мы тесно сотрудничаем с каждым клиентом, чтобы гарантировать, что ваш дизайн технически надежен, может быть произведен с минимальными затратами и хорошо работает в предполагаемом применении.

Запросить информацию

КАК РАБОТАЮТ ТЕРМИЧЕСКИЕ БАТАРЕИ

Тепловые батареи предлагают относительно высокую удельную энергию по сравнению с объемом. Их можно хранить до 20+ лет без снижения производительности; они работают без подготовки в самых внешних средах; и они начинают подавать электроэнергию почти сразу. Технология тепловых батарей состоит из ячеек, расположенных друг над другом. Каждая ячейка состоит из катода, электролита, анода и пиротехнического источника тепловой энергии.В современных конструкциях тепловых батарей используется пара литий-кремний / дисульфид железа (LiSi / FeS 2 ), так как это дает следующие преимущества:

  • Наибольшая производительность на единицу объема
  • Значительная удельная мощность
  • Низкое равномерное внутреннее сопротивление в активном состоянии
  • Возможность адаптации к широкому спектру сред

В зависимости от требований к плотности мощности и объему тепловая батарея может состоять из одного последовательного пакета элементов или двух или более параллельных наборов последовательных элементов.Пакеты ячеек тщательно изолируются и помещаются в герметичный контейнер из нержавеющей стали.

ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ТЕРМИЧЕСКИХ АККУМУЛЯТОРОВ

Типичные области применения тепловых батарей:

ИСТОРИЯ НАШИХ ТЕРМИЧЕСКИХ АККУМУЛЯТОРОВ

Компания EaglePicher начала разработку технологии тепловых батарей еще в 1949 году. В 1974 году наша компания первой начала разработку больших LiAl / FeS-аккумуляторов для выравнивания нагрузки и применения в электромобилях. К 1976 году EaglePicher была первой в мире, кто адаптировал эту перезаряжаемую систему к первичной тепловой батарее LiAl / FeS 2 , улучшив ее рабочие характеристики.

В 1982 году EaglePicher стала первым производителем тепловых батарей, который произвел LiSi / FeS 2 тепловые батареи для Министерства энергетики США на производственной основе, а в 2007 году наш автоматизированный производственный объект в Питтсбурге, штат Канзас, был запущен в эксплуатацию. увеличить возможности производства тепловых батарей.

Более 70 лет компания EaglePicher производит высококачественные, надежные и экономичные системы тепловых батарей, производит миллионы батарей для различных рынков обороны, проверяет и производит более 750 уникальных конструкций тепловых батарей.EaglePicher в настоящее время является ведущим производителем тепловых батарей для ракетных приложений Министерства обороны.

У нас богатая история поддержки почти всех основных программ по вооружению, включая, помимо прочего, TOW, Patriot, JDAM, Tomahawk, Excalibur, Paveway, Laser Guided Bomb, Hellfire, Javelin, Small Diameter Bomb, Stinger, Maverick, ESSM / Sparrow, Standard Missile 3/6, Sonobuoy и AMRAAM.

ТЕПЛОВЫЕ БАТАРЕИ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ

EaglePicher продолжает направлять ресурсы на развитие технологий тепловых батарей.Эти улучшения касаются материалов, производственных процессов и моделирования. В настоящее время мы изучаем альтернативные составы катодов, которые приводят к более высокой рабочей температуре, более высокому напряжению, более высокой плотности, большей емкости и более низкому импедансу. EaglePicher также работает над высоковольтными катодами, чтобы повысить выходную мощность при том же объеме и снизить общий вес.

Хотите узнать больше о нашей технологии тепловых батарей? Свяжитесь с нашей командой экспертов или запросите информацию ниже.

Производитель тепловых ячеек | Технология тепловых батарей

Самая надежная конструкция тепловых батарей в мире

В большинстве новых конструкций тепловых батарей используется пара литий-кремний / дисульфид железа, поскольку она обеспечивает максимальную емкость на единицу объема. Эвтектическая смесь неорганических солей с неорганическим связующим служит электролитом между анодом и катодом. Между каждой ячейкой помещен токопроводящий источник тепла, состоящий из железа и перхлората калия.При инициировании тепловые гранулы воспламеняются, выделяя тепло и плавя эвтектический электролит, создавая напряжение и ток. Контроль веса тепловой гранулы гарантирует получение надлежащих электрических характеристик в требуемом диапазоне температур.

Тепловая батарея полностью инертна и не реагирует до активации. Поскольку большинство внешних условий практически не влияет на инактивированную батарею, ее можно хранить более 20 лет. Батарею можно активировать в любой момент без подготовки, и она начнет подавать питание практически сразу.После активации батарея быстро достигает пикового напряжения, которое постепенно снижается в течение оставшейся части ее активного срока службы. После активации батарея функционирует до тех пор, пока не истощится критически важный активный материал или пока батарея не остынет ниже точки плавления электролита.

Запросить информацию

Электрохимический состав

Усовершенствованные тепловые батареи состоят из набора последовательных ячеек. Каждая ячейка состоит из катода, сепаратора электролита, анода и пиротехнического источника тепловой энергии.

Анод

Анод

EaglePicher представляет собой запатентованную смесь с литием в качестве активного ингредиента. Этот анод позволяет изменять емкость в зависимости от более высокого содержания в нем лития. LiSi обычно использует 44% лития по сравнению с 20% для LiAl.

Катод

Дисульфид железа, который в настоящее время используется всеми производителями тепловых батарей, смешивается с электролитом и связующим для предотвращения течения при более высоких рабочих температурах и для лучшего использования.

Электролит

Наш электролит-сепаратор представляет собой эвтектическую смесь неорганических солей, сплавленных вместе в запатентованном процессе, а затем снова измельченных в порошкообразную форму.В эту гомогенную смесь добавляется связующее, чтобы она не текла при расплавлении.

Электролит — это секрет длительного срока хранения усовершенствованных тепловых батарей, и определение диапазона температур, в котором электролит работает должным образом, является одной из основных задач при разработке тепловых батарей.

Источник тепла

Источником тепла является однородная смесь порошка железа и перхлората калия. Смесь используется для обеспечения отличного воспламенения и получения очень тонких гранул.

Проектирование, разработка и производство

Стандартизация сводит к минимуму производственные затраты. Во время разработки EaglePicher оптимизирует вес анода и катода, площадь поверхности и толщину элементов для каждой батареи. Мы исследуем возможные проблемные области, которые могут повлиять на изготовление и сборку аккумуляторов.

В процессе проектирования тепловой батареи, помимо электрохимии ячеек, мы учитываем внутренние выводы, электрическую изоляцию, систему зажигания, теплоизоляцию, сборку коллектора и контейнера с кронштейном.Работая с EaglePicher, вы можете быть уверены, что мы разрабатываем, проверяем и поставляем передовые, но практичные проекты, готовые к производству.

Работать с нами

Тестирование

В EaglePicher все испытания на воздействие окружающей среды и вибрации проводятся на месте. Аккумуляторы для разработки подвергаются критическим динамическим нагрузкам в нашей лаборатории, чтобы гарантировать удовлетворительную работу конструкции в реальных полевых условиях.

История нашей электрохимии

1974: EaglePicher была первой компанией, которая произвела усовершенствованные тепловые батареи LiAl / FeS (40 кВтч) для выравнивания нагрузки и применения в электромобилях по различным контрактам с Аргоннской национальной лабораторией.

1976: Мы были первой компанией в мире, которая адаптировала эту перезаряжаемую систему к первичной тепловой батарее LiAl / FeS2, что мы достигли в рамках контракта с авиабазой Райт-Паттерсон для улучшения характеристик тепловой батареи.

1979: EaglePicher была первой компанией, которая процитировала и получила программу квалификации с твердой фиксированной ценой на LiAl / FeS2 тепловые батареи для использования в программе Advanced Medium Range Air-to-Air Missile (AMRAAM).

1982: Мы были первой компанией, которая произвела LiSi / FeS2 тепловые батареи для Министерства энергетики США на производственной основе. На сегодняшний день мы произвели тысячи батарей с использованием этой системы.

1984: Компания EaglePicher создала отдельный исследовательский отдел, занимающийся исключительно развитием тепловых технологий. Этот отдел, финансируемый за счет внутренних программ исследований и разработок, занимается исследованиями анодов, катодов и электролитов.

Подойдет ли тепловая батарея для вашей отрасли? EaglePicher разработала передовые конструкции тепловых батарей для клиентов, работающих на оборонном и космическом рынках.

Тепловая батарея

— обзор

Введение

За последние несколько десятилетий было предложено множество батарей на основе первичных магниевых анодов, в то время как лишь немногие из них были успешно разработаны, произведены и проданы. Привлекательные свойства магния были признаны еще на заре электрохимии.Магний нетоксичен, обладает высокой теоретической удельной (зарядовой) емкостью, очень низким окислительно-восстановительным потенциалом, легок и много.

Практические первичные магниевые батареи можно разделить на категории в соответствии с электролитической средой (водной или неводной), типом катода (твердый или жидкий) и общей формой батареи («обычные», резервные, активируемые водой и т. Д.).

Несмотря на привлекательные свойства магния в качестве анода в батареях, из-за различных химических и технических препятствий, магниевые батареи находят применение лишь в нескольких специализированных нишах, в основном в военной области.

Двумя основными трудностями при использовании магния для аккумуляторных батарей являются его высокий восстановительный потенциал и природа пассивных пленок, образующихся на магнии во многих электролитических растворах. Поскольку окислительно-восстановительный потенциал магния намного ниже выделения водорода, металл спонтанно и энергично реагирует с водой, что приводит к выделению газообразного водорода и полному растворению. Таким образом, для батарей на водной основе единственное решение этой проблемы — либо включение сильных окислителей в раствор, чтобы сформировать пассивирующий слой, либо отделение анода от электролита до тех пор, пока батарея не понадобится, как в случае резервных элементов.Для неводных аккумуляторов, а именно аккумуляторов на основе органических растворителей, одной из самых больших проблем является эффективная и прочная пассивирующая пленка, которой покрывается магний либо в виде слоя естественного оксида, либо из-за восстановления компонентов раствора (растворитель, следы кислорода, вода и т. д.). В отличие от лития, в большинстве случаев пассивирующие слои на магниевых электродах являются как электронными, так и ионными изоляторами. Таким образом, если не разработано специальное средство, магниевые аноды становятся электрохимически неактивными из-за этой пассивации.

Среди современных практичных первичных магниевых батарей важно упомянуть водоактивную магниевую батарею, батарею магний-органический электролит, тепловую батарею на основе оксида магния и ванадия и систему магний-воздух.

Первичные батареи из диоксида магния и марганца

Батарея из диоксида магния и марганца без резерва является аналогом обычного элемента цинк-MnO 2 с тем преимуществом, что имеет примерно вдвое большую плотность энергии.В этой батарее в качестве анода и композитного катода используется магниевый сплав из двуокиси магния (MnO 2 ), смешанной с углеродной сажей в качестве проводящей добавки. Важное различие между двумя ячейками заключается в использовании специальных слабощелочных электролитов (pH ∼8,5, поддерживаемых добавлением гидроксида магния (Mg (OH) 2 ) в качестве буфера), а именно перхлората магния с добавлением сильный окислитель, такой как хромат бария или лития, который создает стабильный пассивирующий слой на аноде.Этот пассивирующий слой имеет решающее значение для срока службы батареи, поскольку магний самопроизвольно вступает в реакцию с водой.

Схема реакции разряда аналогична схеме в ячейке Mg – MnO 2 резервного типа:

Mg + 2MnO2 + h3O → Mn2O3 + MgOh3

Напряжение холостого хода (OCV) для этого элемента составляет 1,9 –2,0 В, что на ∼1,1 В ниже теоретического значения. Функционирование элемента зависит от разрушения пассивации на анодной стороне в начале разряда батареи. Этот защитный слой никогда не восстанавливается полностью после частичной разрядки, и, таким образом, срок годности аккумулятора значительно снижается после активации.

Первичная батарея Mg – MnO 2 изготавливалась различных размеров, в основном для использования в военных целях. За исключением улучшенной плотности энергии по сравнению с элементами на основе цинка, магниевый элемент демонстрирует более пологую кривую разряда и более низкие рабочие температуры, которые имеют решающее значение для некоторых военных приложений.

Серьезным недостатком этой батареи является задержка напряжения. Задержка напряжения — это падение рабочего напряжения аккумулятора сразу после активации.Это явление отражает время, необходимое для электролитического пробоя пассивированного магниевого анода.

Предложены интересные модификации магниево-диоксидной батареи, в которых активный материал катода состоит из окисляющих органических соединений. Например, мета -динитробензол ( m -DNB) предлагается в качестве катодного материала с высокой удельной емкостью, обладающего емкостью 2 Ач gr -1 для восстановления m -DNB до n -фенилендиамина.Элементы с размером м -DNB показали, что они разряжаются с довольно плоской кривой напряжения, но имеют более низкое рабочее напряжение 1,1–1,2 В на элемент. На практике эти элементы показали лишь немного большую емкость по сравнению с традиционным катодом из диоксида марганца, а также показали худшие характеристики при низких температурах.

Магниевые резервные батареи
Магниевые водоактивные батареи

Это семейство первичных, резервных батарей, содержащих аноды из магния или магниевого сплава, различные катоды и сухие соли (Таблица 1).Эти батареи активируются один раз для непрерывного использования путем введения воды: чистой воды, морской воды или воды с соответствующей солью электролита и, в недавнем уникальном случае, даже мочи. Водоактивируемые магниевые батареи были разработаны для удовлетворения потребности в высокоэнергетических батареях с увеличенным сроком хранения. Батареи имеют сухую конструкцию, что устраняет главную проблему коррозии анода. Это сказывается на батареях с очень долгим сроком хранения.

Таблица 1. Характеристики нескольких водоактивированных магниевых батарей

–300
Положительный электрод (катод) Хлорид серебра Хлорид свинца Йодид меди Тиоцианат меди Хлорид меди

Отрицательный электрод (анод) Магний
Электролит Проводящие водные растворы
Напряжение холостого хода (В) 1.6–1,7 1,1–1,2 1,5–1,6 1,5–1,6 1,5–1,6
Номинальное напряжение при 5 мА см –2 (В) 1,4–1,5 0,9–1,06 1,3–1,5 1,25–1,4 1,2–1,4
Внутреннее сопротивление (Ом) 0,1–2 1–4 1–4 1–4 2 Теоретическая удельная емкость катода (Ач гр −1 ) 0.187 0,193 0,141 0,22 0,271
Полезная мощность от теоретической (%) 60–75 60–75 60–75 60–75
Удельная энергия Вт · ч кг −1 100–150 50–80 50–80 50–80 50–80
Плотность энергии L −1 180 50–120 50–120 50–120 20–200
Рабочая температура (° C) Между –60 и +65
Катоды

Для этого семейства батарей предлагались различные катоды.Выбор химического состава катода в этом случае очень гибкий. Среди многочисленных протестированных катодных материалов наиболее важными являются CuCl, AgCl 2 , PbCl 2 , Cu 2 I 2 , CuSCN и MnO 2 . Во всех случаях анодная химическая реакция представляет собой окисление магния в воде с образованием иона магния.

Mg → Mg2 ++ 2e−

Реакция разряда магниевого анода в основном дает гидроксид магния по схеме:

Mg + 2OH− → MgOh3 + 2e−

Катодная реакция для всех материалов катода (что являются простыми солями), за исключением оксидов, представляет собой полное восстановление иона переходного металла до металлического состояния:

AgCl + e− → Ag + Cl−

PbCl2 + 2e− → Pb + 2Cl−

CuCl + e− → Cu + Cl−

В случае оксида марганца катодная реакция:

2MnO2 + h3O + 2e− → Mn2O3 + 2OH−

Два усовершенствованных катода, которые были разработаны и введены в практическое использование, состоят из соль переходного металла, смешанная с серой.Соответствующие схемы электрохимических реакций:

Cu2I2 / S + e− → 2Cu + 2I−

2CuSCN / S + 2e− → 2Cu + 2SCN−

Эти серосодержащие катоды демонстрируют потенциалы, которые выше, чем у ячеек с медной солью. Только. Предполагается, что во время разрядной реакции электрогенерированная медь вступает в реакцию с серой.

Все батареи этого семейства страдают различными недостатками, наиболее важным из которых является паразитная реакция коррозии, при которой магниевый анод напрямую реагирует с водой, выделяя газообразный водород, гидроксид магния и тепло.Кроме того, ни один из этих аккумуляторов не может храниться для дальнейшего использования после частичного разряда из-за реакции коррозии.

Водоактивированные магниевые батареи имеют только очень специализированное применение, главным образом в военной, морской и авиационной областях. Некоторые из важных применений этих батарей — источники питания для гидроакустических буев, электрических торпед, метеорологических аэростатов, оборудования для спасения в воздухе и на море, пиротехнических устройств, морских маркеров и аварийных огней.

Недавний патент и документы описывают новую уникальную магниевую батарею, активируемую жидкостью.Эта батарея в основном представляет собой такую ​​же водно-активируемую батарею из хлорида магния и меди, но в новой конструкции она активируется мочой, и она сделана из тонких листов активных материалов, чтобы получить элемент толщиной с бумагу. Батарея с низким энергопотреблением и низкой плотностью энергии предназначена для домашнего использования в одноразовых медицинских устройствах, таких как тесты здоровья и анализ крови на сахар при диабете.

Магниевые тепловые батареи

Эта статья не будет полной без упоминания тепловой резервной батареи Mg / V 2 O 5 .Эта батарея, как следует из названия, состоит из магниевого анода, катода из оксида ванадия и смеси твердого хлорида лития и хлорида калия в качестве резервного электролита. Батарея приводится в действие пиротехническим устройством, которое запускает и расплавляет солевую смесь. Температура плавления этой смеси составляет около 355 ° C.

Очевидно, что, как и все тепловые батареи, тепловая батарея Mg / V 2 O 5 является очень специализированной и предназначена только для использования в военных целях и в космосе.Эти батареи дороги, опасны и недолговечны. Основными преимуществами этих батарей являются их высокая удельная мощность, надежность и длительный срок хранения. Эти батареи, благодаря сложному механизму, специальному контейнеру и пиротехническому устройству внутри, обладают удельной плотностью энергии от низкой до умеренной.

Новая тепловая батарея может изменить правила хранения возобновляемой энергии

Новая тепловая батарея аккумулирует тепло из возобновляемых источников энергии.

Adobe Photo Stock — lovelyday12

Компания из Южной Австралии представила первое в мире действующее устройство для тепловой энергии (TED). Создатели TED сообщают, что батарея может накапливать возобновляемую энергию, имеет более высокую емкость, чем традиционные батареи, и полностью пригодна для вторичной переработки.

Термобатарея имеет те же функции, что и литий-ионные и свинцово-кислотные батареи; он может принимать любую форму электрического входа и создавать переменный ток (AC) или постоянный ток (DC).

В отличие от существующих батарей, он может заряжаться и разряжаться одновременно, по словам Сержа Бондаренко, генерального директора CCT Energy Storage. И вместо того, чтобы накапливать электрический заряд, он преобразует подводимый электрический ток в тепло.

«Это устройство, которое принимает любую форму электрического входа на входе и преобразует его в тепловую энергию», — объясняет он. «Мы используем кремний в качестве материала с фазовым переходом, плавим его и накапливаем тепло».

Емкость теплового аккумулятора в 12 раз больше, чем у свинцово-кислотных аккумуляторов, и он может хранить в пять-шесть раз больше энергии, чем литий-ионный.«Таким образом, емкость хранилища значительно выше, чем то, что мы видим сейчас у традиционных аккумуляторных устройств хранения на рынке», — говорит Бондаренко.

Признавая, что у всех технологий есть свои проблемы, Бондаренко по-прежнему считает, что у них есть конкурентное преимущество. Их тепловые батареи значительно дешевле свинцово-кислотных и литий-ионных.

По его оценкам, срок службы батареи составит не менее 20 лет, но им еще предстоит проверить это. Бондаренко объясняет, что характеристики кремниевого материала с фазовым переходом не ухудшаются, поэтому он может служить еще дольше.

По истечении срока службы аккумулятор можно перерабатывать, не оставляя вредных химикатов в окружающей среде.

Доктор Маникам Минакши, эксперт по материалам для хранения энергии в Университете Мердока в Западной Австралии, работает с литий-ионными батареями, которые накапливают энергию в виде химического вещества.

Минакши признает, что, хотя все устройства накопления энергии имеют достоинства и ограничения, тепловые батареи имеют более длительный срок службы и большую емкость, чем литий-ионные.

«Солнечная энергия — самая распространенная возобновляемая энергия, — добавляет он, — и любая избыточная энергия может храниться в виде тепловой энергии и высвобождаться при необходимости».

Комментируя новую батарею, он говорит: «Это новое открытие, обеспечивающее альтернативный способ разумного хранения возобновляемой энергии».

Прототип

TED был впервые разработан в 2011 году группой ученых и инженеров. Сейчас компания работает с исследователями из Университета Южной Австралии, чтобы снизить температуру плавления кремниевой подложки, что еще больше снизит конечную стоимость батареи.

«Это отличное сотрудничество», — говорит Бондаренко, добавляя, что две группы учатся друг у друга. Исследователи из университета довели температуру материала с фазовым переходом до 900 градусов по Цельсию, в то время как команда CCT теперь определила температуру кремния до 1600 градусов (2912 градусов по Фаренгейту).

Эндрю Робинсон, генеральный директор CCT Energy Storage, с устройством тепловой энергии (TED)

CCT Накопитель энергии

Следующий шаг — запуск прототипа в поле.Технология масштабируема, поэтому имеет большой потенциал для крупномасштабного хранения энергии. Для начала компания нацелена на «низко висящие плоды» — телекоммуникации и замену дизельного топлива.

Они заключили принципиальное соглашение с крупным владельцем активов в телекоммуникационной отрасли Австралии, который присутствует в Новой Зеландии и США. Батарея будет введена в эксплуатацию на неизвестном участке в течение следующего месяца или около того.

Они также стали партнерами MIBA Solutions в Европе.MIBA предлагает несколько экологически чистых продуктов, в том числе усовершенствованный зеркальный трекер, который концентрирует солнечное тепло с помощью зеркал.

Устройство занимает только круг диаметром 8 метров, что значительно снижает площадь, занимаемую типичным фотоэлектрическим объектом. Кроме того, он более эффективен, он может вращаться, следуя за солнцем, и переворачиваться вверх дном, чтобы избежать скопления пыли.

Тепло, которое оно генерирует, может быть напрямую переведено на TED. «Так что это партнерство, заключенное на небесах», — говорит Бондаренко. «На самом деле решение с точки зрения общих затрат на непрерывную работу очень хорошее.”

Обе компании поделят свои экспонаты на конференции по возобновляемым источникам энергии и хранению в Риме в конце мая.

CCT Energy Storage подписала соглашение, дающее MIBA Solutions эксклюзивные права на производство, строительство и распространение тепловых батарей в Дании, Швеции и Нидерландах.

Бондаренко также планирует использовать совместную технологию, чтобы помочь удаленным общинам избавиться от зависимости от дизель-генераторов. Чтобы проверить это, у них на рассмотрении есть проект по оказанию помощи изолированному сообществу на северо-западе Австралии «отключиться от сети».

Кроме того, они собираются подписать лицензию на распространение с крупным проектом экологического жилья в Великобритании, чтобы внести свой вклад в достижение целей устойчивого развития, не связанных с сетью.

«Они используют энергию из возобновляемых источников для местных жителей», — поясняет Бондаренко. «И какую энергию они не используют, они сами возвращают в сеть или продают другим. Так что сообщества в основном будут использовать аккумуляторные батареи ».

Бондаренко говорит, что он в восторге от возможностей.«Это действительно меняет мир».

Раскрытие информации: Натали — старший научный сотрудник Университета Южной Австралии. Она обнаружила их связь с CCT Energy Storage во время интервью с Сержем Бондаренко и не связана ни с командой, ни с проектом .

«Первая в мире работающая тепловая батарея» обещает дешевое, экологичное и масштабируемое хранилище энергии

Южная Австралия недавно ввела в эксплуатацию самую большую в мире литиевую батарею — но, возможно, этого следовало подождать.Местный стартап заявляет, что он построил первую в мире работающую тепловую батарею, устройство со сроком службы не менее 20 лет, которое может хранить в шесть раз больше энергии, чем литий-ионные батареи на единицу объема, за 60-80 процентов от цены.

Climate Change Technologies, также известная как CCT Energy Storage, выпустила свой TED (Thermal Energy Device) с рядом замечательных заявлений. TED — это модульный накопитель энергии, который принимает любой вид электричества — солнечного, ветрового, вырабатываемого из ископаемого топлива или напрямую из сети — и использует его для нагрева и плавления кремния в сильно изолированной камере.Всякий раз, когда эта энергия требуется, она извлекается с помощью теплового двигателя. Стандартный блок TED вмещает 1,2 мегаватт-часа энергии со всей входной и выходной электроникой на борту и легко помещается в 20-футовый (6-метровый) контейнер.

Вот некоторые из знаменитых заявлений CCT о TED: для объема заданного размера он может хранить в 12 раз больше энергии, чем свинцово-кислотная батарея, и в несколько раз больше, чем литий-ионные растворы. Установки могут масштабироваться от 5-киловаттных приложений до практически неограниченного размера.Сотни мегаватт мгновенно доступной и легко регулируемой мощности не должны быть проблемой — все, что вам нужно сделать, это добавить больше устройств в стиле plug-and-play. В случае сбоя каждое устройство TED может оставаться активным около 48 часов.

Он также может заряжать и разряжать одновременно, и в каждом ящике всего три движущихся части, поэтому обслуживание практически не требуется. Там, где литий-ионные и другие батареи со временем деградируют, возможно, снижая емкость до 80 процентов примерно за 5000 циклов или около того, система TED не показала никаких признаков деградации после 3000 циклов обслуживания на испытательном стенде, и генеральный директор CCT Серж Бондаренко сообщает нам. по телефону, что компания ожидает, что ее устройства прослужат не менее 20 лет.

«Расплавленный кремний не разлагается, как литий», — говорит Бондаренко. «Это химический процесс, наш — это просто фазовый переход под воздействием тепла. На самом деле, похоже, что кремний даже лучше сохраняет тепло после каждого цикла. И если вам действительно нужно вывести устройство TED из эксплуатации, оно подлежит 100-процентной переработке. не создают экологических проблем, как литий ».

Что важно для любого крупномасштабного использования, это конкурентоспособная стоимость — Бондаренко прогнозирует, что это будет стоить около 60-80 процентов от цены, которую вы заплатили бы за эквивалентное литий-ионное решение, такое как блоки питания Tesla, при этом занимая меньше места на земля.TED можно легко адаптировать к сейсмоопасной среде, установив его на сейсмоустойчивой платформе, но в случае серьезной проблемы, по словам Бондаренко, «мы просто выключаем его, и он остывает, пока не будет снова готов к работе. Это очень безопасно «. Имейте в виду, поскольку температура плавления кремния превышает 1400 ° C (2550 ° F), это не то, что вам нужно, чтобы капать на землю.

CCT подписала первоначальную сделку по поставке устройств TED для компании Stillmark Telecommunications, а также взаимное производственное соглашение с группой MIBA, которая будет иметь эксклюзивные права на производство и продажу технологии через Данию, Швецию и Нидерланды. добавление других европейских стран в этот список.Производство должно начаться в этом квартале, и Бондаренко говорит, что после того, как устройства будут испытаны на коммерческой основе, компания планирует быстро наращивать производство и быть готовой к строительству установок мощностью более 100 мегаватт в течение нескольких лет.

Очевидно, это хорошая новость для сектора возобновляемых источников энергии. Ветровые, солнечные, приливные и другие возобновляемые источники энергии могут быть очень эффективными для выработки большого количества энергии, но только тогда, когда она доступна, а не по запросу. Решения для хранения энергии на уровне сети могут накапливать энергию во время солнечного пика полуденной жары, а затем возвращать ее в сеть в периоды пиковой нагрузки вечером, когда солнце не светит, что делает возобновляемые источники энергии поистине круглосуточным источником энергии.

Может ли огромная плотность энергии системы также уменьшиться для питания электромобилей? «Нет, — говорит Бондаренко, — он слишком большой. Контейнер, изоляция, тепловой двигатель, он должен быть определенного размера, чтобы реализовать преимущества его плотности. Но мы, безусловно, можем зарядить электромобилей, и мы уже были в обсуждения с некоторыми производителями больших электрических паромов, которые могут заряжать аккумулятор в доке и использовать его для питания своих паромов ».

Если все пойдет так, как полагает CCT, эта дешевая тепловая батарея высокой плотности, питаемая множеством элементов и полностью пригодная для вторичной переработки, может стать ключевой технологией, которая поможет продвинуть мир к экологически чистой энергии будущего.

Источник: CCT Technologies

Являются ли тепловые батареи альтернативой литий-ионным?

Даже те, кто проявляет незначительный интерес к энергетической отрасли, слышали о литий-ионных батареях, которые многие рассматривают как решение для революции в области аккумуляторных батарей для электромобилей. Но может быть менее известная и потенциально более эффективная альтернатива тепловым батареям.

Основной принцип работы тепловой батареи прост. Катушки электрического сопротивления нагревают недорогой носитель тепла (кварцевый песок), используя дешевую избыточную электроэнергию, такую ​​как прерывистые солнечные и ветровые источники энергии.

Энергия хранится в виде тепла сверхвысокой температуры (до 1000 ℃ / 1850 ℉) — за небольшую часть стоимости батарей. При необходимости специализированная турбина преобразует тепло в электричество. Инновационная турбина может сделать это без сгорания, поскольку воздух атмосферного давления проходит через «накопитель тепла» и приводит в действие «турбину» для выработки электроэнергии.

За счет добавления камеры сгорания аккумулятор может также производить еще более управляемую резервную мощность, в идеале используя в процессе сгорания топливо без выбросов, такое как зеленый водород.Таким же образом аккумулятор может обеспечить вращающийся резерв.

Перспективы

Thermal были недавно улучшены благодаря новому исследованию Университета штата Аризона (ASU), в котором оценивались рыночные возможности шведской экологически чистой компании TEXEL Energy Storage и было установлено, что TEXEL предлагает более низкую стоимость литий-ионных батарей для американского рынка.

Исследование показывает, что технология TEXEL может быть успешной в Калифорнии, и предлагает компании использовать все клиентские сегменты калифорнийского рынка для комбинированных приложений хранения и генерации, где технология TEXEL в сочетании с солнечными фотоэлектрическими батареями стоит в среднем 8 центов за кВтч (5 центов). вкл.тепловая) по сравнению с 14 центами за кВтч для солнечных фотоэлектрических и литий-ионных аккумуляторов для крупных коммерческих и промышленных приложений.

В Нью-Йорке разница в ценах между тарифами на электроэнергию в непиковый и непиковый периоды достаточно велика, чтобы создать возможность для использования TEXEL на бытовом и коммерческом рынках при рассмотрении арбитража при хранении — по сути, зарядка аккумуляторов с низкими ценами на энергосистему и разрядка аккумуляторов во избежание более высокие, пиковые сетевые цены. Например, TEXEL может дать среднюю стоимость поставленной электроэнергии для жилых домов на уровне 7 центов за кВтч по сравнению с литий-ионными батареями при 14 центах за кВтч.

Кроме того, в отчете подчеркивается возможность для рынка соглашений о закупке электроэнергии (PPA) с объединенным хранением и генерацией. Недавнее 4-часовое литий-ионное хранилище плюс солнечный PPA дало смешанную стоимость 43 доллара за МВтч по сравнению с 26 долларами за МВтч, которые были бы возможны с 4-часовым TEXEL плюс солнечным PPA.

Ларс Якобссон, основатель и генеральный директор шведской компании по чистым технологиям Texel Energy Storage, которая намеревается производить эту технологию в США, сказал, что исследование ASU показывает, что TEXEL имеет большие возможности на американском рынке и имеет «правильную ориентацию» на Калифорнию. .«Это также показывает, что наша технология является чрезвычайно конкурентоспособной альтернативой существующим технологиям хранения энергии, таким как литий-ионные батареи. Экономически жизнеспособная и циклическая технология хранения энергии необходима, чтобы иметь возможность внести изменения в производство и распределение энергии в будущем и достигать будущих целей и законодательства в таких штатах, как Калифорния ».

Металлогидридная технология термохимического накопления энергии

TEXEL представляет собой новое решение, которое может хранить энергию и обеспечивать как электрическую, так и тепловую мощность.Кроме того, химия для хранения TEXEL изготовлена ​​из экологически безвредных химикатов, которые стабильны в течение длительного времени и имеют ожидаемый жизненный цикл 40 лет.

Эти химические вещества могут быть утилизированы и переработаны, что помогает создать круговой рыночный механизм для снижения воздействия на окружающую среду по сравнению с одноразовыми батареями, которые практически не подвергаются переработке. Кроме того, остаточная стоимость в конце жизненного цикла повышает экономичность проекта за счет возмещения части капитальных вложений.

«Переход к низкоуглеродной, устойчивой энергетической системе и эволюция к безуглеродному будущему потребует сверхдешевых хранилищ, изготовленных из экологически безвредных материалов, стабильных в течение длительного времени без деградации и потерь энергии и пригодных для вторичной переработки. «Технология хранения TEXEL представляет собой новое решение, которое не только сохраняет энергию, но и может обеспечивать как электрическую, так и тепловую мощность», — сказал доцент ASU Натан Джонсон, директор Лаборатории энергетических и энергетических решений (LEAPS) и главный исследователь учиться.

Результаты исследования также указывают на возможности для TEXEL предоставлять конкурентоспособные, устойчивые и надежные источники энергии для других регионов.

Рынок электромобилей (EV) быстро растет и даже доказал свою устойчивость к отключениям, связанным с COVID-19, демонстрируя годовой рост в течение 2020 года, что, в свою очередь, является стимулом для крупных инноваций в секторе аккумуляторных батарей.

Battery Resourcers, вертикально интегрированная компания по переработке и производству литий-ионных аккумуляторов, недавно объявила о соглашении с American Honda Motor Co.по переработке аккумуляторов для электромобилей Honda и Acura. Аккумуляторы Honda первоначально будут перерабатываться на недавно расширенном заводе компании в Вустере, штат Массачусетс, а затем на новом заводе промышленного масштаба, который начнет работать весной 2022 года. Новый завод, который будет способен перерабатывать более 20 миллионов фунтов батареи.

Корпорация Albemarle открыла свой Центр инноваций в области аккумуляторных материалов (BMIC), расположенный на территории Кингс-Маунтин, штат Северная Каролина. Ожидается, что он будет полностью введен в эксплуатацию в этом месяце и будет поддерживать платформы Albemarle для производства гидроксида лития, карбоната лития и передовых материалов для хранения энергии.Он был оборудован, чтобы обеспечить синтез новых материалов, определение характеристик и анализ свойств материалов, возможности масштабирования материалов и интеграцию материалов в аккумуляторные элементы для тестирования производительности.

Comau разработала линию по производству крупносерийных модулей для производства литий-ионных батарей нового поколения для Leclanché, ведущего мирового поставщика решений для хранения энергии для тяжелого транспорта, военно-морского и железнодорожного транспорта. Эта высокоавтоматизированная линия является результатом одновременного процесса проектирования и сочетает в себе промышленных роботов, системы технического зрения, лазерную сварку и автоматизированную поточную проверку соединений с помощью искусственного интеллекта.

Это позволит Leclanché производить до шести раз превышающую текущую мощность компании, достигая выпуска более 60 000 модулей в год. Также ожидается, что это решение снизит затраты на 20%, поддержит 50 различных конфигураций продукта и сэкономит драгоценное время Leclanché при внедрении новых форматов в производственную линию.

В мае была представлена ​​новая батарея от 247Solar Inc., дочернего предприятия MIT, работающая как электрохимическая батарея, но со значительными преимуществами при более длительном сроке службы.Он разработан для замены традиционных дизельных генераторов на удаленных шахтах, и компания утверждает, что он обеспечивает круглосуточную высоконадежную работу с более высоким проникновением возобновляемых источников энергии, значительной экономией топлива и значительным снижением эксплуатационных расходов в течение всего срока службы.

МЭА поставило перед собой цель электрифицировать 30% мирового автопарка к 2030 году. Это означает, что к 2030 году будет электрифицировано 44 миллиона электромобилей, революция в области мобильности, которая должна питаться примерно от 220 миллиардов литий-ионных аккумуляторных элементов. Но поскольку производители стремятся к устойчивой эффективности, тепловые батареи также могут найти свое место.

Как работают тепловые батареи?

Что такое тепловая батарея?

Любую тепловую массу по определению можно назвать тепловой батареей, поскольку она способна накапливать тепло. В контексте дома это означает плотные материалы, такие как кирпич, кладка и бетон. Даже кувшин с водой, стоящий в солнечном окне, является своего рода тепловой батареей, поскольку он улавливает, а затем выделяет тепло от солнца.

Хорошо изолированный бетонный пол также действует как тепловая батарея; как только вы накачаете его полным теплом, он долго остынет (в зависимости от толщины), и в течение этого времени он регулирует внутреннюю температуру.

Одно из практических применений для получения максимальной отдачи от излучающего бетонного пола, поскольку тепловая батарея может быть в областях с колеблющимися затратами на электроэнергию — вы можете настроить пол на таймер, чтобы он включался только в часы с низким тарифом (с 19:00 до 7:00 в Онтарио Например). В течение двенадцати часов, когда он выключен, он действует как аккумулятор, медленно выделяя накопленное тепло, поэтому вам не придется платить по более высоким тарифам в часы пик.

MIT Solar House через Викимедиа

По мере того, как вы приближаетесь к области активных систем аккумулирования тепла, одним из наиболее распространенных типов тепловых батарей (не то чтобы их много) является огромный резервуар для воды, закопанный в землю, который нагревается. солнечными тепловыми панелями.

Даже этот тип системы не нов, первый дом в Соединенных Штатах с активной системой солнечного отопления был построен в 1939 году в кампусе Массачусетского технологического института (Массачусетский технологический институт) и располагался на вершине огромного резервуара с водой, который нагревается. тепловыми солнечными панелями.

Тепловая батарея MIT Solar House через Викимедиа

Что такое тепловые батареи с фазовым переходом?

Использование «фазового перехода» немного поднимает планку — оставайтесь со мной, это будет весело, обещаю 🙂

Требуется значительный вклад энергии, чтобы заставить материал превратиться из твердого в жидкое.Эта энергия высвобождается позже, когда материал снова затвердевает. Пока происходят эти преобразования и материал либо поглощает, либо выделяет энергию, температура остается постоянной. После завершения фазового перехода материал снова начнет изменять температуру.

Так что это означает в реальном выражении? Это означает, что для того, чтобы растопить воду, воск, металл, камень или что-то еще, вам нужно дать ему тонну энергии. но при этом температура не меняется.Таким образом, ваша «батарея» имеет больше энергии, и вы можете хранить больше тепла в том же объеме пространства.

Трудно воспользоваться температурой плавления 0 ° Цельсия, но воск плавится при температуре около 37 ° Цельсия (в зависимости от его точного химического состава), что идеально подходит для сбора и хранения тепла от солнечных тепловых коллекторов.

Как построить тепловую батарею:

Если у вас есть солнечная панель, собирающая тепло (непосредственно нагревающая воздух или жидкость, а не генерирующая энергию с помощью фотоэлектрических элементов), вы можете использовать ее для зарядки своей тепловой батареи.Представьте себе это — большой резервуар с воском (или водой), который нагревается нагревательными змеевиками солнечного коллектора. Через этот же резервуар проходит другой змеевик, который отбирает тепло, чтобы перекачивать его через ваш лучистый пол или любую другую систему распределения тепла, которая у вас есть.

Удельная теплоемкость:

Если вы возьмете твердый парафин (теплоемкость Cp = 2,5 кДж / кг · K и теплота плавления 210 кДж / кг), скажем, 1 кг, при комнатной температуре вам потребуется 2,5 кДж (килоджоулей) тепла, чтобы Блок 1 кг выдерживает температуру от 20 ° C до 21 ° C.Чтобы температура повысилась с 21 ° C до 22 ° C, вам также потребуется 2,5 кДж (то есть такое же количество энергии).

Парафин плавится примерно при 37 ° C. Если она упадет до 36 ° C, вам снова потребуется всего 2,5 кДж, чтобы вернуть ее к 37 ° C, но вам потребуется 210 кДж (в 84 раза больше), чтобы перейти с 37 до 38 ° C.

Это связано с тем, что для того, чтобы расплавиться, необходимо разорвать некоторые химические связи в твердой решетке, а это требует дополнительной энергии. Итак, в целом, если около килограмма парафина лежит при температуре 20 ° C, вам потребуется 252 штуки.5 кДж, чтобы довести его до 38 ° C.

Бетон является одним из наиболее распространенных строительных материалов с высокой теплотворной способностью. В отличие от парафина, 1 кг бетона (Cp = 0,88 кДж / кг · K) потребует 15,8 кДж, чтобы сделать то же самое. Для воды (Cp = 4,18 кДж / кг · K) необходимое количество энергии составит 75,2 кДж.

Количество вложенной энергии — это количество энергии, хранящейся в материале, поскольку эта энергия позже будет высвобождаться, когда материал снова остынет до 20 ° C или комнатной температуры. Хотя существует множество материалов, которые можно использовать для аккумулирования тепла, это всего лишь краткое сравнение некоторых из наиболее широко доступных.

Итак, парафин может сохранять в 16 раз больше тепла на килограмм, чем бетон, и в 3,4 раза больше, чем вода. Таким образом, хотя вода может быть не лучшим материалом для хранения тепла, она, безусловно, является наиболее доступной по цене и легкодоступной.

Значение Cp, указанное в тексте выше, относится к теплоемкости материалов.

q = м Cp ΔT

где:

q = энергия [Дж]

м = масса материала [кг]

Cp = теплоемкость материала [кДж / (кг · K)]

ΔT = разница температур [K или ° C]

Подробнее о проектировании дома на пассивных солнечных батареях можно узнать здесь

Схема тепловой батареи любезно предоставлено компанией Alternative-Photonics.com /

Диаграммы тепловых батарей любезно предоставлены компанией Alternative Photonics.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.