Как в батареях регулировать тепло: регулятор, как регулировать температуру радиатора в квартире, батареи с регулятором тепла кранами, радиаторы с регулировкой

ТеплоСпец

Как сделать подключение теплого пола к котлу – пошаговое руководство
Поскольку водяной теплый пол все чаще обустраивают в загородных домовладениях, их владельцам не помешает знать, как правильно подключить такую систему теплоснабжения к газовому котлу. Если нет желания самостоятельно выполнять такую работу, знание нюансов поможет следить за ходом выполнения монтажа и запуска отопительного оборудования.

Как запустить теплый водяной пол правильно – последовательность и порядок действий
В последние годы теплый пол стал более востребованным у владельцев загородных домов. Но его первое включение является ответственной процедурой. Не все хозяева объектов недвижимости знают, как запустить теплый водяной пол правильно. Ввод его  в эксплуатацию состоит из нескольких этапов.

Как рассчитать площадь окраски чугунных радиаторов отопления
Чугунные батареи, прослужившие много лет, портят интерьер помещения  непривлекательным внешним видом. Дело в том, что со временем масляная краска на этих отопительных приборах начинает выцветать, слоиться и покрываться трещинами. Чтобы отреставрировать их поверхность, необходимо знать площадь чугунного радиатора отопления для покраски.

Какие алюминиевые радиаторы лучше – виды батарей из алюминия
Алюминиевые радиаторы обладают достойным внешним видом, у них доступная стоимость, а по степени теплоотдачи они занимают лидирующую позицию среди радиаторов, устанавливаемых в объектах недвижимости.

Как сделать буржуйку – варианты самодельных печей
Несложная в изготовлении печь — буржуйка зарекомендовала себя как эффективный отопительный агрегат, который широко используют для обогрева дачных построек, гаражей, возводимых строений разного назначения и других объектов недвижимости. Она является достойной альтернативой полноценной системы теплоснабжения.

Какая бывает термостойкая штукатурка для печей и каминов – виды огнеупорных смесей
В холодные зимние вечера приятно провести время около горящего очага. Но, чтобы он был безопасным в эксплуатации и являлся гармоничным украшением интерьера комнаты, необходимо использовать специально предназначенную для оштукатуривания печей и каминов смесь, которую называют жаропрочной, огне- и термостойкой.

Как рассчитать диаметр трубы для отопления – варианты и способы
Перед обустройством системы теплоснабжения с принудительной циркуляцией рабочей среды необходимо выбрать трубы. Их основной задачей является доставка определенного количества тепловой энергии к радиаторам. Поэтому надо понимать, как для отопления подобрать диаметр трубы, чтобы жить в доме было комфортно.

Какой камин для отопления загородного дома выбрать – виды, особенности
Поскольку современный камин является мощным агрегатом, с его помощью можно даже обогревать собственное домовладение. Безусловно, он по своей эффективности будет уступать системе теплоснабжения, работающей на газовом котле. Чаще всего камин для отопления загородного дома используют исключительно в качестве дополнительного источника теплой энергии.

Какие бывают солнечные системы отопления – виды, характеристики, особенности выбора
В большинстве регионов России на обогрев жилых домов тратятся огромные суммы. Это заставляет домовладельцев искать дополнительные возможности в этой сфере. Энергия солнечного излучения – это экологически чистое и бесплатное тепло. Применяя современные технологии, можно использовать солнечную энергию для обогрева помещений в регионах средней и южной части России.

Как подключается котел газовый и твердотопливный в одном – особенности установки
Особенностью твердотопливных котлов является необходимость загрузки дров для поддержания тепла в приборах отопления, для этого со стороны жильцов требуется постоянное внимание. Решением проблемы в такой ситуации можно назвать подключение теплоаккумулятора, установка дополнительного котла в систему отопления  или использование одновременно двух котлов: твердотопливного и газового.

Зачем нужна чистка газовой колонки и как её прочистить правильно
Наличие природного газа в регионе проживания делает более выгодным использование водонагревателей, которые работают на этом топливе. Подобные устройства удобны в использовании, экономичны и долговечны при условии своевременного технического обслуживания. Для эффективной работы теплообменник газовой колонки требует ежегодной чистки. Такой процесс вполне можно осуществить самостоятельно, если соблюдать правила очистки газовой колонки.

Правильная регулировка батарей отопления в квартире – комфорт в доме и экономия средств
С наступлением отопительного сезона жители многоэтажных и частных жилых домов испытывают некоторые трудности с обогревом. Чтобы в каждой комнате квартиры было одинаково тепло, требуется регулировка температуры в приборах отопления.

Выбираем дрова для камина — какие лучше и практичнее
В последние годы все больше хозяев устанавливают у себя дома дровяные печи или камины. Такое решение обосновано как с практической стороны, поскольку топливо обходится сравнительно недорого, так и с точки зрения уюта – живой огонь всегда придает дому своеобразный и очень характерный комфорт. Чтобы камин работал нормально, для него нужно подбирать качественные дрова. О том, какие дрова для камина лучше, и пойдет речь в данной статье.

Как сделать отделку камина искусственным камнем – пошаговое руководство
Одним из самых распространенных облицовочных материалов для камина является искусственный камень. Популярность этого материала не случайна – у искусственного камня есть ряд положительных качеств, за которые он и ценится. Впрочем, слепо доверять популярности не стоит, ведь у любого материала есть и недостатки. В данной статье будут рассмотрены особенности искусственного камня и способы отделки камина данным материалом.

Как установить байпас в систему отопления – варианты и правила установки
В современном строительстве при обустройстве отопительных систем обязательно используется байпас. Данный элемент существенно упрощает обслуживание и ремонт любых элементов системы отопления, а также оказывает положительное влияние на эффективность и экономичность отопления. В данной статье речь пойдет о том, как правильно установить байпас в системе отопления.

Какие бывают бытовые газовые котлы отопления – виды, особенности, правила монтажа и эксплуатации
Самым популярным видом отопления на сегодняшний день является газовое, что обуславливается крайне низкой стоимостью топлива и сравнительно невысокой стоимостью отопительного оборудования. Выбор подходящего оборудования для обустройства индивидуального отопления может осложняться тем, что на рынке оно представлено в обширном многообразии. Чтобы не сталкиваться с проблемами при выборе, стоит рассмотреть бытовые газовые котлы подробнее и разобраться в характеристиках разных моделей котлов.

Как сделать подключение термостата к газовому котлу – теория и практика
Термостат представляет собой устройство, которое в автоматическом режиме регулирует работу отопительного котла. Регулировка осуществляется за счет отслеживания температуры воздуха в помещении, при изменении которой устройство повышает или снижает интенсивность отопления. Во многих современных котлах имеются интегрированные термостаты, но иногда приходится устанавливать их как дополнительное оборудование. В данной статье речь пойдет о том, как подключить термостат к газовому котлу.

Почему шумит циркуляционный насос отопления и как это исправить
В подавляющем большинстве частных домов обустраивается индивидуальная отопительная система. Такое решение является самым простым и логичным – к частным домам редко подводится централизованное отопление. К тому же, индивидуальные системы можно обустраивать по самым разным схемам и запускать отопление именно тогда, когда нужно.

Как промыть батарею отопления — инструкция
Эффективность любой, даже очень качественной отопительной системы в процессе эксплуатации постепенно снижается. Это значит, что при одинаковых исходных условиях в помещение попадает намного меньше тепла, то есть оно хуже обогревается. Зачастую причиной такого явления становится засорение радиаторов. Высокая температура теплоносителя, циркулирующего по отопительному контуру, а также низкое качество воды, приводит к образованию накипи, которая оседает на стенках радиаторов. Металл, из которого сделаны батареи, со временем начинает ржаветь. Мелкие частицы ржавчины и накипи смешиваются с циркулирующей водой и засоряют систему, снижая ее теплоотдачу. Далее в материале мы расскажем, как промыть батарею отопления, чтобы повысить ее эффективность, используя для этого подручные средства и простые методы работы.

Устройство газовой котельной в частном доме – требования, нормативы
Организовывая автономную систему отопления, необходимо выделить индивидуальную площадь под установку отопительного оборудования. Газовая котельная в частном доме должна соответствовать определенным нормам безопасности, несоблюдение которых чревато серьезными последствиями.

ТеплоСпец

Как сделать подключение теплого пола к котлу – пошаговое руководство
Поскольку водяной теплый пол все чаще обустраивают в загородных домовладениях, их владельцам не помешает знать, как правильно подключить такую систему теплоснабжения к газовому котлу. Если нет желания самостоятельно выполнять такую работу, знание нюансов поможет следить за ходом выполнения монтажа и запуска отопительного оборудования.

Как запустить теплый водяной пол правильно – последовательность и порядок действий
В последние годы теплый пол стал более востребованным у владельцев загородных домов. Но его первое включение является ответственной процедурой. Не все хозяева объектов недвижимости знают, как запустить теплый водяной пол правильно. Ввод его  в эксплуатацию состоит из нескольких этапов.

Как рассчитать площадь окраски чугунных радиаторов отопления
Чугунные батареи, прослужившие много лет, портят интерьер помещения  непривлекательным внешним видом. Дело в том, что со временем масляная краска на этих отопительных приборах начинает выцветать, слоиться и покрываться трещинами. Чтобы отреставрировать их поверхность, необходимо знать площадь чугунного радиатора отопления для покраски.

Какие алюминиевые радиаторы лучше – виды батарей из алюминия
Алюминиевые радиаторы обладают достойным внешним видом, у них доступная стоимость, а по степени теплоотдачи они занимают лидирующую позицию среди радиаторов, устанавливаемых в объектах недвижимости.

Как сделать буржуйку – варианты самодельных печей
Несложная в изготовлении печь — буржуйка зарекомендовала себя как эффективный отопительный агрегат, который широко используют для обогрева дачных построек, гаражей, возводимых строений разного назначения и других объектов недвижимости. Она является достойной альтернативой полноценной системы теплоснабжения.

Какая бывает термостойкая штукатурка для печей и каминов – виды огнеупорных смесей
В холодные зимние вечера приятно провести время около горящего очага. Но, чтобы он был безопасным в эксплуатации и являлся гармоничным украшением интерьера комнаты, необходимо использовать специально предназначенную для оштукатуривания печей и каминов смесь, которую называют жаропрочной, огне- и термостойкой.

Как рассчитать диаметр трубы для отопления – варианты и способы
Перед обустройством системы теплоснабжения с принудительной циркуляцией рабочей среды необходимо выбрать трубы. Их основной задачей является доставка определенного количества тепловой энергии к радиаторам. Поэтому надо понимать, как для отопления подобрать диаметр трубы, чтобы жить в доме было комфортно.

Какой камин для отопления загородного дома выбрать – виды, особенности
Поскольку современный камин является мощным агрегатом, с его помощью можно даже обогревать собственное домовладение. Безусловно, он по своей эффективности будет уступать системе теплоснабжения, работающей на газовом котле. Чаще всего камин для отопления загородного дома используют исключительно в качестве дополнительного источника теплой энергии.

Какие бывают солнечные системы отопления – виды, характеристики, особенности выбора
В большинстве регионов России на обогрев жилых домов тратятся огромные суммы. Это заставляет домовладельцев искать дополнительные возможности в этой сфере. Энергия солнечного излучения – это экологически чистое и бесплатное тепло. Применяя современные технологии, можно использовать солнечную энергию для обогрева помещений в регионах средней и южной части России.

Как подключается котел газовый и твердотопливный в одном – особенности установки
Особенностью твердотопливных котлов является необходимость загрузки дров для поддержания тепла в приборах отопления, для этого со стороны жильцов требуется постоянное внимание. Решением проблемы в такой ситуации можно назвать подключение теплоаккумулятора, установка дополнительного котла в систему отопления  или использование одновременно двух котлов: твердотопливного и газового.

Зачем нужна чистка газовой колонки и как её прочистить правильно
Наличие природного газа в регионе проживания делает более выгодным использование водонагревателей, которые работают на этом топливе. Подобные устройства удобны в использовании, экономичны и долговечны при условии своевременного технического обслуживания. Для эффективной работы теплообменник газовой колонки требует ежегодной чистки. Такой процесс вполне можно осуществить самостоятельно, если соблюдать правила очистки газовой колонки.

Правильная регулировка батарей отопления в квартире – комфорт в доме и экономия средств
С наступлением отопительного сезона жители многоэтажных и частных жилых домов испытывают некоторые трудности с обогревом. Чтобы в каждой комнате квартиры было одинаково тепло, требуется регулировка температуры в приборах отопления.

Выбираем дрова для камина — какие лучше и практичнее
В последние годы все больше хозяев устанавливают у себя дома дровяные печи или камины. Такое решение обосновано как с практической стороны, поскольку топливо обходится сравнительно недорого, так и с точки зрения уюта – живой огонь всегда придает дому своеобразный и очень характерный комфорт. Чтобы камин работал нормально, для него нужно подбирать качественные дрова. О том, какие дрова для камина лучше, и пойдет речь в данной статье.

Как сделать отделку камина искусственным камнем – пошаговое руководство
Одним из самых распространенных облицовочных материалов для камина является искусственный камень. Популярность этого материала не случайна – у искусственного камня есть ряд положительных качеств, за которые он и ценится. Впрочем, слепо доверять популярности не стоит, ведь у любого материала есть и недостатки. В данной статье будут рассмотрены особенности искусственного камня и способы отделки камина данным материалом.

Как установить байпас в систему отопления – варианты и правила установки
В современном строительстве при обустройстве отопительных систем обязательно используется байпас. Данный элемент существенно упрощает обслуживание и ремонт любых элементов системы отопления, а также оказывает положительное влияние на эффективность и экономичность отопления. В данной статье речь пойдет о том, как правильно установить байпас в системе отопления.

Какие бывают бытовые газовые котлы отопления – виды, особенности, правила монтажа и эксплуатации
Самым популярным видом отопления на сегодняшний день является газовое, что обуславливается крайне низкой стоимостью топлива и сравнительно невысокой стоимостью отопительного оборудования. Выбор подходящего оборудования для обустройства индивидуального отопления может осложняться тем, что на рынке оно представлено в обширном многообразии. Чтобы не сталкиваться с проблемами при выборе, стоит рассмотреть бытовые газовые котлы подробнее и разобраться в характеристиках разных моделей котлов.

Как сделать подключение термостата к газовому котлу – теория и практика
Термостат представляет собой устройство, которое в автоматическом режиме регулирует работу отопительного котла. Регулировка осуществляется за счет отслеживания температуры воздуха в помещении, при изменении которой устройство повышает или снижает интенсивность отопления. Во многих современных котлах имеются интегрированные термостаты, но иногда приходится устанавливать их как дополнительное оборудование. В данной статье речь пойдет о том, как подключить термостат к газовому котлу.

Почему шумит циркуляционный насос отопления и как это исправить
В подавляющем большинстве частных домов обустраивается индивидуальная отопительная система. Такое решение является самым простым и логичным – к частным домам редко подводится централизованное отопление. К тому же, индивидуальные системы можно обустраивать по самым разным схемам и запускать отопление именно тогда, когда нужно.

Как промыть батарею отопления — инструкция
Эффективность любой, даже очень качественной отопительной системы в процессе эксплуатации постепенно снижается. Это значит, что при одинаковых исходных условиях в помещение попадает намного меньше тепла, то есть оно хуже обогревается. Зачастую причиной такого явления становится засорение радиаторов. Высокая температура теплоносителя, циркулирующего по отопительному контуру, а также низкое качество воды, приводит к образованию накипи, которая оседает на стенках радиаторов. Металл, из которого сделаны батареи, со временем начинает ржаветь. Мелкие частицы ржавчины и накипи смешиваются с циркулирующей водой и засоряют систему, снижая ее теплоотдачу. Далее в материале мы расскажем, как промыть батарею отопления, чтобы повысить ее эффективность, используя для этого подручные средства и простые методы работы.

Устройство газовой котельной в частном доме – требования, нормативы
Организовывая автономную систему отопления, необходимо выделить индивидуальную площадь под установку отопительного оборудования. Газовая котельная в частном доме должна соответствовать определенным нормам безопасности, несоблюдение которых чревато серьезными последствиями.

температура обратки и подачи, тепло от радиаторов

В квартирах или частных домах жильцы часто сталкиваются с явлением неравномерного нагрева радиаторов отопления в разных частях жилища. Характерны такие ситуации в случаях, когда помещения подключены к автономным отопительным системам.

Как оптимизировать систему отопления (СО), перестать переплачивать и чем поможет установка теплорегулятора для батарей — рассмотрим далее.

Зачем нужна регулировка тепла в квартире

По каким причинам граждане чаще производят регулировку тепла в принадлежащих им жилых помещениях:

  1. Возникает необходимость создания в доме максимально комфортных условий для жизни.
  2. Следует избавиться от лишнего воздуха в батареях, добиться эффективной отдачи тепла во внутренних помещениях.
  3. Своевременная установка регуляторов позволяет воздержаться от частого проветривания при перегреве воздуха с помощью открытых окон.
  4. Правильно подобранные регуляторы отопления и их грамотное использование позволят сократить размер платежей по этой услуге на четверть.

Важно! Манипуляции по установке регулятора СО следует производить до начала отопительного сезона. В разгар морозов такая процедура потребует перекрывания не только отопления в собственной квартире, но и в соседствующих, что создаст определённые неудобства.

Настройка температуры в многоквартирном доме на обратке и подаче

Установка регулятора отопительной системы будет зависеть от её общего устройства. Если СО смонтирована индивидуально для конкретного помещения, процесс совершенствования проходит благодаря следующим факторам:

  • система работает от котла индивидуальной мощности;
  • установлен специальный трехходовый кран;
  • прокачка теплоносителя происходит в принудительном порядке.

В целом для всех СО, работы по регулировке мощности будут заключаться в установке специального вентиля на саму батарею.

С его помощью можно не только регулировать уровень тепла в нужных помещениях, но и исключить отопительный процесс вовсе на тех площадях, которые слабо используются или не функционируют.

Существуют следующие нюансы в процессе регулировки уровня тепла:

  1. Системы центрального отопления, которые устанавливаются в многоэтажных домах, основываются зачастую на теплоносителях, где подача происходит строго вертикально сверху вниз. В таких домах на верхних этажах жарко, а на нижних — холодно, соответственно отрегулировать уровень отопления не получится.
  2. Если в домах используется однотрубная сеть, то тепло от центрального стояка подаётся в каждую батарею и возвращается обратно, что обеспечивает равномерное тепло на всех этажах здания. В таких случаях проще установить клапаны регулировки тепла — установка происходит на подающую трубу и тепло продолжает распространяться также равномерно.
  3. Для двухтрубной системы стояков монтируется уже два — тепло подаётся к радиатору и в обратном направлении, соответственно клапан регулировки можно установить в двух местах — на каждой из батарей.

Типы регулировочных клапанов для батарей

Современные технологии далеко не стоят на месте и позволяют для каждого радиатора отопления установить качественный и надёжный кран, который будет контролировать уровень тепла и нагрева. Подсоединяется он к батарее специальными трубами, что не займёт большого количества времени.

По типам регулировки выделяю два вида клапанов:

  1. Обычные терморегуляторы с прямым действием. Устанавливается рядом с радиатором, представляет собой небольшой цилиндр, внутри которого герметично расположен сифон на основе жидкости или газа, который быстро и грамотно реагирует на любые изменения температуры. В случае если температура батареи повысится, жидкость или газ в таком клапане расширятся, произойдёт давление на шток клапана регулятора тепла, который переместится и перекроет поток. Соответственно если температура понизится — процесс будет обратным.

Фото 1. Схема внутреннего устройства терморегулятора для батареи. Указаны основные части механизма.

  1. Терморегуляторы на основе электронных датчиков. Принцип работы аналогичен с обычными регуляторами, отличаются только настройки — все можно сделать не в ручном режиме, а в электронном — заложить функции заранее, с возможной отсрочкой времени и контролем температур.

Как отрегулировать радиаторы отопления

Стандартный процесс регулирования температуры радиаторов отопления состоит из четырёх этапов — стравливания воздуха, регулировки давления, открытия вентилей и прокачки теплоносителя.

  1. Стравливание воздуха. На каждом радиаторе есть специальный клапан, открыв который можно выпустить лишний воздух и пар, мешающий нагреву батареи. В течение получаса после такой процедуры необходимая температура нагрева должна быть достигнута.
  2. Регулировка давления. Чтобы давление в СО распределялось равномерно — можно повернуть запорные вентили разных батарей, закреплённых за одним отопительным котлом, на разное количество оборотов. Такая регулировка радиаторов позволит нагреть помещение как можно быстрее.
  3. Открытие вентилей. Установка специальных трёхходовых клапанов на радиаторах позволит убрать тепло в неиспользуемых помещениях или ограничить нагрев, допустим, на время вашего отсутствия в квартире днём. Достаточно просто закрыть вентиль полностью или частично.

Фото 2. Трехходовой клапан с терморегулятором, позволяющий легко настраивать температуру радиатора отопления.

  1. Прокачка теплоносителя. Если СО принудительная — прокачка теплоносителя осуществляется с использованием регулировочных вентилей, с помощью которых сливается некоторое количество воды, чтобы дать радиатору отопления возможность для нагрева.

Регулировка отопления в частном доме

В частных домах необходимо уделить внимание отопительным системам ещё на моменте проектирования, следует подобрать качественный котёл или иное отопительное оборудование.

Регулировать отопление в доме можно с помощью специальных технических устройств двух типов:

  • регулирующих — устанавливаются как на отдельных участках сети, так и для всей СО, помогают контролировать и регулировать уровень давления в системе, увеличивать или уменьшать его;
  • контролирующих — различные датчики и термометры, с помощью которых получается информация об уровне давления и других параметрах системы отопления и существует возможность для их регулировки в ту или иную сторону.

Для своевременного контроля за работой СО в доме нужно предусмотреть установку манометров и термометров на участках до и после отопительного котла, в нижней и верхней точках системы отопления, установку расширительного бака, клапанов-предохранителей, отводчиков воздуха. Если система отопления работает правильно, вода в ней не должна нагреваться выше 90 °C, а давление не будет превышать 1,5-3 атмосфер.

Полезное видео

Посмотрите видео, в котором рассказывается про регулирование батарей отопления с помощью специальных кранов.

Итоги — почему это так важно

Регулировка температуры радиаторов отопления целесообразна в частных и многоквартирных домах, даже если здесь уже установлен общедомовой счётчик. Ручные краны, автоматизированные термостаты или трёхходовые клапаны с термоголовкой просты в использовании и не стоят заоблачных денег, зато позволят сэкономить средства, отрегулируют температуру в помещениях и сделают проживание или эксплуатацию площадей комфортной.

выбор и настройка регулятора в квартире или частном доме

Регулировка батарей отопления в квартире позволяет одновременно решить несколько задач, в числе которых главная заключается в уменьшении расходов на оплату некоторых коммунальных услуг.

Реализуется такая возможность разными способами: механическим путем и в автоматическом режиме. Однако при изменении параметров системы отопления не повышается среднее значение температуры в помещении. Можно лишь уменьшить его до нужного уровня, отрегулировав положение арматуры. Целесообразно устанавливать такие устройства на батареи в домах, где прохладно зимой.

Не забудь поделиться с друзьями!

Содержание статьи

Для чего нужно производить регулировку

Главные факторы, объясняющие необходимость изменения уровня нагрева батарей с помощью запорных механизмов, электроники:

  1. Свободное передвижение горячей воды по трубам и внутри радиаторов. В системе отопления могут образовываться воздушные пробки. По этой причине теплоноситель перестает греть батареи, т. к. постепенно происходит его охлаждение. В результате микроклимат в помещении становится менее комфортным, а со временем комната остывает. Чтобы поддерживать в трубах тепло, используются запорные механизмы, установленные на радиаторах.
  2. Регулировка температуры батарей дает возможность уменьшить расходы на оплату отопления жилья. Если в помещениях слишком жарко, методом изменения положения вентилей на радиаторах можно уменьшить затраты на 25%. Причем снижение температуры нагрева батарей на 1°С обеспечивает экономию 6%.
  3. В случае, когда радиаторы сильно нагревают воздух в квартире, приходится часто открывать окна. Зимой это делать нецелесообразно, т. к. можно простудиться. Чтобы не пришлось постоянно открывать окна с целью нормализации микроклимата в помещении, следует установить на батареи регуляторы.
  4. Появляется возможность изменять по своему усмотрению температуру нагрева радиаторов, причем в каждом помещении задаются индивидуальные параметры.

Как регулировать батареи отопления

Чтобы повлиять на микроклимат в квартире, нужно уменьшить объем проходящего через отопительный прибор теплоносителя. При этом есть возможность только снизить значение температуры. Регулировка системы отопления производится путем поворота вентиля/крана или изменения параметров узла автоматики. Количество проходящей по трубам и секциям горячей воды уменьшается, вместе с тем батарея нагревается менее интенсивно.

Чтобы понять, как взаимосвязаны эти явления, нужно больше узнать о принципе работы системы отопления, в частности, радиаторов: горячая вода, попадающая внутрь отопительного прибора, нагревает металл, который, в свою очередь, отдает тепло в воздушную среду. Однако интенсивность прогрева помещения зависит не только от объема горячей воды в батарее. Играет важную роль и тип металла, из которого изготовлен отопительный прибор.

Чугун отличается существенной массой и медленно отдает тепло. По этой причине на такие радиаторы нецелесообразно устанавливать регуляторы, т. к. прибор будет долго охлаждаться. Алюминий, сталь, медь — все эти металлы моментально прогреваются и остывают сравнительно быстро. Работы по установке регуляторов следует производить перед началом отопительного сезона, когда в системе отсутствует теплоноситель.

В многоквартирном доме нет возможности менять среднее значение температуры воды в трубах системы отопления. По этой причине лучше установить регуляторы, позволяющие влиять на микроклимат в помещении другим способом. Однако это невозможно реализовать, если теплоноситель подается по направлению сверху вниз. В частном доме есть доступ и возможность менять индивидуальные параметры оборудования и температуру теплоносителя. Значит, в данном случае часто нецелесообразно монтировать регуляторы на батареи.

Вентили и краны

Такая арматура представляет собой теплообменник запорного устройства. Это значит, что регулировка радиатора осуществляется путем поворота крана/вентиля в нужном направлении. Если повернуть арматуру до упора на 90°, поток воды в батарею поступать больше не будет. Чтобы изменить уровень нагрева отопительного прибора, запорный механизм устанавливают в половинчатое положение. Однако такая возможность есть не у любой арматуры. Некоторые краны могут дать течь после непродолжительной эксплуатации в таком положении.

Установка запорной арматуры позволяет регулировать систему отопления вручную. Клапан стоит недорого. В этом заключается главное преимущество такой арматуры. Кроме того, она проста в управлении, а для изменения микроклимата не нужны специальные знания. Однако есть и недостатки у запорных механизмов, например, они характеризуются низким уровнем эффективности. Скорость охлаждения батареи небольшая.

Запорные краны

Применяется шаровая конструкция. Прежде всего их принято устанавливать на радиатор отопления с целью защиты жилья от утечки теплоносителя. У арматуры данного вида только два положения: открытое и закрытое. Ее главная задача — отключение батареи в случае появления такой необходимости, например, если есть риск затопления квартиры. По этой причине запорные краны врезают в трубу перед радиатором.

Если арматура находится в открытом положении, теплоноситель свободно циркулирует по системе отопления и внутри батареи. Такие краны используются, если в помещении жарко. Периодически батареи можно отключать, что позволит снизить значение температуры воздуха в комнате.

Однако шаровые запорные механизмы нельзя устанавливать в половинчатом положении. При длительной эксплуатации возрастает риск появления протечки на участке, где располагается шаровой кран. Это обусловлено постепенным повреждением запорного элемента в виде шара, который находится внутри механизма.

Ручные вентили

В эту группу входят две разновидности арматуры:

  1. Игольчатый вентиль. Его преимуществом является возможность половинчатой установки. Такая арматура может располагаться в любом удобном положении: полностью открывает/закрывает доступ теплоносителя к радиатору, существенно или незначительно уменьшает объем воды в отопительных приборах. Однако есть и недостаток у игольчатых вентилей. Так, они характеризуются уменьшенной пропускной способностью. Это значит, что после установки такой арматуры даже в полностью открытом положении количество теплоносителя в трубе на входе батареи существенно сократится.
  2. Регулирующие вентили. Они разработаны специально для изменения температуры нагрева батарей. К плюсам относят возможность смены положения по усмотрению пользователя. Кроме того, такая арматура отличается надежностью. Не придется часто производить ремонт вентиля, если элементы конструкции выполнены из прочного металла. Внутри арматуры находится запорный конус. При повороте ручки в разные стороны он поднимается либо опускается, чем способствует увеличению/уменьшению площади проходного сечения.

Автоматическая регулировка

Преимуществом такого метода является отсутствие необходимости постоянно менять положение вентиля/крана. Нужная температура будет поддерживаться в автоматическом режиме. Регулировка отопления таким способом обеспечивает возможность однократно задать нужные параметры. В дальнейшем уровень нагрева батареи будет поддерживаться узлом автоматики или другим устройством, установленным на входе отопительного прибора.

Если необходимо, индивидуальные параметры могут задаваться многократно, на что влияют личные предпочтения жильцов. К недостаткам такого метода относят существенную стоимость комплектующих. Чем более функциональными являются приборы для управления количеством теплоносителя в радиаторах отопления, тем выше их цена.

Электронные терморегуляторы

Эти устройства внешне напоминают регулирующий вентиль, однако есть существенное различие — в конструкцию заложен дисплей. На нем отображается температура воздуха в помещении, которую необходимо получить. Такие устройства работают в паре с выносным датчиком температуры. Он передает информацию электронному терморегулятору. Чтобы нормализовать микроклимат в комнате, достаточно лишь задать нужное значение температуры на устройстве, а регулировка будет выполнена в автоматическом режиме. Располагают электронные терморегуляторы на входе батареи.

Регулировка радиаторов термостатами

Устройства данного вида состоят из двух узлов: нижнего (термовентиль) и верхнего (термоголовка). Первый из элементов напоминает ручной вентиль. Он выполнен из прочного металла. Преимуществом такого элемента является возможность установки не только автоматического, но и механического вентиля, все зависит от потребностей пользователя. Чтобы изменить значение температуры нагрева батареи, конструкцией термостата предусмотрен сильфон, который оказывает давление на подпружиненный механизм, а последний, в свою очередь, изменяет площадь проходного сечения.

Использование трехходовых клапанов

Такие устройства выполнены в виде тройника и предназначены для установки в точке соединения байпаса, входной трубы в радиатор, общего стояка отопительной системы. Для повышения эффективности работы трехходовой клапан оснащается терморегулирующей головкой, такой же, что и у ранее рассмотренного термостата. Если температура на входе в клапан выше нужного значения, теплоноситель не попадает в батарею. Горячая вода направляется через байпас и проходит дальше по отопительному стояку.

Когда клапан остывает, пропускное отверстие вновь открывается и теплоноситель поступает внутрь батареи. Целесообразно устанавливать такое устройство в случае, если система отопления однотрубная, а разводка труб вертикальная.

Рекомендации по монтажу устройств

Чтобы иметь возможность регулировать температуру батареи в квартире, рассматривают любой вид клапанов: они могут быть прямого или углового типа. Принцип установки такого прибора несложный, главное, правильно определить его положение. Так, на корпусе клапана указано направление потока теплоносителя. Оно должно соответствовать направлению движения воды внутри батареи.

Располагают вентили/термостаты на входе отопительного прибора, если необходимо, врезают кран еще и на выходе. Это делается для того, чтобы в будущем появилась возможность самостоятельно производить слив теплоносителя. Регулирующие устройства устанавливаются на батареи отопления при условии, что пользователь точно знает, какая труба подающая, т. к. в нее выполняется врезка. При этом учитывают направление движения горячей воды в стояке: сверху вниз или же снизу вверх.

Повышенной надежностью отличаются обжимные фитинги, поэтому они используются чаще. Соединение с трубами — резьбовое. Термостаты могут быть оснащены накидной гайкой. Для уплотнения резьбового соединения применяют ФУМ-ленту, лен.

Как правильно регулировать температуру батареи отопления

Схема системы с регуляторами

Каждый отопительный сезон преподносит свои сюрпризы с трудностями обогрева помещений, как для жителей многоэтажных домов, так и частных коттеджей. От того, как отрегулирована температура батарей отопления, зависит качество равномерного обогрева всех помещений дома.

Для чего нужно производить регулировку

Настройка оптимальной температуры батарей отопления позволяет создать внутри помещения максимально комфортные условия пребывания. Кроме этого, регулировка позволяет:

  1. Убрать эффект завоздушивания в батареях, дать возможность теплоносителю свободно передвигаться по трубопроводу системы отопления, эффективно отдавая свое тепло внутреннему пространству помещения.
  2. Снизить до 25% затраты на теплопотребление.
  3. Не держать постоянно открытыми окна, при чрезмерном перегреве воздуха в помещении.

Настройкой отопления и регулировкой батарей, желательно заниматься перед началом отопительного сезона. Это нужно для того, чтобы потом не испытывать дискомфорта в квартире и не настраивать температуру нагрева батарей в авральном режиме. До настройки и регулировки радиаторов изначально летом нужно произвести теплоизоляцию всех окон. Кроме этого, нужно учесть особенности месторасположения квартиры:

  • В середине или в угловой части дома.
  • Нижний или верхний этаж.

Проанализировав ситуацию, желательно воспользоваться энергосберегающими технологиями для максимального сохранения тепла внутри квартиры:

  • Утеплить стены, углы, полы.
  • Провести гидро и теплоизоляцию швов между бетонными стыками панельного дома.

Без этих работ, регулировать температуру радиаторов будет бесполезно, так как львиная доля тепла будет обогревать улицу.

Виды отопительных систем и принцип регулировки радиаторов

Ручка с клапаном

Чтобы правильно провести регулировку температуры радиаторов, нужно знать общее устройство системы отопления и разводку труб теплоносителя.

  • В случае индивидуального отопления, регулировка проходит легче, когда:
  1. Система запитана от мощного котла.
  2. Каждая батарея обустроена трехходовым краном.
  3. Смонтирована принудительная прокачка теплоносителя.

На этапе монтажных работ индивидуального отопления необходимо учесть минимальное количество изгибов в системе. Это нужно для того, чтобы уменьшить потери тепла и не снизить давление теплоносителя, подаваемого на радиаторы.

Для равномерного прогрева и рационального использования тепла, на каждой батарее монтируется вентиль. С ним можно уменьшить подачу воды или отключить ее от общей системы отопления в неиспользуемом помещении.

  • В системе центрального отопления многоэтажных домов, обустроенных подачей теплоносителя по трубопроводу сверху вниз вертикально, отрегулировать радиаторы невозможно. При таком раскладе верхние этажи открывают окна из-за жары, а в помещениях нижних этажей холодно, так как там батареи еле теплые.
  • Более совершенная однотрубная сеть. Здесь теплоноситель подается на каждую батарею с последующим возвращением его на центральный стояк. Поэтому заметной разницы температур в квартирах верхних и нижних этажей этих домов нет. При этом подающая труба каждого радиатора обустраивается регулирующим клапаном.
  • Двухтрубная система, где монтируются два стояка, обеспечивает подачу теплоносителя на радиатор отопления и обратно. Для увеличения или уменьшения потока теплоносителя каждая батарея обустраивается отдельным клапаном с терморегулятором ручного или автоматического управления.

Типы регулировочных кранов

Виды кранов

Существующие современные технологии теплоснабжения позволяют устанавливать на каждый радиатор специальный кран, контролирующий качество тепла. Этот регулировочный кран представляет собой теплообменник запорной арматуры, который подсоединяется с помощью труб к батарее отопления.

По принципу своей работы эти краны бывают:

  • Шаровыми, которые служат в первую очередь 100% защитой от аварийных ситуаций. Эти запорные устройства, представляют собой конструкцию, которая способна поворачиваться на 90 градусов, и может пропускать воду или препятствовать прохождению теплоносителя.

Шаровый кран нельзя оставлять в полуоткрытом состоянии, так как в этом случае может повредиться уплотнительное кольцо и образоваться течь.

  • Стандартными, где нет никакой шкалы температур. Их представляют традиционные бюджетные вентили. Они не дают абсолютной точности регулировки. Частично перекрывая доступ теплоносителя в радиатор, они изменяют температуру в квартире на неопределенное значение.
  • С термической головкой, которые позволяют регулировать и контролировать параметры системы отопления. Такие терморегуляторы бывают автоматическими и механическими.

Обычный терморегулятор прямого действия

Принцип устройства

Терморегулятор прямого действия представляет собой простое устройство для контроля температуры в радиаторе отопления, который устанавливается возле него. По своей конструкции – это герметичный цилиндр, в который вставлен сифон со специальной жидкостью или газом, четко реагирующим на изменения температуры теплоносителя.

При ее повышении жидкость или газ расширяются. Это приводит к повышению давления на шток в клапане терморегулятора. Он, в свою очередь, перемещаясь, перекрывает поток теплоносителя. При охлаждении радиатора, происходит обратный процесс.

Терморегулятор с электронным датчиком

Это устройство по принципу работы не отличается от предыдущего варианта, единственная разница – в настройках. Если в обычном терморегуляторе они выполняются вручную, то электронный датчик в этом не нуждается.

Здесь заранее устанавливается температура, а датчик следит за ее поддержанием в заданных пределах. Контрольные параметры температуры воздуха электронный термостатический датчик регулирует в пределах от 6 до 26 градусов.

Пошаговая инструкция регулировки температуры

Чтобы обеспечить комфортные условия пребывания в помещении нужно выполнить некоторые основные действия.

Схемы подключения

  1. Изначально на каждой батарее необходимо стравить воздух до того, пока из крана струйкой не потечет вода.
  2. Затем необходимо отрегулировать давление в батареях.
  3. Для этого в первой батарее от котла нужно открыть вентиль на два оборота, на второй – на три, и далее по такой же схеме, увеличивая на каждом радиаторе количество оборотов открываемого вентиля. Таким образом, давление теплоносителя равномерно распределится по всем радиаторам. Это обеспечит ему нормальное прохождение по трубам и лучший прогрев батарей.
  4. В принудительной системе отопления прокачку теплоносителя, контроль рационального потребления тепла помогут осуществить регулировочные вентили.
  5. В проточной системе хорошо регулируют температуру, встроенные в каждую батарею терморегуляторы.
  6. В двухтрубной системе отопления можно контролировать не только температуру теплоносителя, но и его количество в батареях с помощью как ручной, так и автоматической систем управления.

Заключение

Установка завершена

Сегодня для поддержания комфортной температуры в квартире, каждый радиатор системы отопления должен обустраиваться системой регулировки.

Современные терморегуляторы помогают не только поддерживать тепловой баланс внутри помещения, но и сэкономить энергозатраты на нагрев теплоносителя.

Эксплуатация радиаторов отопления

Добрый день, дорогие читатели! Сегодня я продолжу тему батарей центрального отопления. Говорить мы с Вами будем об эксплуатации отопительных батарей. Тема эта нужна практически каждому, и моя задача раз и навсегда помочь Вам разобраться в этом вопросе. Итак, я надеюсь, Вы уже прочитали мою статью: Правильный монтаж батареи центрального отопления в квартире. Будем считать, что батарею Вам установили. Что дальше?

1. Как правильно первый раз включить батарею отопления

Очень важным моментом является первое включение батареи центрального отопления в Вашем доме. Когда прошел длительный интервал времени, и ТЭЦ начинает подавать нам воду в батареи, то обычно первая вода, идущая через отопительные системы, самая грязная и ржавая. Представляете. Вы только что поставили новенькую батарею, можно сказать с конвейера, а туда раз и подали мощный поток грязи. Не удивительно, что многие батареи засоряются именно от первого такого включения, а потом мы удивляемся, что из 12 колен батареи обогревают только 8, остальные остаются холодными. Чтобы такого не случилось, при монтаже батареи как раз и необходима перемычка (байпас). Если Вы правильно сделали монтаж, то выставите положение шаровых кранов как показано на рисунке:

В этом случае, весь поток грязи при первом включении пойдет через перемычку, сохранив в целостности и сохранности Вашу батарею. В таком варианте лучше, чтобы горячая вода шла несколько дней. Конечно, многие с нетерпением ждут, когда же ее включат. Однако, мой совет, если не можете ждать несколько дней, подождите хотя бы одни сутки. Кстати здесь подробная статья по поводу того, как наоборот отключить батарею.

2. Как регулировать тепло в батареях

Предположим, Вы поставили в комнату батарею из 10 колен, и Вам с ней хорошо, когда за окном -20 градусов. Но вот, холода прошли и теперь уже несколько дней -2 градуса. Горячая вода, как это у нас часто бывает, той же температуры продолжает мощным потоком протекать через наши трубы и в комнате образуется душегубка, от которой никуда не скрыться. На помощь в этом случае, как раз и приходит регулятор температуры. В природе их существует множество. На нижеприведенной картинке Вы видите один из них.

Какой марки должен быть терморегулятор — тема отдельной статьи. А сейчас нам с Вами важно понять принцип. На рисунке изображен один из простейших терморегуляторов. У него сверху есть регулятор, который можно вращать и выставлять значения от 0 до 5:

5 — означает, что весь поток горячей воды будет проходить через батарею; 4, 3, 2, 1 — означает, что регулятор будет уменьшать диаметр проточной трубы, обеспечивая меньший ток горячей воды через батарею в единицу времени. Таким образом, на 4 батарея будет холоднее, на 3 еще холоднее и т. д.

Если Вы вообще хотите отключить батарею, то можно выставить «*» — ток воды будет очень маленький. Практически его не будет:

Или Вы можете просто перекрыть шаровые краны на батарее. Эффект будет примерно тот же:

Если у Вас в комнате 2 окна и под ними 2 батареи отопления, то еще при монтаже желательно установить их с умом. Например, на всю комнату Вам требуется 20 секций. Тогда лучше на одну батарею поставить, например, 12 секций, а на другую 8 секций. В этом случае, помимо регулятора на каждой из батарей, Вы можете полностью отключать или включать одновременно 8, 12 или все 20 секций.

3. Каталог всевозможных терморегуляторов отопления

Далеко не в каждом сантехническом магазине можно встретить регуляторы отопления. Здесь представлен довольно мощный каталог с большим выбором терморегуляторов, которые можно отфильтровать по цене и производителю.

4. Очень важная информация

Ниже будут описаны ситуации, когда то или иное включение батареи может быть нежелательным, а подчас неприемлемым!




4.1.Без перемычки использовать терморегулятор нельзя

В пункте 2 мы с Вами поговорили о терморегуляторе. Однако нужно понимать, что эксперименты с регулятором температуры возможны только при наличии перемычки! Если ее не будет, а Вы уменьшите диаметр проточной трубы, то общий ток горячей воды через Вашу квартиру уменьшится. Что конечно же недопустимо, иначе к Вам придут соседи!

4.2. Терморегулятор может засориться

Если Вы используете перемычку, но по какой-то причине на время ее выключили и терморегулятор выставили в положение 5, т.е. обеспечили полный поток горячей воды только через батарею, как показано на рисунке:

то вроде все хорошо. Однако, мы должны принимать действительность, какая она у нас есть. Даже, если мы в первый раз правильно включили батареи центрального отопления, нет никакой гарантии, что, например, через месяц или два не пройдет новый грязевой поток через трубы. А вот тогда, если перемычка выключена, то шлепок грязи прямиком пойдет в Ваш терморегулятор, который, на самом деле, очень к ней чувствителен. В итоге, в терморегуляторе образуется затор, и вода вообще не пойдет в батарею. Не пойдет она и в перемычку, ведь Вы ее закрыли. Поэтому, в этой ситуации вода через Вашу квартиру перестанет идти, в доме по Вашему отопительному стояку вода также остановится и начнет остывать на морозе. В результате отряд злых соседей вместе с председателем ТСЖ или ЖСК в Вашу квартиру обеспечен.

Понятно, что включение по приведенному выше рисунку аналогично не приемлемо для положений регулятора 4,3,2,1,*

4.3. Перемычка всегда должна быть включена

Возьмите себе за правило, неважно, используете Вы регулятор температуры или не используете, но перемычка должна быть включена всегда. Таким образом, Вы всегда обеспечите ток горячей воды через Вашу квартиру. Когда имеет смысл выключить перемычку? Например, когда Вы чувствуете, что батарея подзасорилась. Тогда Вы пускаете весь ток воды через батарею, отключив перемычку. Возможно более мощному потоку горячей воды и удастся протолкнуть застрявшую грязь. Но это нужно делать непродолжительно и только под Вашим контролем — оставить ситуацию в таком виде и пойти спать — нельзя. Дело в том, что если грязь не удастся протолкнуть, то вновь образуется затор: вода не сможет пройти ни через батарею, ни через перемычку.

4.4. Терморегулятор при монтаже должен быть установлен за перемычкой, т. е. непосредственно перед батареей

Это мега важно, поскольку если он будет установлен до перемычки, то при первом включении грязь обязательно забьет Ваш терморегулятор, и Вы начнете отопительный сезон с полного перемонтажа батареи:

4.5. Избегайте откровенной невнимательности при установке шаровых кранов в различные положения

Вот такая установка шаровых кранов в Вашей системе снова обеспечит приход к Вам соседей:

Вы просто полностью перекрыли воду :).

Ну вот и все, дорогие читатели! Я постарался как можно подробнее рассказать Вам о нюансах эксплуатации отопительных батарей!

А Вы когда-нибудь случайно перекрывали стояк отопления в доме?


Все статьи по отоплению

1. Замена батареи отопления в квартире
2. Правильная эксплуатация батареи центрального отопления
3. Демонтаж радиатора отопления. Скрытая опасность
4. Отопление своими руками. Монтаж стального байпаса на батарею
5. Схема отопления. Нужен ли кран на байпасе
6. Отопление в квартире. Как правильно закрыть батарею на лето
7. Какой радиатор отопления выбрать


Регулировка тепла в батареях отопления в квартире и частном доме

На температуру воздуха в помещении может влиять не только работа отопительной системы, но и температура воздуха за окном, количество людей в комнате, наличие технических устройств, которые могут нагреваться. Нужно создавать такую отопительную систему, которая могла бы работать в зависимости от различных факторов. Реализовать такую идею можно с помощью климат-контроля на батарею отопления.

Устройство

Он представляет собой комплекс технических средств, с помощью которых осуществляется автоматическая регулировка батарей отопления. В зависимости от различных факторов эти технические средства увеличивают/уменьшают поток теплоносителя в батарею и таким образом влияют на степень ее нагрева и теплоотдачу.

Комплекс таких технических средств состоит из:

  1. Термостата.
  2. Сервопривода.

Первый размещают внутри помещения. Его задача – определять температуру воздуха в доме и в зависимости от ее уровня давать команды сервоприводу. Термостат всегда имеет датчик, который измеряет температуру воздуха, и электронную плату, которая анализирует полученные данные и формирует необходимые команды. Простейшие варианты термостата предусматривают электронную плату, которая нужна для управления одним температурным режимом. Владелец климат-контроля указывает температуру, которая наиболее комфортна для него, и система начинает работать так, что в помещении поддерживается один уровень нагрева воздуха.

Более сложные платы могут поддерживать несколько рабочих режимов. Например, один может предусматривать снижение температуры воздуха ночью и повышение ее перед пробуждением хозяина, второй может делать аналогичное действие на время отсутствия хозяев (например, они пошли на работу или отправились отдыхать), третий  выдерживает только одну температуру в то время, когда не работают первые два режима климат-контроля.

Сервопривод всегда размещается на вентиле, присоединенном к вводному отверстию радиатора. Он, получая команды от термостата с датчиком температуры, увеличивает/уменьшает проход для движения носителя тепла и этим влияет на теплоотдачу батареи.

Сервопривод можно монтировать на радиаторах или в начале трубы, по которой поступает теплоноситель к радиатору.

Связь между термостатом и сервоприводом организуется с помощью кабеля или беспроводных систем связи.

Простейшая схема регулирования тепла

Такую схему климат-контроля реализуют в тех комнатах квартиры или частного дома, где находится одна батарея.

Она предусматривает:

  1. Монтаж сервопривода на вводный штуцер.
  2. Установку термостата в доме. Его монтируют подальше от радиатора.

Эти действия выполняются очень быстро. Быстрая организация возможна, когда на вводном штуцере радиатора находится предназначенный для установки сервопривода вентиль. Иначе придется перекрывать систему, демонтировать старый шаровой клапан или старый ручной вентиль и устанавливать специальную запорную арматуру. Автоматический вентиль отличается от ручного тем, что имеет приспособления для монтажа сервопривода.

Регулирование тепла в доме с несколькими батареями

В этом случае можно сделать так:

  1. Выполнить последовательное подключение радиаторов.
  2. Установить на все радиаторы отдельный сервопривод.
  3. Разместить термостат и датчик температуры.

Созданная схема хороша тем, что можно использовать только один термостат и несколько сервоприводов. При этом каждый сервопривод будет получать команду от одного термостата и менять отдачу тепла своего радиатора. Благодаря такому устройству климат-контроля каждый отопительный прибор будет работать одинаково.

Одинаковая подача теплоносителя не позволить создать одну и ту же теплоотдачу во всех устройствах отопления. Это потому, что соединение последовательное, и в каждую следующую в цепочке батарею будет поступать более холодный носитель тепла. Поэтому очень теплыми будут первые батареи и более холодными последние. Из-за этого получить нужное тепло сложно.

Более разумный вариант климат-контроля

Он предусматривает выполнение коллекторной разводки труб в создаваемой в частном доме или квартире отопительной системе. Устанавливается коллектор, от которого к каждому радиатору будет отходить отдельная трубка. В ее начале монтируют сервопривод, который получает команды от расположенного в какой-то комнате квартиры термостата с температурным датчиком.

К коллекторному щиту подводят одну большую по диаметру трубу. Далее от нее теплоноситель по разным трубкам поступает к каждому отопительному устройству. В результате размещенные в одной комнате радиаторы будут отдавать одинаковое количество тепла. Если дом или квартира очень большая, то нужно создавать несколько коллекторных щитов.

Такой климат-контроль хорошо работает, когда не используются напольные конвекторы. Последние для улучшения теплоотдачи используют вентиляторы. Ими также нужно управлять. Для регулирования работой вентиляторов нужно покупать термостат с лучшей функциональностью.


Такое управление работой устройств отопления может быть частью общей системы климат-контроля, которая может менять рабочие режимы кондиционера и устройства, которое поддерживает заданный уровень влажности. Такой климат-контроль является частью системы «умный дом». Она же предусматривает использование термостатов с большим количеством датчиков и различных способов воздействия на рабочую климатическую технику.

Управление температурным режимом батареи

Температурные эффекты

Пределы рабочих температур

Все батареи зависят от своего электрохимического процесса, будь то зарядка или разрядка, и мы знаем, что эти химические реакции в некотором роде зависят от температуры.Номинальная производительность батареи обычно указывается для рабочих температур в диапазоне от + 20 ° C до + 30 ° C, однако фактическая производительность может существенно отличаться от этого, если батарея эксплуатируется при более высоких или более низких температурах. См. «Температурные характеристики» для получения типичных графиков производительности.

Закон Аррениуса говорит нам, что скорость, с которой протекает химическая реакция, увеличивается экспоненциально с повышением температуры (см. Срок службы батареи).Это позволяет получать больше мгновенной энергии от батареи при более высоких температурах. В то же время более высокие температуры улучшают подвижность электронов или ионов, уменьшая внутренний импеданс ячейки и увеличивая ее емкость.

В верхней части шкалы высокие температуры могут также вызвать нежелательные или необратимые химические реакции и / или потерю электролита, что может вызвать необратимое повреждение или полный выход батареи из строя. Это, в свою очередь, устанавливает верхний предел рабочей температуры для аккумулятора.

В нижней части шкалы электролит может замерзнуть, что приведет к ограничению низкотемпературных характеристик. Но значительно выше точки замерзания электролита производительность батареи начинает ухудшаться, поскольку скорость химической реакции снижается. Даже если батарея может работать при температурах до -20 ° C или -30 ° C, производительность при 0 ° C и ниже может быть серьезно снижена.

Также обратите внимание, что нижний рабочий предел температуры батареи может зависеть от ее состояния заряда.Например, в свинцово-кислотном аккумуляторе по мере разряда аккумулятора сернокислый электролит становится все более разбавленным водой, и его точка замерзания соответственно увеличивается.

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

Управление температурным режимом заключается не только в соблюдении этих ограничений. Батарея подвержена нескольким одновременным внутренним и внешним тепловым воздействиям, которые необходимо контролировать.

Источники тепла и водоотводы

Электрический нагрев (Джоулев нагрев)

При работе любой батареи выделяется тепло из-за потерь I 2 R, поскольку ток течет через внутреннее сопротивление батареи, независимо от того, заряжается она или разряжается.Это также известно как Джоулев нагрев. В случае разряда общая энергия в системе фиксирована, а повышение температуры будет ограничено доступной энергией. Однако это все еще может вызвать очень высокие локальные температуры даже в батареях с низким энергопотреблением. Во время зарядки такое автоматическое ограничение не применяется, поскольку нет ничего, что могло бы помешать пользователю продолжать перекачивать электроэнергию в аккумулятор после того, как он полностью зарядился. Это может быть очень рискованная ситуация.

Разработчики аккумуляторов стремятся поддерживать внутреннее сопротивление ячеек как можно более низким, чтобы минимизировать тепловые потери или тепловыделение внутри батареи, но даже с сопротивлением ячеек всего 1 миллиОм нагрев может быть значительным.См. Примеры в разделе «Влияние внутреннего импеданса».

Термохимический нагрев и охлаждение

Помимо джоулева нагрева, химические реакции, протекающие в ячейках, могут быть экзотермическими, добавляясь к выделяемому теплу, или они могут быть эндотермическими, поглощая тепло в процессе химического воздействия. Поэтому перегрев с большей вероятностью будет проблемой с экзотермическими реакциями, в которых химическая реакция усиливает тепло, выделяемое током, а не с эндотермическими реакциями, когда химическое воздействие ему противодействует.В аккумуляторных батареях, поскольку химические реакции обратимы, химические вещества, являющиеся экзотермическими во время зарядки, будут эндотермическими во время разряда и наоборот. Так что от проблемы никуда не деться. В большинстве ситуаций Джоулев нагрев будет превышать эффект эндотермического охлаждения, поэтому меры предосторожности все же необходимо принимать.

Свинцово-кислотные аккумуляторы экзотермичны во время зарядки, а аккумуляторы VRLA склонны к тепловому разгоне (см. Ниже). NiMH-элементы также являются экзотермическими во время зарядки, и по мере приближения к полной зарядке температура элемента может резко повыситься.Следовательно, зарядные устройства для никель-металлгидридных элементов должны быть спроектированы так, чтобы определять это повышение температуры и отключать зарядное устройство, чтобы предотвратить повреждение элементов. Напротив, никелевые батареи с щелочными электролитами (NiCad) и литиевые батареи эндотермичны во время зарядки. Тем не менее, при зарядке этих аккумуляторов возможен тепловой разгон, если они подвержены перезарядке.

Термохимия литиевых элементов немного сложнее, в зависимости от степени внедрения ионов лития в кристаллическую решетку.Во время зарядки реакция сначала является эндотермической, а затем переходит в слегка экзотермическую в течение большей части цикла зарядки. Во время разряда реакция обратная, сначала экзотермическая, затем переходящая в слегка эндотермическую на протяжении большей части цикла разряда. Как и другие химические составы, эффект джоулевого нагрева больше, чем термохимический эффект, пока ячейки остаются в пределах своих проектных ограничений.

Внешнее тепловое воздействие

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

Температура — ускоритель

Конечным результатом термоэлектрических и термохимических эффектов, возможно, усиленных условиями окружающей среды, обычно является повышение температуры, и, как мы отметили выше, это вызывает экспоненциальное увеличение скорости протекания химической реакции. Мы также знаем, что при чрезмерном повышении температуры может произойти много неприятностей

    • Активные химические вещества расширяются, вызывая набухание клетки
    • Механическая деформация компонентов ячейки может привести к короткому замыканию или разрыву цепи
    • Могут происходить необратимые химические реакции, вызывающие необратимое снижение количества активных химикатов и, следовательно, емкости ячейки
    • Продолжительная работа при высоких температурах может вызвать растрескивание пластиковых частей ячейки
    • Повышение температуры вызывает ускорение химической реакции, повышение температуры еще больше и может привести к тепловому разгоне
    • Газы могут выделяться
    • Повышение давления внутри ячейки
    • Ячейка может в конечном итоге разорваться или взорваться
    • Могут выделяться токсичные или легковоспламеняющиеся химические вещества
    • Судебные иски будут следовать

Тепловая мощность — конфликт

По иронии судьбы, поскольку инженеры по аккумуляторным батареям стремятся втиснуть все больше и больше энергии во все меньшие объемы, разработчику приложений становится все труднее получить ее снова.К сожалению, большая сила батарей, изготовленных по новой технологии, также является источником их наибольшей слабости.

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

В течение многих лет свинцово-кислотные батареи были одними из немногих источников питания, доступных для приложений большой мощности.Из-за их большого размера и веса повышение температуры во время работы не было большой проблемой. Но в стремлении к меньшим, более легким батареям с большей мощностью и плотностью энергии неизбежным следствием является уменьшение тепловой емкости батареи. Это, в свою очередь, означает, что для данной выходной мощности повышение температуры будет выше.

(Это предполагает аналогичный внутренний импеданс и аналогичные термохимические свойства, что не обязательно так.В результате отвод тепла является серьезной инженерной проблемой для батарей с высокой плотностью энергии, используемых в приложениях с высокой мощностью. Разработчики ячеек разработали инновационные методы строительства ячеек, чтобы отводить тепло от ячейки. Разработчики аккумуляторных батарей должны найти столь же инновационные решения, чтобы избавить аккумулятор от тепла.

Температурные характеристики аккумуляторных батарей EV и HEV

Подобные конфликты возникают с аккумуляторами электромобилей и сверхвысоких напряжений.Аккумулятор электромобиля большой, с хорошими возможностями рассеивания тепла за счет конвекции и теплопроводности и подвержен небольшому повышению температуры из-за своей высокой теплоемкости. С другой стороны, батарея HEV с меньшим количеством ячеек, но каждая из которых имеет более высокие токи, должна выдерживать ту же мощность, что и батарея EV, менее чем на одну десятую размера. Благодаря более низкой теплоемкости и более низким характеристикам рассеивания тепла это означает, что аккумулятор HEV будет подвергаться гораздо более высокому повышению температуры.

Принимая во внимание необходимость поддерживать работу элементов в допустимом температурном диапазоне (см. Срок службы в разделе «Отказы литиевой батареи»), батарея электромобиля с большей вероятностью столкнется с проблемами, связанными с поддержанием ее тепла на нижнем конце диапазона температур, пока аккумулятор HEV с большей вероятностью будет иметь проблемы с перегревом в условиях высоких температур, даже если они оба рассеивают одинаковое количество тепла.

В случае электромобиля при очень низких температурах окружающей среды самонагрев (нагрев I 2 R) за счет протекания тока во время работы, скорее всего, будет недостаточным для повышения температуры до желаемых рабочих уровней из-за большого размера батареи и для повышения температуры могут потребоваться внешние нагреватели. Это может быть обеспечено за счет отвода части емкости батареи на обогрев. С другой стороны, такое же тепловыделение I 2 R в аккумуляторной батарее HEV, работающей в высокотемпературных средах, может привести к тепловому разгоне, и необходимо обеспечить принудительное охлаждение.

См. Также Технические характеристики EV, HEV и PHEV в разделе «Тяговые батареи»

.

Термический побег

Рабочая температура, достигаемая в батарее, является результатом увеличения температуры окружающей среды за счет тепла, выделяемого батареей. Если аккумулятор подвергается чрезмерному току, возникает возможность теплового разгона, что приводит к катастрофическому разрушению аккумулятора.Это происходит, когда скорость выделения тепла внутри батареи превышает ее способность рассеивания тепла. Это может произойти при нескольких условиях:

  • Первоначально тепловые потери I 2 R зарядного тока, протекающего через элемент, нагревают электролит, но сопротивление электролита уменьшается с температурой, так что это, в свою очередь, приведет к более высокому току, который еще больше повысит температуру, усиление реакции до достижения состояния выхода из-под контроля.
  • Во время зарядки зарядный ток вызывает экзотермическую химическую реакцию химических веществ в элементе, которая усиливает тепло, выделяемое зарядным током.
  • Или во время отвода тепла, вызванного экзотермическим химическим воздействием, генерирующим ток, усиливает резистивный нагрев из-за протекания тока внутри элемента.
  • Слишком высокая температура окружающей среды.
  • Недостаточное охлаждение

Если не будут приняты некоторые защитные меры, последствия теплового разгона могут привести к расплавлению элемента или повышению давления, что приведет к взрыву или возгоранию, в зависимости от химического состава и конструкции элемента. Более подробную информацию см. В разделе «Неисправности литиевых батарей».

Система терморегулирования должна держать все эти факторы под контролем.

Примечание

Температурный разгон может произойти во время зарядки свинцово-кислотных аккумуляторных батарей с регулируемым клапаном, когда выделение газа запрещено, а рекомбинация способствует повышению температуры. Это не относится к залитым свинцово-кислотным аккумуляторным батареям, поскольку электролит выкипает.

Регуляторы температуры

Отопление

Относительно легко справиться с низкотемпературными условиями эксплуатации.В простейшем случае в батарее обычно достаточно энергии для питания самонагревательных элементов, которые постепенно доводят батарею до более эффективной рабочей температуры, когда нагреватели могут быть отключены. В некоторых случаях достаточно, чтобы аккумулятор не перезаряжался, когда он не используется. В более сложных случаях, например, с высокотемпературными батареями, такими как батарея Zebra, работающая при температурах, значительно превышающих нормальные температуры окружающей среды, может потребоваться некоторый внешний нагрев, чтобы довести батарею до рабочей температуры при запуске, и может потребоваться специальная теплоизоляция для поддержания температуру как можно дольше после выключения.

Охлаждение

Для маломощных батарей достаточно обычных схем защиты, чтобы поддерживать батарею в рекомендуемых пределах рабочих температур. Однако цепи большой мощности требуют особого внимания к управлению температурным режимом.

Проектные цели

  • Защита от перегрева —
    В большинстве случаев это просто включает в себя мониторинг температуры и прерывание пути тока, если температура при достижении температурных пределов достигается с использованием обычных схем защиты.Хотя это предотвратит повреждение аккумулятора от перегрева, оно, тем не менее, может отключить аккумулятор до того, как будет достигнут его предел по току, что серьезно ограничит его производительность.
  • Рассеивание избыточного тепла —
    Удаление тепла из батареи позволяет переносить более высокие токи до достижения температурных пределов. Тепло выходит из батареи за счет конвекции, теплопроводности и излучения, и задача разработчика блока состоит в том, чтобы максимизировать эти естественные потоки, поддерживая низкую температуру окружающей среды, путем обеспечения прочного, хорошего теплопроводящего пути от батареи (с использованием металлических охлаждающих стержней или пластин между ними). ячейки, если необходимо), максимально увеличив площадь его поверхности, обеспечив хороший естественный поток воздуха через или вокруг блока и установив его на проводящей поверхности.
  • Равномерное распределение тепла —
  • Даже несмотря на то, что тепловая конструкция батареи может быть более чем достаточной для рассеивания общего тепла, выделяемого батареей, внутри аккумуляторной батареи все же могут быть локальные горячие точки, которые могут превышать указанные температурные пределы. Это может быть проблемой для ячеек в середине многоячеечной упаковки, которая будет окружена теплыми или горячими ячейками по сравнению с внешними ячейками в упаковке, которые обращены к более прохладной среде.

    Температурный градиент аккумулятора может серьезно повлиять на срок его службы. Закон Аррениуса указывает, что с увеличением температуры на каждые 10 ° C скорость химической реакции увеличивается примерно вдвое. Это создает несбалансированную нагрузку на элементы в батарее, а также усугубляет любой возрастной износ элементов. См. Также «Взаимодействие между ячейками и балансировка ячеек».

    Разделение ячеек во избежание этой проблемы увеличивает объем упаковки.Для выявления потенциальных проблемных участков может потребоваться тепловидение.

    Пассивное рассеяние можно еще больше улучшить, установив ячейки в блок из теплопроводящего материала, который действует как теплоотвод. Теплопередача от ячеек может быть максимизирована, если для этой цели используется материал с фазовым переходом (PCM), поскольку он также поглощает скрытую теплоту фазового перехода при переходе из твердого в жидкое состояние. Находясь в жидком состоянии, конвекция также вступает в игру, увеличивая потенциал теплового потока и выравнивая температуру в аккумуляторной батарее.Для этого применения доступны графитовые губчатые материалы с высокой проводимостью, пропитанные воском, который поглощает дополнительное тепло, когда температура достигает точки плавления.

  • Минимальная прибавка к весу —
    Для приложений с очень большой мощностью, таких как тяговые батареи, используемые в электромобилях и HEV, естественного охлаждения может быть недостаточно для поддержания безопасной рабочей температуры, и может потребоваться принудительное охлаждение. Это должно быть последним средством, поскольку это усложняет конструкцию батареи, увеличивает ее вес и потребляет электроэнергию.Однако, если принудительное охлаждение неизбежно, первым выбором будет принудительное воздушное охлаждение с помощью вентилятора или вентиляторов. Это относительно просто и недорого, но теплоемкость теплоносителя, воздуха, который предназначен для отвода тепла, относительно мала, что ограничивает его эффективность. В худшем случае может потребоваться жидкостное охлаждение.
    Для очень высоких скоростей охлаждения требуются рабочие жидкости с более высокой теплоемкостью. Вода обычно является первым выбором, поскольку она недорогая, но можно использовать и другие жидкости, такие как этиленгликоль (антифриз), которые имеют лучшую теплоемкость.Вес хладагента, насосы для его циркуляции, рубашки охлаждения вокруг ячеек, трубопроводы и коллекторы для транспортировки и распределения хладагента, а также радиатор или теплообменник для его охлаждения — все это значительно увеличивает общий вес, сложность и стоимость. батареи. Эти штрафы вполне могут перевесить выгоды, которые, как ожидается, будут достигнуты за счет использования химического состава батарей с высокой плотностью энергии.

Рекуперация тепла

В некоторых приложениях, таких как электромобили, как указано выше, есть возможность использовать отработанное тепло для обогрева салона, и большинство автомобильных систем включают в себя некоторую форму интеграции управления температурным режимом аккумуляторной батареи с системами климат-контроля транспортного средства.Однако это полезно только в холодную погоду. В жарком климате высокая температура окружающей среды ложится дополнительным бременем на управление температурным режимом батареи.

Температурный эффект и тепловое воздействие в литий-ионных аккумуляторах: обзор

Abstract

Литий-ионные аккумуляторы с высокой плотностью энергии (до 705 Вт / л) и удельной мощностью (до 10 000 Вт / л) демонстрируют высокую емкость и отличные рабочие характеристики.Литий-ионные батареи, являющиеся перезаряжаемыми батареями, служат источниками питания в различных прикладных системах. Температура, как критический фактор, существенно влияет на характеристики литий-ионных батарей, а также ограничивает применение литий-ионных батарей. Более того, разные температурные условия приводят к разным побочным эффектам. Точное измерение температуры внутри литий-ионных батарей и понимание температурных эффектов важны для правильного обращения с батареями. В этом обзоре мы обсуждаем влияние температуры на литий-ионные батареи как при низких, так и при высоких температурах.В обзоре также обсуждаются современные подходы к мониторингу внутренней температуры литий-ионных аккумуляторов с помощью как контактных, так и бесконтактных процессов.

Графический аннотация

Литий-ионные батареи (LIB) с высокой плотностью энергии и удельной мощностью демонстрируют хорошие характеристики во многих различных областях. Однако производительность LIB все еще ограничивается влиянием температуры. Приемлемый температурный диапазон для LIB обычно составляет от -20 ° C до 60 ° C. Как низкие, так и высокие температуры, которые находятся за пределами этого региона, приведут к ухудшению рабочих характеристик и необратимым повреждениям, таким как покрытие литием и тепловой разгон.Следовательно, понимание влияния температуры и точное измерение температуры внутри литий-ионных батарей важно для правильного обращения с ними. Современные достижения в мониторинге температуры внутри LIB можно разделить на контактное и бесконтактное измерение. В этом обзоре дается обзор последних достижений как в понимании температурных эффектов, так и в мониторинге температуры, а также обсуждаются проблемы и возможные будущие направления в достижении оптимальной производительности батарей.

  1. Загрузить: Загрузить изображение в высоком разрешении (200KB)
  2. Загрузить: Загрузить полноразмерное изображение

Ключевые слова

Литий-ионный аккумулятор

Влияние температуры

Внутренняя температура

Управление батареями

Управление температурой

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

Просмотреть аннотацию

© 2018 Китайское общество исследования материалов. Опубликовано Elsevier B.V.

Рекомендуемые статьи

Цитирующие статьи

Как согреть солнечные батареи зимой

Примечание. Большая часть информации в этой статье взята из Справочника по солнечной жизни.

Солнечный свет не просто питает ваши солнечные панели — он нагревает ваши батареи. При меньшем количестве солнечных часов в день зима — это время года, когда наиболее важно убедиться, что компонент накопления энергии автономной солнечной системы или подключенной к сети солнечной системы с резервным аккумулятором работает эффективно. К сожалению для тех из нас, кто живет на севере США и в Канаде, зима может принести очень холодную погоду, создав наихудшие условия окружающей среды для этих батарей глубокого цикла.

Но то, что солнечным батареям глубокого цикла тяжелее при низких температурах, не означает, что с ними нужно переносить зиму.Изучение нескольких простых приемов сохранения тепла от солнечных батарей зимой существенно улучшит их производительность в течение того времени года, когда вы больше всего на них полагаетесь.

Примечание. Литий-ионные и герметичные свинцово-кислотные батареи (AGM и гелевые элементы) намного лучше работают в холодную погоду, чем традиционные заливные свинцово-кислотные батареи, и теперь они настолько безопасны, что их можно и нужно устанавливать в помещении. Если у вас есть эти батареи и они установлены в помещении, вам не о чем беспокоиться в холодную погоду!

Почему низкие температуры вредны для солнечных батарей?

Сначала давайте проясним, что низкие температуры действительно хороши для аккумуляторов, когда дело доходит до удержания заряда; Батарея, помещенная в холодильник, будет саморазряжаться медленнее, чем такая же батарея в более теплой обстановке (и на самом деле, некоторые люди хранят свои домашние батарейки AA и 9 В в холодильнике).Холод наносит вред батареям в ситуациях, когда зарядка и разрядка происходят часто, а циклы глубокие — как в системе возобновляемых источников энергии. Это связано с тем, что холод замедляет химические реакции, которые происходят внутри батареи, поскольку она подает электрический ток. Более низкие температуры уменьшают ток, что, в свою очередь, снижает емкость накопления энергии.

Проблема холодной погоды усугубляется использованием батарей глубокого цикла, используемых для хранения солнечной энергии, потому что холодная погода обычно совпадает с штормами или более короткими зимними днями.В обоих случаях производство фотоэлектрических модулей ниже из-за меньшего количества солнечных часов, а нагрузка в доме часто выше из-за активного обогрева.

Насколько холодно «холодно», когда дело касается солнечных батарей?

Большинство батарей рассчитаны на температуру 77 ° F (25 ° C), что означает, что их технические характеристики основаны на том, как элементы батареи работают при 77 градусах. Как показывает практика, батареи теряют около 10% своей номинальной емкости на каждые 15-20 градусов ниже 80 ° F, измеренные в элементах.

Как сохранить тепло солнечным батареям?

Лучший способ согреть солнечные батареи глубокого цикла — просто дать им укрытие и изоляцию.Давайте посмотрим, как это лучше всего сделать, в зависимости от того, какие у вас батареи глубокого разряда.

Как согреть литий-ионные солнечные батареи зимой

Литий-ионные солнечные батареи

можно безопасно установить внутри вашего дома, это означает, что флажки «укрытие» и «изоляция» уже отмечены, и никаких дополнительных действий предпринимать не нужно. Однако, если они установлены в месте, где существует риск замерзания, следует проявлять особую осторожность, потому что, хотя они могут безопасно разряжаться при температурах до 0 ° F (-18 ° C), литий-ионные аккумуляторы никогда не следует заряжать в дополнительных батареях. -температура замерзания (ниже 32 ° F или 0 ° C).

Обновление

: KiloVault теперь предлагает литий-ионные солнечные батареи, рассчитанные на низкие температуры ниже -22 ° F (-30 ° C). Эти холодные модели относятся к серии KiloVault CHLX и доступны с производительностью 1,8 и 3,6 кВтч.

Почти все литий-ионные солнечные батареи, представленные сегодня на рынке, включают по крайней мере базовую встроенную систему управления батареями (BMS), которая может активировать внешний источник тепла, когда температура окружающей среды приближается к нулю, обеспечивая, чтобы окружающая среда батареи оставалась достаточно теплой для безопасной зарядки.У некоторых более продвинутых литиевых батарей даже есть внутренние нагреватели, которые управляются их BMS.

Как согреть свинцово-кислотные солнечные батареи зимой

Даже несмотря на то, что свинцово-кислотные аккумуляторы с жидким электролитом или «мокрые элементы» могут заряжаться при более низких температурах, чем литий-ионные (до -4 ° F или -20 ° C), они обычно требуют наибольшего внимания зимой, поскольку не могут быть установлен в вашем доме, где температура хорошо регулируется. (При использовании эти батареи выделяют газообразный водород, который является взрывоопасным даже при умеренной концентрации 4%.)

Вместо этого залитые свинцово-кислотные батареи следует хранить в аккумуляторном ящике или корпусе с 2-дюймовыми отверстиями сверху и снизу для вентиляции. Если корпус находится внутри изолированного гаража или сарая, им, скорее всего, не потребуется дополнительная помощь. тепло. Но если сам корпус не находится в изолированной области, он должен быть «усилен» изоляцией и термической массой для стабилизации колебаний температуры. Поскольку батареи выделяют немного тепла во время зарядки, изоляция будет удерживать это тепло внутри. корпус, сохраняя батареи в тепле.

Просто купите один или два листа жесткого пенопласта в местном хозяйственном магазине:

  • Поищите в Интернете подходящую изоляцию с коэффициентом сопротивления R-value, которую вы должны купить, в зависимости от того, где вы ее будете использовать.
  • Изоляция, предназначенная для использования ниже класса, лучше всего, потому что она влагостойкая

Провода и кабели проходят через стену в нижней части батарейного отсека, чтобы предотвратить попадание водорода в дом (водород поднимается).

При установке изоляции в батарейный отсек:

  • Отрежьте лист по размеру с помощью циркулярной пилы или надрежьте его универсальным ножом и наденьте на край для чистого разреза
  • Оставьте один-два дюйма между батареями и изоляцией (и небольшое пространство между самими батареями), чтобы позволить воздуху циркулировать и поддерживать температуру на всех батареях как можно более равномерной.
  • Не закрывайте вентиляционные отверстия
  • Не приклеивайте изоляцию к корпусу постоянно — вы захотите удалить ее, когда станет жарко, чтобы батареи не перегревались летом

Как сохранить тепло AGM / герметичные свинцово-кислотные солнечные батареи зимой

Подобно литий-ионным батареям, герметичные свинцово-кислотные батареи (AGM и гелевые батареи) достаточно безопасны для установки в помещении, что дает вам огромные преимущества в регулировании температуры.В вашу пользу также работает тот факт, что герметичные аккумуляторные элементы замерзают при более низких температурах, чем жидкие / влажные элементы. Лучше всего проверить спецификации производителя для ваших конкретных аккумуляторов относительно минимальных температур зарядки и разрядки. Если ваши батареи будут подвергаться воздействию температур ниже минимальных значений, указанных производителями, можно использовать те же методы, которые предлагаются для литий-ионных и свинцово-кислотных аккумуляторов, чтобы ваши герметичные аккумуляторы оставались достаточно теплыми для безопасного использования (изолированный корпус и BMS / обогреватель).

Инструменты и технологии для поддержания здоровья солнечных батарей зимой

Технология управления зарядкой MPPT

Контроллер заряда с технологией отслеживания точки максимальной мощности (MPPT), вероятно, уже является частью вашей солнечной системы, основанной на батареях, но именно в эти короткие зимние дни вы будете счастливы, если у вас будет такая возможность. Контроллеры заряда солнечных батарей MPPT выжимают из фотоэлектрической батареи в среднем на 15-30% больше энергии, чем контроллеры без MPPT, путем преобразования избыточного фотоэлектрического напряжения в силу тока. Контроллеры MPPT лучше всего работают с холодными фотоэлектрическими модулями и голодными батареями (звучит как зимние условия!) И могут регулировать напряжение батареи в зависимости от температуры батареи, чтобы помочь элементам достичь состояния 100% заряда.

Датчик температуры аккумулятора

Датчик температуры батареи может обеспечить раннее предупреждение, если температура батареи упадет ниже рекомендуемых уровней. Некоторые контроллеры заряда прекращают зарядку при определенных низких температурах.

Системы управления батареями (BMS)

Система управления батареями включает в себя функции, выходящие за рамки простого измерения температуры, обычно включая такие функции, как напряжение и глубина разряда как на уровне элемента, так и на уровне батареи. Этот уровень понимания может помочь вам определить проблемные области в вашем банке батарей, некоторые из которых могут быть связаны с переохлаждением.

Система BMS абсолютно необходима для литий-ионных солнечных батарей (для предотвращения перезарядки и теплового разгона), но большинство литий-ионных батарей, представленных сегодня на рынке, уже имеют встроенную BMS.

Десульфатор батарей

Эти инструменты для обслуживания аккумуляторных батарей глубокого разряда просто подключаются к клеммам аккумуляторной батареи, а затем работают автоматически, удаляя отложения сульфата свинца на пластинах. В противном случае сульфат свинца со временем будет накапливаться на пластинах, уменьшая емкость свинцово-кислотного аккумулятора и, в конечном итоге, сокращая срок его службы.Когда вы уже боретесь с холодной погодой, снижающей емкость аккумулятора зимой, вам не нужно, чтобы проблема усугублялась накоплением сульфатов.

Держите долив воды

Важно круглый год не допускать высыхания заливных свинцово-кислотных аккумуляторов. Зимой особенно важно следить за тем, чтобы в них было много воды. Батарея с низким уровнем воды может замерзнуть.

Также держите их заряженными. Кислота в воде предотвращает замерзание, поэтому вероятность замерзания разряженного аккумулятора выше, чем у заряженного.

Добавление дополнительной емкости аккумулятора

Иногда всех приемов, описанных в книге, просто недостаточно, чтобы сохранить достаточно мощную батарею из старых свинцово-кислотных аккумуляторов, чтобы с комфортом пережить зиму. Со временем батареи стареют, и их емкость падает, и мы добавляем больше электрических нагрузок в наши дома. Иногда лучший способ справиться с проблемой холодной погоды, ограничивающей производительность ваших аккумуляторов, — это просто увеличить емкость с помощью пары новых свинцово-кислотных аккумуляторов глубокого цикла.

Зима или нет, не забывайте регулярно обслуживать свинцово-кислотные батареи глубокого цикла

Для литий-ионных и герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов (AGM и гелевых аккумуляторов) необходимо выполнить простую ежегодную процедуру обслуживания, состоящую из очистки верхних поверхностей аккумуляторов пищевой содой и водой (затем промывки водой), а затем очистки / затягивания клемм. достаточный.

Для свинцово-кислотных аккумуляторов с жидким электролитом (заливных) см. Контрольный список по обслуживанию аккумуляторов Real Goods Solar Tech Noah Mervine.

Температурные воздействия на батареи — Intercel Services B.V.

Емкость батареи (сколько ампер-часов она может удерживать) уменьшается при понижении температуры и увеличивается при повышении температуры. Вот почему аккумулятор вашего автомобиля умирает холодным зимним утром, хотя накануне днем ​​он работал нормально. Если ваши батареи проводят часть года дрожа на морозе, уменьшенную емкость необходимо учитывать при выборе размеров системных батарей.Стандартный номинал для батарей — при комнатной температуре 25 градусов C (около 77 F). Примерно при -22 градусах по Фаренгейту (-30 C) емкость аккумулятора в Ач падает до 50%. При заморозке емкость снижается на 20%. Емкость увеличивается при более высоких температурах — при 122 градусах по Фаренгейту емкость аккумулятора будет примерно на 12% выше.

Широкие колебания температуры

Напряжение зарядки аккумулятора также изменяется в зависимости от температуры. Оно будет варьироваться от 2,74 В на элемент (16,4 В) при -40 ° C до 2,3 В на элемент (13.8 вольт) при 50 C. Вот почему вы должны иметь температурную компенсацию на зарядном устройстве для свинцово-кислотных аккумуляторов или контроль заряда, если аккумуляторы находятся вне помещения и / или подвержены сильным колебаниям температуры.

Внутренняя температура батареи

Термическая масса означает, что из-за большой массы они изменяют внутреннюю температуру намного медленнее, чем температура окружающего воздуха. Большой изолированный аккумуляторный блок может внутренне изменяться всего на 10 градусов в течение 24 часов, даже если температура воздуха колеблется от 20 до 70 градусов.По этой причине внешние (дополнительные) датчики температуры должны быть прикреплены к одной из ПОЛОЖИТЕЛЬНЫХ пластинчатых клемм и немного связаны с какой-либо изоляцией на клеммах. Затем датчик будет показывать очень близкую к фактической внутренней температуре батареи.

Срок службы батареи сокращается при повышении температуры

Даже несмотря на то, что емкость аккумулятора при высоких температурах выше, срок службы аккумулятора сокращается. Емкость аккумулятора уменьшается на 50% при -22 градусах по Фаренгейту, но СРОК СЛУЖБЫ аккумулятора увеличивается примерно на 60%.Срок службы батареи сокращается при более высоких температурах — на каждые 15 градусов по Фаренгейту свыше 77 срок службы батареи сокращается вдвое. Это справедливо для ЛЮБОГО типа свинцово-кислотных аккумуляторов, будь то герметичные, гелевые, AGM, промышленные или любые другие. На самом деле это не так плохо, как кажется, так как батарея имеет тенденцию усреднять хорошие и плохие времена.

Последнее замечание о температурах — в некоторых местах с очень холодными или жаркими условиями могут продаваться на месте батареи, которые НЕ имеют стандартной концентрации электролита (кислоты).Электролит может быть более сильным (для холодного) или более слабым (для очень жаркого) климата. В таких случаях удельный вес и напряжения могут отличаться от того, что мы показываем.

Просмотреть все часто задаваемые вопросы

Литий-ионные батареи

принимают тепло: новые саморегулирующиеся батареи отключаются при перегреве

Батареи можно найти во всем, от сотовых телефонов до автомобилей, они тихо питают нашу повседневную жизнь.В условиях растущего давления на поиск более возобновляемых источников энергии батареи обладают огромным потенциалом, чтобы делать еще больше — например, для хранения избыточной энергии от солнечных элементов и ветряных турбин для высвобождения, когда спрос высок, или для экономии топлива и легко перезаряжаемых электрических транспортных средств. Тем не менее, новостные сообщения и отзывы о потребительских товарах выявили потенциальную опасность, скрытую за бесшумным внешним видом этих батарей: перегрев ноутбуков, возгорание транспортных средств и взрывы гироскутеров под ногами людей.Основная причина этих опасностей — накопление тепла в литий-ионных батареях, которые имеют высокую плотность энергии, по своей природе реактивны и легко замыкаются накоротко. Если температура батареи превышает примерно 150 градусов по Цельсию, она может загореться и вызвать взрыв.

Ранее в январе Zheng Chen, Yi Cui и Zhenan Bao из Стэнфорда опубликовали свою работу по новой технологии для решения этой проблемы в литий-ионных батареях. Используя полимерный материал, содержащий наночастицы никеля с остроконечными поверхностями, они изобрели саморегулирующуюся пленку, которая может отключать батареи в случае перегрева и короткого замыкания.«Нашим вдохновением было решение общих проблем безопасности, связанных с аккумуляторами», — сказал Чен, ведущий автор статьи. «Это могут быть мелкие или крупногабаритные батареи разных форматов; все подвержены вопросам безопасности ».

Схема типичного литий-ионного аккумулятора, который состоит из анода, сепаратора, катода и электролита. Когда аккумулятор перегревается, сепаратор повреждается, вызывая внутреннее короткое замыкание.

Чтобы понять механизм этих саморегулирующихся батарей, необходимо общее представление об опасностях традиционных литий-ионных батарей.Почему именно литий-ионные аккумуляторы загораются? Несмотря на свою репутацию, стандартные литиевые батареи по большей части надежны. Они обычно используются из-за их высокой энергии, удельной мощности и надежности, но они также могут быть опасны при повреждении батарей. В работающей батарее ионы лития текут по сбалансированной схеме от оксидного катода к раствору солей лития и органических растворителей в электролите, а затем к угольному аноду. Однако повреждение тонких перегородок, разделяющих катод и анод, может вызвать внутреннее короткое замыкание.При коротком замыкании, перезарядке или ином неправильном использовании батареи могут нагреваться до опасно высоких температур, что приводит к «тепловому разгоне» — серии химических реакций, которые повышают внутреннюю температуру и давление до тех пор, пока батарея не загорится.

Чтобы решить эту проблему, исследователи разработали систему для уменьшения проводимости электродов при высоких температурах. В предыдущем проекте профессор Бао создал устройство, отслеживающее температуру тела, поэтому команда изготовила аналогичный материал для батарей.

Однако они столкнулись с новыми трудностями, поскольку пленка батареи быстро разрушалась под воздействием химических веществ внутри батареи. Чтобы предотвратить деградацию, команда покрыла частицы никеля проводящим графеном, тонким слоем атомов углерода. «Никель придает композиту электропроводность, слой графенового покрытия на поверхности никеля обеспечивает им электрохимическую стабильность, а полиэтилен является матрицей, удерживающей такие частицы, и может расширяться и сжиматься в зависимости от повышения или понижения температуры», — сказал Чен.

Крупный план слоя графена на частицах никеля. «Кожа» графена имеет толщину всего 5-10 нм, но играет важную роль в стабилизации частиц. Изображение любезно предоставлено Чжэн Ченом.

При прикреплении к электродам батареи частицы пленки проводят электричество. Но когда аккумулятор нагревается выше определенной температуры, из-за теплового расширения пластик растягивается. В результате частицы в пленке разлетаются, останавливая электрический ток и отключая аккумулятор.Этот процесс происходит очень быстро, проводимость падает в 107-108 раз всего за секунду. После охлаждения пленки сопротивление уменьшается, и пленка расслабляется, позволяя электронному потоку продолжаться. Следовательно, тепловое переключение батарей происходит быстро и обратимо.

Это не первый проект, в котором предпринята попытка искоренить опасность перегрева аккумуляторных батарей. В более ранней конструкции Куи создал литий-ионную батарею с «системой раннего предупреждения» для обнаружения ненормальных условий эксплуатации.Цуй и его коллеги решили построить «умный разделитель» меди между анодом и катодом батареи. Измеряя разность напряжений между анодом и катодом, медь может распознавать ненормальные условия, чтобы определить, когда следует снять батарею, чтобы предотвратить короткое замыкание. В другом месте, в Университете Род-Айленда, Рональд Данн экспериментировал с включением антипиренов в литий-ионные батареи.

Так чем же отличается этот новый дизайн? В предыдущих разработках безопасных батарей механизмы отключения перегрева батарей были необратимыми; батареи нельзя было использовать после перегрева.Обратимость теплового переключения действительно новаторский. Когда исследователи неоднократно нагревали батарею термофеном, пленка оказалась очень устойчивой к высоким температурам и по-прежнему надежно проводила после двадцати циклов включения и выключения.

Может ли эта полиэтиленовая пленка в конечном итоге быть реализована в больших масштабах? Чен так считает. «Как компоненты, так и процесс изготовления имеют низкую стоимость, поэтому мы не думаем, что возникнет проблема с расширением», — пояснил Чен. А пока он и другие исследователи надеются продолжить свои исследования по дальнейшему совершенствованию аккумуляторов, уменьшив общую толщину композитной пленки и увеличив ее проводимость при комнатной температуре.«Нам все еще необходимо улучшить дизайн и обработку наших материалов», — сказал Чен.

Если в батареях использовался саморегулирующийся материал с селективной температурой, он потенциально мог бы поддерживать хорошие характеристики батареи при нормальных температурах, но, что более важно, он мог бы обеспечить многоразовый предохранительный механизм для отключения при высоких температурах. Эта новая технология может снизить риски, связанные с нашими смартфонами, ноутбуками и электромобилями. И, возможно, даже ховерборды могут вернуться в кампус Йельского университета.

Как согреть электронику в космосе? Используйте горячий воск

от Райана МакГилликадди
фигурки от Шона Уилсона

Когда я думаю о проблемах, связанных с исследованием космоса, я обычно думаю о взрывоопасных ракетах, летящих метеоритах, смертельной радиации и пустом космическом вакууме.

По общему признанию, мое первое беспокойство по поводу космоса — это не температура ниже нуля. Но на самом деле контроль температуры в космосе — это проблема, с которой НАСА постоянно сталкивается.Например, обращенная к солнцу сторона Международной космической станции может достигать температуры более 120 ° C, а темная сторона может опускаться ниже -150 ° C. Эти перепады температур не только вызывают дискомфорт, но и могут вызвать нагрузку на космический корабль и разрушить электронику и биологические образцы. Чтобы бороться с холодом космоса, ученые НАСА проявили изобретательность, и одним из решений было сохранение тепла в тепловых батареях. Только в прошлом году ученый НАСА Майкл Чой использовал такую ​​батарею в Исследователе внутреннего состава нейтронных звезд (NICER), инструменте для изучения остатков звезд, которые взорвались как сверхновые.Эта тепловая батарея накапливала тепло и поддерживала тепло NICER, сохраняя функциональность машины во время ее установки на Международной космической станции.

Управление тепловой энергией с использованием аккумуляторов тепловой энергии

Тепловые батареи — это материалы, накапливающие тепловую энергию. Хотя тепловые батареи могут показаться вам незнакомыми, они могут быть у вас в подвале! Наиболее распространенный тип использует явное тепло, когда тепло сохраняется за счет изменения температуры материала, а при больших изменениях температуры сохраняется больше тепла.Например, рассмотрим резервуары для горячей воды, в которых вода удерживается при высокой температуре, сохраняя тепловую энергию. Эта тепловая энергия, хранящаяся в горячей воде, может затем передаваться по трубам для принятия горячего душа.

Другой тип тепловых батарей может накапливать тепловую энергию при фазовых переходах, часто твердое тело-жидкость, при одной температуре, температуре плавления. Чтобы получить представление о том, сколько энергии сохраняется при фазовом переходе твердое тело-жидкость, рассмотрим лед, наиболее распространенный материал с фазовым переходом для хранения тепловой энергии.Чтобы растопить кубик льда при 0 ° C (фазовый переход твердое тело-жидкость), требуется такое же количество тепловой энергии, как и для нагрева воды от 0 ° C до 80 ° C. Большое количество тепловой энергии, накопленной при фазовом переходе, позволяет хранить больше энергии в заданном диапазоне температур по сравнению с батареей явного тепла, что позволяет использовать более компактные и более энергоемкие батареи.

Итак, как можно использовать это изменение фазы? Твердые вещества поглощают тепло при плавлении, а жидкости выделяют тепло при замерзании (рис. 1). Тепло, выделяемое или поглощаемое во время фазового перехода твердое тело-жидкость, называемое теплотой плавления, может регулировать температуру объекта.Чтобы понять это регулирование температуры, рассмотрим горячий объект, например электронику, контактирующий с материалом с фазовым переходом. Объект при перегреве передает свое тепло и плавит материал с фазовым переходом. Позже, когда электроника не используется, материал с фазовым переходом замерзает и выделяет тепло, нагревая электронику. Результатом является регулирование температуры без подвода внешней энергии с использованием тепловой энергии, накопленной и высвобождаемой во время фазовых переходов твердое тело-жидкость.

Рисунок 1: Температура в зависимости отГрафик энергии тепловой батареи с фазовым переходом. Во время зарядки твердому материалу передается тепло, повышая его температуру до тех пор, пока не будет достигнута точка плавления. Затем материал плавится, поглощая большое количество тепла при постоянной температуре. Наконец, полностью находясь в жидкой фазе, материал поглощает тепло и снова повышает температуру. Во время разгрузки материал замерзает и охлаждается, выделяя поглощенное тепло.

Материалы с фазовым переходом как тепловые батареи в космосе

НАСА заинтересовалось материалами с фазовым переходом в 1960-х и 1970-х годах, чтобы помочь управлять тепловой энергией в космосе, публикуя отчеты о проблемах с тепловой энергией и решениях для материалов с фазовым переходом для космоса.Одним из многообещающих классов материалов были парафины, углеродные и водородные цепочки, широко известные как тип воска.

Парафины обладают несколькими привлекательными свойствами. Они могут плавиться и замерзать много раз, не теряя при этом своей способности аккумулировать энергию. В отличие от других материалов с фазовым переходом, парафины не разъедают контейнеры, в которых они хранятся. Наконец, парафины различной длины и температуры плавления могут быть изготовлены по индивидуальному заказу, что позволяет выбирать определенные парафины для конкретных применений (рис. 2).

Рисунок 2: Парафины. Парафины с аналогичными свойствами доступны во многих размерах и температурах плавления.

НАСА впервые использовало парафины в 60-х и 70-х годах, в первую очередь для предотвращения перегрева электроники на луноходах Apollo. Поэтому, когда Майклу Чою понадобилась тепловая батарея для нагрева электроники NICER, он вернулся к парафинам.

Сохранение тепла NICER

Тепловой батарее

Чоя необходимо было нагреть NICER в течение 6 часов во время извлечения из капсулы Dragon от SpaceX, которая доставила NICER на космическую станцию.Чой планировал зарядить аккумулятор перед переездом, расплавив парафин электрическими нагревателями, заставив парафин поглощать тепловую энергию. Затем во время извлечения NICER, когда электроника рискует вызвать повреждение из-за холода, парафиновая батарея разряжается, замерзая и выделяя тепло для нагрева NICER.

Цой учел несколько факторов при разработке своей тепловой батареи. Во-первых, нужно было зарядить или расплавить термобатарею. Для этого требовался парафин с температурой плавления значительно ниже 13 ° C, верхнего предела температуры электрического нагревателя.Во-вторых, температура замерзания, которая для парафинов равна температуре плавления, должна быть выше –30 ° C. В противном случае тепло, выделяющееся во время фазового перехода, которое будет держать электронику в тепле на протяжении большей части экстракции, не поступит до того, как электроника будет повреждена при -30 ° C. В-третьих, аккумулятор должен был проработать 6 часов.

Чой обнаружил, что парафин под названием додекан удовлетворяет этим требованиям (рис. 3). Додекан с температурой замерзания / плавления -10 ° C может плавиться с помощью нагревателя при температуре ниже 13 ° C и замерзать при температуре выше -30 ° C.Чой также отдавал предпочтение додекану по сравнению с другими подходящими парафинами из-за его относительно высокой теплоты плавления, что означало, что фазовый переход твердое тело-жидкость может накапливать больше энергии, чем другие парафины, и, таким образом, размер батареи может быть уменьшен.

Рисунок 3: Тепловая батарея на основе додекана. Когда тепловая батарея Чоя заряжается твердо, додекан плавится в жидкость. При замораживании выделяется энергия, нагревая электронику NICER. Переход твердой фазы в жидкую позволяет хранить большое количество энергии в небольшом диапазоне температур.

Используя термические свойства додекана, Чой рассчитал температуру NICER во время экстракции, предполагая отсутствие дополнительного тепла от солнечного света и учитывая 3 процесса, которые могут произойти. Во-первых, жидкий парафин охладится с 10 ° C до -10 ° C в течение примерно 1 часа, выделяя небольшое количество явного тепла. Затем парафин замерзает в течение многих часов, выделяя тепло плавления и поддерживая температуру электроники на уровне -10 ° C. Наконец, твердый парафин остынет, снова выделяя ощутимое тепло.Расчеты показали, что конечная температура будет -13 ° C, что значительно выше предела -30 ° C.

Тепловая батарея

Чоя была внедрена в июне 2017 года, когда NICER был отправлен на Международную космическую станцию, и батарея успешно поддерживала тепло электроники NICER в холодных условиях космоса.

Взгляд в будущее — будущее использования термобатареи с материалом с фазовым переходом

Одной из проблем, с которыми сталкиваются материалы с фазовым переходом в космосе, является плохое понимание того, как низкая сила тяжести влияет на эти системы.Например, изменения объема часто сопровождают переходы твердой и жидкой фаз, что требует наличия встроенного пустого пространства, чтобы приспособиться к изменению объема. Однако неизвестно, как это пустое пространство, называемое незаполненным объемом, перераспределяется в течение многих циклов плавления-замораживания при низкой гравитации и может ли это повлиять на производительность системы. В прошлом году НАСА отправило на Международную космическую станцию ​​испытательный парафиновый модуль, который вернулся на Землю и будет вскрыт для изучения распределения парафина внутри модуля.

Системы управления тепловой энергией, использующие материалы с фазовым переходом, также исследуются для наземного использования в стенах зданий и центрах обработки данных для регулирования температуры и для хранения тепловой энергии в электромобилях. Тепловые батареи с фазовым переходом могут помочь сохранить тепло (или холод) электронике в космосе, но они также могут быть частью более энергоэффективного будущего на Земле.

Райан МакГилликадди — доктор философии на четвертом курсе. студентка факультета химии и химической биологии Гарвардского университета

Шон Уилсон — аспирант пятого курса факультета молекулярной и клеточной биологии Гарвардского университета

Для дополнительной информации:

  • Чтобы узнать больше о работе Майкла Чоя над тепловой батареей для NICER, см. Исходный документ.
  • Чтобы прочитать о терморегулирующих материалах и материалах с фазовым переходом в космосе в 1970-х годах, прочтите руководство НАСА по материалам для фазового перехода.
  • Для получения дополнительной информации о проводнике внутренней композиции нейтронной звезды прочтите здесь или посмотрите это видео.

Как отвод тепла от аккумулятора электромобиля?

Температура ядра элементов используемой литий-ионной аккумуляторной батареи не должна превышать 80–90 ° C. Тем не менее, эти умеренные значения не являются случайностью: они являются результатом управления температурным режимом батарей, при котором тепловыделение согласовывается с регулированием мощности.В частности, какие методы используются для отвода этого тепла?

Почему необходимо отводить тепло, выделяемое используемой батареей?

Аккумуляторная батарея состоит из модулей, которые сами состоят из ячеек. Каждая ячейка имеет ограниченное количество энергии, и перед производителями стоит задача разработать батареи с максимально возможной плотностью энергии.

Неизбежное производство тепла

Электрические батареи выделяют тепло естественным образом, поскольку протекающие химические реакции являются экзотермическими.Итак, чем мощнее батарея, тем больше тепла она выделяет . Следовательно, рассеивание калорий электрической батареи имеет двойную цель:

  • для ограничения термического старения компонентов;
  • , чтобы увеличить количество энергии, которое может генерировать каждая ячейка.

Полезная информация

Аккумуляторы для электромобилей имеют диапазон заряда / разряда от 20 до 80%

Плотность энергии: количество электроэнергии, которое может храниться в данном объеме.

Плотность мощности: насколько быстро аккумулятор может обеспечивать энергию.

Какие материалы можно использовать для отвода тепла, выделяемого электрической батареей?

Существует ряд материалов, которые после резки и обработки способны удалять калории, вырабатываемые элементами электрических батарей. Однако следует иметь в виду, что хороший электрический изолятор редко бывает отличным проводником тепла. Таким образом, выбор материалов, способных рассеивать тепло, является вопросом компромисса между:

  • диэлектрические свойства,
  • термический класс,
  • механические характеристики,
  • Стоимость

  • ,
  • любые другие ограничения, указанные в технических характеристиках батареи.

Пленки теплопроводящие

Основное назначение этих пленок — электрическая изоляция, большинство коммерческих пленок имеют относительно низкую теплопроводность, редко превышающую 0.2 Вт / мК. Тем не менее, продукты , такие как Kapton® MT +, имеют более высокую теплопроводность , около 0,75 Вт / мК. В любом случае всегда можно наложить несколько типов пленки, чтобы получить более эффективный многослойный материал.

Термоклейкие ленты

Эти термоленты изготовлены из клеящих масс, которые обладают хорошей теплопроводностью (от 1 до 2 Вт / мК). У них две функции:

  • механическая сборка;
  • тепловыделение.

Термопрокладки

Эти гибкие материалы силиконового или акрилового типа обладают очень высокой теплопроводностью, иногда более 3 или даже 4 Вт / мК. Если разрезать по нужным размерам, они могут быть размещены между элементами батареи и вставлены охлаждающими пластинами и радиаторами (теплоотводом) , как в электронике.

Элементы можно дополнительно изолировать друг от друга с помощью пенопласта.Эти материалы, также называемые «компрессионными подушками», обеспечивают тепловой контакт и оптимальное рассеивание тепла, поддерживая постоянное давление на ячейки.

Термомастики и пасты

Мастики и пасты из-за их консистенции наносятся шприцем или аналогичным приспособлением. Их можно использовать для герметизации стыков между системой охлаждения и аккумуляторной батареей с целью рассеивания тепла.

Жидкие продукты

Также доступны теплопроводники в жидкой форме, называемые «заполнителями зазоров», поскольку они используются для заполнения пустых пространств.Они позволяют исключить присутствие пузырьков, а воздух является очень хорошим теплоизолятором. Также существует теплопроводников в виде жидких клеев .

Заключение

В аккумуляторах электромобилей производство тепла неизбежно. Это тепло может быть отведено с помощью материалов в виде пленок, липких лент, подушечек, термопластов или даже жидких продуктов.

.