Батареи какие бывают: Виды радиаторов отопления для квартиры: как выбрать и установить?

Виды радиаторов отопления для квартиры: как выбрать и установить?

Система отопления – это большое, теплое «сердце» дома и сложная инженерная конструкция, которая не терпит приблизительности и требует грамотного инженерного просчета. Ведь все это не просто радиаторы и трубы, а серьезный вопрос микроклимата в доме, эстетики и энергосбережения.

Виды радиаторов отопления для квартиры

Не все представленные сегодня на рынке радиаторы подходят для установки в квартире с центральной системой отопления, поэтому подходить к выбору следует со всей ответственностью. Чтобы понять, как правильно подобрать радиаторы отопления, давайте рассмотрим их основные виды.

Содержание

• Виды радиаторов, которые устанавливают в квартирах
  • Чугунные радиаторы
    • Достоинства чугунных радиаторов:
    • Недостатки:
    • Особенности монтажа чугунных батарей
  • Стальные радиаторы
    • Панельные стальные батареи
    • Трубчатые стальные батареи
    • Особенности монтажа стальных радиаторов
  • Алюминиевые батареи
    • Особенности монтажа алюминиевых батарей
  • Анодные радиаторы
  • Биметаллические радиаторы
    • Особенности монтажа биметаллических радиаторов
    • Видео. Установка биметалических радиаторов своими руками
  • Медные радиаторы
    • Особенности монтажа медных радиаторов
• Видео. Как правильно устанавливать радиаторы отопления
• Как особенности и нюансы центральной отопительной системы влияют на срок службы радиаторов?
• Калькулятор расчета количества секций радиаторов отопления
• Как правильно выбирать радиаторы для квартиры?
• Видео: Как выбрать радиаторы отопления

Виды радиаторов, которые устанавливают в квартирах

Чаще всего в магазинах и на рынках представлены радиаторы отопления из таких материалов:

1. Чугунные.
2. Стальные (трубчатые и панельные).
3. Алюминиевые.
4. Анодированные.
5. Биметаллические.
6. Медные.
7. Пластиковые.

Так, а какой же выбрать для квартиры, давайте вместе попытаемся разобраться в этом вопросе!

Чугунные радиаторы

Чугунный радиатор

Их можно назвать одними из самых «древних» отопительных приборов, которые и сейчас не утратили своей актуальности.

Благодаря особенностям чугуна, сегодня эти батареи пользуются большой популярностью в нашей стране. За счет толстых стенок, они не боятся гидроударов и способны выдерживать давление в 25-30 атмосфер. Чугунные радиаторы способны функционировать не только в автономной системе отопления, но и в центральной коммуникации. Этот материал не подвержен коррозии, что обуславливает популярность батарей в нашей стране, ведь, как известно, носитель тепла зачастую у нас не отличается чистотой. Еще одним преимуществом чугунных батарей является их способность долго сохранять тепло, даже после отключения отопительной системы.

К недостаткам чугунных батарей можно отнести тяжелый вес, что значительно усложняет процесс монтажа. В одиночку устанавливать эти радиаторы невозможно.

Кроме того, чугун обладает низкой теплопроводностью, из-за чего эффективность достигается только при стабильной температуре в 70⁰С. Для частного дома или автономного отопления это может стать накладным, а вот для квартирного решения при нормальном функционировании центральной отопительной системы, это хороший вариант.

В советские времена, производили чугунные размеры стандартного размера. Для увеличения обогрева квартиры приходилось наращивать систему, что не всегда положительно сказывалось на эстетическом виде. Сегодня же, на современном рынке, представлено множество вариантов чугунных радиаторов от отечественных и зарубежных производителей разной мощности. Поэтому можно подобрать небольшие батареи, которые идеально впишутся в общую концепцию интерьера. Раньше чугунные батареи крепились кронштейнами к стене. Сегодня можно выбрать красивые радиаторы с напольной установкой, которые имеют элегантный вид.

Напольный чугунный радиатор

Современные чугунные батареи не нуждаются в дополнительной обработке и окраске. Они уже продаются готовыми к монтажу, и нет необходимости их каждый год окрашивать. Уход за ними минимальный: из-за гладкой поверхности, на них практически не оседает пыль.

Многообразие цветов и стилей чугунных батарей помогает сегодня их не только гармонично вписать в классический или ретро стиль, но и сделать радиаторы отдельным декоративным элементом.

Достоинства чугунных радиаторов:

• Устойчивость к коррозии.
• Стильный внешний вид.
• Неприхотливость к чистоте носителя.
• Доступная цена.
• Длительное время сохраняют тепло.
• Могут функционировать в центральной и автономной системе отопления.

Недостатки:

• Тяжелый вес.
• Сложность монтажа.
• Долго нагреваются до нужной температуры.

Делаем вывод: для квартир с центральным отоплением выбор чугунных радиаторов оптимален. Они прослужат не менее 15-20 лет и будут эффективно отдавать тепло.

Особенности монтажа чугунных батарей

Учитывая большой вес чугунных батарей, монтаж – процесс достаточно трудоемкий и тяжелый. Если вы решили самостоятельно производить установку чугунных радиаторов, то необходимо учитывать следующие факторы:

Лучшее место для батареи — под окном	Монтаж лучше проводить в летний период времени, во время отключения отопительной центральной системы. Определите место для установки будущей батареи. Оптимальным местом будет зона под окном. Это обеспечит нормальную циркуляцию холодного и горячего воздуха по всей комнате.
Разметка под батарею	Выполните на стене разметку креплений и расположение конструкции. Используйте строительный уровень, чтобы проконтролировать горизонтальность линии. При неровном наклоне батареи, в процессе эксплуатации могут образоваться воздушные пробки.
Регулировка нипелей батареи	Перед процессом установки, выполните регулировку ниппелей. Особенно это касается приборов отечественных производителей. Для этого необходимо раскрутить батарею, отрегулировать ниппели и собрать все обратно. Для того чтобы избежать перекоса ниппелей, разборку батареи необходимо производить на радиаторном верстаке с использованием специальных ключей. При этом производим по одному обороту с каждой стороны, чтобы избежать перекоса. Открутив ниппели, снимаем секции. Отрегулировав ниппели, собираем обратно строго в обратной последовательности. Необходимо протестировать, не даст ли батарея течь. Производим «опрессовку». Только теперь можно приступать к монтажу.
Пример крепления на кронштейны	В бетонных и кирпичных стенах чугунные батареи крепятся к стене с помощью специальных кронштейнов. Этого будет достаточно, чтобы батарея не наклонилась под давлением воды. Радиатор стандартного размера должен крепиться к стене, как минимум, на четыре опоры. При креплении чугунных батарей к деревянной стене, нужно подстраховаться и создать дополнительную напольную опору. Расстояние от стены должно быть – 5 см, от пола – 10 см. Вбив опоры в стену, устанавливайте на них батарею сразу на все кронштейны.
Проверка результатов работ уровнем	Процесс монтажа зависит от типа креплений. Обычно в продажу поставляются батареи с четырьмя отверстиями, расположенными по углам конструкции. Два отверстия используются для подключения прямой и обратной магистрали, остальные закрываются воздухоотводящими кранами и заглушками. К водоснабжению подключайте батарею только после того, ка проверили по уровню горизонтальность расположения конструкции. Открытые концы труб соединяйте газовой сваркой, чтобы обеспечить надежное, герметичное и долговечное соединение. По окончанию всех работ, проверьте герметичность всей конструкции, включив воду.

Стальные радиаторы

Радиаторы из стали

Стальные батареи представляют собой оптимальное соотношение цены и качества. Они способны выдерживать достаточно большую нагрузку и гидроудары отопительной системы. А благодаря высокому уровню тепло проводимости, стальные батареи быстро нагреваются. Для автономного отопления или обогрева частного дома, такой вариант достаточно практичен.

Говоря о стальных радиаторах, следует упомянуть, что они бывают двух видов: панельные и трубчатые.

Панельные стальные батареи

Стальная батарея панельного типа

Панельные радиаторы представляют собой конструкцию из двух стальных листов, соединенных между собой сваркой. Некоторые модели оснащены конвекционными элементами для создания вертикального направления разогретого воздуха. Это позволяет создать своеобразный тепловой барьер для холодного потока, идущего от окна.

Для обеспечения прочности и долговечности, конструкцию окрашивают только после полной сборки. При покупке обязательно внимательно изучите покрытие, так как это влияет на дальнейшую эксплуатацию. На участках, окрашенных плохо, может возникнуть коррозия. Панельные радиаторы рассчитаны на нормальное давление, создаваемое в центральной отопительной системе. Длина может варьироваться от 40 см до 3 метров, а высота – от 20 до 90 см. Размер необходимо рассчитывать исходя из общей площади помещения.

Подключение к теплоносителю может быть снизу или сбоку, поэтому выбирая, нужно учитывать расположение разводки труб отопительного контура.

Плюсы:

• легкий вес;
• простота монтажа;
• быстрое прогревание, что позволяет экономить на коммунальных услугах;
• привлекательный внешний вид;
• компактный размер.

Минусы:

• уязвимость к мощным гидроударам центральной отопительной системы. Если же выбор при обустройстве отопительной системы дома все равно падает на панельные стальные батареи, необходимо защитить конструкцию и установить редуктор, который будет сглаживать перепады давления в сети.
• Подверженность коррозии.
• Небольшой срок эксплуатации. Как правило, внутренняя поверхность стальных панелей не имеет антикоррозийного покрытия, а теплоноситель не всегда отличается чистотой. В результате, уже через 7-10 лет, внутренний слой батареи может быть разрушен.

Трубчатые стальные батареи

Стальная батарея трубчатого типа

В отличие от панельных батарей, трубчатые радиаторы представляют собой конструкцию, состоящую из нескольких секций, скрепленных между собой при помощи сварки. В зависимости от площади помещения и отопительного эффекта, необходимо рассчитать мощность готового модуля и выбрать оптимальный размер. Небольшая толщина труб от 1,5 до 2 мм предупреждает быть осторожным и стараться использовать подобные конструкции только для малоэтажных построек с системами закрытого типа.

Нормальная работа трубчатых стальных батарей возможна при давлении в 8-10 атмосфер. Если же центральная отопительная система «грешит» прыжками давления, то целесообразно будет установить редуктор для сглаживания напряжения.

Из-за небольшой толщины стенок, теплоноситель достаточно быстро нагревает стальную конструкцию. Сегодня на рынке представлен огромный выбор трубчатых стальных батарей в самых разных дизайнерских решениях. Их устанавливают не только традиционно у окна или стены, но даже по центру комнаты. Некоторые конструкции выполнены в виде скамейки, подножка которой представляет собой обогревательный прибор. Такую батарею целесообразно устанавливать в коридоре. Днем на нем комфортно будет обуваться, а ночью на стуле можно будет расположить обувь для просушки.

Стальная батарея в форме скамейки

Плюсы:

• Быстрое нагревание. Из-за тонких стенок (1,5 мм) нагревание батарей происходит за считанные минуты, что позволяет экономить на коммунальных услугах (в том случае, если в квартире установлен счетчик). Впрочем, этот плюс может обратиться и в минус. Тонкие стенки подвержены механическому разрушению «грязной» воды, подаваемой центральной отопительной системой.
• Более высокая стойкость к механическим повреждениям по сравнению с панельными батареями.
• Большой выбор стилевых решений. Учитывая богатый выбор цветов, такие радиаторы легко подобрать практически под любой интерьер квартиры. Не нужно будет тратить силы и средства на дополнительное декорирование в виде экранов.

Минусы:

• Уязвимость к мощным гидроударам центральной отопительной системы. Впрочем, этим недостатком грешат практически все приборы, соединенные при помощи сварки. Во время мощного перепада давления, конструкция может начать разрушаться в местах соединения.

Подводя итог, следует сказать, что для квартиры трубчатые стальные батареи – далеко не самый лучший вариант. Установка в доме с автономным отоплением приведет к лишним затратам из-за быстрого остывания. А монтаж в квартире с центральным отоплением может стать причиной аварийных ситуаций.

Особенности монтажа стальных радиаторов

Стальные батареи достаточно легко монтируются, но до конца монтажных работ лучше не снимать упаковочную пленку. Это позволит сохранить чистый вид и не нарушить внешнее покрытие панели. Расстояние до пола и стены у каждой модели разное, поэтому внимательно изучите схему монтажа в инструкции.

В зависимости от типа конструкции, подбираем крепление. Навесной радиатор будем крепить к стене с помощью кронштейнов и дюбелей. Напольная конструкция устанавливается на полу на обычных стойках и традиционно подсоединяется к отопительной трубе.

Стальные радиаторы легко встраиваются в систему отопления и, в зависимости от модели, имеют разный тип подключения: боковой, нижний, верхний. Расстояние между стеной и задней панелью стального радиатора должно быть не менее 25 мм, в противном случае, значительно снизится теплоотдача прибора.

Современные модели обладают блокировочной системой против случайного «демонтажа», поэтому перед установкой прибора необходимо оттянуть вверх крепежный захват и зафиксировать его в таком положении. Начинаем монтаж с нижних крепежей, а уже после надеваем на верхние. Если вы все правильно выполнили, верхний крепеж автоматически защелкнется, надежно фиксируя радиатор на стене.

Алюминиевые батареи

Алюминиевая батарея

Несмотря на свой прекрасный внешний вид, алюминиевые радиаторы – не лучший выбор для отопления квартиры с центральной системой. В квартирах же с автономной системой отопления, такой выбор батарей пользуется большой популярностью. Наряду со стильным внешним видом, они отличаются надежностью и достаточно длительным сроком эксплуатации – 20-25 лет.

Материалом для создания служит алюминий с добавлением кремниевых сплавов, что придает батареям особую прочность. В промышленности, как правило, используют силумин, дюралюминий для повышения технических свойств. Кроме того, добавление кремниевых сплавов позволяет снизить стоимость исходного продукта.

Конструкция алюминиевых батарей достаточно проста: каждая секция состоит из двух горизонтальных каналов большого диаметра и одного вертикального с меньшим диаметром. От вертикального канала отходит несколько ребер, которые «берут» тепловую энергию у горячей воды и «отдают» ее воздуху.

Рассчитанные на давление в 15 атмосфер, они очень уязвимы к воздушным пробкам и гидроударам. Соединение отдельных секций производится при помощи муфтового резьбового метода, что позволяет достаточно быстро произвести монтаж батареи.

Герметичность алюминиевых радиаторов достигается за счет метода литья. Каждая секция отливается в отдельной форме, после чего соединяется в одну общую конструкцию.

На рынке представлены алюминиевые радиаторы самой разной формы и размеров, что позволяет подобрать оптимальный вариант под готовый дизайн квартиры. В зависимости от площади помещения и отопительного эффекта, подбирается и размер алюминиевой батареи.

Алюминиевая батарея может стать элементом дизайна в квартире

У батарей, произведенных с помощью технологии литья, более высокий запас прочности к перепадам давления. Рабочее давление в них достигает 16 атмосфер, но при испытаниях производитель тестирует радиаторы давлением в 25 атмосфер, что позволяет батареям порой выдерживать резкие скачки. Гладкая поверхность литых панелей обеспечивает более высокую теплоотдачу.

Другой метод изготовления алюминиевых батарей – экструзия. Это значительно удешевляет продукт, но и по техническим характеристикам он уступает литым батареям. В качестве основного сырья здесь используется вторичный алюминий, что со временем приводит к хрупкости и коррозии. Поэтому при выборе радиаторов, нужно ориентироваться не только на материал, но и уточнять метод производства. Батареи, произведенные по технологии экструзии, не подлежат наращиванию. Они поступают в продажу уже в стандартном размере.

Алюминиевые радиаторы обладают достаточно малым весом, что значительно упрощает их монтаж, который вполне можно проводить самостоятельно. За счет высокой теплоотдачи алюминия, батареи очень быстро нагреваются. Это позволяет контролировать степень расхода и вручную управлять системой, создавая комфортную температуру в помещении.

Плюсы:

• Устойчивость к коррозии.
• Стильный внешний вид.
• Малый вес (в 3-4 раза легче чугуна).
• Многообразие цветов.
• Высокая теплоотдача.
• Разнообразие размеров.
• Возможность добавлять секции в процессе эксплуатации (применимо только для метода литья).

Минусы:

• Чувствительность к перепадам давления.
• Зависимость от качества воды. При загрязненной воде с высоким pH, конструкция достаточно быстро может выйти из строя.

Особенности монтажа алюминиевых батарей

Устанавливая алюминиевые батареи, следует, в первую очередь, ориентироваться на технические свойства материала. Если при монтаже чугунных батарей главной особенностью был большой вес, то здесь все наоборот. Алюминиевые батареи легкие и хрупкие, поэтому установку следует выполнять очень аккуратно, не снимая упаковки.

Поверхность алюминиевого радиатора может повредиться при монтаже даже от небольшого удара инструментом. В продажу алюминиевые батареи уже поступают в комплекте с кронштейнами, которые легко при помощи дюбелей можно прикрепить к стене.

Для создания максимально эффективной теплоотдачи, следует при монтаже руководствоваться такими параметрами:

• Расстояние между окном и отопительной панелью не должно превышать 10 см.
• Расстояние до стены – 3-6 см.
• Расстояние от панели до пола должны быть в пределах 5-6 см.

Запорный кран устанавливается с двух сторон радиатора для регулировки температуры и для случаев возникновения аварийной ситуации.

После выполнения установки и до момента подключения к отопительной системе, необходимо произвести «опрессовку» прибора. Для этого нужно вызвать представителя соответствующей службы или купить опрессовщик.

Анодные радиаторы

Анодный радиатор

По сути, это тоже алюминиевые батареи. Только исходное сырье (алюминий) проходит более жесткую очистку с анодным оксидированием поверхности. Это позволяет повысить устойчивость к коррозии и химическому воздействию грязной воды.

Анодные батареи производятся по технологии литья, что обеспечивает им герметичность и устойчивость к гидроударам. Они способны выдерживать давление в 20-25 атмосфер. За счет того, что отдельные секции собираются при помощи резьбовых муфт и герметичных уплотнителей, батарея может быть разобрана и дополнена.

Благодаря идеально гладкой поверхности внутренней части радиаторов, достигается максимальная теплоотдача и более эффективная циркуляция горячей воды внутри конструкции. Внешне, анодные радиаторы тоже радуют глаз. Их плавная форма и гладкая поверхность более безопасна, чем угловатая конструкция чугунных батарей.

Единственным недостатком анодных конструкций, пожалуй, можно назвать их высокую стоимость по сравнению с алюминиевыми радиаторами.

Плюсы:

• Высокая теплоотдача.
• Разнообразие размеров и возможность добавления секций в процессе эксплуатации.
• Выдерживают высокое давление (в 20-25 атмосфер).
• Устойчивость к коррозии.
• Стильный внешний вид.

Минусы:

• Высокая стоимость.

Анодные алюминиевые батареи отлично подходят для квартир, как с центральной, так и автономной системой отопления. Если финансовые возможности позволяют, то такие радиаторы прослужат очень долго, радуя своей практичностью, функциональностью и отличным внешним видом.

Монтаж анодных батарей выполняется точно так же, как и установка алюминиевых радиаторов (см. выше).

Биметаллические радиаторы

Биметаллический радиатор

Эти батареи демонстрируют оптимальное соотношение цены и качества. Они способны выдерживать достаточно избыточное давление, и не слишком требовательны к теплоносителю. Именно это обуславливает их сегодняшнюю популярность на строительном рынке, которая уступает только чугунным батареям.

Название радиаторов уже указывает на то, что они собираются из двух материалов. Внешняя часть выполнена из алюминия, а внутренний слой производится из высококачественного сплава меди или стали. Такая комбинация материалов позволяет решить сразу две задачи: улучшить теплоотдачу и повысить стойкость к коррозии. Красивый внешний вид батареям придает эмалевое покрытие в любом цветовом решении.

Биметаллический радиатор выпускается в двух модификациях:

1. Абсолютно биметаллический аппарат, который отличается повышенной прочностью и устойчивостью к перепадам давления в сети. Срок их службы – не менее 25 лет, что вполне оправдывает высокую цену. В таком приборе сердечник выполнен в виде труб, по которым течет вода без соприкосновения с самим корпусом.
2. Полубиметаллический представляет собой конструкцию, внутренние каналы которой просто усилены пластинами из другого металла.

Конструкция биметаллических радиаторов состоит из нескольких секций, которые между собой соединяются при помощи резьбовой муфты. При желании, всегда можно докупить еще секции и нарастить.

Элемент батареи в разрезе. Видна соединительная резьба

Биметаллические радиаторы станут оптимальным выбором для квартир с центральной отопительной системой благодаря высокой устойчивости к высокому давлению в 35-40 атмосфер. Им не страшны резкие изменения условий эксплуатации.

Плюсы:

• Быстро нагреваются и легко отдают тепло.
• Устойчивость к коррозии.
• Стильный внешний вид.
• Большой выбор размеров.
• Возможность доставлять секции в процессе эксплуатации.
• Выдерживают сильные гидроудары.
• Небольшой вес и простой монтаж.

Минусы:

• Высокая стоимость.

Такие радиаторы следует приобретать только в специализированных магазинах, при условии ознакомления с документацией. Внешне их невозможно отличить от алюминиевых батарей, а вот разница в цене будет весьма ощутима.

Биметаллические радиаторы – отличный вариант для квартир с любым типом отопления. Высокая цена компенсируется длительным сроком эксплуатации.

Особенности монтажа биметаллических радиаторов

Основным правилом при монтаже биметаллических радиаторов является то, что установка выполняется в упаковке. Не снимайте пленку до окончания всех работ. Дело в том, что внешняя поверхность радиаторов достаточно хрупкая и может быть повреждена ударом инструмента.

Нельзя зачищать соединяемые детали напильником или наждаком, во избежание протечки воды в дальнейшем.

Чтобы биметаллический радиатор работал исправно и эффективно, при монтаже необходимо руководствоваться следующими требованиями к расстоянию:

• Расстояние от стены до прибора – 3-5 см. Если установить ближе к стене, то будет нарушена естественная циркуляция воздуха, что значительно снизит эффективность прибора.
• Расстояние от пола не более 10 см. Если установить ниже, то это не только снизит эффективность теплообмена, но и затруднит в дальнейшем уход за радиатором.

Начинайте установку с крепления кронштейнов к стене, предварительно выполнив разметку. На каждом радиаторе в обязательном порядке должен быть установлен клапан для спуска воздуха. Это позволит в дальнейшем избежать воздушных пробок. Чтобы надежно затянуть клапан, используйте динамометрический ключ.

Видео. Установка биметалических радиаторов своими руками

Медные радиаторы

Медный радиатор

Пожалуй, единственным существенным недостатком этого вида радиаторов можно назвать их высокую цену. В остальном же, они отличаются высокими техническими свойствами, имеют великолепный внешний вид и прослужат не менее 25-30 лет при должном уходе.

Медные батареи нивелируют сопротивление теплоносителя, увеличивая его эффективность. Высокий КПД обуславливается высокой теплопроводностью. По сравнению с популярным чугунов – в 4 раза больше.

Плюсы:

• Устойчивость к коррозии.
• Выдерживают большое давление в трубах (30-36 атмосфер).
• Высокая теплоотдача.

Минусы:

• Высокая стоимость.

Особенности монтажа медных радиаторов

• Идеальным материалом для труб, к которым производится пайка радиатора, является медь. Это обеспечит герметизацию и продлит срок службы батареи. При комбинировании с другими видами металла, со временем может образоваться коррозия. Это касается и выбора фитингов.
• Перед монтажом медной батареи, необходимо установить фильтр, предназначенный для очистки воды. Иначе в процессе эксплуатации внутренняя часть прибора может стать шероховатой, что спровоцирует отложение солей.
• Все элементы конструкции соединяются при помощью спайки.
• На кронштейны, с помощью которых медные трубы крепятся к стене, необходимо устанавливать резиновые накладки, что поможет защитить поверхность труб от деформации и коррозии.

Видео. Как правильно устанавливать радиаторы отопления

Как особенности и нюансы центральной отопительной системы влияют на срок службы радиаторов?

Система центрального отопления

Прежде чем приступить к выбору радиатора для своей квартиры, следует учесть некоторые нюансы центральной отопительной системы. Конечно, достоинств у центрального отопления больше, чем недостатков. Не нужно возиться с выбором и установкой котлов, монтажом дымохода. Стоимость коммунальных услуг легко контролируется с помощью установки счетчика. Но есть и недостатки, которые оказывают влияние на выбор батарей.

• В составе носителя всегда присутствуют агрессивные вещества, которые негативно влияют на материал труб и батарей. Чаще всего именно коррозия наносит разрушительное действие на внутренний слой радиаторов, сокращая срок эксплуатации. С профилактической целью, некоторые коммунальные службы добавляют в баки с водой лигносульфонатный порошок, что не лучшим образом влияет на эксплуатационный срок радиаторов.
• В воде, которая идет по трубам для обогрева, часто присутствует мелкий песок, глина, известь. Постепенно этот мелкий мусор протирает металл изнутри. Если внутренний слой шершавый, это значительно быстрее сокращает срок службы.
• Одним из врагов радиаторов отопления в квартирах являются перепады давления, так называемые гидроудары. Это, конечно, негативно сказывается на состоянии батарей. Воздушные пробки, создаваемые нестабильной работой центральной магистрали, постепенно приводят к растрескиванию и разрыву металла. Но многие современные радиаторы оснащены защитными клапанами, которые позволяют регулировать давление в трубах и бороться, таким образом, с нестабильностью напора.
• Нестабильность температуры отопительной системы оказывает влияние больше всего на внутреннюю часть батареи. Чугун имеет особенность расширять при нагревании и сжиматься при понижении температуры, что приводит к растрескиванию внутреннего слоя. Поэтому именно такие батареи наиболее уязвимы к перепаду температуры.

Поэтому, выбирая радиатор для отопления квартиры, руководствуйтесь этими моментами и учитывайте работу магистрали и местного ЖКХ.

Калькулятор расчета количества секций радиаторов отопления

Как правильно выбирать радиаторы для квартиры?

Радиаторы должны не только выполнять свои функции, но и вписываться в интерьер

Выбор радиатора для квартиры – это ответственный шаг. Не все виды отопительной системы, представленной на современном рынке, подходят. Некоторые приборы не способны выдерживать нагрузку и гидроудары, которые нередко встречаются в наших коммунальных службах. Здесь важно учитывать не только материал, но и предельную нагрузку радиатора.

Кроме того, для эффективной работы отопительного прибора и максимальной его теплоотдаче, необходимо правильно рассчитать количество секций.

При выборе радиатора для квартиры, необходимо учитывать следующие факторы:

• Общую площадь квартиры. Исходя из этого параметра, необходимо подбирать мощность радиатора.
• Максимальное давление в отопительной системе. Каждый прибор обладает своей предельной нагрузкой.
• Материал и максимальная температура, которую способен выдержать радиатор. Мощность радиатора. Это будет основополагающим фактором, исходя из которого, необходимо рассчитать количество секций и общую длину прибора.
• Общий дизайн и стиль батарей.

Подбирая батареи для своей квартиры, не нужно быть излишне рачительным. Низкая цена может стать причиной холода в помещении, да и срок службы у недорогих радиаторов не превышает 5-6 лет.

При возникновении аварии в отопительной центральной системе, дешевые батареи могут быстро выйти из строя из-за гидроударов.

В заключение статьи, предлагаем вам очень подробную лекцию по выбору радиаторов в квартиру.

Видео: Как выбрать радиаторы отопления

какие бывают радиаторы, сравнение батарей, радиатор отопления в разрезе на фото и видео

Содержание:

1. Какие бывают радиаторы отопления
2. Популярные типы батарей отопления
3. Характеристики секционных типов батарей отопления и их сравнение
4. Панельные стальные радиаторы

С наступлением отопительного сезона многие жильцы жалуются на холодные батареи в квартире. Но не всегда в проблеме плохого обогрева виноваты коммунальные службы. Часто причина кроется в том, что радиаторы отопления засорились или уже пришли в негодность и нуждаются в замене на современные типы батарей отопления. Прежде чем приступить к реконструкции отопительной системы, не помешает поинтересоваться, какие бывают батареи отопления и какими они обладают преимуществами и недостатками.

Данной теме посвящена эта статья, рассказывающая о современных отопительных приборах для квартир и частных домовладений. В ней говорится о том, какие бывают радиаторы отопления.

Какие бывают радиаторы отопления

Батареи отопления, они же радиаторы, которые устанавливают в жилых помещениях, бывают в основном водяными или электрическими.

Водяные типы батарей отопления обогревают жилье при помощи воды, которую используют в качестве теплоносителя (детальнее: «Водяные радиаторы отопления — типы и виды»). После того как жидкость нагрета до определенной температуры, она начинает циркулировать по трубам и батареям, отдавая тепловую энергию окружающему воздуху.

Электрические радиаторы отопления только внешне похожи на обычные приборы, но принцип работы у них отличается. Пользуются ими обычно в качестве дополнительного источника тепла, поскольку высокие цены на электричество делают эксплуатацию таких обогревателей экономически невыгодной.

Правда, если отсутствует возможность обустроить водяное отопление, ничего другого не остается, как использовать электрические приборы для обогрева. Допустим, что на дачу за городом семья ездит только по выходным — в таком случае электроконвектора будет достаточно, ведь замерзнуть он не даст.

Популярные типы батарей отопления

Если сравнить радиаторы отопления, то в первую очередь видно, что все они отличаются по конструкционному решению. Исходя из того, что выглядят они по-разному, батареи делят на секционные и панельные изделия.

Секционные радиаторы. Такие приборы делят на три основные группы:

• батареи, произведенные из чугуна;
• радиаторы, изготовленные из алюминиевого сплава;
• биметаллические изделия.

Из названия уже ясно, что обогревательный прибор состоит из секций, собранных в единую конструкцию. Например, многим потребителям знакомы используемые не одно десятилетие чугунные батареи, представляющие собой набор конкретного количества секций. Новые алюминиевые приборы также состоят из нескольких секций, но если посмотреть на эти радиаторы отопления сравнение будет в пользу современных изделий, поскольку выглядят они более эстетично.

Панельные батареи. Их изготавливают только из стали. Внешне они представляют собой плоское изделие, имеющее выпуклости. Плоские батареи широко применяли в 80-х годах прошлого века. В основном их монтировали в панельных домах. Современные панельные отопительные приборы были модифицированы и их внешний вид немного изменился. После этого их теплоотдача возросла, и они как когда-то используются для обогрева жилых помещений.

Делая сравнение радиаторов отопления секционных и панельных, можно отметить, что первые широко применяются в отопительных системах и потребители отзываются о них положительно.

Характеристики секционных типов батарей отопления и их сравнение

1. Чугунные секционные радиаторы. Рассматривая типы батарей отопления, следует отметить, что именно приборы из чугуна известны потребителям давно, со времен Советского Союза. Их в те годы устанавливали повсеместно – в жилых, производственных и общественных помещениях.

   Конструкционное решение чугунных секционных радиаторов позволяет прогревать их до высоких температур. За счет особенностей чугуна как материала изготовления батарей, они продолжительное время отдают тепло и поэтому им в те годы отводились лидирующие позиции среди отопительных приборов, теплоотдача чугунных радиаторов достаточно хорошая.

   Правда, чугунные радиаторы необходимо прогревать до нужной температуры более долго, а для этого требуется большее количество топлива или энергоносителя. В целях экономии денег не все потребители выбирают для установки чугунные изделия.

   Внешний вид современных радиаторов из чугуна претерпел незначительные изменения при тех же технических характеристиках. Одна секция способна обогреть около двух «квадратов» площади. В продаже даже можно встретить дизайнерские модели, которые могут стать украшением комнаты.

   Поскольку для нагрева чугунных приборов необходимо большое количество топлива, их не устанавливают, если планируют использовать дорогостоящие источники энергии, например, электричество. Выбирают более экономичные отопительные радиаторы, среди которых батареи из алюминия.

2. Алюминиевые секционные радиаторы
   . Данные приборы считаются современной альтернативой чугунным приборам, поскольку они меньше весят и менее теплоемкие. Алюминиевые секционные изделия тепло отдают не хуже чугуна и быстро прогреваются до нужной температуры (подробнее: «Как выбрать алюминиевые радиаторы отопления: технические характеристики»). Благодаря эстетичному и аккуратному внешнему виду отлично вписываются в современный интерьер.

   Одна алюминиевая секция обогревает один «квадрат» помещения. Если установить такие батареи самостоятельно, с монтажом без особых проблем можно справиться своими силами, поскольку они намного легче изделий из чугуна. По мнению специалистов, если сделать сравнение батарей отопления для частного дома, то явными лидерами сейчас стали алюминиевые секционные радиаторы.

3. Биметаллические радиаторы. Внешне такие отопительные батареи похожи на алюминиевые приборы. Биметаллические радиаторы отопления в разрезе можно посмотреть на фото. В них соединены элементы из стали и алюминиями. По причине изготовления из двух сплавов данные приборы получили название биметаллические.
   Когда смотришь на биметаллический радиатор отопления в разрезе, то внутри его виден теплопроводный канал из нержавеющей стали. Благодаря такой конструкции, прочность приборов значительно возросла. А теплопроводность биметаллических радиаторов больше чем алюминиевых. Эти обогревательные изделия можно устанавливать с теплоносителем класса эконом. Одна секция такого радиатора снабжает теплом 1,4 «квадрата» площади. Биметаллические радиаторы имеют незначительный вес, а их монтаж аналогичен установке алюминиевых батарей.

У разных типов современных отопительных приборов секции могут отличаться размерами. Поэтому, выбирая радиаторы, следует уточнять мощность секции. Исходя из данного параметра, можно сделать расчет количества секций, учитывая площадь помещения.

Панельные стальные радиаторы

Согласно техническим характеристикам, которые указываются в документах, прилагаемых к отопительным батареям, можно отметить, что панельные радиаторы из стали являются золотой серединой между чугунными и алюминиевыми изделиями. Теплоотдача стальных приборов меньше, чем у чугунных, но выше по сравнению с алюминиевыми теплообменниками (детальнее: «Стальные радиаторы: технические характеристики, преимущества и недостатки»).

Радиаторы из стали (она обладает хорошей тепло проводимостью) изготавливают из стальных листов, соединенных в единую конструкцию при помощи метода штамповки. Такие батареи изготавливают одно-, двух-, трехрядными. Максимальная температура, которую способны выдержать стальные приборы, достигает 120 градусов.

Чтобы нагреть панельный теплообменник, необходимо в 7 раз меньше воды по сравнению с чугунными аналогами. Расчет мощности этих приборов измеряют, исходя из целого радиатора. Таким образом, определенный размер панельного отопительного изделия, рассчитан на конкретное количество «квадратов» помещения. Читайте также: «Счетчики на батарею в квартиру».

Детально о типах батарей отопления на видео:

13 видов радиаторов отопления: плюсы, минусы, характеристики

Качество и эффективность работы системы отопления влияет на создание комфортной среды в жилом помещении. Один из основных элементов отопительной системы – радиатор, который передает тепло от нагретого теплоносителя с помощью излучения, конвекции и теплопроводности.

Подразделяются на отдельные группы в зависимости от материала изготовления, конструкции, формы, применения.

Одной из важных деталей, на что нужно обращать внимание при выборе — материал изготовления. Современный рынок предлагает несколько вариантов: алюминиевые, чугунные, стальные, биметаллические отопительные приборы.

Содержание:

• Алюминиевые радиаторы
• Стальные радиаторы
• Чугунные радиаторы
• Биметаллические радиаторы
• Секционные радиаторы
• Панельные радиаторы
• Трубчатые радиаторы
• Вертикальные радиаторы
• Плоские радиаторы
• Напольные радиаторы
• Радиаторы для ванной
• Радиатор для квартиры
• Радиатор для частного дома

Алюминиевые радиаторы

Теплообменники из алюминия комплексно обогревают помещение путем теплового излучения и конвекции, происходящей посредством движения нагретого воздуха от нижних секций отопителя к верхним.

Главные характеристики:

• Рабочее давление от 5 до 16 атмосфер;
• Тепловая мощность одной секции – 81–212 Вт;
• Максимальная температура нагрева воды – 110 градусов;
• pH воды составляет 7–8;
• Срок службы составляет 10–15 лет.

Существует два метода изготовления:

1. Литьевой.

При повышенном давлении изготавливаются отдельные секции из алюминия с добавлением кремния (не более 12%), которые скрепляются в один отопительный прибор. Количество секций варьируется, к одной секции возможно присоединить дополнительные.

2. Метод экструзии.

Этот способ дешевле литьевого и подразумевает изготовление на экструдере вертикальных частей батареи, а коллектора – из силумина (сплава алюминия с кремнием). Детали соединяются, добавление или сокращение секций невозможно.

Преимущества:

1. Высокие показатели теплопроводности
2. Легкий вес, удобство монтажа
3. Повышенный уровень теплоотдачи, которому способствуют конструктивные особенности теплообменника.
4. Современный дизайн, позволяющий вписываться в любой интерьер.
5. Благодаря уменьшенному объему теплоносителя в секциях, алюминиевые агрегаты быстро нагреваются.
6. Конструкция батареи позволяет встраивать терморегуляторы, термоклапаны, которые способствуют экономному расходу тепла, регулируя нагрев теплоносителя до необходимой температуры.
7. Легки в монтаже, установка возможна без привлечения профессионалов.
8. Внешнее покрытие батареи препятствует образованию отслоений краски.
9. Низкая стоимость.

Недостатки:

1. Чувствительны к ударам и прочим физическим воздействиям, а также скачкам давления. Эти батареи противопоказаны к установке на промышленных предприятиях по причине высокого давления в отопительной системе.
2. Необходимость постоянно поддерживать уровень pH воды в пределах допустимого значения.
3. Загрязненный теплоноситель – вода с твердыми частицами, химическими примесями — повреждает внутренний защитный слой стенок, вызывая их разрушение, образование коррозии и засоров, что снижает срок эксплуатации. Необходима установка и чистка фильтров.
4. Алюминий в реакции с кислородом в воде окисляется, в результате чего освобождается водород. Это приводит к газообразованию в отопительной системе. Чтобы не произошло разрыва, требуется установка устройства для спуска воздуха, которое нуждается в постоянном обслуживании.
5.  Стыки между секциями подвержены образованию протечек.
6. Алюминиевые радиаторы несовместимы с медными трубами, которые часто используются в современных системах отопления. При их взаимодействии происходят процессы окисления.
7. Слабая конвекция.

Стальные радиаторы

Характеристики:

• Теплоотдача – 1200–1800 Вт;
• Показатель рабочего давления – от 6 до 15 атмосфер;
• Температура горячей воды составляет 110–120 С.
• Толщина стали – от 1,15 до 1,25 мм.

Преимущества:

1. Малая инерционность. Стальной теплообменник очень быстро нагревается и начинает отдавать тепло помещению
2. Повышенная теплоотдача путем теплового излучения и конвекции
3. Долгий срок службы благодаря несложной конструкции
4. Удобство монтажа
5. Легкий вес
6. Низкая стоимость
7. Привлекательный внешний вид, оригинальный дизайн. Стальные изготавливаются в различных формах, позволяющих размещать их вертикально, горизонтально и под углом
8. Совместимость с различными материалами, используемыми в качестве креплений
9. Высокий уровень энергосбережения
10. Установка регуляторов температуры
11. Несложная конструкция обеспечивает легкий уход

Недостатки:

1. Низкая устойчивость к коррозии. Агрегаты из самой толстой стали выдерживают срок эксплуатации не более десяти лет.
2. Нельзя длительное время оставлять без воды внутри, что не подходит для централизованного отопления.
3. Неспособность выдерживать сильные гидроудары и скачки давления, особенно в местах сварных швов.
4. Если внешнее покрытие было изначально нанесено с изъянами, со временем оно начнет отслаиваться.

Модели стальных радиаторов различаются по типу подключения — оно может быть боковым или нижним. Универсальным считается нижнее подключение, оно неброское в интерьере, но дороже по стоимости.

В зависимости от количества панелей и конвекторов, или внутренних секций, существует несколько типов .

Тип 10 имеет одну панель без конвектора, 11 – одну панель и один конвектор, 21 – две греющих панели и одну внутреннюю секцию, и так далее по аналогии разделяются типы 22, 33 и прочие. Трехпанельные теплообменники имеют достаточно тяжелый вес, медленнее нагреваются и требуют более сложного ухода.

Чугунные радиаторы

Изготавливаются из нескольких одинаковых секций, вылитых из чугуна и герметично соединенных друг с другом. При установке подобного отопителя необходимо определиться с количеством секций, которое зависит от площади помещения, количества окон, высоты этажа, углового размещения квартиры.

Характеристики:

• Выдерживаемое давление 18 атмосфер;
• Температура горячей воды – 150 C;
• Мощность 100–150 Вт;

Преимущества:

1. Устойчивость к образованию коррозии. Чугун – износостойкий материал, качество теплоносителя не влияет на функциональность.
2. Продолжительное время после прекращения нагрева сохраняет тепло.
3. Срок эксплуатации 30 лет и более.
4. Совместимость с другими материалами.
5. Повышенная теплоотдача благодаря вертикальному расположению внутренних ребер.
6. Термостойкость, прочность.
7. Благодаря внутреннему диаметру и объему секций создается минимальное гидравлическое сопротивление и не случаются засоры.

Недостатки:

1. Тяжелый вес, создающий трудности с монтажом и перемещением.
2. Медленный нагрев.
3. Невозможность встраивания регулятора температуры.
4. Сложность в уходе и окрашивании.
5. Внешнее покрытие не устойчиво, может отслаиваться и шелушиться. По этой причине возникает необходимость периодического окрашивания батареи.
6. Непрезентабельный внешний вид.
7. Повышенные затраты топлива в связи с большим внутренним объемом.
8. У чугунных теплообменников пористая внутренняя поверхность, собирающая на себе загрязнения, которые со временем приведут к ухудшению теплопроводных качеств батареи.

Биметаллические радиаторы

К этому виду относятся устройства с алюминиевым корпусом и стальными трубами внутри. Они наиболее распространены при установке в жилых помещениях.

Характеристики:

• Показатель рабочего давления – от 18 до 40 атмосфер;
• Тепловая мощность – 125–180 Вт;
• Допустимая температура теплоносителя составляет от 110 до 130 градусов;
• Гарантийный срок эксплуатации в среднем 20 лет.

Разновидности:

1. Биметаллические на 100%, т. е. внутренний сердечник состоит из стали, внешняя часть – из алюминия. Они прочнее.
2. Биметаллические на 50% – из стали состоят только те трубы, которые усиливают вертикальные каналы. По стоимости они дешевле, чем первый тип, и нагреваются быстрее.

Преимущества:

1. Продолжительный срок службы без необходимости в техническом обслуживании.
2. Повышенный уровень теплопередачи. Это достигается за счет быстрого нагрева алюминиевых панелей и небольшого внутреннего объема стального сердечника.
3. Прочность, надежность, устойчивость к механическим воздействиям и скачкам давления.
4. Устойчивость к образованию коррозии за счет использования высокопрочной стали со специальным покрытием.
5. Легкий вес, удобство монтажа.
6. Эстетичный внешний вид, который впишется в интерьер.

Недостатки:

1. Дорогостоящие.
2. Во время спуска воды из отопительной системы, при одновременном воздействии воздуха и воды, стальной сердечник может подвергаться коррозии. В таком случае лучше использовать биметаллические модели с медным сердечником и алюминиевыми панелями.
3. Алюминий и сталь отличаются показателями теплового расширения. Поэтому возможна нестабильность теплопередачи, характерные шумы и потрескивание внутри устройства, в первые годы эксплуатации.

Для правильной эксплуатации теплообменника из биметалла рекомендуется устанавливать кран для отвода воздуха и запорную арматуру на подводящую и отводящую трубу.

По конструктивным особенностям разделяются на следующие типы:

1. Секционные
2. Панельные
3. Трубчатые

Секционные радиаторы

Приборы, состоящие из однотипных секций, соединенных вместе, внутри каждой из которых проведено от двух до четырех каналов, по которым движется теплоноситель.

Корпус с секциями собирается нужной тепловой мощности, длины, формы. Изготавливаются из различных материалов – стали, алюминия, чугуна, биметаллов.

Преимущества:

1. Возможность устанавливать дополнительные секции или убирать лишние в зависимости от необходимой длины теплообменника и площади отапливаемого помещения.
2. Повышенная теплоотдача, производящаяся методом излучения и конвекции.
3. Увеличивая количество секций, повышается мощность радиатора.
4. Низкая стоимость.
5. Экономичность.
6. Установка регуляторов температуры.
7. Различное межосевое расстояние позволяет устанавливать отопитель повсеместно.

Недостатки:

1. Стыки между секциями подвержены протечкам воды, а при резко возрастающем давлении могут разойтись.
2. Сложности в уходе, связанные с удалением загрязнений в пространстве между секциями.
3. Внутренняя поверхность секций имеет неровности, что создает засоры.

Панельные радиаторы

Состоят из двух обработанных антикоррозийной защитой металлических щитов, скрепленных между собой при помощи сварки. Внутри панелей по вертикальным каналам циркулирует теплоноситель, а к тыльной стороне присоединены ребра для увеличения площади нагреваемой поверхности в форме П.

Панельные теплообменники разделяются на одно-, двух -, и трехрядные, изготавливаются из стали.

Преимущества:

1. Разнообразие размеров панельных щитов позволяет подбирать для отопления в соответствии с площадью помещения. В зависимости от габаритов увеличивается или уменьшается мощность. Большая площадь поверхности щитов обладает повышенной теплоотдачей.
2. Благодаря малой инерционности, батарея быстро реагирует на смену температуры.
3. Легкий вес.
4. Благодаря компактной конструкции, размещение батареи возможно в труднодоступных местах помещения.
5. Низкая стоимость.
6. Для нагрева панельного радиатора необходимо в несколько раз меньше количества воды, чем для секционного.
7. Эстетичный внешний вид.
8. Удобство в монтаже из-за целостной конструкции.

Недостатки:

1. Невозможность применения в системах с высоким давлением.
2. Нуждаются в чистом теплоносителе без химических примесей и грязи.
3. Невозможность увеличить или уменьшить размеры для отопления как в случае с секционным.
4. При некачественной покраске защитным материалом возможно образование коррозии.
5. Чувствительность к гидроударам.

 

Трубчатые радиаторы

Состоят из вертикальных трубок количеством от 1 до 6, соединенных нижним и верхним коллектором. Благодаря несложной конструкции обеспечивается беспрепятственная и эффективная циркуляция теплоносителя.

Уровень теплоотдачи зависит от толщины трубок и размеров самого агрегата, которые варьируются от 30 см до 3 м. Показатель рабочего давления, выдерживаемого трубчатыми моделями, составляет до 20 атмосфер. Производятся из стали.

Главное преимущество – устойчивость к перепадам давления. Закругленные края и форма трубок не позволяют скапливаться на их поверхности пыли и другим загрязнениям. Внешний вид стильный и современный, многообразие форм позволяет создать дизайнерскую модель для любого интерьера. Прочные сварные стыки исключают протекание воды.

Недостатки: подверженность коррозии и стоимость.

Благодаря конвекции, такие радиаторы основательно прогревают воздух помещения.

При создании комфортных условий для проживания внимание уделяется деталям, которые должны гармонично вписываться в дизайн жилого или общественного помещения. Часто при воплощении дизайн-проекта, требуется органично вписать в него каждый элемент.

Отопительный прибор также имеет разновидности форм, способных создавать целостность интерьера. К таким относятся вертикальные, плоские, зеркальные, напольные, плинтусные устройства из различных материалов.

Вертикальные радиаторы

Агрегаты с вертикальным размещением были созданы для тех случаев, когда в помещении невозможна установка. Это зависит как от дизайна интерьера, так и от габаритов или нестандартной формы жилой площади.

Вертикальный теплообменник можно сделать частью интерьера и не скрывать за декоративными элементами. Главное отличие – размеры, где длина превышает ширину, и вертикальное размещение на стене. Прибор такого типа незаменим в помещении с панорамными окнами.

Вертикальные радиаторы могут быть разнообразных конструкций – панельной, трубчатой, секционной, и изготовлены из различных материалов – чугуна, стали, алюминия. По способу подключения к отопительной системе различают боковое, нижнее и диагональное.

Преимущества:

1. Большой ассортимент форм и размеров, цветовых решений.
2. Компактность, которая достигается за счет уменьшения длины батареи вдоль стены.
3. Декоративность выражается также в незаметности всех его крепежных и соединительных элементов.
4. Простота монтажа, которая достигается благодаря небольшому весу и цельности его конструкции.
5. Большая площадь для увеличения теплоотдачи.
6. Быстрота нагревания.
7. Для нагрева не требуется большого количества воды, что помогает экономить.
8. Легкость в уходе.

Недостатки:

1. Дорогостоящий
2. Возможно падение теплотехнических характеристик отопителя по причине того, что воздух сверху всегда будет теплее нижнего. В соответствии с этим, верхняя часть будет отдавать меньше тепла, чем нижняя.
3. Неравномерное распределение тепла по всей площади помещения вследствие того, что излучаемое тепло скапливается в верхней части комнаты.
4. Рекомендуется встраивать батарею с редуктором для нормализации внутреннего давления.

В остальных случаях недостатки и достоинства соответствуют тем, которые свойственны каждому типу обычных батарей – секционным, трубчатым, панельным.

Факторы, влияющие на эффективность работы:

1. Одно- или двухтрубная сема подключения в системе. Первая является менее экономичной в расходе воды, но простая в монтаже и не требует излишних затрат.
2. Тип подачи воды в систему – верхний, нижний, боковой.
3. Способ подключения к отопительной системе. Универсальным считается диагональное подключение.

Результативность теплоотдачи зависит от правильности подключения к системе обогрева. Перед установкой важно утеплить часть стены для сокращения тепловых потерь.

Плоские радиаторы

Для компактного размещения и освобождения пространства используются плоские модели.

Характеристики:

• Гладкая лицевая панель, не позволяющая скапливаться на ней пыли.
• Габариты – от 30 см до 3 м.
• Расходуется малое количество воды, что позволяет легко регулировать при помощи термостатов.
• Нижнее и боковое подключение.
• Используется в качестве декоративного элемента, строгих форм или ярких цветов.

Функционирование аналогичное панельным и секционным: между двумя металлическими листами циркулирует теплоноситель, в случае, если проложен ТЭН, получается электрический плоский вариант.

Рабочее давление до десяти атмосфер, максимальный нагрев воды – 110 С. Различают однопанельные, двухпанельные и трехпанельные отопители.

Главное достоинство – компактные размеры и быстрый нагрев. Помимо этого, они легки в уходе, имеют привлекательный и стильный внешний вид. Декорация плоских теплообменников позволяет вписать в любой дизайн помещения, а зеркальная поверхность заменит зеркало. Малая глубина монтажа и хороший показатель теплового излучения.

Из недостатков невозможность установки во влажных помещениях во избежание возникновения коррозии, а также высокая стоимость.

Плоские и вертикальные должны оборудоваться устройствами спуска воздуха, поскольку такое расположение вызывает разницу во внутреннем давлении.

Напольные радиаторы

Радиатор, идентичный обычным настенным теплообменникам, но устанавливаемый на горизонтальную поверхность. Он состоит из теплообменника с циркулирующим в нем теплоносителем, окруженным пластинами из алюминия или стали и закрытого снаружи металлической обрешеткой или защитным кожухом.

Снабжен клапаном для удаления воздуха и подсоединяется к трубам с любым диаметром. Единственное отличие от настенных вариантов – напольный радиатор крепится к полу или автономно стоит на нем.

Характеристики:

• Показатели рабочего давления до 15 атмосфер;
• Температура нагрева внешнего корпуса – до 60 градусов;
• Температура теплоносителя – 110 C;
• Размеры в длину составляют до 2 м, в высоту в среднем – 1 м.

Изготавливаются из чугуна, алюминия, стали, биметаллов. Многие из моделей трансформируются из настенных в напольные и наоборот, при помощи кронштейнов.

Достоинства:

1. Пожаро — и травмобезопасный.
2. Равномерный обогрев помещения.
3. Разнообразие форм и размеров под стиль интерьера и по желанию покупателя.
4. Использование меди в теплообменнике улучшает антикоррозийные качества, увеличивает срок службы.
5. Встроенное электронное и автоматизированное управление.
6. Экономичность.
7. Установка возможна в любом месте помещения, куда подводится труба с горячим водоснабжением.
8. Обеспечение естественной конвекции.
9. Встроенные дополнительные функции обогревают и очищают окружающий воздух.
10. Напольный теплообменник – удобный вариант в помещениях, в которых нет возможности установки настенных из-за веса, или установлены панорамные окна.
11. Компактные размеры.
12. Повышенная теплоотдача.
13. Устойчивость к механическим воздействиям.

Недостатки:

1. Возможны проблемы с монтажом, поскольку установка напольного радиатора подразумевает подводку труб, скрытых под полом.
2. Стоимость с медными трубами и алюминиевыми пластинами достаточно высокая. Чугунные модели стоят дешевле, но обладают меньшей теплопроводностью. Стальные напольные модели обладают малой теплоотдачей.

Радиаторы для ванной

Комфортную атмосферу в ванной комнате, отсутствие сырости, неприятного запаха, поддержание оптимального уровня влажности обеспечит правильно установленный радиатор.

Разделяют по способу нагрева и форме:

1. Водяные, нагреваемые проточной водой

Присоединяются к отопительной системе дома по способу обычного настенного. Дополнительно может оснащаться терморегуляторами, с помощью которых устанавливается необходимая температура поверхности.

В качестве внешнего покрытия водяного агрегата рекомендуется использовать нержавеющую сталь, медь или латунь.

2. Электрические

Функционирует автономно, внутри встроен нагревательный элемент, работающий от сети. Удобство монтажа. Не способен обогреть всю площадь ванной комнаты, поэтому целесообразно использовать его в совокупности с другими обогревателями, например, с системой теплый пол. К тому же подобный тип дороже в обслуживании, чем водяной.

3. Комбинированные: водяные и электрические.

Способны функционировать от системы отопления и от сети. Из минусов – стоимость. Бывают простых форм и дизайнерских.

В зависимости от материала различают:

1. Чугунные.

Плюсы: повышенная теплоотдача, дешевая цена, хороший срок службы.

Минусы: непривлекательный облик. Если отсутствует защитный полимерный слой, произойдет отслоение внешнего лакокрасочного покрытия, и батарея потеряет внешний вид.

2. Стальные.

Минусы: подверженность коррозии, возникновение протечек со временем, которые под сильным давлением воды пробивают брешь.

3. Алюминиевые.

Плюсы: легкий вес, компактный размер, привлекательный внешний вид.

Минусы: не подходят для системы с централизованным отоплением, поскольку не переносят гидроударов и загрязненного песком и химическими примесями, теплоносителя.

4. Биметаллические.

Плюсы: срок службы (до 20 лет), хорошие показатели теплоотдачи, устойчивость к гидроударам и перепадам давления.

Минусы: стоимость.

5. Инфракрасные.

Плюсы: удобное крепление в любом месте ванной комнаты, сохраняя полезную площадь помещения, возможность регулирования температуры, обогрев предметов, находящихся в комнате.

Минусы: высокая стоимость.

Батарею отопления в ванной комнате, независимо от типа и формы, можно закрыть декоративной панелью. Так поверхность не подвергнется внешним воздействиям при неизменном количестве излучаемого тепла.

Радиатор для квартиры

В многоквартирных домах не каждый агрегат может использоваться эффективно на протяжении долгих лет.

Необходимо учитывать особенности системы централизованного отопления:

1. Теплоноситель имеет загрязнения в виде различных химических примесей, способных со временем вызывать коррозию.
2. Твердые песчинки и прочие засоры с течением времени воздействуют на стены труб, взывая их истирание.
3. Температура воды изменяется, так же, как и уровень кислотности.
4. Скачки давления вызывают расхождение стыков сварных швов на стенках.

Параметры выбора:

1. Указанное производителем рабочее давление в агрегате превышает давление в отопительной системе.
2. Прибор отопления устойчив к гидроудару.
3. Внутренняя поверхность стенок теплообменника должна быть со специальным защитным покрытием, защищающим от химического воздействия элементов друг на друга, а толщина стенок должна противостоять физическим воздействиям засоряющих частиц изнутри.
4. Выбирать стоит с наибольшей теплоотдачей.
5. Длительность срока службы.
6. Внешний дизайн.

Варианты, подходящие для установки в квартире:

1. Биметаллические.

Подходят по всем необходимым параметрам для установки и долгой службы в квартире многоэтажного дома. Выдерживают гидроудары, максимальное рабочее давление составляет до 50 атмосфер, внутренняя и внешняя обработка защитным покрытием сохраняет от коррозии и изношенности поверхности.

Легкий вес создает удобство при монтаже, а внешний вид привлекателен в любом интерьере. Единственный минус – дорогостоящий.

2. Чугунные.

Долгий срок службы, толстые стенки, устойчивость к образованию коррозии, химически пассивный материал таких теплообменников создает условия для использования в квартире. Чугун долго сохраняет тепло по сравнению с другими материалами. Обогрев излучением эффективнее конвекции.

Хорошая теплоотдача, доступная цена, при сливании воды из системы внутренняя поверхность не ржавеет. Минусы –  слишком большие скачки давления чугун может не выдержать, имеет тяжелый вес и создает неудобства при монтаже.

Не подходят для установки в квартире:

1. Стальные.

Не выдерживают давления, характерного для системы централизованного отопления, несмотря на хорошую теплоотдачу и экономичность использования ресурсов.

2. Алюминиевые.

Алюминий быстро подвергается коррозии в соединении с водой с химическими примесями и ее уровнем pH, не выдерживает сильного давления в отопительной системе.

Подходят биметаллические и чугунные. Если высота дома составляет более пяти этажей, и в квартире изначально были установлены не чугунные батареи, рекомендуется монтировать биметаллические.

Радиатор для частного дома

Для правильного выбора отопителя в частный дом нужно опираться на следующие особенности автономной системы отопления:

1. В отличие от централизованной отопительной системы, автономная работает при небольшом давлении и без примесей химических веществ.
2. Отсутствие больших перепадов давления.
3. Уровень кислотности воды относительно постоянный.

Перед выбором необходимо совершить точный расчет выделяемой тепловой энергии в соответствии с площадью помещений.

Следует учитывать тепловые потери здания, чтобы правильно подобрать мощность. Немаловажными факторами являются его размеры, а также соотношение цены и качества.

Особенности:

1. Стальные.

Секционные и панельные типы представляют собой доступный по цене вариант с хорошей теплоотдачей и привлекательным внешним видом. В частном доме с большими оконными проемами позволяет перекрыть доступ холодного воздуха извне.

Трубчатые стальные аналогичны по положительным характеристикам, но цена более высокая.

Плюсы стальных теплообменников при использовании в частном доме: легкий вес, удобные размеры, долгий срок эксплуатации, экономичность и отсутствие окисляемости от некачественного теплоносителя.

Минусы: необходимость постоянной заполненности водой во избежание появления коррозии, обслуживание раз в три года для исключения засоров внутри батареи, а также чувствительность к механическим воздействиям.

2. Алюминиевые.

Благодаря своей большой тепловой мощности, алюминиевый теплообменник подходит для автономной системы отопления. Для  длительной службы  нужно следить за уровнем pH воды.

При выборе подобного типа радиатора нужно сделать точный расчет по площади помещения, иначе существует риск перепада температур между полом и потолком. Должны быть снабжены датчиками температуры, давления и грязевыми фильтрами.

3. Биметаллические.

Характеристики подходящие для использования в частном доме, но стоимость высокая. Поскольку автономная система отопления не требует сопротивления мощным скачкам давления и агрессивной среде теплоносителя, можно найти выгодный вариант с необходимыми для качественной службы параметрами.

Стоимость биметаллического радиатора окупится по причине длительности срока службы.

4. Чугунные.

Благодаря тому, что чугунный радиатор медленно остывает, можно экономить на топливных ресурсах. Повышенная устойчивость к коррозии и прочность в соотношении с низкой стоимостью способны обеспечить длительный срок эксплуатации, что подойдет для отопления частного дома.

Недостаток – требуется периодический уход, чистка, покраска, необходимость прочного крепления чугунной батареи.

Реклама от спонсоров: // // //

Виды и типы радиаторов отопления

Современные производители таких отопительных приборов, как радиаторы, на сегодняшний день предлагают широкий ассортимент товаров. Виды радиаторов отопления сегодня зависят не только от технических характеристик, но и от внешнего вида. В настоящее время важную роль играют не только лишь технические параметры, но и размер, форма, цветовое решение радиаторов. Так разберемся, какие бывают радиаторы отопления.

Виды радиаторов отопления

• Виды батарей отопления в зависимости от материала
• Чугунные батареи
• Алюминиевые радиаторы
• Стальные радиаторы
• Биметаллические радиаторы
• Медные радиаторы отопления
• Пластиковые радиаторы отопления
• Конструкция радиаторов
• Автономные модели батарей
• Подбираем модель радиатора

Виды батарей отопления в зависимости от материала

Конечно, при выборе приборов отопления на первом месте все-таки остается именно эффективность радиаторов. Чтобы понять, какие батареи будут лучше, нужно изучить особенности разных видов.

Самое первое разделение радиаторов основывается на материале изготовления батарей. Так, современные радиаторы отопления могут быть чугунными, стальными, алюминиевыми, биметаллическими, медными, пластиковыми, а также включать различные сплавы.

Чугунные батареи

Чугунные батареи – можно сказать, что это своего рода советские батареи отопления. Такие радиаторы в свое время были просто на пике популярности. Несмотря на разнообразие батарей в современности, мы все же до сих пор используем радиаторы из чугуна. Что касается минусов чугунных батарей, то здесь все основывается на материале чугуне. В первую очередь, чугун имеет низкий уровень теплопроводности. И чтобы радиатор нагрелся до 45 градусов, температура воды или другого теплоносителя должна быть около 70 градусов. А это – вызовет большие затраты на топливо.

Современная чугунная батарея

Хоть чугунные газовые батареи отопления и имеют достаточно большой срок работы, все же они не вечные. Обычно от чугунных радиаторов отпугивает их внешний вид – в современные комнаты их очень трудно вписать. Единственным, но очень существенным преимуществом радиаторов из чугуна является то, что они не требовательны к носителю тепла. Так, технические характеристики радиаторов отопления радиаторов из чугуна позволяют использовать в них воду любого качества – хоть ржавую, хоть с множеством бактерий.

Алюминиевые радиаторы

Следующие разновидности радиаторов отопления – это алюминиевые. Что касается внешнего вида, то такие батареи намного лучше чугунных. Помимо этого, модельный ряд батарей постоянно пополняется новыми образцами. Отличное преимущество радиаторов из алюминия – это высокая теплопроводность. Но стоит отметить, что такие радиаторы для индивидуального отопления являются очень чувствительными к качеству носителя тепла. Если вода будет хоть немного грязной, они тут же выйдут из строя. Именно поэтому стоит заранее хорошо очистить теплоноситель – поставить разнообразные фильтры и приспособления. А это – дополнительные затраты. Также алюминий не подойдет для промышленных помещений, где наблюдается высокое давление горячей воды – такие виды батарей отопления просто-напросто порвет на части.

Алюминиевые радиаторы

Стальные радиаторы

Еще одним материалом изготовления радиаторов отопления является сталь. Стальные батареи могут быть трубчатыми и панельными. Панельные варианты относятся к категории бюджетных, но они имеют высокую теплоотдачу. Панельные модели довольно неприхотливые, поэтому они широко используются не только в домах, но и в офисах, и на производствах. Трубчатые стальные батареи – это отопительные приборы разряда премиум. Такие характеристики достались этим моделям не только благодаря отличным техническим параметрам – высокому уровню теплоотдачи и большому сроку работы (около 25 лет). Помимо всего этого, такие батареи имеют отличный внешний вид. Стальные батареи не только обогреют помещения, но и способны украсить их. Стоит отметить особенно радиатор парового отопления, сделанный из нержавейки – из всех стальных трубных батарей они самые эффективные.

Стальные радиаторы

Биметаллические радиаторы

Биметаллические типы радиаторов отопления – это отличный вариант. У них высокая теплоотдача за счет того, что в конструкции присутствует алюминий. Также такие батареи являются очень прочными, а их срок эксплуатации также большой – из-за того, что устройства комплектуются металлическими трубами. Но единственным недостатком биметаллических батарей является их высокая стоимость.

Медные радиаторы отопления

Еще одним вариантом могут быть медные радиаторы отопления. Такие батареи – самые стойкие к агрессивным средам. Эти радиаторы почти не изнашиваются, однако это очень дорогое удовольствие. На сегодняшний день медные батареи отопления применяются в тех системах отопления, где теплоноситель – и вода, и антифриз. Ставят их и для централизованного, и для автономного отопления. Медные радиаторы нивелируют сопротивление теплоносителя. Также они максимально рассеивают тепло и увеличивают эффективность прибора отопления. Конструкция медных батарей более надежна, они практически не подвергаются коррозионным процессам и гидроударам.

Медные радиаторы отопления

Пластиковые радиаторы отопления

Помимо названных вариантов, существуют также пластиковые радиаторы отопления. Если вы хотите сэкономить – то этот вариант вам подойдет. Однако здесь следует быть уверенным в том, что температура вашего отопления не будет выше 80 градусов по Цельсию. Такие низкотемпературные радиаторы отопления – достаточно простые в установке и работе, они стойкие к износу, обладают малым весом, недорогие.

Конструкция радиаторов

В зависимости от конструктивных особенностей, радиаторы можно разделить на несколько подвидов:

• Секционные радиаторы отопления – такие батареи имеют несколько секций, поэтому вы сможете собрать радиатор нужного размера и мощности. Размеры и формы секций могут быть различными.
• Трубчатые радиаторы – это цельная конструкция из металла, которая имеет верхний и нижний горизонтальный коллектор и приваренные к нему вертикальные трубки. Такие батареи – это прерогатива централизованного отопления, для которого они и были разработаны.
• Панельные батареи – могут быть как стальными, так и бетонными. Бетонные встраивают внутри стен, они могут передавать тепло только излучением.
• Пластинчатые батареи – обладают конвективным теплообменом, представляют собой сердечник и насаженные на него ребра из металлических тонких пластин.

Отдельно существуют угловые радиаторы отопления. Они могут быть выполнены в любом приведенном варианте конструкции. Однако угловые батареи отопления предназначены для монтажа в углах помещений.

Угловые батареи отопления

Автономные модели батарей

Мы разобрались, какие бывают батареи отопления для стандартных отопительных систем. Однако стоит отметить и автономные модели радиаторов, которые инее зависят от отопительной системы и могут быть использованы как дополнение.
Масляные радиаторы отопления – их еще называют маслонаполненными. Это прекрасное решение, если вам нужно обогреть небольшое помещение до 30 кв.м. Такие масляные радиаторы отопления настенные работают от электрической сети. Они являются полностью автономными от отопительной системы. Также они мобильны – это позволяет легко переносить приборы.

Масляные радиаторы отопления

Еще один вариант – это кварцевые батареи отопления. Такие приборы представляют собой монолитную плиту, которая выполнена из специального раствора на кварцевом песке. Нагревательный компонент сделан из сплава дух металлов – хрома и никеля, он полностью отделен от окружающей среды. Устройство также функционирует от сети.

Кварцевые батареи отопления

Относительно новое решение – плинтусные радиаторы отопления. Это комфортные устройства, которые работают от низкотемпературных источников. Такие радиаторы делают тепловую завесу, при этом сохраняя температурный режим по периметру всех помещений.

Плинтусные радиаторы отопления

Подбираем модель радиатора

Когда мы просматриваем фото, которые предоставляет каталог радиаторов отопления, мы можем оценить только внешний вид и дизайнерские характеристики того или иного прибора. Визуально невозможно определить качество и технические параметры батарей.

Различные модели радиаторов отопления

Выбирая типы батарей отопления, прежде всего, следует определиться со сроком их эксплуатации. Такой показатель будет зависеть от того, какое качество имеет изделие и в каких условиях оно эксплуатируется. И если вы живете в многоквартирном доме, ваши радиаторы центрального отопления будут снабжаться водой ужасного качества. Поэтому не стоит ставить батареи из алюминия в многоэтажном доме. Конечно, производители в современности устанавливают массу защитных технологий и обрабатывают внутренности батарей полимерами. Это, конечно, вариант получше, однако и подороже.

Что касается стальных и биметаллических батарей, то они тоже подвергаются коррозии, но в меньшей мере. В таком случае наиболее надежными будут чугунные батареи центрального отопления.

Стоит отметить, что существует еще один показатель, который нужно особенно учитывать, — это возможность выдерживать давление теплоносителя. Минимальный показатель – 7 атмосфер, однако специалисты рекомендуют выбирать радиаторы отопления с вентилятором на 15 атм – если система потерпит гидравлический удар.

На сегодняшний день многие потребители при выборе разновидности батарей отопления очень часто обращают внимание на такой параметр,  как дизайн. Конечно, это также важно. Но помните, что красота радиаторов ни в коем случае не должна быть в ущерб качеству и функциональности. Современные евро радиаторы отопления наряду с отличными техническими характеристиками обладают хорошим дизайном. Евро батареи для отопления можно удачно вписать практически в каждый современный интерьер.

В настоящее время много внимания уделяется такому вопросу, как экономия. Поэтому появились энергосберегающие батареи отопления. Такие устройства позволят сэкономить затраты на отопление. Их еще называют экономичные радиаторы отопления.

Какие бывают батареи отопления

Содержание

1. Какие бывают типы батарей отопления — обзор и сравнение
2. Какие бывают радиаторы отопления
3. Популярные типы батарей отопления
4. Характеристики секционных типов батарей отопления и их сравнение
5. Панельные стальные радиаторы
6. Как выбрать радиаторы отопления: виды и характеристики
7. Совместимость радиатора с отопительной системой
8. Технические параметры
9. Виды по материалам
10. Из алюминия
11. Биметаллические
12. Рекомендации по выбору
13. Виды батарей отопления: их особенности, характеристики, преимущества, недостатки
14. Однотрубная и двухтрубная системы отопления: в чем различия
15. Виды радиаторов отопления: отличительные особенности
16. Чугунные и стальные панельные радиаторы – дешево и эффективно
17. Дорогие, красивые и функциональные радиаторы отопления
18. Радиаторы и конвекторы
19. Какие возможны виды подключения радиаторов
20. Статьи по теме

 

Какие бывают типы батарей отопления — обзор и сравнение

С наступлением отопительного сезона многие жильцы жалуются на холодные батареи в квартире. Но не всегда в проблеме плохого обогрева виноваты коммунальные службы. Часто причина кроется в том, что радиаторы отопления засорились или уже пришли в негодность и нуждаются в замене на современные типы батарей отопления. Прежде чем приступить к реконструкции отопительной системы, не помешает поинтересоваться, какие бывают батареи отопления и какими они обладают преимуществами и недостатками.

 

Данной теме посвящена эта статья, рассказывающая о современных отопительных приборах для квартир и частных домовладений. В ней говорится о том, какие бывают радиаторы отопления.

Какие бывают радиаторы отопления

Батареи отопления, они же радиаторы, которые устанавливают в жилых помещениях, бывают в основном водяными или электрическими.

Водяные типы батарей отопления обогревают жилье при помощи воды, которую используют в качестве теплоносителя (детальнее: «Водяные радиаторы отопления — типы и виды «). После того, как жидкость нагрета до определенной температуры, она начинает циркулировать по трубам и батареям, отдавая тепловую энергию окружающему воздуху.

Электрические радиаторы отопления только внешне похожи на обычные приборы, но принцип работы у них отличается. Пользуются ими обычно в качестве дополнительного источника тепла, поскольку высокие цены на электричество делают эксплуатацию таких обогревателей экономически невыгодной.

Правда, если отсутствует возможность обустроить водяное отопление, ничего другого не остается, как использовать электрические приборы для обогрева. Допустим, что на дачу за городом семья ездит только по выходным — в таком случае электроконвектора будет достаточно, ведь замерзнуть он не даст.

 

Популярные типы батарей отопления

Если сравнить радиаторы отопления, то в первую очередь видно, что все они отличаются по конструкционному решению. Исходя из того, что выглядят они по-разному, батареи делят на секционные и панельные изделия.

Секционные радиаторы. Такие приборы делят на три основные группы:

• батареи, произведенные из чугуна;
• радиаторы, изготовленные из алюминиевого сплава;
• биметаллические изделия.

Из названия уже ясно, что обогревательный прибор состоит из секций, собранных в единую конструкцию. Например, многим потребителям знакомы используемые не одно десятилетие чугунные батареи, представляющие собой набор конкретного количества секций. Новые алюминиевые приборы также состоят из нескольких секций, но если посмотреть на эти радиаторы отопления сравнение будет в пользу современных изделий, поскольку выглядят они более эстетично (подробнее: «Алюминиевые батареи отопления — технические характеристики, установка «).

Панельные батареи. Их изготавливают только из стали. Внешне они представляют собой плоское изделие, имеющее выпуклости. Плоские батареи широко применяли в 80-х годах прошлого века. В основном их монтировали в панельных домах. Современные панельные отопительные приборы были модифицированы и их внешний вид немного изменился. После этого их теплоотдача возросла, и они как когда-то используются для обогрева жилых помещений.
Делая сравнение радиаторов отопления секционных и панельных, можно отметить, что первые широко применяются в отопительных системах и потребители отзываются о них положительно.

 

Характеристики секционных типов батарей отопления и их сравнение

 

1. Чугунные секционные радиаторы. Рассматривая типы батарей отопления, следует отметить, что именно приборы из чугуна известны потребителям давно, со времен Советского Союза. Их в те годы устанавливали повсеместно – в жилых, производственных и общественных помещениях.

Конструкционное решение чугунных секционных радиаторов позволяет прогревать их до высоких температур. За счет особенностей чугуна как материала изготовления батарей, они продолжительное время отдают тепло и поэтому им в те годы отводились лидирующие позиции среди отопительных приборов, теплоотдача чугунных радиаторов достаточно хорошая.

Правда, чугунные радиаторы необходимо прогревать до нужной температуры более долго, а для этого требуется большее количество топлива или энергоносителя. В целях экономии денег не все потребители выбирают для установки чугунные изделия.

Внешний вид современных радиаторов из чугуна претерпел незначительные изменения при тех же технических характеристиках. Одна секция способна обогреть около двух «квадратов» площади. В продаже даже можно встретить дизайнерские модели, которые могут стать украшением комнаты.

Поскольку для нагрева чугунных приборов необходимо большое количество топлива, их не устанавливают, если планируют использовать дорогостоящие источники энергии, например, электричество. Выбирают более экономичные отопительные радиаторы, среди которых батареи из алюминия.

• Алюминиевые секционные радиаторы. Данные приборы считаются современной альтернативой чугунным приборам, поскольку они меньше весят и менее теплоемкие. Алюминиевые секционные изделия тепло отдают не хуже чугуна и быстро прогреваются до нужной температуры (подробнее: «Как выбрать алюминиевые радиаторы отопления: технические характеристики «). Благодаря эстетичному и аккуратному внешнему виду отлично вписываются в современный интерьер.
  Одна алюминиевая секция обогревает один «квадрат» помещения. Если установить такие батареи самостоятельно, с монтажом без особых проблем можно справиться своими силами, поскольку они намного легче изделий из чугуна. По мнению специалистов, если сделать сравнение батарей отопления для частного дома, то явными лидерами сейчас стали алюминиевые секционные радиаторы.
• Биметаллические радиаторы. Внешне такие отопительные батареи похожи на алюминиевые приборы. Биметаллические радиаторы отопления в разрезе можно посмотреть на фото. В них соединены элементы из стали и алюминиями. По причине изготовления из двух сплавов данные приборы получили название биметаллические.Когда смотришь на биметаллический радиатор отопления в разрезе, то внутри его виден теплопроводный канал из нержавеющей стали. Благодаря такой конструкции, прочность приборов значительно возросла. А теплопроводность биметаллических радиаторов больше чем алюминиевых. Эти обогревательные изделия можно устанавливать с теплоносителем класса эконом. Одна секция такого радиатора снабжает теплом 1,4 «квадрата» площади. Биметаллические радиаторы имеют незначительный вес, а их монтаж аналогичен установке алюминиевых батарей.

 

У разных типов современных отопительных приборов секции могут отличаться размерами. Поэтому, выбирая радиаторы, следует уточнять мощность секции. Исходя из данного параметра, можно сделать расчет количества секций, учитывая площадь помещения.

Панельные стальные радиаторы

Согласно техническим характеристикам, которые указываются в документах, прилагаемых к отопительным батареям, можно отметить, что панельные радиаторы из стали являются золотой серединой между чугунными и алюминиевыми изделиями. Теплоотдача стальных приборов меньше, чем у чугунных, но выше по сравнению с алюминиевыми теплообменниками (детальнее: «Стальные радиаторы: технические характеристики, преимущества и недостатки «).

 

Радиаторы из стали (она обладает хорошей тепло проводимостью) изготавливают из стальных листов, соединенных в единую конструкцию при помощи метода штамповки. Такие батареи изготавливают одно-, двух-, трехрядными. Максимальная температура, которую способны выдержать стальные приборы, достигает 120 градусов.
Чтобы нагреть панельный теплообменник, необходимо в 7 раз меньше воды по сравнению с чугунными аналогами. Расчет мощности этих приборов измеряют, исходя из целого радиатора. Таким образом, определенный размер панельного отопительного изделия, рассчитан на конкретное количество «квадратов» помещения. Читайте также: «Счетчики на батарею в квартиру «.

Детально о типах батарей отопления на видео:

Как выбрать радиаторы отопления: виды и характеристики

Совместимость радиатора с отопительной системой

Современный ассортимент батарей разнообразен — чугунные, алюминиевые, стальные, медные, биметаллические приборы — важно лишь понять, какие радиаторы отопления лучше «впишутся» в конкретную систему обогрева вашего жилища. Что под этим подразумевается? Имеется в виду, насколько технические параметры отопительного прибора — допустимая температура теплоносителя, его давление и состав, а также теплоотдача и инертность соответствуют показателям вашей отопительной системы.

Радиатор отопления не только обогревает помещение, но и несет эстетическую нагрузку в оформлении интерьера

При покупке радиатора немаловажен также его внешний вид, долговечность, ну и, конечно же, цена. Следует учитывать, что существуют нюансы подбора отопительных батарей для открытых систем (многоквартирные дома) и закрытых систем (индивидуальные дома). В случае, если заявленные производителем показатели не будут соответствовать характеристикам вашей системы обогрева, то возможен быстрый износ и даже выход из строя.

Технические параметры

Обращая внимание в первую очередь на внешний вид и стоимость радиатора, тем не менее, не забывайте, что на первом плане должны стоять технические и эксплуатационные характеристики прибора.

Не каждая нагревательная батарея, как импортного, так и отечественного производства, выдержит условия работы в действующих отечественных тепловых сетях. Для централизованной отопительной системы, доставшейся нам в наследство от Советского Союза, характерны: колебания давления и температуры, а также плохое качество теплоносителя (воды). Расчетная температура для однотрубной открытой отечественной системы в высотных зданиях составляет 105 градусов по Цельсию, давление — 10 атмосфер. Однако, эти параметры иногда зашкаливают при запуске отопительной системы после летнего периода, что приводит к гидравлическим ударам, на которые не рассчитаны некоторые обогревательные приборы от зарубежных производителей.

Нужно обязательно обратить внимание на допустимую температуру и давление теплоносителя в системе отопления, которые указываются в паспорте нагревательного прибора.

Алюминиевые панельные радиаторы с анодированным покрытием допускают эксплуатацию в системах с повышенным давлением и не требуют лакокрасочного покрытия

Еще один принципиальный параметр для батареи отопления — ее теплоотдача. Данная характеристика влияет на эффективность нагрева воздуха в помещении и зависит от материала, заложенного в конструкцию. Общеизвестно, что теплоотдача стали ниже, чем у алюминия, а медь по данному показателю лучше чугуна. Но, основываться на каком-то одном техническом параметре, будет не совсем верно. Необходимо комплексно оценить все плюсы и минусы каждого вида нагревательных приборов, чтобы остановить свой выбор на самой лучшем варианте.

Виды по материалам

Существует несколько типов радиаторов, изготовленных из различных материалов. Разберемся в особенностях каждого.

Чугунные батареи уже более 100 лет используются в системах теплоснабжения жилья и, до сих пор, ни один тип обогревательных приборов не превзошел их по устойчивости к коррозии и долговечности. Обладая высокой теплоотдачей, чугунные «гармошки» как нельзя лучше приспособлены для эксплуатации на просторах бывшего СНГ.

Случись аварийное отключение теплоснабжения — «чугунок» еще долго будет хранить в себе накопленное тепло и продолжит нагревать воздух. Ему не страшны критические перепады давления, гидроудары и плохое качество теплоносителя. Жесткая щелочная вода с воздушными пробками и частицами ржавчины не оказывает на батареи из чугуна такое губительное воздействие, как на остальные нагревательные приборы, а цена их намного ниже. Все упомянутые преимущества до сих пор побуждают многих наших сограждан приобретать именно эти радиаторы в качестве отопительных приборов.

Чугунные радиаторы отопления не слишком удачны по дизайну, но отлично себя зарекомендовали в отечественных условиях эксплуатации

К недостаткам причисляют невыразительный дизайн, громоздкость и высокую инерционность, за счет которой их невозможно использовать в современных системах отопления с терморегуляцией. Хотя, в последнее время, на рынке интерьерных вещиц появились изысканные чугунные радиаторы в стиле ретро — с вензелями и патинированной окраской под латунь, медь и бронзу. Подобные обогревательные приборы будут идеально смотреться в интерьерах с классическим стилем дизайна.

Благодаря современному дизайну, у чугунных радиаторов открылось «второе дыхание» — это уже не та грубоватая «гармошка», которую мы привыкли видеть

Из алюминия

Радиаторы из алюминия занимают на данный момент прочное положение на рынке отопительных приборов. Секционная конструкция, позволяющая набирать нагревательный элемент с необходимой для помещения эффективностью обогрева, возводит их в ранг универсальных приборов для отопления квартир и домов. Высокая теплоотдача, присущая алюминию, небольшой вес, эстетичный внешний вид и простота монтажа их наиболее востребованными для обустройства индивидуальных систем отопления.

Алюминиевые батареи не инерционны, что позволяет их использовать совместно с регуляторами температуры, также, они не требуют большого количества теплоносителя. Недостатками данного типа обогревателей считается подверженность коррозии при высоких концентрациях щелочи в воде, возможность течи между секциями, склонность к газообразованию внутри нагревательного элемента.

Отличная теплоотдача и современный дизайн алюминиевых радиаторов возводят их в ранг наиболее востребованных отопительных приборов среди потребителей

При теплоснабжении индивидуальных домов и офисов достаточно часто применяют радиаторы отопления из стали. Данные обогревательные приборы могут иметь вид трубчатой конструкции, цельной прямоугольной или наборной панели из отдельных секций. Этот вариант вполне подходит для автономного теплоснабжения дома, покупателей привлекает доступная цены, аккуратный эстетический вид, отличная теплоотдача, устойчивость к коррозии и низкая инерционность.

Стальные панельные радиаторы сочетают в себе отдачу тепла при помощи излучения и конвекции

Стальные радиаторы не выдерживают гидроударов и повышенного до 25 атмосфер давления, поэтому их лучше не использовать в системах отопления городских квартир. Также, данные приборы чувствительны к кислороду, который в значительной мере присутствует в централизованных теплосетях.

Самый удачный вариант для установки в частных домах — стальной трубчатый радиатор, обладающий хорошей теплоотдачей и ярким дизайном

Стальные панельные радиаторы сочетают в себе два принципа передачи тепла — излучением и конвекцией. Отдача тепла происходит через стенки и сквозь решетку, расположенную в верхнем торце прибора. Рабочее давление — от 6 до 16 атмосфер, что зависит от конструкции прибора и толщины стали. Температура теплоносителя допустима в пределах 110 градусов.

Биметаллические

Конструктивно, биметаллический радиатор состоит из стального трубопровода и алюминиевых ребер. Такая схема батареи оптимальна при выборе прибора отопления для эксплуатации в централизованных теплосетях наших городов. Теплоноситель — вода, циркулирует по цельнотянутым трубам, сваренным между собой таким методом, который не разрушает структуру металла — это препятствует коррозии стальной части. Алюминий же, обладает высокой теплопроводностью и прекрасно передает тепло в помещение, принимая его от стального сердечника. Получается, что биметаллический отопительный прибор соединил воедино лучшие свойства стальных и алюминиевых приборов обогрева. От стали он взял нейтральность к коррозии и составу теплоносителя, устойчивость к перепадам давления (выдерживает до 40-50 атмосфер), от алюминия — отличную теплоотдачу и приятный дизайн.

Биметаллический радиатор совмещает в себе положительные качества стальной и алюминиевой батареи отопления

Биметаллические нагревательные приборы способствуют распределению воздушных масс турбулентным образом — с завихрениями, что не приводит к локальному перегреву воздуха и образованию поля положительной ионизации в зоне обогревателя. Положительно еще и то, что биметаллические батареи могут прослужить около 20 лет, поступают в продажу окрашенными во множество цветов и не требуют регулярного обновления лакокрасочного покрытия, как, например, чугун.

Самое печальное в биметаллических батареях — их высокая стоимость, склонность накапливать со временем шлаковые отложения на внутренних стенках, чувствительность к повышенному содержанию кислорода в теплоносителе. Кроме того, при использовании в конструкции радиаторов двух металлов, на границе их сплава возникает сопротивление, снижающее эффективность теплопередачи и теплоотдачу в целом.

Биметаллический радиатор отопления состоит из стальных труб, по которым течет теплоноситель, и алюминиевого корпуса с высокой теплоотдачей

Медные радиаторы выгодно отличаются от других вариантов отопительных приборов тем, что изготавливаются из цельнотянутой медной трубы без присутствия других металлов. Труба большого диаметра — около 28 мм, дополнена медными ребрами, и декоративным кожухом из массива дерева. Этот вариант обеспечивает эффективный нагрев помещения за счет теплопроводности меди, которая выше чем у алюминия в 2 раза и в 5-6 раз — чем у стали и чугуна. Обладая низкой инерционностью, батарея из меди обеспечивает быстрый прогрев помещения и позволяет использовать терморегуляторы. В такой конструкции находится мало воды, что способствует их разогреву буквально в течении 3 минут, а это важное свойство для автономных систем обогрева, так как нет необходимости греть и гонять по трубопроводу настолько большие массы теплоносителя, как, скажем, в случае с чугунными радиаторами.

Медные радиаторы обладают самой высокой теплоотдачей и коррозийной стойкостью по сравнению со всеми другими типами обогревательных приборов

Меди присуща пластичность, коррозийная стойкость, высокая эффективность при низких температурах теплоносителя и она не подвержена истончению под воздействием агрессивных сред, подобно алюминию, что позволяет устанавливать медные батареи в квартирах высотных домов. Примечательно то, что через 90 часов эксплуатации, на внутренней поверхности медного радиатора образовывается оксидный слой, который в дальнейшем защищает отопительный прибор от химического и механического повреждения водой с плохим составом.

Радиатор отопления с медным нагревательным элементом в алюминиевом корпусе позволяет получить высокие эксплуатационные показатели при выразительном дизайне

Рекомендации по выбору

А мне кажется постепенно алюминиевые и биметаллические радиаторы отопления вытеснят чугунные. Они стали использоваться не так давно, поэтому к ним пока настороженное отношение. Но они уже зарекомендовали себя хорошо и все больше людей отдают предпочтение именно им. Я 3 года назад установила алюминиевые радиаторы у себя в квартире. Смотрятся очень красиво, не надо красить и дома стало теплее.

Если учитывать, что в былые времена особого выбора среди радиаторов не было (как правило у большинства стояли классические чугунные радиаторы), то в настоящее время на рынке радиаторов присутствует большой ассортимент продукции. В моем случае при выборе радиатора «было куда развернуться», так как система отопления является закрытой и создана в собственном доме. По совету знакомых монтажников обратил внимание на биметаллические радиаторы и не прогадал. Во уж несколько лет не заморачиваюсь с процессом покраски, как в случае с чугунными, радиаторы отлично справляются со своими функциями и в доме всегда уютно и комфортно, независимо от внешней температуры. Единственное, что пришлось дополнительно сделать для защиты радиаторов от отложений, так установить систему более глубокой очистки теплоносителя.

Не стал бы у себя дома и никому не советую устанавливать у себя в квартире алюминиевый или биметаллический радиатор. Биметалл в тех регионах, где с водоподготовкой серьезные проблемы — такую батарею придется менять после одного отопительного сезона. Алюминиевый и биметалл — собираются в ручную мастером и качество сборки зависит от профессионализма человека. Стальные же, например, собираются на полностью роботизированных заводах. У австрийских радиаторов, ко всему прочему — страховка от ущерба на 1 млн. и гарантия на весь прибор, а ни секцию как у биметалла и алюминия бывает. С его помощью можно перекрыть весь оконный проем, обеспечив ровный поток нагретого воздуха на окно. Это позволяет исключить образование потоков холодного воздуха, в морозные дни.

Полностью согласен с Вами, Сергей. Биметалл и алюминий в квартире — рискованное мероприятие, избежать соприкосновения теплоносителя с металлом не удается и присутствует угроза взрыва. Качество стального радиатора намного проще определить, вот признаки качественного прибора:равномерность сварных швов, зазоров, покраски и наличие гарантий, страховки. И не поленитесь проконсультироваться с вашим мастером или ТСЖ!

Биметалл имеет более высокие характеристики рабочего давления — их без опасения можно устанавливать в многоэтажках (в них давление обычно не превышает 6 атм). Рабочее давление биметаллических радиаторов 10 атм, а некоторые выдерживают вообще 16 атм. Желательно брать мало раскрученную марку — первый заказ завод всегда делает хорошо.

Из раздела статьи о стальных радиаторах: «Стальные радиаторы не выдерживают гидроударов и повышенного до 25 атмосфер давления, поэтому их лучше не использовать в системах отопления городских квартир.» Из раздела статьи о биметаллических радиаторах: «Получается, что биметаллический радиатор соединил воедино лучшие свойства стальных и алюминиевых приборов обогрева. От стали он взял. устойчивость к перепадам давления (выдерживает до 40-50 атмосфер)». Где истина?

Стальной радиатор по «немецкой» технологии прослужил чуть больше 10 лет. В один прекрасный момент в месте точечной сварки появилась струйка толщиной с иголку. Для батареи это не срок. Советские чугунные батареи служат пол-столетия и дольше. Теперь ломаю голову, какую купить. Качество современной техники умышленно испорчено. Покупаешь кота в мешке.

Виды батарей отопления: их особенности, характеристики, преимущества, недостатки

Любой дом или квартиру можно назвать уютной, только в том случае, если в ней поддерживается нормальная температура для жизнедеятельности человека. Значение теплового комфорта трудно переоценить для работоспособности, здоровья, настроения человека. Чтобы создать и поддерживать в помещении комфортные условия, люди придумали множество отопительных систем и приборов. Самым распространенным, эффективным и экономичным способом нагреть жилое помещение остается на сегодняшний день, традиционная система водяного отопления, при которой осуществляется подача горячей воды в батареи.

Сейчас существует несколько видов радиаторов отопления, все они отличаются и внешним видом, и техническими характеристиками и условиями эксплуатации. Нельзя сказать, что некоторые виды радиаторов отопления хуже, а другие лучше. Каждый тип этих отопительных приборов имеет как преимущества перед своими сородичами, так и недостатки.

Чугунные батареи, выполненные в современном дизайне выглядят эстетично

Радиаторы отопления будут нормально выполнять свои функции, если будут адаптированы к условиям эксплуатации в каждом конкретном случае. Для каждого типа радиаторов существуют свои ограничения, именно на это следует обращать внимание при выборе отопительных приборов для своего дома или квартиры.

Если неправильно выбрать радиаторы для своей отопительной системе, то можно в процессе эксплуатации столкнуться с такими проблемами:

1. коррозия внутренних поверхностей;
2. неустойчивость к гидравлическим ударам;
3. химическая, электрохимическая коррозия;
4. разрыв радиаторов,
5. газообразование в алюминиевых батареях.

Однотрубная и двухтрубная системы отопления: в чем различия

Существует два вида систем отопления: однотрубная и двухтрубная. В зарубежных странах используется двухтрубная система отопления. В двухтрубной системе теплоноситель подается к радиатору по одному трубопроводу, а отводится по другому трубопроводу. Такой способ функционирования предполагает параллельное подключение приборов. В России в большинстве случаев работает однотрубная система отопления, имеющая последовательное подсоединение отопительных приборов. Поэтому, чтобы в такой системе обеспечить нужную теплоотдачу, потребуется большой расход теплоносителя, а это влечет за собой изменение характеристик, а именно увеличение таких параметров как давление и температура.

 

Еще один недостаток однотрубной системы заключается в сложности ее регулировки, так как изменение параметров работы на одном приборе повлечет за собой изменение в работе других приборов. В двухтрубной системе отопления этих недостатков нет. В однотрубной отопительной системе приходится использовать отопительные приборы с большим запасом прочности и с небольшим гидравлическим сопротивлением.

При покупке радиаторов зарубежных производителей следует учитывать их способность адаптироваться к нашим отечественным условиям эксплуатации отопительных приборов. Поэтому при выборе приборов для отопления обращать внимание стоит в первую очередь не на их внешний вид, а на то, насколько их технические параметры приемлемы для использования в наших реалиях.

 

Виды радиаторов отопления: отличительные особенности

Все радиаторы отопления, делятся на группы в зависимости от материала изготовления. Сегодня можно купить такие виды батарей отопления: чугунные, алюминиевые, стальные, биметаллические отопительные приборы, отличающиеся техническими параметрами, дизайном, стоимостью. Самыми дешевыми и самыми популярными батареями отопления можно назвать чугунные и стальные панельные радиаторы, а радиаторы из алюминия, трубчатые стальные и биметаллические находятся в более высоком ценовом диапазоне.

Чугунные и стальные панельные радиаторы – дешево и эффективно

Мы все привыкли, что чугунные радиаторы выглядят грубо и тяжеловесно. Да такие радиаторы мы помним еще с советских времен. Есть белорусские и российские заводы, которые и сейчас выпускают эти внешне не привлекательные батареи советского образца. Их главным достоинством можно назвать низкую стоимость, а в отношении технических показателей – способность выдерживать самые жесткие условия эксплуатации. Чугунные батареи достаточно прочные, чтобы их можно было использовать в центральной отопительной системе, они не боятся высокого давления, коррозии, плохого качества теплоносителя да, в принципе, вообще ничего не бояться, они выжили при социализме и дошли до наших дней, все такими же тяжелыми, грубыми, но очень надежными отопительными приборами.

Чугунные батареи советского образца

Чугунные батареи имеют свойство долго нагреваться, но при этом они долго отдают тепло. Если вы хотите купить очень дешевые, очень прочные батареи и вам все равно, как они выглядят, то чугунные батареи советского образца – это то, что вам нужно. Но если вы в состоянии немножко доплатить, то сможете купить вполне приличные батареи из чугуна, выполненные в современном привлекательном дизайне, чешского производства или других зарубежных производителей.

Если уж говорить о дешевых батареях, то нельзя не упомянуть о панельных стальных радиаторах, которые появились в России недавно, но благодаря своим отличным эксплуатационным качествам, пользуются высоким спросом. Внешний вид панельных батарей просто безукоризненный. Они отлично смотрятся в современном интерьере. Используют их не только в жилых помещениях, но и в офисах, общественных и коммерческих зданиях. Но в отличие от чугунных батарей, панельные отопительные приборы не рекомендуется использовать в центральной отопительной системе. Они очень требовательны к качеству теплоносителя и не переносят слишком высокого давления и гидравлических ударов.

Производители выпускают панельные радиаторы разных размеров, поэтому выбрать прибор подходящий величине для своего помещения не составит труда. Панельные радиаторы обладают высокой тепловой отдачей, но малой тепловой инерцией, они быстро нагреваются, но и быстро остывают. Но если с чугунными батареями невозможно регулировать температуру в системе, то панельные легко можно регулировать радиаторными термостатами. Используя в системе отопления эти приборы, устанавливать в помещении нужную температуру не сложно. Рабочее давление стальных панельных радиаторов – около 10 атм. В этом они, конечно, проигрывают чугунным отопительным приборам, которые могут работать с давлением в системе до 25 атм.

Внешне панельные радиаторы имеют вид прямоугольной панели, состоящей из двух листов стали, сваренных между собой. Внутри панели есть вертикальные каналы для теплоносителя.
На рынке представлен большой модельный ряд панельных радиаторов, поэтому выбрать приборы с оптимальными параметрами для своей отопительной системе не составит труда.

Стальные панельные батареи

Дорогие, красивые и функциональные радиаторы отопления

Стальные трубчатые радиаторы стоят дороже стальных панельных приборов, но интерес к ним обусловлен высоким уровнем разнообразных дизайнерских решений. Внутренняя поверхность большинства моделей трубчатых радиаторов защищена от коррозии полимерным слоем, что увеличивает их срок службы. Для таких приборов практически нет ограничений в применении, разве что стоит воздержаться от использования их в центральной системе отопления с высоким давлением.

Алюминиевые радиаторы отопления выглядят превосходно, они отлично будут смотреться в любом шикарном интерьере. Батареи из алюминия обладают небольшим весом, высокой теплоотдачей, есть даже модели, преимущественно итальянских производителей (Fondital, Sira, Global, IPS), которые можно использовать при высоком давлении в отопительной системе. Но общей проблемой для всех алюминиевых радиаторов, является их требовательность к качеству теплоносителя. При эксплуатации этих отопительных приборов необходимо поддерживать кислотность теплоносителя в очень узком диапазоне, что часто невыполнимо не только при использовании их в центральной отопительной системе, но и при автономном отоплении.

Лучшим решением для городской квартиры или для загородного коттеджа станут биметаллические радиаторы, которые имеют наружную алюминиевую или медную поверхность, а их внутренне устройства представляет собой прочные стальные трубы, по которым перемещается теплоноситель. По показателям прочности и надежности биметаллические радиаторы не уступают чугунным, могут выдерживать давление свыше 25 атм. А в эстетическом отношении они могут конкурировать с алюминиевыми радиаторами.

Радиаторы и конвекторы

Виды отопительных приборов, используемые в системе водяного отопления, различают не только по материалу, из которого их изготовили, но и по принципу действия. Еще со времен советского союза в отопительных системах применялись радиаторы и конвекторы. Радиаторы имеют большие показатели теплоотдачи, чем конвекторы. Они излучают тепло со своей поверхности и обеспечивают постоянное прогревание помещения, а конвекторы перемещают воздушные потоки снизу вверх, образуя при этом сквозняк.

Внешне конвекторы тоже очень отличаются от радиаторов, достаточно посмотреть на фото этих приборов, и можно безошибочно определить какой прибор является конвектором, а какой радиатором.

Основой конструкции конвектора является труба, по которой проходит теплоноситель. На трубе имеются тонкие, острые стальные пластинки.

Достоинствами конвекторов можно назвать маленькие размеры, надежность, низкую стоимость. Эти приборы можно встраивать в пол, в стену и размещать там, где на установку радиатора просто не хватает места.

К недостаткам конвекторов можно отнести низкий коэффициент теплопередачи. Поэтому прогреть большое помещение с помощью этих приборов вряд ли получится, их можно использовать только как дополнительные источники тепла.

Конвекционный способ обогрева помещения достоинством трудно назвать. Так как конвекция воздуха, или проще движение воздуха, это не что иное, как сквозняк, а такому явлению в своем доме вряд ли обрадуешься. Конвекторы часто применяют в офисных учреждениях, где большая площадь остекления не дает возможности установить обычные радиаторы.

Какие возможны виды подключения радиаторов

На эффективность работы отопительных приборов влияет выбранная схема их установки.

Существуют разные виды подключения радиаторов отопления:

1. Диагональное подключение. Данный способ монтажа отопительных приборов подходит для длинных батарей, которые могут прогреваться равномерно. Труба, подающая теплоноситель, подводится на одной стороне к патрубку вверху, а внизу к патрубку подводится отводящая труба. Если горячую воду подавать снизу, то эффективность работы батареи снизится на 10%.
2. Одностороннее боковое подключение. Это самый распространенный способ установки радиаторов. Такой способ подключения, при котором подводящая труба подключается в верхний патрубок, а отводящая – в нижний, обеспечивает наибольшую теплоотдачу.
3. Нижнее подключение. Данный способ разводки батарей используется только в том случае, если отопительная система расположена в полу.

От того, насколько правильно будет выбран вид подключения и как качественно будет произведена установка радиаторов в отопительной системе, зависит срок службы системы отопления, а также ее функциональность, экономичность и надежность.

Статьи по теме

Источники: http://teplospec. com/radiatory-batarei/kakie-byvayut-tipy-batarey-otopleniya-obzor-i-sravnenie.html, http://aqua-rmnt.com/otoplenie/radiatory/kak-vybrat-radiatory-otopleniya.html, http://79w.ru/otoplenie/batarie-radiatory/vidy-batarej-otopleniya-osobennosti

 

 

Как вам статья?

Виды радиаторов отопления — особенности конструкции

Содержание статьи:

• 1 Разнообразием материалов радиаторов
  • 1.1 Чугунные радиаторы
  • 1.2 Алюминиевые радиаторы
  • 1.3 Стальные радиаторы
  • 1.4 Биметаллические батареи
  • 1.5 Медные батареи
  • 1.6 Пластиковые радиаторы
• 2 Разделение радиаторов отопления по их устройству
• 3 Модели, работающие автономно
• 4 Выбор модели радиатора отопления

В современных условиях компании производители стараются предложить своим потребителям как можно больший ассортимент своих товаров. Этот момент не может обойти и производителей радиаторов отопления. Сейчас можно реализовать различные системы отопления, которые могут включать в себя разнообразные виды радиаторов, которые будут отличаться как по внешнему виду, так и по своим техническим характеристикам. Именно с тем, какие бывают радиаторы отопления мы и предлагает разобраться в этой статье.

Разнообразием материалов радиаторов

Естественно, что при выборе отопления люди всегда стараются подобрать радиатор, который будет наиболее эффективным. Для того, чтобы выяснить, какие батареи будут лучше, вас стоит посмотреть на различные типы этих обогревающих устройств. Основное и первое по порядку различие между всеми устройствами будет в материале изготовления. Давайте по порядку разберемся с каждым из них.

Чугунные радиаторы

Чугунные радиаторные батареи ассоциируются у всех с советским прошлым. И действительно подобные устройства были в каждом доме. Вы, может быть удивитесь, но несмотря на огромный выбор современных моделей, чугунные батареи используются и в наше время довольно часто. Сразу скажем, что в сравнении с современными аналогами достоинств у них не много. Для начала обратим внимание на недостаток, который в основном связан с материалом. Главной проблемой будет то, что чугун обладает очень малой теплопроводностью, что приводит к повышенному расходу топливо на обогрев. К примеру, для того, чтобы у вас батарея была 45⁰С вода в системе должна быть не менее 70⁰С.

Чугунные радиаторы для отопления обладают высоким сроком службы, однако они тоже не вечные. Чаще всего от использования подобных устройств отговаривает их внешний вид, который не каждому интерьеру подойдет.

Но, несмотря на свои недостатки, они обладают и существенным плюсом – они непритязательны к используемому в системе теплоносителю. Это значит, что воду в систему можно залить хоть грязную или ржавую.

Алюминиевые радиаторы

Посмотрим на следующий вид радиатора отопления – алюминиевый. По поводу внешней стороны вопроса они будут уже посимпатичнее, чем предыдущий вариант. К тому же их модельный ряд и внешний вид постоянно обновляется и всегда есть из чего выбрать. Главным достоинством этих батарей является высокий уровень теплопроводности. Однако имеется и противоположная сторона. Они чрезвычайно чувствительны к качеству теплоносящей жидкости. При наличии хоть небольшой грязи они будут выходить из строя. В связи с этим для нормальной эксплуатации подобных радиаторов необходима установка защитных элементов – фильтров и барьеров. Само собой это несет дополнительную финансовую нагрузку. Помимо прочего они не могут эксплуатироваться на промышленных объектах, которые обладают высоким давлением в системе отопления. Устройства способны просто разорваться от повышенного давления.

Стальные радиаторы

Сталь для производства радиаторов отопления тоже активно используется. Так, батареи из стали производятся панельными или трубчатыми.

Первый вид является бюджетным, но обладает значительной теплоотдачей. Такой тип батарей в процессе эксплуатации не требуют к себе особого ухода, чем заслужили популярность не только в бытовом использовании, но и в офисных помещениях.

Трубчаные стальные радиаторы являются уже более высоким уровнем. Они обладают высокой теплоотдачей и значительным сроком службы. К тому же внешний вид тоже не подводит, что позволяет использовать их в любых помещениях.

Биметаллические батареи

Если выбрать этот вид радиатора отопления, то он будет одним из лучших вариантов. Все дело в том, что они обладают высокой теплоотдачей, за счет присутствия алюминия, обладают высокой прочностью, служат на протяжении длительного времени потому, что усилены трубками из металла. Однако они имеют один единственный минус – их цена.

Медные батареи

Следующим видом, который рассмотрим будут медные радиаторы отопления. Они являются самыми устойчивыми к воздействию различного рода агрессивных сред. Они обладают огромным сроком службы и почти не изнашиваются, однако и стоят соответственно. Медные батареи могут использоваться с любым теплоносителем. Подходят и для индивидуального, и общего многоквартирного отопления. Подобные приборы сконструированы таким образом, что почти не подвержены гидроударам, а, главное, коррозии.

Пластиковые радиаторы

Кроме вышеназванных широкораспространенных видов бывают еще и пластиковые радиаторы. Этот вид батарей предназначен для тех, кто желает сэкономить. Но тут необходимо точно знать, что теплоноситель в системе не будет обладать температурой выше 80⁰С. Имеют свои плюсы – небольшой вес, невысокая стоимость, устойчивость к износу, а также просты в монтаже.

Разделение радиаторов отопления по их устройству

Помимо разделения по материалу изготовления все виды радиаторов отопления можно разделять еще на следующие типы:

• Секционные – обладают несколькими секциями. Позволяют собирать устройство необходимого размера, а также подобрать нужную мощность.
• Трубчатые – цельнометаллическое устройство, которое обладает коллектором вверху и внизу, к которому подключены вертикальные трубки. В основном предназначены для центрального отопления.
• Панельные – бывают из стали и бетонными. Во втором случае они обустраиваются в стенах и излучают тепло.
• Пластинчатые – имеют конвективный теплообмен. Конструктивно выглядит как сердечник, на котором находятся тонкие пластины.

Кроме этих видов попадаются еще и угловые модели, которые сконструированы для установки в углах комнат.

Модели, работающие автономно

Вышерассмотренные виды радиаторов служат для использования в системах общего отопления. Но кроме них бывают и батареи, которые способны дополнять подобные системы и использоваться в произвольном месте.

Масляные радиаторы. Отлично приспособлены для обогрева помещений до 30 м². Они бывают настенными или напольными и запитываются от бытовой электрической сети. Не связываются с общей системой отопления, что позволяет им быть максимально автономными и мобильными.

Кварцевые батареи. Конструктивно они выглядят следующим образом: монолитная плита, выполненная из раствора на основе кварцевого песка. Нагревательные элементы изготавливаются из никеля и хрома. Питается также от бытовой электросети.

Плинтусные радиаторы. Являются довольно свежим техническим решением, о котором еще не все знают. Обустраиваются внизу стен и закрываются декоративными панелями. О них мы говорили в предыдущей статье.

Выбор модели радиатора отопления

Когда доходит дело до выбора вида радиатора отопления, то вам в первую очередь нужно решить для себя необходимый срок эксплуатации. Он напрямую зависит от качества приобретаемого устройства, а также как оно будет использоваться. Здесь нужно учитывать, что если вы будете устанавливать батареи в квартире, то имейте ввиду, что вода в них будет очень плохого качества. Именно поэтому алюминиевые радиаторы абсолютно не подойдут в этом случае. Изготовители, естественно, пытаются решить эту проблему путем дополнительной внутренней обработкой, но это будет стоить уже дороже.

Если говорить о стальных или биметаллических радиаторах, то у них тоже образуется коррозия, однако не в такой степени. Если же рассматривать только с этой стороны, то наилучшим вариантом будут чугунные модели.

Здесь еще обратим внимание на один важный фактор, который не стоит упускать из виду – способность держать рабочее давление системы. Тут минимумом будет значение в 7 атм., но профессионалы дают рекомендацию выбирать радиаторы, которые способны выдержать 15 атм.

Также многие подходят к выбору вида батарей с точки зрения их дизайна. Но тут нужно быть аккуратным, т.к. эстетическая сторона не должна быть в ущерб надежности и функционалу.

Что такое батарея? — Learn.sparkfun.com

Авторы: Шон Хаймел

Избранное Любимый 23

Введение

Батареи представляют собой набор из одной или нескольких ячеек, химические реакции которых создают поток электронов в цепи. Все батареи состоят из трех основных компонентов: анода (сторона «-»), катода (сторона «+») и электролита (вещество, которое химически реагирует с анодом и катодом).

Когда анод и катод батареи подключены к цепи, между анодом и электролитом происходит химическая реакция. Эта реакция заставляет электроны проходить через цепь и возвращаться к катоду, где происходит другая химическая реакция. Когда материал в катоде или аноде расходуется или больше не может использоваться в реакции, батарея не может производить электричество. В этот момент ваша батарея «умерла».

Батарейки, которые необходимо выбрасывать после использования, известны как первичные батареи . Батареи, которые можно перезаряжать, называются вторичными батареями .

Например, литий-полимерные батареи можно перезаряжать

Без батарей ваш квадрокоптер должен быть привязан к стене, вам придется вручную заводить машину, а ваш контроллер Xbox должен быть подключен ко всем времени (как в старые добрые времена). Батареи предлагают способ хранения электрической потенциальной энергии в портативном контейнере.

Батарейки бывают разных форм, размеров и химического состава.

Изобретение современной батареи часто приписывают Алессандро Вольта. На самом деле все началось с удивительного происшествия, связанного с вскрытием лягушки.

Чему вы научитесь

В этом руководстве будут подробно рассмотрены следующие темы:

• Как были изобретены батареи
• Из каких частей состоит батарея
• Как работает батарея
• Общие термины, используемые для описания батарей
• Различные способы использования батарей в цепях

Рекомендуемая литература

Есть несколько понятий, с которыми вы, возможно, захотите ознакомиться перед тем, как начать читать это руководство:

• Что такое электричество
• Напряжение, ток, сопротивление и закон Ома
• Что такое цепь
• Серийные и параллельные цепи
• Электроэнергия
• Переменный ток (AC) и постоянный ток (DC)

---

Хотите изучить различные аккумуляторы?

Мы вас прикроем!

Литий-ионный аккумулятор — 18650 ячеек (2600 мАч)

В наличии ПРТ-12895

Избранное Любимый 19

Список желаний

Батарейка типа «таблетка» — 20 мм (CR2032)

В наличии ПРТ-00338

Избранное Любимый 32

Список желаний

Литий-ионный аккумулятор — 400 мАч

В наличии ПРТ-13851

10

Избранное Любимый 40

Список желаний

Щелочная батарея 9В

В наличии ПРТ-10218

1

Избранное Любимый 6

Список желаний

Посмотреть все аккумуляторы

---

История

Термин «батарея»

Исторически слово «батарея» использовалось для описания «серии подобных объектов, сгруппированных вместе для выполнения определенной функции», как в артиллерийской батарее. В 1749 году Бенджамин Франклин впервые использовал этот термин для описания серии конденсаторов, которые он соединил вместе для своих экспериментов с электричеством. Позже этот термин будет использоваться для любых электрохимических элементов, соединенных вместе с целью обеспечения электроэнергии.

Батарея из лейденской банки «конденсаторы», соединенные вместе
(Изображение предоставлено Alvinrune из Wikimedia Commons)

Изобретение батареи

В один судьбоносный день в 1780 году итальянский физик, врач, биолог и философ Луиджи Гальвани препарировал лягушку, прикрепленную к латунному крючку. Когда он коснулся лягушачьей лапки железным скальпелем, та дернулась. Гальвани предположил, что энергия исходит от самой ноги, но его коллега-ученый Алессандро Вольта считал иначе.

Вольта предположил, что импульсы лапок лягушки на самом деле были вызваны различными металлами, пропитанными жидкостью. Он повторил эксперимент, используя ткань, смоченную в рассоле, вместо трупа лягушки, что привело к аналогичному напряжению. Вольта опубликовал свои выводы в 179 г.1, а затем в 1800 году создал первую батарею, вольтов столб.

вольтов столб состоял из стопки цинковых и медных пластин, разделенных тканью, пропитанной рассолом

столб Вольта страдал от двух основных проблем: вес стека вызвало вытекание электролита из ткани, а особые химические свойства компонентов привели к очень короткому сроку службы (около часа). Следующие двести лет уйдут на совершенствование конструкции Вольты и решение этих проблем.

Исправление гальванической батареи

Уильям Круикшенк из Шотландии решил проблему утечки, положив гальваническую батарею на бок, чтобы сформировать «желобную батарею».

Лотковая батарея решила проблему утечки гальванической батареи

Вторая проблема, короткий срок службы, была вызвана разложением цинка из-за примесей и образованием пузырьков водорода на меди. В 1835 году Уильям Стерджен обнаружил, что обработка цинка ртутью предотвращает деградацию.

Британский химик Джон Фредерик Даниэлл использовал второй электролит, который реагировал с водородом, предотвращая отложения на медном катоде. Двухэлектролитная батарея Даниэля, известная как «ячейка Даниэля», станет очень популярным решением для обеспечения энергией зарождающихся телеграфных сетей.

Коллекция элементов Даниэля 1836 года

Первая перезаряжаемая батарея

В 1859 году французский физик Гастон Планте создал батарею из двух скрученных листов свинца, погруженных в серную кислоту. При реверсировании электрического тока через батарею химия вернется в исходное состояние, создав таким образом первую перезаряжаемую батарею.

Позже, в 1881 году, Камилла Альфонс Фор улучшила конструкцию Планте, превратив свинцовые листы в пластины. Эта новая конструкция упростила производство аккумуляторов, и свинцово-кислотные аккумуляторы получили широкое распространение в автомобилях.

-> Дизайн обычного «автомобильного аккумулятора» существует уже более 100 лет. 1800-х годов электролит в батареях находился в жидком состоянии. Это делало транспортировку батарей очень осторожным делом, и большинство батарей никогда не предназначалось для перемещения после подключения к цепи.

В 1866 году Жорж Лекланше создал батарею, используя цинковый анод, катод из диоксида марганца и раствор хлорида аммония в качестве электролита. В то время как электролит в элементе Лекланше все еще был жидким, химический состав батареи оказался важным шагом на пути к изобретению сухого элемента.

Карл Гасснер придумал, как создать электролитную пасту из хлорида аммония и гипса. Он запатентовал новую «сухую» батарею в 1886 году в Германии.

Эти новые сухие элементы, обычно называемые «цинково-угольными батареями», производились массово и пользовались огромной популярностью до конца 1950-х годов. Хотя углерод не используется в химической реакции, он выполняет важную роль электрического проводника в угольно-цинковой батарее.

-> 3-вольтовая угольно-цинковая батарея 1960-х годов
(Изображение предоставлено PhFabre из Wikimedia Commons) <-

известный как «Eveready», а затем «Energizer») заменил электролит хлорида аммония щелочным веществом на основе химии батареи, сформулированной Вальдемаром Юнгнером в 189 г. 9. Сухие щелочные батареи могут удерживать больше энергии, чем угольно-цинковые батареи того же размера, и имеют более длительный срок хранения.

Популярность щелочных батарей возросла в 1960-х годах, они обогнали угольно-цинковые батареи и с тех пор стали стандартными первичными элементами для потребительского использования.

-> Щелочные батареи бывают разных форм и размеров
(Изображение предоставлено Aney~commonswiki из Викисклада) <-

Перезаряжаемые батареи 20-го века

В 1970-х годах компания COMSAT разработала никель-водородную батарею для использования в спутниках связи. Эти батареи хранят водород в газообразной форме под давлением. Многие искусственные спутники, такие как Международная космическая станция, по-прежнему используют никель-водородные батареи.

Исследования нескольких компаний с конца 1960-х годов привели к созданию никель-металлогидридной (NiMH) батареи. NiMH аккумуляторы были выпущены на потребительский рынок в 1989 году и стали более дешевой альтернативой перезаряжаемым никель-водородным элементам.

Компания Asahi Chemical из Японии создала первую литий-ионную батарею в 1985 году, а Sony создала первую коммерческую литий-ионную батарею в 1991 году. «литий-полимерный» или «LiPo» аккумулятор.

Химические реакции в литий-полимерном аккумуляторе в основном такие же, как и в литий-ионном аккумуляторе

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

Компоненты

Аккумуляторы состоят из трех основных компонентов: анода , катода и электролита . Сепаратор часто используется для предотвращения соприкосновения анода и катода, если электролита недостаточно. Для хранения этих компонентов аккумуляторы обычно имеют какой-нибудь кожух .

Хорошо, большинство батарей на самом деле не разделены на три равные секции, но вы поняли идею. Лучшее поперечное сечение щелочной ячейки можно найти в Википедии.

Анод и катод относятся к типам электродов . Электроды — это проводники, по которым электричество входит или выходит из компонента в цепи.

Анод

Электроны вытекают из анода в устройстве, подключенном к цепи. Это означает, что обычный «ток» течет в анод.

На батареях анод помечен как отрицательная (-) клемма

В батарее химическая реакция между анодом и электролитом вызывает накопление электронов на аноде. Эти электроны хотят двигаться к катоду, но не могут пройти через электролит или сепаратор.

Катод

Электроны текут в катод в устройстве, подключенном к цепи. Это означает, что обычный «ток» течет из катода.

На батареях катод отмечен как положительная (+) клемма

В батареях химическая реакция внутри или вокруг катода использует электроны, произведенные в аноде. Единственный способ для электронов добраться до катода — через цепь, внешнюю по отношению к батарее.

Электролит

Электролит – это вещество, часто жидкое или гелеобразное, способное переносить ионы между химическими реакциями, протекающими на аноде и катоде. Электролит также препятствует потоку электронов между анодом и катодом, так что электроны легче проходят через внешнюю цепь, а не через электролит.

-> Щелочные батареи могут вытекать из электролита, гидроксида калия, при воздействии сильного нагрева или обратного напряжения
(Изображение предоставлено Вильямом Дэвисом из Wikimedia Commons) <-

Электролит играет решающую роль в работе аккумулятора. Поскольку электроны не могут пройти через него, они вынуждены путешествовать по электрическим проводникам в виде цепи, соединяющей анод с катодом.

Сепаратор

Сепараторы представляют собой пористые материалы, препятствующие соприкосновению анода и катода, которое могло бы вызвать короткое замыкание в батарее. Сепараторы могут быть изготовлены из различных материалов, включая хлопок, нейлон, полиэстер, картон и синтетические полимерные пленки. Сепараторы химически не реагируют ни с анодом, ни с катодом, ни с электролитом.

В гальваническом столбе используется ткань или картон (разделитель), пропитанные солевым раствором (электролитом), чтобы держать электроды разделенными.

Ионы в электролите могут быть положительно заряжены, отрицательно заряжены и могут быть разных размеров. Могут быть изготовлены специальные сепараторы, которые пропускают одни ионы, но не пропускают другие.

Корпус

Большинству аккумуляторов требуется способ содержания их химических компонентов. Корпуса, также известные как «корпуса» или «оболочки», представляют собой просто механические конструкции, предназначенные для удержания внутренних частей батареи.

Этот свинцово-кислотный аккумулятор имеет пластиковый корпус

Корпуса аккумуляторов могут быть изготовлены практически из чего угодно: пластика, стали, пакетов из мягкого полимерного ламината и т. д. В некоторых батареях используется проводящий стальной корпус, электрически соединенный с одним из электродов. В случае обычного щелочного элемента АА стальной корпус соединен с катодом.

Эксплуатация

Для работы аккумуляторов обычно требуется несколько химических реакций. По крайней мере, одна реакция происходит на аноде или вокруг него, и одна или несколько реакций происходят на катоде или вокруг него. Во всех случаях реакция на аноде производит дополнительные электроны в процессе, называемом окисление , а реакция на катоде использует дополнительные электроны во время процесса, известного как восстановление .

Когда переключатель замкнут, цепь замыкается, и электроны могут течь от анода к катоду. Эти электроны обеспечивают химические реакции на аноде и катоде.

По сути, мы разделяем определенный вид химической реакции, реакцию восстановления-окисления или окислительно-восстановительную реакцию, на две отдельные части. Окислительно-восстановительные реакции происходят, когда электроны переносятся между химическими веществами. Мы можем использовать движение электронов в этой реакции, чтобы течь за пределы батареи, чтобы питать нашу цепь.

Окисление анода

Эта первая часть окислительно-восстановительной реакции, окисление, происходит между анодом и электролитом и производит электроны (обозначены как e ^— ).

В некоторых реакциях окисления образуются ионы, например, в литий-ионном аккумуляторе. В других химических реакциях расходуются ионы, как в обычной щелочной батарее. В любом случае ионы могут свободно проходить через электролит, а электроны — нет.

Катодное восстановление

Другая половина окислительно-восстановительной реакции, восстановление, происходит на катоде или рядом с ним. Электроны, образующиеся в результате реакции окисления, расходуются при восстановлении.

В некоторых случаях, например, в литий-ионных батареях, положительно заряженные ионы лития, образующиеся в ходе реакции окисления, расходуются во время восстановления. В других случаях, например, в щелочных батареях, при восстановлении образуются отрицательно заряженные ионы.

Electron Flow

В большинстве батарей некоторые или все химические реакции могут происходить, даже если батарея не подключена к цепи. Эти реакции могут повлиять на срок годности батареи.

По большей части реакции будут происходить в полную силу только тогда, когда между анодом и катодом замкнута электропроводящая цепь. Чем меньше сопротивление между анодом и катодом, тем больше электронов может протекать и тем быстрее происходят химические реакции.

Создание короткого замыкания в аккумуляторе (в данном случае даже случайного) может быть опасным. Известно, что литий-ионные батареи перегреваются и даже дымят или загораются при наличии короткого замыкания.

Мы можем пропустить эти движущиеся электроны через различные электрические компоненты, известные как «нагрузка», чтобы сделать что-то полезное. На моушн-графике в начале этого раздела мы зажигаем виртуальную лампочку нашими движущимися электронами.

Разряженный аккумулятор

Химические вещества в аккумуляторе в конце концов достигнут состояния равновесия. В этом состоянии химические вещества больше не будут реагировать, и в результате батарея больше не будет генерировать электрический ток. В этот момент аккумулятор считается «разряженным».

Первичные элементы должны быть утилизированы, когда батарея разряжена. Вторичные элементы можно перезаряжать, и это достигается путем подачи обратного электрического тока через батарею. Перезарядка происходит, когда химические вещества выполняют еще одну серию реакций, чтобы вернуть их в исходное состояние.

Терминология

Люди часто используют общий набор терминов, когда говорят о напряжении батареи, емкости, возможности источника тока и так далее.

Ячейка

Ячейка относится к одному аноду и катоду, разделенным электролитом, используемым для получения напряжения и тока. Аккумулятор может состоять из одной или нескольких ячеек. Например, одна батарея типа АА представляет собой одну ячейку. Автомобильные аккумуляторы содержат шесть ячеек по 2,1 В каждая.

Обычная 9-вольтовая батарея состоит из шести щелочных элементов 1,5 В, установленных друг над другом

Первичные

Первичные клетки содержат химию, которую нельзя обратить. В результате батарея должна быть выброшена после того, как она мертва.

Вторичные

Вторичные элементы можно перезарядить, и их химический состав вернется в исходное состояние. Эти элементы, также известные как «перезаряжаемые батареи», можно использовать много раз.

Номинальное напряжение

Номинальное напряжение батареи — это напряжение, указанное производителем.

Например, щелочные батареи AA указаны как имеющие напряжение 1,5 В. В этой статье от Mad Scientist Hut показано, что их протестированные щелочные батареи начинаются с напряжения около 1,55 В, а затем постепенно теряют напряжение по мере разрядки. В этом примере номинальное напряжение «1,5 В» относится к максимальному или начальному напряжению батареи.

Этот аккумуляторный блок Storm для квадрокоптеров показывает кривую разрядки их LiPo элементов, начиная с 4,2 В и падая примерно до 2,8 В по мере разрядки. Номинальное напряжение, указанное для большинства литий-ионных и LiPo элементов, составляет 3,7 В. В этом случае номинальное напряжение «3,7 В» относится к среднему напряжению батареи в течение цикла ее разрядки.

Емкость

Емкость батареи — это мера количества электрического заряда, который она может отдать при определенном напряжении. Большинство аккумуляторов рассчитаны на ампер-часы (Ач) или миллиампер-часы (мАч).

Этот аккумулятор LiPo рассчитан на 1000 мАч, что означает, что он может обеспечить 1 ампер в течение 1 часа, прежде чем он будет считаться разряженным.

Большинство графиков разряда батареи показывают напряжение батареи в зависимости от емкости, например, эти тесты батареи AA от PowerStream. Чтобы выяснить, достаточно ли емкости аккумулятора для питания вашей схемы, найдите минимальное допустимое напряжение и найдите соответствующее значение в мАч или Ач.

C-Rate

Многие аккумуляторы, особенно мощные литий-ионные батареи, обозначают ток разряда как C-Rate, чтобы более четко определить атрибуты батареи. C-Rate — это скорость разряда относительно максимальной емкости аккумулятора.

1C — это величина тока, необходимая для разрядки аккумулятора за 1 час. Например, батарея емкостью 400 мАч, обеспечивающая ток 1С, будет обеспечивать 400 мА. 5C для той же батареи будет 2 A.

Большинство батарей теряют емкость при более высоком потреблении тока. Например, этот информационный график продукта от Chargery показывает, что их аккумулятор LiPo имеет меньшую емкость мАч при более высоких показателях C-Rate.

ПРИМЕЧАНИЕ: Общий совет гласит, что вы должны заряжать аккумуляторы LiPo при температуре 1С или меньше.

---

Массачусетский технологический институт (MIT) предлагает фантастическое руководство по спецификациям аккумуляторов и терминологии, которое идет гораздо дальше этого обзора.

Применение

Одноэлементный

Некоторые схемы могут питаться от одного элемента, но убедитесь, что батарея может обеспечивать достаточное напряжение и ток.

Этот Photon Battery Shield питается от одного элемента LiPo

Если напряжение слишком высокое или слишком низкое для вашей схемы, вам, вероятно, понадобится преобразователь постоянного тока в постоянный.

9Серия 0032

Чтобы увеличить напряжение между клеммами батареи, вы можете расположить элементы последовательно. Серия означает укладку элементов встык, соединяя анод одного с катодом следующего.

Соединяя аккумуляторы последовательно, вы увеличиваете общее напряжение. Добавьте напряжение всех ячеек, чтобы определить рабочее напряжение. Емкость остается прежней.

В этом примере последовательно соединены четыре элемента по 1,5 В. Напряжение на нагрузке составляет 6 В, а общий комплект аккумуляторов имеет емкость 2000 мАч.

В большинстве устройств бытовой электроники, в которых используются щелочные батареи, батареи устанавливаются последовательно. Например, этот держатель для двух батарей типа АА может повысить номинальное напряжение до 3 В для проекта.

ПРИМЕЧАНИЕ: Если вы заряжаете литий-ионные или LiPo аккумуляторы последовательно, вам необходимо обязательно использовать специальную схему, известную как «балансир», чтобы обеспечить постоянное напряжение между элементами. Некоторые зарядные устройства, такие как это, имеют балансиры для безопасной зарядки.

Параллельный

Если напряжения одного элемента достаточно для нагрузки, вы можете добавить батареи параллельно, чтобы увеличить емкость. Обратите внимание, что это также означает увеличение доступного тока (C-Rate).

Будьте осторожны при параллельном соединении батарей! Все элементы должны иметь одинаковое номинальное напряжение и одинаковый уровень заряда. Если есть какие-либо перепады напряжения, может произойти короткое замыкание, что приведет к перегреву и возгоранию.

В этом примере четыре элемента по 1,5 В соединены параллельно. Напряжение на нагрузке остается на уровне 1,5 В, но общая емкость увеличивается до 8000 мАч.

Серийные и параллельные батареи

Если вы хотите увеличить напряжение и емкость, вы можете комбинировать последовательные и параллельные батареи. Еще раз убедитесь, что уровень напряжения для батарей, включенных параллельно, одинаков, так как может произойти короткое замыкание.

В этом примере общее напряжение на нагрузке составляет 3 В, а общая емкость аккумуляторов составляет 4000 мАч.

В больших аккумуляторных блоках, особенно литий-ионных, вы часто видите конфигурацию, указанную с использованием букв «S» и «P» для последовательного и параллельного подключения. Конфигурация схемы выше — 2S2P. В качестве практического примера современные электромобили используют массивные батареи, соединенные последовательно и параллельно.

Ресурсы и дальнейшее развитие

К этому моменту вы уже должны понимать, как были изобретены батареи и как они работают. Батареи — это один из способов обеспечения электроэнергией вашего проекта, и они могут быть невероятно полезны, если вам нужен портативный источник питания.

Если вы хотите узнать больше об аккумуляторах, вот еще несколько руководств:

• Battery Technologies
• Как включить проект
• Что такое цепь?

Хотите увидеть батареи в действии? Взгляните на эти проекты, в которых используются разные батареи в разных конфигурациях:

Беспроводная связь Саймона Сплозиона

Это туториал, демонстрирующий одну из многих техник «взлома» Саймона Говорит. Мы расскажем, как взять ваш Simon Says Wireless.

Избранное Любимый 3

Базовая дифференциальная платформа Actobotics

Начните работу с Actobotics с помощью этого простого транспортного средства. Затем расширьте и настройте его для своей собственной империи злых роботов.

Избранное Любимый 7

Всплывающая плата со светодиодной бабочкой

Создайте светящуюся всплывающую карту бабочки с медной лентой, двумя светодиодами и батареей.

Избранное Любимый 8

Дистанционный фотонный датчик температуры

Узнайте, как построить собственную станцию ​​для измерения температуры на солнечных батареях с подключением к Интернету, используя Photon from Particle.

Избранное Любимый 11

ESP8266 Пылесос на пропане

Узнайте, как Ник Пул построил огневую пушку, управляемую через WiFi, с помощью платы ESP8266 Thing Dev!

Избранное Любимый 4

Сигнализация стиральной/сушильной машины Blynk Board

Как настроить Blynk Board и приложение, чтобы уведомлять вас, когда ваша стиральная машина или сушилка перестали трястись.

Избранное Любимый 9

Как работает батарея — Любопытно

Представьте себе мир без батарей. Все те портативные устройства, от которых мы так зависим, были бы такими ограниченными! Мы смогли бы донести наши ноутбуки и телефоны только до предела досягаемости их кабелей, что сделало бы это новое работающее приложение, которое вы только что загрузили на свой телефон, довольно бесполезным.

К счастью, у нас есть батарейки. Еще в 150 г. до н.э. в Месопотамии парфянская культура использовала устройство, известное как багдадская батарея, сделанное из медных и железных электродов с уксусом или лимонной кислотой. Археологи считают, что на самом деле это не были батареи, а использовались в основном для религиозных церемоний.

Изобретение батареи в том виде, в каком мы ее знаем, приписывают итальянскому ученому Алессандро Вольта, который собрал первую батарею, чтобы доказать точку зрения другого итальянского ученого, Луиджи Гальвани. В 1780 году Гальвани показал, что лапки лягушек, подвешенных на железных или латунных крючках, дергались при прикосновении к ним зондом из какого-либо другого металла. Он считал, что это было вызвано электричеством из тканей лягушек, и называл это «животным электричеством».

Луиджи Гальвани обнаружил, что лапки лягушек, подвешенных на латунных крючках, дергались, если их проткнуть зондом из другого металла. Он думал, что эта реакция была вызвана «животным электричеством» внутри лягушки. Источник изображения: Луиджи Гальвани / Wikimedia Commons.

Вольта, поначалу впечатленный открытиями Гальвани, пришел к выводу, что электрический ток исходит из двух разных типов металла (крючков, на которых висят лягушки, и другого металла зонда) и просто передается через них, а не из тканей лягушек. Он экспериментировал со стопками слоев серебра и цинка, перемежаемых слоями ткани или бумаги, пропитанными соленой водой, и обнаружил, что электрический ток действительно протекал по проводу, прикрепленному к обоим концам стопки.

Батарея Алессандро Вольта: груда цинковых и серебряных листов с вкраплениями ткани или бумаги, пропитанной соленой водой. Представьте, что вы используете это для питания вашего телефона. Источник изображения: Луиджи Кьеза / Wikimedia Commons.

Вольта также обнаружил, что, используя различные металлы в куче, можно увеличить величину напряжения. Он описал свои открытия в письме Джозефу Бэнксу, тогдашнему президенту Лондонского королевского общества, в 1800 году. ‘ (мера электрического потенциала) названа в его честь.

Я сам, если не считать шуток, поражаюсь тому, как мои старые и новые открытия… чистого и простого электричества, вызываемого контактом металлов, могли вызвать такой ажиотаж. Алессандро Вольта

Так что же именно происходило с этими слоями цинка и серебра, да и с дергающимися лягушачьими лапками?

Химия батареи

Батарея представляет собой устройство, которое накапливает химическую энергию и преобразует ее в электричество. Это известно как электрохимия, а система, которая лежит в основе батареи, называется электрохимической ячейкой. Батарея может состоять из одного или нескольких (как в исходной куче Вольты) электрохимических элементов. Каждая электрохимическая ячейка состоит из двух электродов, разделенных электролитом.

Так откуда электрохимический элемент получает электричество? Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно знать, что такое электричество. Проще говоря, электричество — это тип энергии, производимый потоком электронов. В электрохимической ячейке электроны образуются в результате химической реакции, которая происходит на одном электроде (подробнее об электродах ниже!), а затем перетекают на другой электрод, где они расходуются. Чтобы понять это правильно, нам нужно поближе взглянуть на компоненты клетки и на то, как они собираются вместе.

Электроды

Чтобы создать поток электронов, вам нужно где-то, чтобы электроны текли из и куда-то, чтобы электроны текли в . Это электроды клетки. Электроны текут от одного электрода, называемого анодом (или отрицательным электродом), к другому электроду, называемому катодом (положительный электрод). Как правило, это различные типы металлов или других химических соединений.

В батарее Вольта анодом был цинк, от которого электроны текли по проводу (при подключении) к серебру, которое было катодом батареи. Он сложил множество этих элементов вместе, чтобы сделать общую кучу и поднять напряжение.

Но откуда анод получает все эти электроны? И почему они так счастливы, что их весело отправляют на катод? Все сводится к химии, которая происходит внутри клетки.

Происходит несколько химических реакций, которые нам нужно понять. На аноде электрод вступает в реакцию с электролитом, в результате которой образуются электроны. Эти электроны накапливаются на аноде. Тем временем на катоде одновременно происходит другая химическая реакция, которая позволяет этому электроду принимать электроны.

Технический химический термин для обозначения реакции, включающей обмен электронами, представляет собой реакцию восстановления-окисления, чаще называемую окислительно-восстановительной реакцией. Всю реакцию можно разделить на две полуреакции, а в случае электрохимической ячейки одна полуреакция происходит на аноде, другая на катоде. Восстановление — это присоединение электронов, и это то, что происходит на катоде; мы говорим, что катод восстанавливается в ходе реакции. Окисление — это потеря электронов, поэтому мы говорим, что анод окисляется.

Каждая из этих реакций имеет определенный стандартный потенциал. Думайте об этой характеристике как о способности/эффективности реакции либо производить, либо поглощать электроны — ее сила в перетягивании каната электронами.

• Стандартные потенциалы для полуреакций

  Ниже приведен список полуреакций, которые включают высвобождение электронов из чистого элемента или химического соединения. Рядом с реакцией указано число (E ⁰ ), которое сравнивает силу электрохимического потенциала реакции с силой готовности водорода расстаться со своим электроном (если вы посмотрите вниз по списку, вы увидите, что водородная полуреакция имеет Е ⁰ нуля). E ⁰  измеряется в вольтах.

  Причина, по которой этот список настолько интересен, заключается в том, что если вы выберете две реакции из списка и объедините их для создания электрохимической ячейки, значения E ⁰ скажут вам, каким образом будет протекать общая реакция: реакция с более отрицательное значение E ⁰ отдаст свои электроны другой реакции, и это определяет анод и катод вашей ячейки. Разница между двумя значениями E ⁰ говорит вам об электрохимическом потенциале вашей клетки, который в основном представляет собой напряжение ячейки.

  Итак, если вы возьмете литий и фтор и сумеете соединить их, чтобы сделать элемент батареи, вы получите максимальное напряжение, теоретически достижимое для гальванического элемента. Этот список также объясняет, почему в куче Вольта цинк был анодом, а серебро катодом: полуреакция цинка имеет более низкое (более отрицательное) значение E ⁰ (-0,7618), чем полуреакция серебра (0,7996). .

  Стандартные потенциалы полуреакций восстановления (по отношению к стандартному водородному электроду при 25°C)	В° (В)
  Li + (водный) + e − Li(s)	–3,040
  Be 2+ (водн.) + 2e − Be(s)	–1,99
  Al 3+ (водн. ) + 3e − Al(s)	–1,676
  Zn 2+ (водный) + 2e − Zn(s)	–0,7618
  Ag 2 S(s) + 2e − 2Ag(s) + S 2− (водн.)	–0,71
  Fe 2+ (водн.) + 2e − Fe(т)	–0,44
  Cr 3+ (водн.) + e − Cr 2+ (водн.)	–0,424
  Cd 2+ (водн.) + 2e − Cd(s)	–0,4030
  PbSO 4 (тв) + 2e − Pb(тв) + SO 4 2− (водн.)	–0,356
  Ni 2+ (водн.) + 2e − Ni(т)	–0,257
  2SO 4 2− (водн.) + 4H + (водн.) + 2e − S 2 O 6 2 307 (водн.) + 2H 2 O(л)	–0,25
  Sn 2+ (водн. ) + 2e − Sn(s)	−0,14
  2H + (водн.) + 2e − H 2 (г)	0
  Sn 4+ (водн.) + 2e − Sn 2+ (водн.)	0,154
  Cu 2+ (водн.) + e − Cu + (водн.)	0,159
  AgCl(тв) + e − Ag(тв) + Cl − (водн.)	0,2223
  Cu 2+ (водн.) + 2e − Cu(s)	0,3419
  O 2 (г) + 2H 2 O(ж) + 4e − 4OH − (водн.)	0,401
  H 2 SO 3 (водн.) + 4H + (водн.) + 4e − S(т) + 3H 2 O(л)	0,45
  I 2 (s) + 2e − 2I − (aq)	0,5355
  MnO 4 2− (водн. ) + 2H 2 O(ж) + 2e − MnO 2 (т) + 4OH (70306 − 904)	0,6
  O 2 (г) + 2H + (водн.) + 2e − H 2 O 2 (водный)	0,695
  H 2 SeO 3 (водн.) + 4H + + 4e − Se(тв) + 3H 2 O(ж)	0,74
  Fe 3+ (водн.) + e − Fe 2+ (водн.)	0,771
  Ag + (водн.) + e − Ag(s)	0,7996
  NO 3 − (водн.) + 3H + (водн.) + 2e − HNO 2 (водн.) + H 2 O(l)	0,94
  Br 2 (водн.) + 2e − 2Br − (водн.)	1,087
  MnO 2 (т) + 4H + (водн.) + 2e − Mn 2+ (водн. ) + 2H 2 O(л)	1,23
  O 2 (г) + 4H + (водн.) + 4e − 2H 2 O(л)	1,229
  Cr 2 O 7 2− (aq) + 14H + (aq) + 6e − 2Cr 3+ (aq) + 7H 2 O(l)	1,36
  Cl 2 (г) + 2e − 2Cl − (водн.)	1,396
  Ce 4+ (водн.)+e − Се 3+ (водный)	1,44
  PbO 2 (s) + HSO 4 − (aq) + 3H + (aq) + 2e − PbSO 4 (s) + 2H 2 O(l)	1,69
  H 2 O 2 (водн.) + 2H + (водн.) + 2e − 2H 2 O(л)	1,763
  F 2 (г) + 2e − 2F − (водный)	2,87

  Источник: UC Davis ChemWiki

Любые два проводящих материала, вступающих в реакции с разными стандартными потенциалами, могут образовать электрохимическую ячейку, потому что более сильный сможет отбирать электроны у более слабого. Но идеальным выбором для анода был бы материал, который вызывает реакцию со значительно более низким (более отрицательным) стандартным потенциалом, чем материал, который вы выбрали для своего катода. В итоге мы получаем, что электроны притягиваются к катоду от анода (и анод не пытается сильно сопротивляться), и когда у нас есть легкий путь туда — проводящий провод — мы можем использовать их энергию для обеспечения электрического тока. питание на фонарик, телефон или что-то еще.

Разница в стандартном потенциале между электродами примерно равна силе, с которой электроны перемещаются между двумя электродами. Это известно как общий электрохимический потенциал ячейки, и он определяет напряжение ячейки. Чем больше разница, тем больше электрохимический потенциал и выше напряжение.

Чтобы увеличить напряжение батареи, у нас есть два варианта. Мы могли бы выбрать разные материалы для наших электродов, которые придадут клетке больший электрохимический потенциал. Или мы можем сложить несколько ячеек вместе. Когда элементы объединены определенным образом (последовательно), это оказывает аддитивное влияние на напряжение батареи. По сути, силу, с которой электроны движутся через батарею, можно рассматривать как общую силу, когда они движутся от анода первой ячейки через все ячейки, содержащиеся в батарее, к катоду последней ячейки.

Когда ячейки объединены другим способом (параллельно), это увеличивает возможный ток батареи, который можно рассматривать как общее количество электронов, протекающих через ячейки, но не как их напряжение.

Электролит

Но электроды — это только часть батареи. Помните бумажки Вольта, смоченные в соленой воде? Соленая вода была электролитом, еще одной важной частью картины. Электролит может быть жидкостью, гелем или твердым веществом, но он должен обеспечивать движение заряженных ионов.

Электроны имеют отрицательный заряд, и, поскольку мы посылаем поток отрицательных электронов по нашей цепи, нам нужен способ сбалансировать движение этого заряда. Электролит обеспечивает среду, через которую могут протекать положительные ионы, уравновешивающие заряд.

Поскольку химическая реакция на аноде приводит к образованию электронов, для поддержания баланса нейтрального заряда на электроде также производится соответствующее количество положительно заряженных ионов. Они не идут по внешнему проводу (это только для электронов!), а выбрасываются в электролит.

В то же время катод также должен уравновешивать отрицательный заряд электронов, которые он получает, поэтому происходящая здесь реакция должна втягивать положительно заряженные ионы из электролита (в качестве альтернативы она может также высвобождать отрицательно заряженные ионы из электрода в электролит).

Таким образом, в то время как внешний провод обеспечивает путь для потока отрицательно заряженных электронов, электролит обеспечивает путь для передачи положительно заряженных ионов, чтобы сбалансировать отрицательный поток. Этот поток положительно заряженных ионов столь же важен, как и электроны, обеспечивающие электрический ток во внешней цепи, которую мы используем для питания наших устройств. Роль балансировки заряда, которую они выполняют, необходима для поддержания всей реакции.

Теперь, если бы всем ионам, выпущенным в электролит, было позволено полностью свободно перемещаться через электролит, они в конечном итоге покрыли бы поверхности электродов и засорили бы всю систему. Таким образом, у клетки обычно есть какой-то барьер, чтобы предотвратить это.

Показывать метки во время анимации Начать анимацию

При использовании батареи возникает ситуация, когда имеется непрерывный поток электронов (через внешнюю цепь) и положительно заряженных ионов (через электролит). Если этот непрерывный поток остановлен — если цепь разомкнута, например, когда ваш фонарик выключен — поток электронов остановится. Заряды будут накапливаться, и химические реакции, управляющие батареей, прекратятся.

По мере использования батареи и протекания реакций на обоих электродах производятся новые химические продукты. Эти продукты реакции могут создать своего рода сопротивление, которое может помешать протеканию реакции с той же эффективностью. Когда это сопротивление становится слишком большим, реакция замедляется. Электронное перетягивание каната между катодом и анодом также теряет свою силу, и поток электронов прекращается. Аккумулятор медленно садится.

Зарядка аккумулятора

Некоторые распространенные батареи предназначены только для одноразового использования (известные как первичные или одноразовые батареи). Путешествие электронов от анода к катоду является односторонним. Либо их электроды истощаются, когда они выделяют свои положительные или отрицательные ионы в электролит, либо накопление продуктов реакции на электродах препятствует продолжению реакции, и дело сделано и запылено. Аккумулятор попадает в мусорное ведро (или, надеюсь, на переработку, но это совсем другая тема Nova).

Но. Преимущество этого потока ионов и электронов в том, что он имеет место в некоторых типах батарей с соответствующими электродными материалами, заключается в том, что он также может двигаться в обратном направлении, возвращая нашу батарею в исходную точку и давая ей совершенно новую жизнь. . Точно так же, как батареи изменили то, как мы можем использовать различные электрические устройства, перезаряжаемые батареи еще больше изменили полезность и срок службы этих устройств.

Когда мы подключаем почти полностью разряженную батарею к внешнему источнику электроэнергии и отправляем энергию обратно в батарею, она обращает вспять химическую реакцию, которая произошла во время разряда. Это отправляет положительные ионы, выпущенные из анода в электролит, обратно к аноду, а также электроны, принятые катодом, обратно к аноду. Возвращение как положительных ионов, так и электронов обратно в анод запускает систему, поэтому она снова готова к работе: ваша батарея перезаряжена.

Показывать метки во время анимации Начать анимацию

Однако процесс не идеален. Замена отрицательных и положительных ионов из электролита обратно на соответствующий электрод по мере перезарядки батареи происходит не так аккуратно и красиво, как электрод изначально. Каждый цикл зарядки ухудшает состояние электродов еще немного, а это означает, что батарея со временем теряет производительность, поэтому даже перезаряжаемые батареи не могут работать вечно.

В течение нескольких циклов зарядки и разрядки форма кристаллов батареи становится менее упорядоченной. Это усугубляется, когда батарея разряжается/заряжается с высокой скоростью, например, если вы едете на своем электромобиле с большими рывками, а не постоянно. Циклирование с высокой скоростью приводит к тому, что кристаллическая структура становится более неупорядоченной, в результате чего батарея становится менее эффективной.

 

Эффект памяти и саморазряд

Почти полностью обратимые реакции разрядки и перезарядки также способствуют так называемому «эффекту памяти». Когда вы перезаряжаете некоторые типы перезаряжаемых батарей, предварительно не разрядив их в достаточной степени, они «вспоминают», на каком уровне они были в предыдущих циклах разрядки, и не заряжаются должным образом.

В некоторых элементах это вызвано тем, как металл и электролит реагируют с образованием соли (и тем, как соль затем снова растворяется, а металл заменяется на электродах при перезарядке). Мы хотим, чтобы наши клетки имели красивые, однородные маленькие кристаллы соли, покрывающие идеальную металлическую поверхность, но это не то, что мы получаем в реальном мире! Способ формирования некоторых кристаллов очень сложен, и способ осаждения некоторых металлов во время перезарядки также удивительно сложен, поэтому некоторые типы батарей имеют больший эффект памяти, чем другие. Несовершенства в основном зависят от состояния заряда батареи, температуры, зарядного напряжения и зарядного тока. Со временем недостатки в одном цикле зарядки могут вызвать то же самое в следующем цикле зарядки и т. д., и наша батарея накапливает некоторые плохие воспоминания. Эффект памяти силен для некоторых типов элементов, таких как батареи на основе никеля. Другие типы, такие как литий-ионные, не страдают от этой проблемы.

Еще один аспект перезаряжаемых батарей заключается в том, что химический состав, делающий их перезаряжаемыми, также означает, что они имеют более высокую склонность к саморазряду. Это когда внутри элемента батареи происходят внутренние реакции, даже когда электроды не подключены через внешнюю цепь. Это приводит к тому, что клетка со временем теряет часть своей химической энергии. Высокая скорость саморазряда серьезно ограничивает срок службы батареи и заставляет ее умирать при хранении.

Литий-ионные аккумуляторы в наших мобильных телефонах имеют довольно хорошую скорость саморазряда — около 2–3 % в месяц, и наши свинцово-кислотные автомобильные аккумуляторы также довольно разумны — они имеют тенденцию терять 4–6 %. в месяц. Аккумуляторы на основе никеля теряют около 10–15 процентов своего заряда в месяц, что не очень хорошо, если вы планируете хранить фонарь целый сезон, когда он вам не нужен! Неперезаряжаемая щелочная батарея теряет всего около 2–3 процентов своего заряда в год.

Напряжение, ток, мощность, мощность… в чем разница?

Все эти слова в основном описывают мощность батареи, верно? Ну вроде. Но все они немного разные.

Напряжение = сила, при которой реакция, приводящая в движение батарею, проталкивает электроны через ячейку. Это также известно как электрический потенциал и зависит от разности потенциалов между реакциями, происходящими на каждом из электродов, то есть от того, насколько сильно катод будет тянуть электроны (через цепь) от анода. Чем выше напряжение, тем большую работу может совершить одно и то же число электронов.

Ток = количество электронов, проходящих через любую точку цепи в данный момент времени. Чем больше сила тока, тем больше работы он может совершить при том же напряжении. Внутри ячейки вы также можете думать о токе как о количестве ионов, движущихся через электролит, умноженном на заряд этих ионов.

Мощность = напряжение x ток. Чем выше мощность, тем выше скорость, с которой батарея может работать — это соотношение показывает, насколько важны напряжение и ток для определения того, для чего подходит батарея.

Емкость = мощность батареи как функция времени, которая используется для описания периода времени, в течение которого батарея сможет питать устройство. Аккумулятор большой емкости сможет работать в течение более длительного периода, прежде чем разрядится или разрядится. У некоторых аккумуляторов есть небольшая грустная особенность: если вы попытаетесь извлечь из них слишком много слишком быстро, вовлеченные химические реакции не смогут продолжаться, и емкость уменьшится! Таким образом, мы всегда должны быть осторожны, когда говорим о емкости батареи и помнить, для чего она будет использоваться.

Другой популярный термин — «плотность энергии». Это количество энергии, которое устройство может удерживать на единицу объема, другими словами, какую отдачу вы получаете за свои деньги с точки зрения мощности и размера. С аккумулятором, как правило, чем выше плотность энергии, тем лучше, так как это означает, что аккумулятор может быть меньше и компактнее, что всегда является плюсом, когда он нужен для питания чего-то, что вы хотите держать в кармане. Для электромобилей это даже плюс — аккумулятор должен как-то влезать в машину!

Для некоторых приложений, таких как хранение электроэнергии на возобновляемой электростанции, такой как ветряная или солнечная ферма, высокая плотность энергии не является большой проблемой, поскольку у них, скорее всего, будет достаточно места для хранения батарей. Основной целью такого использования было бы просто хранить как можно больше электроэнергии, как можно безопаснее и дешевле.

Видео: Как работают аккумуляторы? (TED-Ed/YouTube). Посмотреть подробности и расшифровку.

Почему так много типов?

Ряд материалов (раньше это были просто металлы) можно использовать в качестве электродов в батарее. За прошедшие годы было опробовано много-много различных комбинаций, но лишь немногие из них действительно прошли дистанцию. Но зачем вообще использовать разные комбинации металлов? Если у вас есть пара металлов, которые хорошо работают вместе в качестве электродов, зачем возиться с другими?

Различные материалы имеют разные электрохимические свойства, поэтому они дают разные результаты, когда вы кладете их вместе в аккумуляторную ячейку. Например, некоторые комбинации будут создавать высокое напряжение очень быстро, но затем быстро падать, не в состоянии поддерживать это напряжение в течение длительного времени. Это хорошо, если вам нужно произвести, скажем, внезапную вспышку света, как вспышка фотокамеры.

Другие комбинации дадут лишь струйку тока, но они будут поддерживать эту струйку на века. Например, нам не нужно большое количество тока для питания детектора дыма, но мы хотим, чтобы наши детекторы дыма работали долгое время.

Еще одна причина для использования различных комбинаций металлов заключается в том, что часто для получения требуемого напряжения необходимо сложить два или более элемента батареи, и оказывается, что некоторые комбинации электродов складываются вместе гораздо лучше, чем другие комбинации. Например, литий-железо-фосфатные аккумуляторы (разновидность литий-ионных аккумуляторов), используемые в электромобилях, объединяются вместе для создания высоковольтных систем (100 и даже более вольт), но вы никогда не сделаете этого с теми никель-кадмиевыми аккумуляторами Walkman, которые получают горячий!

Наши различные потребности со временем привели к разработке огромного количества типов батарей. Чтобы узнать больше о них и о том, что ждет аккумулятор в будущем, ознакомьтесь с другими нашими темами Nova.

Эта тема является частью нашей серии статей о батареях, состоящей из четырех частей. Для дальнейшего чтения см. Типы аккумуляторов, литий-ионные аккумуляторы и аккумуляторы будущего.

DOE объясняет…Батарейки | Министерство энергетики

Офис Наука

Аккумуляторы и аналогичные устройства принимают, хранят и выдают электроэнергию по требованию. Батареи используют химию в форме химического потенциала для хранения энергии, как и многие другие повседневные источники энергии. Например, бревна хранят энергию в своих химических связях до тех пор, пока горение не преобразует энергию в тепло. Бензин накапливает химическую потенциальную энергию до тех пор, пока она не преобразуется в механическую энергию в двигателе автомобиля. Точно так же, чтобы батареи работали, электричество должно быть преобразовано в форму химического потенциала, прежде чем его можно будет легко хранить. Батареи состоят из двух электрических выводов, называемых катодом и анодом, разделенных химическим материалом, называемым электролитом. Для приема и высвобождения энергии батарея подключается к внешней цепи. Электроны движутся по цепи, в то время как ионы (атомы или молекулы с электрическим зарядом) движутся по электролиту. В перезаряжаемой батарее электроны и ионы могут двигаться в любом направлении по цепи и электролиту. Когда электроны движутся от катода к аноду, они увеличивают химическую потенциальную энергию, тем самым заряжая батарею; когда они движутся в другом направлении, они преобразуют эту химическую потенциальную энергию в электричество в цепи и разряжают батарею. Во время зарядки или разрядки противоположно заряженные ионы перемещаются внутри батареи через электролит, чтобы сбалансировать заряд электронов, движущихся по внешней цепи, и создать устойчивую перезаряжаемую систему. После зарядки батарею можно отключить от цепи, чтобы сохранить химическую потенциальную энергию для последующего использования в качестве электричества.

Батарейки были изобретены в 1800 году, но их химические процессы сложны. Ученые используют новые инструменты, чтобы лучше понять электрические и химические процессы в батареях, чтобы создать новое поколение высокоэффективных накопителей электроэнергии. Например, они разрабатывают улучшенные материалы для анодов, катодов и электролитов в батареях. Ученые изучают процессы в перезаряжаемых батареях, потому что они не полностью меняются местами при зарядке и разрядке батареи. Со временем отсутствие полного реверсирования может изменить химический состав и структуру материалов батареи, что может снизить производительность и безопасность батареи.

Управление науки и хранения электроэнергии Министерства энергетики США

Исследования, проведенные при поддержке Управления науки Министерства энергетики и Управления фундаментальных наук об энергетике (BES), привели к значительным улучшениям в области накопления электроэнергии. Но мы все еще далеки от комплексных решений для хранения энергии следующего поколения с использованием совершенно новых материалов, которые могут значительно увеличить количество энергии, которую может хранить батарея. Это хранилище имеет решающее значение для интеграции возобновляемых источников энергии в наше электроснабжение. Поскольку совершенствование аккумуляторных технологий необходимо для широкого использования подключаемых к сети электромобилей, хранение также является ключом к снижению нашей зависимости от нефти в качестве транспорта.

BES поддерживает исследования отдельных ученых и междисциплинарных центров. Крупнейшим центром является Объединенный центр исследований в области хранения энергии (JCESR), центр инноваций в области энергетики Министерства энергетики. Этот центр изучает электрохимические материалы и явления на атомном и молекулярном уровне и использует компьютеры для разработки новых материалов. Это новое знание позволит ученым разработать более безопасное хранилище энергии, которое прослужит дольше, быстрее заряжается и имеет большую емкость. По мере того, как ученые, поддерживаемые программой BES, добиваются новых успехов в науке об аккумуляторах, эти достижения используются прикладными исследователями и промышленностью для улучшения приложений в области транспорта, электросетей, связи и безопасности.

Факты о хранении электроэнергии

• Нобелевская премия по химии 2019 года была присуждена совместно Джону Б. Гуденафу, М. Стэнли Уиттингему и Акире Йошино «за разработку литий-ионных аккумуляторов».
• Электролитный геном в JCESR создал вычислительную базу данных с более чем 26 000 молекул, которые можно использовать для расчета основных свойств электролита для новых усовершенствованных аккумуляторов.

Ресурсы и родственные термины

• Потребности в фундаментальных исследованиях для хранения электроэнергии следующего поколения
Проект материалов
• и геном электролита
• Скрытая архитектура накопителя энергии
• Заглядывая в аккумуляторы: рентгеновские лучи раскрывают тайны литий-ионных аккумуляторов
• Активизация разработки литий-ионных аккумуляторов
• Научное открытие: двоюродный брат поваренной соли может сделать накопление энергии более быстрым и безопасным

 

Научные термины могут сбивать с толку. Объяснения DOE предлагают простые объяснения ключевых слов и понятий в фундаментальной науке. В нем также описывается, как эти концепции применяются к работе, которую проводит Управление науки Министерства энергетики, помогая Соединенным Штатам преуспеть в исследованиях по всему научному спектру.

Как работают батареи? | Полное руководство по хранению энергии

Батареи являются неотъемлемой частью современного мира. Они позволяют нам носить с собой энергию и питать наши устройства без необходимости привязываться к розетке или шнуру. Однако существует такой растущий спрос на накопители энергии и аккумуляторы, которые служат дольше и питают более энергоемкие устройства, что могут возникнуть проблемы с их будущим.

Присоединяйтесь к нам, чтобы узнать, как работают батареи, из чего они сделаны, а также о потенциальных проблемах безопасности и производительности.

Как работают батареи?  

Батареи — это устройства, используемые для хранения химической энергии, которая может быть преобразована в полезную и портативную электрическую энергию. Они допускают свободный поток электронов в виде электрического тока, который можно использовать для питания устройств, подключенных к аккумуляторному источнику питания. Батареи уравновешивают этот поток электронов, используя раствор электролита, который находится в контакте с электродами на положительном и отрицательном концах — маленькие знаки «плюс» и «отрицательный», которые вы видите на всех батареях.

Хотя это общий метод работы батарей, существует несколько различных способов их работы. К ним относятся электрохимические, которые производят электричество с использованием электролита и двух разных металлов, взвешенных внутри, что позволяет электронам течь от отрицательного конца к положительному концу, создавая ток.

Из чего сделаны батареи?  

Стандартная батарея состоит из стального корпуса и смеси цинка с марганцем и калием или графита. Кроме того, остальные компоненты выполнены из пластика и бумаги снаружи. Это относится к средним бытовым батареям, таким как щелочные AA, AAA, C, D и 9. -вольтовые версии, а также аккумуляторы в корпусе, например, в вашем телефоне или автомобиле.

Как изготавливаются батареи?  

Стальной контейнер образует корпус батареи, в котором находятся электроды, анод (отрицательная клемма) и катод (положительная клемма). Положительная сторона батареи сделана из колец диоксида марганца и графита. Отрицательная сторона изготовлена ​​из цинковой пасты, находящейся внутри сепаратора, который не позволяет электродам соприкасаться друг с другом. Это единственное, что предотвращает короткое замыкание внутри аккумулятора.

Когда были изобретены батареи?  

Первый экземпляр «настоящей» батареи создал итальянский физик Алессандро Вольта в 1800 году. Вольта использовал медь и цинк, укладывая их столбиками, разделенными кусками ткани, пропитанными рассолом (соленой водой). Затем к обоим концам столбов были подключены провода, которые давали стабильный и непрерывный ток.

Что касается современных аккумуляторов, то первый свинцово-кислотный аккумулятор был создан в 1859 году. Эти аккумуляторы до сих пор используются почти во всех автомобилях с двигателями внутреннего сгорания. Они также были началом тенденции к перезаряжаемым батареям.

Сегодня аккумуляторы невероятно разнообразны. Они варьируются по размеру от тех, что достаточно велики, чтобы хранить энергию от солнечных ферм, до тех, которые достаточно малы, чтобы поместиться в электронных часах — и многие батареи теперь перезаряжаемые.

Какие существуют типы батарей?  

источник

Существуют две основные категории батарей: перезаряжаемые, такие как в телефонах и ноутбуках, и неперезаряжаемые, такие как обычные батареи, используемые в пультах дистанционного управления телевизора. Однако в каждой из этих категорий есть несколько типов батарей, изготовленных из разных материалов и обладающих разными свойствами.

Неперезаряжаемые батареи  

Существует три основных типа неперезаряжаемых батарей: угольно-цинковые, щелочные и литиевые. Щелочные батареи являются наиболее популярным типом, в то время как литиевые батареи также распространены, хотя обычно предпочтительны близкородственные литий-ионные батареи из-за их перезаряжаемой природы. Цинк-угольные батареи проще всего сконструировать, но они наименее применимы к современным устройствам.

Цинк-угольные батареи  

Это были первые коммерческие «сухие» батареи, в которых все было заключено в корпус и не было никаких влажных частей, о которых можно было бы беспокоиться. Они используются в фонариках и других устройствах уже почти 150 лет.

Щелочные батарейки  

Это обычные батарейки, которые вы найдете в своем доме, например, в пульте ДУ телевизора или настенных часах. Они бывают стандартных AA, AAA, C, D и 9-вольтовых.

Аккумуляторы   

Аккумуляторы раньше были похожи на неперезаряжаемые аккумуляторы и обычно извлекались для помещения в зарядное устройство. Сегодня почти все перезаряжаемые батареи остаются подключенными к электронным устройствам, пока они заряжаются через кабель, как и любой телефон, ноутбук или беспроводные наушники.

Ионно-литиевые аккумуляторы — популярный выбор для устройств, которым необходимо удерживать заряд в течение длительного времени, но они также подвержены взрыву, поскольку их содержимое легко воспламеняется. Таким образом, никелевые батареи являются более безопасным выбором, даже если они не обеспечивают такой же мощности. Свинцово-кислотные батареи также очень полезны для более крупных устройств или машин, таких как транспортные средства или портативные устройства для хранения электроэнергии.

Никель-кадмиевые батареи  

Никель-кадмиевые (NiCd) батареи в заряженном состоянии содержат гидроксид никеля в положительном электроде и кадмий в отрицательном электроде. Эти батареи обеспечивают очень высокие токи и могут быстро перезаряжаться.

Никель-металлогидридные батареи  

Никель-металлогидридные (NiMH) батареи в заряженном состоянии содержат гидроксид никеля в положительном электроде и металлический сплав в отрицательном электроде. Это довольно стабильный и надежный тип аккумуляторной батареи.

Ионно-литиевые батареи  

Ионно-литиевые батареи содержат анод (отрицательный электрод) и катод (положительный электрод), каждый из которых служит в качестве носителя для ионов лития, которые обеспечивают длительную энергию.

Свинцово-кислотные батареи  

Свинцово-кислотные батареи — старейшая форма перезаряжаемых батарей. Чаще всего они используются в автомобильных двигателях и больших портативных зарядных устройствах.

Батареи переменного или постоянного тока?  

Батареи используют электричество постоянного тока, как и все электронные устройства, которые они питают. Даже если подается переменный ток, он преобразуется в постоянный, как только поступает в устройство. Типичные бытовые батареи подают на устройства около 1,5 вольт постоянного тока.

Являются ли батареи конденсаторами?  

Батареи и конденсаторы различаются по одному основному признаку: батареи хранят заряд химически, а конденсаторы накапливают заряд электрически. Это хранение является важным отличием, поскольку химические реакции способны накапливать больше энергии, что делает батареи более полезными в повседневных ситуациях.

Конденсаторы являются пассивными компонентами цепи, а не активными, и имеют меньшую плотность энергии, чем батареи. Из-за этого скорость зарядки и разрядки конденсаторов выше — они мгновенно разряжаются при снижении напряжения, а батареи могут работать в течение длительного периода времени при постоянном напряжении.

Могут ли аккумуляторы намокнуть?  

источник

Батареи не должны намокать или даже подвергаться воздействию воды. Как только вода попадает в батарею, ее чрезвычайно трудно удалить из-за предохранительного клапана, который есть в типичных батареях. Это сделано для того, чтобы предотвратить утечку жидких химикатов, составляющих внутреннюю часть батареи.

Автомобильные аккумуляторы, с другой стороны, обычно без проблем промокают. Это потому, что они специально разработаны, чтобы вода не попадала внутрь — они защищены прочным водонепроницаемым корпусом.

Можно ли перерабатывать батареи?  

Вообще говоря, большинство типов батарей можно легко переработать. Тем не менее, некоторые батареи перерабатываются легче, чем другие. Сюда входят свинцово-кислотные автомобильные аккумуляторы, которые перерабатываются почти в 90% случаев. Существует несколько способов утилизации аккумуляторов — не забудьте посетить Earth 911, чтобы найти одобренные пункты утилизации рядом с вами, и веб-сайт EPA, чтобы получить информацию о том, как утилизировать бытовые аккумуляторы.

Какие проблемы с батареями?  

Помимо потенциального воздействия на окружающую среду свинца и других химических веществ, содержащихся в батареях, эти же материалы могут вызывать ожоги и иные повреждения кожи и глаз. Кроме того, токсичные металлы, содержащиеся во многих батареях, например, содержащие никель и кадмий, являются известными канцерогенами для человека. Кроме того, некоторые из наихудших воздействий на окружающую среду, связанные с батареями, происходят на стадии производства во время добычи и переработки.

Могут ли батареи взорваться?  

Да, если батареи оставить рядом с постоянным источником тепла, они потенциально могут взорваться. Это справедливо в основном для щелочных батарей и свинцово-кислотных батарей. Это может произойти даже с ионно-литиевыми батареями в сотовых телефонах, которые взрываются во время зарядки и перегреваются.

Могут ли батареи замерзнуть?  

Батарейки могут замерзнуть, но их температура замерзания намного ниже, чем у воды. Полностью заряженный аккумулятор не замерзнет примерно до -92°F (-69°C). Однако, когда батареи заряжены всего на 40%, они замерзнут примерно при -16°F (-27°C). Важно держать батареи в сильно заряженном состоянии, чтобы предотвратить нежелательное замерзание.

Разрешены ли батареи в самолетах?  

Батареи разрешены к перевозке в самолетах, но это зависит от того, как вы их упаковываете, а также от типа батареи. Обычные сухие батареи, такие как обычные бытовые батареи (AA, AAA, C, D или 9-вольтовые), разрешается упаковывать как в ручной клади, так и в зарегистрированных сумках. Однако, по данным TSA, запасные неустановленные литиевые батареи не допускаются в самолетах. Они разрешены только в том случае, если они установлены на рабочих устройствах, таких как ноутбуки или телефоны.

Какая батарея самая опасная?  

По большому счету, литий-ионные аккумуляторы являются наиболее опасными типами аккумуляторов. Во многом это связано с тем, что единственное, что предотвращает короткое замыкание, — это тонкая пластинка из полипропилена (разновидность пластика). Это скольжение не позволяет каждому электроду соприкасаться с другим, а если оно нарушено, электроды соприкасаются, что создает много тепла. Объедините это с тем фактом, что эти батареи заполнены легковоспламеняющимся раствором электролита, и это рецепт опасности. Это может привести к взрывам, которые повредят ваши устройства или, что еще хуже, вашу кожу.

Опасны ли батареи для окружающей среды?  

источник

Аккумуляторы имеют сложные отношения с окружающей средой. По мере того, как мы движемся к замене ископаемого топлива чистой энергией, аккумуляторы являются неотъемлемой частью этого процесса. Однако воздействие добычи лития на окружающую среду само по себе становится серьезной проблемой.

Крайне важно уменьшить воздействие на окружающую среду, которое в конечном итоге вызвано потребностью во все большем и большем количестве энергии. Тот факт, что мы отказываемся от ископаемого топлива, не решает проблему сразу — нам нужно убедиться, что мы не создаем те же проблемы с растущим кризисом полезных ископаемых, связанным с производством аккумуляторов.

Такие компании, как Tara Energy, находятся в авангарде предоставления ответственной энергии, которая уравновешивает воздействие на окружающую среду на всех фронтах. Энергия ветра может храниться в батареях, но если батареи сводят на нет положительное воздействие ветра на окружающую среду, это не настоящий прогресс. Помня об этом, мы должны продолжать удовлетворять потребность в батареях.

Предоставлено вам taranergy.com

Все изображения лицензированы из Adobe Stock.
Избранное изображение

как мир будет производить достаточно?

Наступил век электромобилей. Ранее в этом году американский автомобильный гигант General Motors объявил, что намерен прекратить продажу бензиновых и дизельных моделей к 2035 году. Audi, базирующаяся в Германии, планирует прекратить производство таких автомобилей к 2033 году. Многие другие автомобильные транснациональные корпорации выпустили аналогичные дорожные карты. . Внезапно промедление крупных автопроизводителей с электрификацией своего автопарка превращается в спешку.

Электрификация личной мобильности набирает обороты, о которых еще несколько лет назад не могли и мечтать даже самые ярые ее сторонники. Во многих странах правительственные мандаты ускорят изменения. Но даже без новой политики или правил половина мировых продаж легковых автомобилей в 2035 году будет приходиться на электромобили, согласно данным лондонской консалтинговой компании BloombergNEF (BNEF).

Эта масштабная конверсия промышленности знаменует собой «переход от топливоемкой к материалоемкой энергетической системе», заявило Международное энергетическое агентство (МЭА) в мае ¹ . В ближайшие десятилетия на дороги выйдут сотни миллионов автомобилей с массивными батареями внутри (см. «Электродвигатели»). И каждая из этих батарей будет содержать десятки килограммов материалов, которые еще предстоит добыть.

Источник: Реф. 2

Предвидя мир, в котором доминируют электромобили, ученые-материаловеды работают над двумя большими задачами. Один из них заключается в том, как сократить количество металлов в батареях, которые являются дефицитными, дорогими или проблематичными, поскольку их добыча сопряжена с серьезными экологическими и социальными издержками. Другой — улучшить переработку аккумуляторов, чтобы можно было эффективно повторно использовать ценные металлы из отработанных автомобильных аккумуляторов. «Вторичная переработка будет играть ключевую роль в этом комплексе», — говорит Кваси Ампофо, горный инженер, ведущий аналитик по металлургии и горнодобывающей промышленности в BNEF.

Производители аккумуляторов и автомобилей уже тратят миллиарды долларов на снижение затрат на производство и переработку аккумуляторов для электромобилей, что отчасти вызвано государственными стимулами и ожиданием будущих правил. Национальные спонсоры исследований также основали центры для изучения лучших способов производства и переработки батарей. Поскольку в большинстве случаев добывать металлы по-прежнему дешевле, чем перерабатывать их, ключевая цель состоит в том, чтобы разработать процессы для достаточно дешевого извлечения ценных металлов, чтобы конкурировать с только что добытыми. «Больше всего говорят деньги», — говорит Джеффри Спангенбергер, инженер-химик из Аргоннской национальной лаборатории в Лемонте, штат Иллинойс, который руководит инициативой ReCell по переработке литий-ионных аккумуляторов, финансируемой из федерального бюджета США.

Будущее лития

Первой задачей исследователей является сокращение количества металлов, которые необходимо добывать для аккумуляторов электромобилей. Количество варьируется в зависимости от типа аккумулятора и модели автомобиля, но один автомобильный литий-ионный аккумулятор (типа, известного как NMC532) может содержать около 8 кг лития, 35 кг никеля, 20 кг марганца и 14 кг марганца. кобальт, по данным Аргоннской национальной лаборатории.

Аналитики не ожидают отказа от литий-ионных батарей в ближайшее время: их стоимость упала настолько резко, что они, вероятно, станут доминирующей технологией в обозримом будущем. Сейчас они в 30 раз дешевле, чем когда они впервые появились на рынке в виде небольших портативных батарей в начале 19 века.90-х годов, хотя их производительность улучшилась. BNEF прогнозирует, что к 2023 году стоимость литий-ионного аккумулятора для электромобиля упадет ниже 100 долларов США за киловатт-час, или примерно на 20% ниже, чем сегодня (см. «Резкое падение стоимости аккумуляторов»). В результате электромобили, которые по-прежнему дороже обычных, должны достичь паритета цен к середине 2020-х годов. (По некоторым оценкам, электромобили уже дешевле автомобилей с бензиновым двигателем в течение всего срока службы благодаря тому, что они менее затратны в питании и обслуживании. )

Источник: M. S. Ziegler & J. E. Trancik Energy Environ. науч. https://doi.org/grhx (2021 г.).

Для производства электроэнергии литий-ионные батареи перемещают ионы лития внутри от одного слоя, называемого анодом, к другому, катоду. Они разделены еще одним слоем, электролитом. Катоды являются основным фактором, ограничивающим производительность батареи, и именно в них находятся самые ценные металлы.

Катод типичного литий-ионного аккумуляторного элемента представляет собой тонкий слой слизи, содержащей микрокристаллы, которые часто похожи по структуре на минералы, встречающиеся в природе в земной коре или мантии, такие как оливины или шпинели. Кристаллы соединяют отрицательно заряженный кислород с положительно заряженным литием и различными другими металлами — в большинстве электромобилей это смесь никеля, марганца и кобальта. При перезарядке батареи ионы лития вырываются из этих оксидных кристаллов и притягиваются к аноду на основе графита, где они хранятся, зажатые между слоями атомов углерода (см. «Электрическое сердце»).

Источник: адаптировано из G. Harper et al. Natur e 575 , 75–86 (2019) и G. Offer et al. Природа 582 , 485–487 (2020).

Сам по себе литий не является дефицитом. Согласно июньскому отчету BNEF ² , ​​текущие запасы металла — 21 миллион тонн, по данным Геологической службы США — достаточны для перехода на электромобили до середины века. А запасы — это гибкое понятие, потому что они представляют собой количество ресурса, которое может быть извлечено с экономической точки зрения при текущих ценах и с учетом современных технологий и нормативных требований. Для большинства материалов, если спрос растет, в конечном итоге растут и запасы.

Поскольку автомобили электрифицируются, задача заключается в увеличении производства лития для удовлетворения спроса, говорит Ампофо. «В период с 2020 по 2030 год он вырастет примерно в семь раз».

Это может привести к временному дефициту и резким колебаниям цен, говорит он. Но рыночные сбои не изменят картину в долгосрочной перспективе. «По мере создания новых перерабатывающих мощностей эта нехватка, скорее всего, устранится сама собой», — говорит Хареш Камат, специалист по накоплению энергии в Исследовательском институте электроэнергетики в Пало-Альто, Калифорния.

Соляные отложения на заводе по производству лития на солончаках Уюни в Потоси, Боливия. Предоставлено: Carlos Becerra/Bloomberg/Getty

Увеличение добычи лития связано с экологическими проблемами: современные формы добычи требуют большого количества энергии (для извлечения лития из горных пород) или воды (для извлечения из рассолов). Но более современные методы извлечения лития из геотермальной воды с использованием геотермальной энергии для управления процессом считаются более безопасными. И, несмотря на эти экологические потери, добыча лития поможет заменить разрушительную добычу ископаемого топлива.

Исследователей больше беспокоит кобальт, который является наиболее ценным компонентом современных аккумуляторов для электромобилей. Две трети мировых поставок добываются в Демократической Республике Конго. Активисты-правозащитники выразили обеспокоенность условиями там, в частности, детским трудом и вредом для здоровья рабочих; как и другие тяжелые металлы, кобальт токсичен, если с ним не обращаться должным образом. Можно использовать альтернативные источники, такие как богатые металлом «конкреции», обнаруженные на морском дне, но они представляют собственную опасность для окружающей среды. И никель, еще один важный компонент аккумуляторов электромобилей, также может столкнуться с нехваткой9.0306 3 .

Управление металлами

Для решения проблем с сырьем в ряде лабораторий проводились эксперименты с катодами с низким содержанием или без кобальта. Но катодные материалы должны быть тщательно разработаны, чтобы их кристаллическая структура не разрушалась, даже если во время зарядки удаляется более половины ионов лития. А полный отказ от кобальта часто снижает плотность энергии батареи, говорит материаловед Арумугам Мантирам из Техасского университета в Остине, потому что он изменяет кристаллическую структуру катода и то, насколько прочно он может связывать литий.

Мантирам входит в число исследователей, решивших эту проблему — по крайней мере, в лаборатории — показав, что кобальт можно удалить из катодов без ущерба для производительности ⁴ . «Материал без кобальта, о котором мы сообщали, имеет ту же кристаллическую структуру, что и оксид лития-кобальта, и, следовательно, такую ​​же плотность энергии», — говорит Мантирам. Его команда сделала это, уточнив способ производства катодов и добавив небольшое количество других металлов, сохранив при этом кристаллическую структуру оксида кобальта катода. Мантирам говорит, что внедрить этот процесс на существующих фабриках должно быть просто, и он основал новую фирму под названием TexPower, чтобы попытаться вывести его на рынок в течение следующих двух лет. Другие лаборатории по всему миру работают над батареями, не содержащими кобальт: в частности, новаторский производитель электромобилей Tesla из Пало-Альто, Калифорния, заявил, что планирует исключить металл из своих батарей в ближайшие несколько лет.

Сунь Ян-Кук из Университета Ханьянг в Сеуле, Южная Корея, — еще один ученый-материаловед, добившийся аналогичных результатов в производстве катодов, не содержащих кобальта. Сан говорит, что некоторые технические проблемы могут остаться при создании новых катодов, потому что процесс основан на рафинировании богатых никелем руд, для чего может потребоваться дорогая атмосфера с чистым кислородом. Но сейчас многие исследователи считают проблему кобальта по существу решенной. Мантирам и Сан «показали, что можно делать действительно хорошие материалы без кобальта и [которые] работают очень хорошо», — говорит Джефф Дан, химик из Университета Далхаузи в Галифаксе, Канада.

Рабочие добывают кобальт возле шахты между Лубумбаши и Колвези в Демократической Республике Конго. Фото: Federico Scoppa/AFP/Getty

Никель

хоть и не такой дорогой, как кобальт, но и не дешевый. Исследователи также хотят удалить его. «Мы решили проблему нехватки кобальта, но из-за того, что мы так быстро расширяемся, мы движемся прямо к проблеме никеля», — говорит Гербранд Седер, материаловед из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли в Беркли, Калифорния. Но удаление как кобальта, так и никеля потребует перехода к радикально другим кристаллическим структурам для катодных материалов.

Один из подходов заключается в использовании материалов, называемых неупорядоченными каменными солями. Они получили свое название из-за своей кубической кристаллической структуры, похожей на структуру хлорида натрия, где кислород играет роль хлора, а смесь тяжелых металлов заменяет натрий. За последнее десятилетие команда Седера и другие группы показали, что некоторые каменные соли, богатые литием, позволяют литию легко входить и выходить — важнейшее свойство, позволяющее многократно заряжать ⁵ . Но, в отличие от обычных катодных материалов, неупорядоченные каменные соли не требуют кобальта или никеля, чтобы оставаться стабильными во время этого процесса. В частности, они могут быть сделаны из марганца, который дешев и доступен в изобилии, говорит Седер.

Лучше перерабатывать

Если батареи будут производиться без кобальта, исследователи столкнутся с непредвиденными последствиями. Металл является основным фактором, который делает переработку аккумуляторов экономичной, потому что другие материалы, особенно литий, в настоящее время дешевле добывать, чем перерабатывать.

На типичном заводе по переработке аккумуляторы сначала измельчаются, что превращает элементы в порошкообразную смесь всех используемых материалов. Затем эту смесь разлагают на составляющие ее элементы либо сжижением в плавильне (пирометаллургия), либо растворением в кислоте (гидрометаллургия). Наконец, металлы осаждаются из раствора в виде солей.

Механический шредер измельчает аккумуляторные модули, показанные здесь на заводе по переработке в Дюзенфельде в Германии. Фото: Wolfram Schroll/Duesenfeld

Исследовательские усилия были сосредоточены на усовершенствовании процесса, чтобы сделать переработанный литий экономически привлекательным. Подавляющее большинство литий-ионных аккумуляторов производится в Китае, Японии и Южной Корее; соответственно, возможности переработки там растут быстрее всего. Например, компания Guangdong Brunp из Фошаня, дочерняя компания CATL, крупнейшего производителя литий-ионных элементов в Китае, может перерабатывать 120 000 тонн аккумуляторов в год, по словам представителя. Это эквивалентно тому, что было бы использовано в более чем 200 000 автомобилей, и фирма способна восстановить большую часть лития, кобальта и никеля. Правительственная политика способствует этому: в Китае уже есть финансовые и нормативные стимулы для производителей аккумуляторов, которые получают материалы от компаний по переработке, а не импортируют только что добытые, говорит Ханс Эрик Мелин, управляющий директор консалтинговой компании Circular Energy Storage в Лондоне.

Европейская комиссия предложила ввести строгие требования к переработке аккумуляторов, которые могут быть введены поэтапно с 2023 года, хотя перспективы блока по развитию отечественной отрасли переработки неясны ⁶ . Тем временем администрация президента США Джо Байдена хочет потратить миллиарды долларов на развитие отечественной отрасли по производству аккумуляторов для электромобилей и поддержку переработки, но пока не предложила нормативных актов, выходящих за рамки существующего законодательства, классифицирующего аккумуляторы как опасные отходы, которые необходимо безопасно утилизировать. . Некоторые начинающие фирмы в Северной Америке заявляют, что они уже могут извлекать большую часть металлов из аккумуляторов, включая литий, по затратам, конкурентоспособным по сравнению с затратами на их добычу, хотя аналитики говорят, что на данном этапе общая экономическая выгода выгодна только из-за кобальт.

Измельченный аккумуляторный порошок, или «черная масса», очищается от пластин на предприятии Li-Cycle по переработке аккумуляторов в Кингстоне, Онтарио, Канада. Предоставлено: Christinne Muschi/Bloomberg/Getty

Более радикальным подходом является повторное использование катодных кристаллов, а не разрушение их структуры, как это делают в гидро- и пирометаллургии. ReCell, совместное предприятие стоимостью 15 миллионов долларов США, которым управляет Spangenberger, включает в себя три национальные лаборатории, три университета и множество отраслевых игроков. Он разрабатывает методы, которые позволят переработчикам извлекать катодные кристаллы и перепродавать их. Одним из важнейших шагов после измельчения батарей является отделение катодных материалов от остальных с использованием тепла, химических веществ или других методов. «Причина, по которой мы с таким энтузиазмом относимся к сохранению кристаллической структуры, заключается в том, что для ее объединения потребовалось много энергии и ноу-хау. Именно в этом заключается большая ценность», — говорит Линда Гейнс, физический химик из Аргонна и главный аналитик ReCell.

Эти методы обработки работают с целым рядом кристаллических структур и составов, говорит Гейнс. Но если центр переработки получает поток отходов, который включает в себя множество типов батарей, различные типы катодного материала окажутся в котле для переработки. Это может усложнить усилия по разделению различных типов катодных кристаллов. Хотя процессы, разработанные ReCell, могут легко отделить никель, марганец и кобальт от других типов элементов, таких как, например, те, которые используют фосфат лития-железа, им будет трудно разделить два типа, которые оба содержат кобальт и никель, но в разных пропорции. По этой и другим причинам для аккумуляторов крайне важно иметь какой-то стандартизированный штрих-код, который сообщает переработчикам, что внутри, говорит Спангенбергер.

Рабочий автомобильной фирмы Renault готовится к демонтажу аккумулятора. Фирма заявляет, что перерабатывает все аккумуляторы для своих электромобилей — на данный момент всего пару сотен в год. Фото: Оливье Геррен, Photothèque Veolia

.

Еще одним потенциальным препятствием является то, что химия катодов постоянно развивается. Катоды, которые производители будут использовать через 10–15 лет — в конце жизненного цикла современных автомобилей — вполне могут отличаться от сегодняшних. Наиболее эффективным способом получения материалов для производителя может быть сбор собственных батарей в конце жизненного цикла. И батареи должны быть разработаны с нуля таким образом, чтобы их было легче разбирать, добавляет Гейнс.

Материаловед Эндрю Эбботт из Университета Лестера, Великобритания, утверждает, что переработка будет намного выгоднее, если она пропустит стадию измельчения и разберет клетки напрямую. Он и его сотрудники разработали метод разделения катодных материалов с помощью ультразвука ⁷ . Это лучше всего работает в аккумуляторных батареях, которые упакованы плоско, а не свернуты (как обычные «цилиндрические» элементы), и, добавляет Эбботт, переработанные материалы могут быть намного дешевле, чем первично добытые металлы. Он участвует в деле на 14 миллионов фунтов стерлингов (19 долларов США).-млн) Государственная исследовательская программа Великобритании по устойчивости аккумуляторов под названием ReLiB.

Увеличьте объем

Какие бы процессы переработки не стали стандартными, масштаб поможет. По словам Мелина, хотя в сообщениях средств массовой информации грядущий поток отработавших батарей обычно описывается как надвигающийся кризис, аналитики видят в нем большие возможности. Как только миллионы больших батарей начнут подходить к концу своего жизненного цикла, вступит в силу эффект масштаба, который сделает переработку более эффективной, а ее экономическое обоснование — более привлекательным.

Конвейер производства электромобилей на заводе Nio в Хэфэй, Китай. Предоставлено: Qilai Shen/Bloomberg/Getty

Аналитики говорят, что пример свинцово-кислотных аккумуляторов — тех, которые заводят автомобили с бензиновым двигателем — дает повод для оптимизма. Поскольку свинец токсичен, эти батареи классифицируются как опасные отходы и должны утилизироваться безопасным образом. Но вместо этого развилась эффективная промышленность по их переработке, несмотря на то, что свинец дешев. «Более 98% свинцово-кислотных аккумуляторов восстанавливаются и перерабатываются, — говорит Камат. «Ценность свинцово-кислотного аккумулятора даже ниже, чем литий-ионного. Но из-за большого объема в любом случае имеет смысл перерабатывать», — говорит Мелин.

Может пройти некоторое время, прежде чем рынок литий-ионных аккумуляторов достигнет своего полного размера, отчасти потому, что эти аккумуляторы стали исключительно долговечными: современные автомобильные аккумуляторы могут работать до 20 лет, говорит Камат. По словам Мелина, в типичном электромобиле, продаваемом сегодня, аккумуляторная батарея переживет автомобиль, в который она была встроена.

Это означает, что когда старые электромобили отправляются на слом, батареи зачастую не выбрасываются и не перерабатываются. Вместо этого их вынимают и повторно используют для менее требовательных приложений, таких как стационарные накопители энергии или моторные лодки. После десяти лет использования автомобильный аккумулятор, такой как у Nissan Leaf, который первоначально содержал 50 киловатт-часов, потеряет не более 20% своей емкости.

Еще один майский отчет МЭА, организации, известной своими исторически осторожными прогнозами, включал дорожную карту ⁸ по достижению глобального нулевого уровня выбросов к середине века, которая включает переход на электрический транспорт в качестве краеугольного камня. Уверенность в том, что это достижимо, отражает растущий консенсус среди политиков, исследователей и производителей в том, что проблемы электрификации автомобилей теперь полностью решаемы, и что если мы хотим иметь хоть какую-то надежду удержать изменение климата на управляемом уровне, нельзя терять время. .

Но некоторые исследователи жалуются, что электромобили, кажется, придерживаются невыполнимых стандартов с точки зрения воздействия их аккумуляторов на окружающую среду. «Было бы досадно и контрпродуктивно отказываться от хорошего решения, настаивая на идеальном решении», — говорит Камат. «Это, конечно, не означает, что мы не должны агрессивно работать над вопросом утилизации аккумуляторов».

Откуда берутся батарейки? И куда они идут?

Каждый день вы используете аккумулятор определенного типа. Ваш телефон работает от перезаряжаемой литий-ионной батареи, как и большинство других ваших электронных устройств. Материнская плата вашего компьютера содержит неперезаряжаемый литиевый элемент типа «таблетка», известный как батарея CMOS. Двигатель внутреннего сгорания вашего автомобиля запускается от перезаряжаемой аккумуляторной батареи, обычно свинцово-кислотной. Список можно продолжить.

Примечание редактора: этот пост был обновлен 29 июля 2022 г., чтобы включить обновленную информацию о реальных продажах беспроводных наушников и ответы на часто задаваемые вопросы.

Батареи имеют ограниченный срок службы. Аккумуляторы AirPods будут работать от 18 месяцев до трех лет. В 2021 году по всему миру было продано около 300 миллионов настоящих беспроводных наушников (TWS), и эксперты ожидают дальнейшего роста рынка. В результате мы можем ожидать, что более 450 миллионов таких батарей выработают свой ресурс к концу 2023 года, а затем и больше. И это только наушники.

Всемирный экономический форум Литий-ионные батареи, размещенные на мировом рынке (уровень ячеек, метрические тонны).

Литий-ионные аккумуляторы уже используются в бытовой электронике, например в наушниках, а также в электромобилях. Bloomberg New Energy Finance (BNEF) прогнозирует, что к 2030 году доля электромобилей в продажах составит 34% по сравнению с 4% в 2020 году. Этот быстрый рост спроса приводит к адаптации добычи и производства на начальном этапе.

Вам может быть интересно, является ли такой рост устойчивым и как мы справимся со всеми отходами. Это то, что мы здесь, чтобы выяснить.

Откуда берутся батарейки?

Итальянский физик Алессандро Вольта изобрел первую настоящую батарею в 1800 году. В 1859 году Гастон Планте изобрел первую аккумуляторную батарею. Литий-ионные аккумуляторы не появлялись на рынке до 1980 года. И потребовалось еще 11 лет, прежде чем они были впервые коммерциализированы Sony.

Этот безопасный, компактный и энергоемкий аккумулятор открыл революцию в мобильных устройствах, питая видеокамеры, ноутбуки, смартфоны и большинство другой портативной бытовой электроники, которую мы знаем сегодня. В 2019 году, ученые, которые изобрели литий-ионный аккумулятор, получили Нобелевскую премию по химии.

Давайте углубимся в материальный состав литий-ионных аккумуляторов, который превратил их в эти мощные двигатели перемен.

Из чего сделаны батареи?

Батарея представляет собой набор из одной или нескольких ячеек. Каждая заполненная электролитом ячейка содержит два электрода, каждый с токосъемником, которые расположены на противоположных концах батареи с сепаратором между ними. Замыкание цепи между электродами запускает серию электрохимических реакций, которые создают электрический ток и разряжают батарею. Хотя основные компоненты и процессы одинаковы во всех типах аккумуляторов, материалы сильно различаются.

ScienceDirect Схематическая диаграмма типичной литий-ионной батареи (а) и весовые проценты ее основных компонентов (б).

Давайте посмотрим на компоненты, обычно встречающиеся в перезаряжаемой литий-ионной батарее:

• Анод: литий, хранящийся в углеродных структурах, позднее в графите
• Катод: оксид лития-никеля, оксид лития-кобальта и/или оксид лития-марганца
• Токоприемники: медь, алюминий
• Электролит (жидкий): соли лития и органические растворители, обычно алкилкарбонаты
• Сепаратор: синтетические полимеры, особенно мембраны на основе полиолефинов

Откуда берутся материалы для изготовления батарей?

Хотя большинство литий-ионных аккумуляторов производится в Китае, материалы, из которых они производятся, разбросаны по всему миру. Вот наиболее распространенные источники этих материалов:

9444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444. (2020)

Китай (62%)
Мозамбик (11%)
Бразилия (9%)
Турция (<1%)

Material	Natural Reserves	Top Producers (2020)	Extraction
Material Lithium	Natural Reserves Global: 80 million tons Bolivia (26%) Argentina ( 21%) Чили (12%) Австралия (8%) Китай (6%)	Ведущие производители (2020) Австралия (49%) Чили (22%) Китай (17%) Аргентина (8%)	Добыча Добывается из природного рассола в подземных озерах (Южная Америка) или месторождений полезных ископаемых в твердых породах (Австралия).
Материал Графит	Натуральные запасы Глобал: 800 млн. Тонн Турция (28%) Китай (22%) (22%) Mozambice (8%)	Добыча Добыча из метаморфических пород.
Материал Никель	Природные запасы В мире: 94 млн тонн Индонезия (22%) Австралия (21%) Бразилия (17%) 0 Россия (7 )	Ведущие производители (2020) Индонезия (30%) Филиппины (13%) Россия (11%)	Добыча Добыча из латеритов и сульфидных месторождений. Никель также встречается в марганцевых корках и конкрециях на дне океана.
Материал Кобальт	Природные запасы Мировые (наземные): 25 миллионов тонн Мировые (океаническое дно): 120 миллионов тонн Куба (7%) Россия (4%)	Ведущие производители (2020) Конго (68%) Россия (4,5%) Австралия (4%)	Добыча Обычно побочный продукт никеля или добычи меди.
Material Manganese	Natural Reserves Global: 1.3 billion tons South Africa (40%) Brazil (20%) Australia (18%) Gabon (5%)	Top Производители (2020) Южная Африка (28%) Австралия (18%) Габон (15%) Бразилия (6%)	Добыча Добывается из руды и в основном используется в производстве стали.
Материал Медь	Природные заповедники Мировые (установленные): 2,1 миллиарда тонн Мировые (неоткрытые): ок. 3,5 млрд тонн Чили (23%) Перу (11%) Австралия (10%) Китай (3%)	Ведущие производители (2020) Чили (29%) Перу (11%) Китай (9%)	Добыча Добывается по всему миру, в том числе на рудниках США в Аризоне, Юте, Нью-Мексико, Неваде, Монтане, Мичигане и Миссури.
Материал Алюминий (бокситы)	Природные запасы В мире: от 55 до 75 миллиардов тонн бокситов Африка (32%) Океания (23%) Южная Америка и Карибский бассейн (21%) Азия (18%)	Ведущие производители (2020) Австралия (30%) Гвинея (22%) Китай (16%)	Добыча руда, добываемая из верхнего слоя почвы.

Все добытые полезные ископаемые проходят переработку, часто не в странах их происхождения.

Горнодобывающая промышленность не является непосредственным источником органических растворителей и синтетических полимеров, содержащихся в литий-ионных батареях, хотя их основные компоненты извлекаются из земли. Вот упрощенное описание их производства:

• Алкилкарбонаты, как и диэтилкарбонат, синтезируются из фосгена, газа и спиртов, таких как этанол или метанол.
• Мембраны на основе полиолефинов синтезируются из полимеров, полученных из нефти или природного газа.

Какие проблемы с добычей материалов?

Вся добыча полезных ископаемых имеет социальные и экологические последствия. Добыча кобальта в Демократической Республике Конго, например, часто связана с нечеловеческими условиями, а также рабским и детским трудом. Следовательно, такие производители, как Tesla, стремятся использовать литий-ионные батареи без кобальта. Хотя источники добычи других полезных ископаемых могут иметь меньше социальных последствий, они по-прежнему требуют разрушения окружающей среды, истощают водные ресурсы и способствуют загрязнению воздуха, воды и почвы.

Горнодобывающая промышленность разрушает окружающую среду, истощает водные ресурсы и способствует загрязнению воздуха, воды и почвы.

Добыча материала — это только первый шаг. Для обработки таких минералов, как литий, обычно требуются токсичные химикаты. Нефтеперерабатывающие заводы обычно утилизируют отходы в хвостохранилищах или прудах-испарителях. Отсюда ядовитые жидкости могут просачиваться в окружающую среду, загрязняя почву и воду. Даже обработанная вода может содержать следы минералов, которые могут оказывать неблагоприятное воздействие на людей и животных.

ScienceDirect Относительные показатели воздействия литий-ионных аккумуляторов на основе оксида лития-марганца (LMO) или фосфата лития-железа (LFP).

Хотя многие материалы, используемые в литий-ионных батареях, широко распространены, их не всегда легко извлечь. По мере истощения природных ресурсов горнодобывающим компаниям придется использовать менее благоприятные источники, что только усилит негативное воздействие добычи и переработки и может привести к расширению маршрутов доставки. В конце концов, цены на ресурсы заставят производителей переключаться на другие химические составы аккумуляторов, например, с оксида лития-марганца на фосфат лития-железа.

К сожалению, проблема не только в производстве.

Куда девать батарейки?

Слишком много батарей по-прежнему попадает на свалку, хотя это зависит от их типа. В то время как 90% свинцово-кислотных аккумуляторов перерабатываются, по оценкам экспертов, только около 5% литий-ионных аккумуляторов в настоящее время перерабатываются. Многие другие прячутся в ящиках или оказываются в мусорном ведре. Это проблема.

Почему нельзя выбрасывать аккумуляторы в мусор

Литий-ионные аккумуляторы могут стать причиной возгорания при воздействии тепла, механических воздействий или других отходов. После воздействия элементы, содержащиеся в батареях, могут попасть в окружающую среду и загрязнить почву и грунтовые воды. Хотя это не должно представлять проблемы на хорошо управляемом домашнем объекте, экспортируемый мусор может оказаться на более щадящей свалке. Рича и др. обратите внимание, что «больший риск представляет собой потерю ценных материалов».

Waste360 Сообщения о пожарах на предприятиях по переработке отходов и переработке отходов в США и Канаде в период с февраля 2016 г. по апрель 2020 г.

Достаточно концентрированные природные ресурсы лития, кобальта, никеля и других элементов исчерпаны. Как обсуждалось выше, их добыча имеет необратимые последствия. К тому времени, когда эти материалы попадают в наши гаджеты, мы платим высокую социальную и экологическую цену за ущерб, нанесенный их цепочкам поставок.

Вскоре спрос на некоторые материалы превысит объем добычи. В одном недавнем исследовании прогнозируется, что спрос на литий и кобальт может превысить производство уже в 2025 году. Если затем принять во внимание, что в среднем электроды отработанных литий-ионных аккумуляторов содержат больше лития, чем природные руды, вы быстро придете к выводу, что даже разряженные батареи имеют ценность.

Поскольку спрос превышает возможности добычи, переработка превращается из этического обязательства в экономически жизнеспособную альтернативу и, возможно, в необходимость.

Где потребители могут безопасно утилизировать батареи?

Аккумуляторы являются основным компонентом бытовой электроники, такой как смартфоны, ноутбуки или наушники. Когда батарея умирает, это часто означает конец жизни устройства. Это особенно верно для настоящих беспроводных наушников, таких как AirPods. Во многих случаях вам придется утилизировать весь гаджет, а не только аккумулятор.

iFixit Литий-ионные батареи, содержащиеся в AirPods, практически невозможно извлечь.

Многие производители предлагают программы утилизации электронных отходов. Например, если у вас есть старый iPhone, Apple может обменять его на кредит в магазине. Магазины электроники, такие как Best Buy , будут бесплатно принимать товары и перерабатывать их. Если вам нужно утилизировать использованные бытовые батареи, Агентство по охране окружающей среды рекомендует искать на Earth911 местного поставщика услуг по переработке. Наконец, Call2Recycle предлагает пункты приема аккумуляторов и мобильных телефонов по всей территории США 9.0003

Как и в случае с другими электронными устройствами или батареями, вы можете найти места, где старые наушники принимают обратно или обменивают на них. Помимо переработки наушников, вы также можете попытаться отремонтировать, повторно использовать или продать их. Когда вы будете готовы купить новую пару, подумайте об экологически чистых наушниках.

Что происходит с батареями, сданными на переработку?

Двумя наиболее распространенными методами переработки литий-ионных аккумуляторов являются пирометаллургия, процесс, основанный на нагревании, и гидрометаллургия, выщелачивание металлов химическими веществами. Каждый метод переработки имеет свой собственный набор проблем.

Пирометаллургия представляет собой энергоемкий комплекс операций с образованием токсичных газов и возможностью извлечения только некоторых элементов; литий и алюминий, например, теряются в шлаке, побочном продукте твердых отходов. Гидрометаллургия работает при гораздо более низких температурах и имеет более высокую скорость восстановления, но это гораздо более сложный процесс, в котором используются ядовитые химикаты, которые создают собственную проблему удаления отходов. Чтобы максимизировать извлечение ресурсов, эти два метода часто используются в тандеме, но все же извлекают не более 50% исходных материалов для аккумуляторов, поскольку они, как правило, сосредоточены на наиболее ценных металлах и пренебрегают другими.

ScienceDirect Общая схема методов и процессов переработки отработанных литий-ионных аккумуляторов.

Усовершенствованные процессы рециркуляции на основе гидрометаллургии обещают значительно приблизить коэффициент извлечения к 100%. Li-Cycle — одна из первых компаний, которая сосредоточилась исключительно на переработке литий-ионных аккумуляторов. Его процесс включает в себя децентрализованную разборку батарей на их основные строительные блоки с последующим измельчением в инертные продукты. Оттуда такие материалы, как пластик, медь и алюминий, попадают в местные потоки вторичной переработки. Оставшийся промежуточный продукт, влажный мелкий порошок, называемый черной массой, отправляется в центральный узел, где он очищается для извлечения ценных материалов, таких как графит, кобальт, никель, литий и медь. По оценкам Li-Cycle, он может восстановить до 95% материалов с нулевым направлением на свалку, без сточных вод и без прямых выбросов.

Аккумуляторы должны войти в круговую экономику

Производство перезаряжаемых аккумуляторов из добытых полезных ископаемых имеет социальные и экологические последствия, а природные ресурсы ограничены. Поскольку спрос на эту технологию продолжает расти, как производители, так и потребители должны активизировать свою деятельность по переработке отходов. Производителям необходимо придумать конструкции, облегчающие извлечение батарей, их разборку и извлечение отдельных материалов. Между тем, потребители должны ответственно утилизировать отработавшие батареи или старую электронику, чтобы убедиться, что они попадают в подходящие потоки вторичной переработки.

Извлекая аккумуляторы со свалки, мы можем восстановить ценные материалы и повторно использовать их для дальнейшего производства. По мере того, как мы увеличиваем объемы переработки, мы снизим нашу зависимость от природных ресурсов. Это ворота в экономику замкнутого цикла.

Часто задаваемые вопросы о батареях

В 2021 году Австралия произвела больше всего лития (55 000 тонн), за ней следуют Чили (26 000 тонн) и Китай (14 000 тонн). Интересно, что Боливия обладает самыми большими ресурсами лития из всех (21 млн тонн), за ней следует Аргентина (19 млн тонн).млн тонн) и Чили (9,8 млн тонн). Эти цифры были взяты из «Сводок по минеральным товарам за 2022 год» (PDF), опубликованных Министерством внутренних дел США и Геологической службой США.