Какие выбрать батареи: Как выбрать радиаторы отопления для квартиры и частного дома

Содержание

Радиаторы отопления какие выбрать?

26.07.2016

Нам часто задают вопрос какие радиаторы отопления лучше?
Однозначного ответа на этот вопрос нет, наши специалисты всегда смотрят на выбор радиаторов в комплексе и подбирают под конкретную систему отопления.
Ни одна система отопления не может обойтись без самого главного звена замкнутой цепи – радиатора. Именно он отвечает за максимально комфортную температуру в квартире во время холодов. Многообразие предоставленных моделей радиаторов позволяет каждому покупателю подобрать наиболее выгодный вариант для отопления своей квартиры или дома. При выборе батареи, прежде всего, необходимо учитывать ее теплоотдачу при работе. Все виды современных радиаторов отопления разрабатываются и производятся по современным технологиям, поэтому имеют достаточно высокие технические показатели.

Радиаторы отопления имеют следующие модификации используемых материалов при производстве:
— чугунные батареи обычные и ретро;

— алюминиевые радиаторы;
— биметаллические радиаторы;
— трубчатые стальные радиаторы;
— стальные панельные радиаторы;

Наиболее изящно в любом интерьере смотрятся именно панельные радиаторы, так как имеют строгий тонкий дизайн. Стальные радиаторы очень быстро нагреваются после включения котла, поэтому быстрее других типов нагревают помещение. Два этих неоспоримых качества плюс доступная цена делают стальные панельные радиаторы наиболее востребованными среди покупателей.

Биметаллические и алюминиевые радиаторы отопления довольно хорошо подходят под централизованную систему теплосети в многоэтажных домах. Алюминий обладает высокой теплопроводностью, поэтому быстро отдает тепло в помещение. Используемая конструкция изделия способна выдерживать большое рабочее атмосферное давление. Приятный дизайн этих радиаторов прекрасно дополнит классический стиль комнаты.

Трубчатые радиаторы относятся к разряду премиум-класса, так как отвечают всем современным требованиям отопительного процесса. Батареи имеют идеально гладкую поверхность, благодаря чему на них не скапливается пыль. В отличие от стандартных батарей трубчатые могут иметь различную форму и размеры. Высокая цена батарей окупается длительным сроком службы.

Чугунные батареи до сих пор занимают высокие позиции по продажам, благодаря своим высоким техническим параметрам и теплоотдаче. Учитывая данный факт, некоторые производители стали выпускать чугунные старинные радиаторы в стиле Ретро, которые кроме высокой теплоотдачи имеют презентабельный дорогой вид. А учитывая современные технологии и надежность чугунных радиаторов, то пожалуй, это самый оптимальный выбор для наших систем отопления. Тем более, что выбрать чугунные радиаторы можно на любой вкус и достаток.

Звоните в Центр Ретро Радиаторов и наши специалисты подберут для вас радиаторы не только в Ретро стиле, но предложат варианты от стиля Лофт до Хай-тек.

Встраиваемые в пол конвекторы отоплен…Современные чугунные радиаторы Viadru…

какие батареи для дома лучше?

Тип радиатора системы отопления можно определить только после выбора котла и схемы разводки «теплопроводов». Причем как выбрать радиаторы отопления, покупая оптимальный вариант батареи, подходящей и под котел, и под разводку, знают лишь специалисты. Ведь радиатор должен пережить достаточно непростые условия эксплуатации, работая в зоне высоких температур и не менее высокого давления.

Поэтому для выбора правильной модели необходимо знать характеристики тех или иных моделей и обладать навыками проектировщиков систем бытового отопления. И в этой статье мы готовы поделиться этими знаниями со всем нашими читателями, подсказав какой радиатор отопления выбрать в том или ином случае.

Содержание

1 Как «работают» радиаторы: условия эксплуатации
- 1.1 Какие батареи отопления лучше выбрать?
- 1.2 Выбираем чугунные радиаторы для отопления
- 1.3 Особенности стальных радиаторов отопления
- 1.4 Нюансы выбора алюминиевых радиаторов
- 1.5 Как выбрать биметаллические радиаторы отопления?
2 Советы покупателю по выбору радиаторов

Как «работают» радиаторы: условия эксплуатации

Батареи отопления «трудятся» в очень непростых условиях – при высокой температуре (от 95 до 110 градусов Цельсия) и заметном давлении (от 6 до 25 атмосфер). Поэтому постоянному технологическому стрессу подвергается не только внутренняя поверхность радиатора, но и его «тело», страдающее от линейных расширений.

Разумеется, подобную нагрузку способен выдержать далеко не каждый конструкционный материал. Поэтому большая часть батарей производится из ограниченного набора, состоящего из следующих конструкционных материалов: стали, чугуна, алюминия, меди.

Причем стальные радиаторы производят из низкоуглеродистых сортов этого материал, чугунные – из серых и ковких сортов, алюминиевые – из технически чистых сортов типа А6 и А5 или сплавов АМц, АМг и так далее.

Какие батареи отопления лучше выбрать?

Обилие конструкционных материалов, способных выдержать условия эксплуатации, породило достаточно необычную, но интересную проблему: какие лучше выбрать радиаторы отопления – чугунные, алюминиевые или стальные?

Причем выбирающий тип радиатора потребитель чаще всего ориентируется лишь на экстерьер «батареи», забывая о физических характеристиках конструкционного материала и технических характеристиках произведенного из конкретной разновидности металла отопительного прибора.

Поэтому ниже по тексту мы рассмотрим технически грамотный процесс выбора радиаторов, изготовленных из типовых конструкционных материалов – чугуна, стали, алюминия. Эта информация поможет вам оценить радиатор из «приглянувшегося» материала. Причем совершенно неважно: какой фирмы радиатор отопления – выбрать по этим советам можно любой прибор отопления, при условии, что он изготовлен из конструкционного материала конкретного типа.

Выбираем чугунные радиаторы для отопления

Чугунный радиатор – это обычная отливка, изготовленная по классу точности 11т из серого чугуна с ниппелями из ковкого чугуна. Такой радиатор поставляется по секциям, которые собираются в «батареи» — пакеты из двух и более секций.

Сортамент чугунных радиаторов определяется ГОСТ 8690-94 или ТУ производителя. Причем одна секция изготовленного по ГОСТ радиатора, в зависимости от габаритов (высоты) излучает от 0,14 до 0,21 кВт тепловой энергии. А по эксплуатационным критериям радиатор подходит под системы с номинальным давлением 8-9 атмосфер (0,9 МПа) и температурой до 400 градусов Цельсия.

В итоге выбор радиатора осуществляется по следующим критериям:

Предполагаемой мощности теплового излучения – по этому параметру подбирают число секций. Причем по общеизвестной пропорции – 1 кВт:10 м2 – на отопление десяти «квадратов» площади «расходуют» от 5 до 7 чугунных радиаторов.
Предполагаемого давления в системе – по этому параметру определяют саму возможность использования в системе отопления чугунных радиаторов. И если теплоноситель подается под давлением 9 атмосфер и менее, то чугунный радиатор «имеет право на жизнь», ну а если давление в системе более 9 атмосфер, то не имеет этого права.

Ну а с точки зрения эстетики выбор чугунных радиаторов – это спорный шаг, хотя изготовленные по ТУ изделия нестандартной формы выглядят более привлекательно, чем типовые секции, экстерьер которых сформирован под влиянием ГОСТ.

Особенности стальных радиаторов отопления

Согласно ГОСТ 31311-2005 и ГОСТ 20335-74 стальные радиаторы производятся из листовой стали, толщиной от 1,2 миллиметров.

В итоге выбор радиатора осуществляется под влиянием следующих характеристик:

Предела давления, равного 5-6 атмосферам, что исключает возможность использования подобных батарей в многоэтажных домах, отапливаемых централизованно. Ведь давление в магистральном трубопроводе колеблется в пределах от 7 до 9 атмосфер.
Мощности самого радиатора, связанной с площадью поверхности нагрева. Причем, на обогрев 10 квадратных метров площади нужно всего два стальных радиатора минимальных габаритов, производящих около 1 кВт тепловой энергии. А самый большой радиатор с мощностью 5-5,5 кВт может обогреть даже 50 «квадратов» жилплощади.

С точки зрения эстетики стальные радиаторы выглядят намного привлекательнее и аккуратнее чугунных аналогов – стальная батарея похожа на небольшую коробку с гофрированными стенками и малой толщиной.

Кроме того, в пользу стальных радиаторов высказываются и сборщики систем отопления. Ведь этот нагревательный прибор ненужно собирать из секций, а можно установить сразу же, соединив со сгонами бытовых «теплопроводов»

Нюансы выбора алюминиевых радиаторов

Согласно ГОСТ 31311-2005 алюминиевые радиаторы собирают из стандартных профилей, габариты которых регламентированы ГОСТ 8617-81. Причем толщина стенки профиля не может быть меньше 1,5 сантиметров. В итоге, алюминиевые радиаторы характеризуются максимально возможной теплоотдачей, объясняемой высокой теплопроводностью самого алюминия и высокой прочностью, поскольку профили можно изготовить не только из чистого металла, но и из сплавов.

Поэтому, решая, какие выбрать алюминиевые радиаторы отопления, нужно обратить внимание на следующие критерии:

Площадь квартиры или дома — на каждые 10 квадратных метров нужно не менее 5 секций в радиаторе. Ведь один радиатор стандартной формы излучает не менее 190 Ватт тепла.
Давление в системе отопления – оно не может превышать 16 атмосфер. Именно такое давление может выдержать полый алюминиевый профиль, из которого производят радиаторы. И благодаря этому качеству алюминиевый радиатор можно установить и автономной системе отопления, рассчитанной на 1-4 атмосферы, и в центральной системе, рассчитанной на 7-10 атмосфер.

При этом экстерьер алюминиевого радиатора просто безупречен. Собранные в один пакет (батарею) секции формируют глухую стену, которая может восприниматься как продолжение или часть опорной поверхности (стены дома). К тому же, если к пакету добавить еще одну секцию, увеличивающую мощность радиатора, то всю конструкции можно убрать за ширму или спрятать в декоративный короб. И теплоотдача «увеличенной» батарее останется на прежнем уровне.

Как выбрать биметаллические радиаторы отопления?

По общему для всех приборов отопления ГОСТ 31311-2005 биметаллические радиаторы состоят из стальных труб и алюминиевых ребер, внутри которых уложена стальная арматура. Собственно поэтому-то они и называются: «биметаллическим», — то есть, состоящими из двух металлов.

И подобное сочетание наделяет такие радиаторы не только заметной мощностью — 200 Ватт на одну секцию, но и просто потрясающей стойкостью – они могут выдержать давление до 40 атмосфер!

В итоге, решить, какой выбрать биметаллический радиатор отопления для конкретных условий эксплуатации можно лишь по одному критерию: предполагаемой мощности обогрева, исходя потребности в одном киловатте на каждые десять «квадратов» (то есть 5-6 секций на 10 м2 отапливаемой площади). Ну а предельное давление можно не принимать во внимание – 40 атмосфер нет ни в одной системе отопления.

Ну а точки зрения эстетики восприятия к биметаллическим радиаторам нет никаких претензий. Их форма безупречна — все конвекционные каналы скрыты в толще алюминиевой «насадки», а широкая палитра цветов и оттенков лакокрасочного покрытия закладывается самими производителями таких «батарей».

Советы покупателю по выбору радиаторов

Теплопроводность, выносливость и сопротивляемость внутреннему давлению – это, конечно же, важные характеристики. Но что делать обычному покупателю, далекому от упомянутых технических критериев? Есть ли более простой рецепт, позволяющий определить какую марку радиаторов отопления выбрать в конкретном случае, без отсылок на технические характеристики? Разумеется, такой рецепт есть! И он заключается в следующем: если вы не ориентируетесь в технических критериях, то позовите специалиста!

Ну а если знакомого специалиста у вас нет, а магазинным консультантам вы не доверяете, то вам придется следовать таким ориентирам:

Как выбрать электрические радиаторы отопления знают все – вам нужен 2-киловаттный прибор, который может обогреть одну комнату. Так вот, обычные радиаторы выбираются по такому же критерию – их мощность должна соответствовать паре киловатт. Причем вам ненужно ничего считать, выводя мощность из типа конструкционного материала и числа секций в радиаторе – эта характеристика уже указана на упаковке «батареи». А самые заботливые производители указывают на упаковке еще и «площадь обогрева».
Куда выбирается радиатор – в квартиру или в загородный дом? Ответ на этот вопрос знает любой покупатель. И он может заменить вам все рассуждения о «предельном давлении в системе отопления». Ведь в загородных домах, а равно и в городской малоэтажной застройке давление в системе отопления не превышает 4-6 атмосфер. А в многоэтажных домах давление может доходить до 10 атмосфер. Поэтому, руководствуясь «переносимостью» максимального давления тем или иным типом радиатора, можно сделать следующий выбор: в многоэтажный дом – чугун, алюминий или биметалл, в малоэтажную застройку – что угодно. Ведь 4-6 атмосферы выдерживают любые радиаторы.

Какой бюджет покупки вы, наверное, уже знаете. Поэтому если вы стеснены в средствах – купите чугунный радиатор (он дешев и долговечен). Ну а если проблем с бюджетом нет – приобретайте биметаллическую батарею (она прочна и хорошо «греет»).

Вот, собственно, и все критерии отбора радиаторов. Причем, несмотря на малый объем, этой информации достаточно для осознанного выбора отопительного прибора, способного обогреть до комфортной температуры именно ваше жилище, без перерасхода энергии.

Как правильно выбрать аккумулятор для вашего следующего проекта

Аккумуляторы — это накопители энергии многих устройств, с которыми мы сталкиваемся каждый день; они доступны в различных формах, размерах, параметрах и формах. Обычно их можно найти в автомобилях, резервных источниках питания, мобильных устройствах, ноутбуках, iPad и многих других портативных электронных устройствах. Но не все устройства могут использовать один и тот же тип батареи; Каждое устройство имеет свои характеристики и требования к источнику питания, и вам понадобится руководство по выбору батареи , чтобы выбрать правильную батарею для вашего приложения. Итак, в этой статье мы рассмотрим факторы , которые следует учитывать при выборе батареи для разработки вашего следующего электронного продукта. Если вы совсем не знакомы с батареями, то рекомендуется прочитать эту статью о типах батарей и их применении, чтобы понять основы батареи , прежде чем двигаться дальше.

Факторы, которые следует учитывать при выборе аккумулятора

При выборе батареи для вашего приложения вы должны знать о важных параметрах, связанных с ее работой. Реальность в отношении аккумуляторов такова, что не существует общего типа аккумуляторов для всех приложений, поскольку нет идеальных аккумуляторов. Если вы хотите использовать один параметр батареи, вы должны быть в состоянии справиться с истощением других параметров. Например, если вы хотите, чтобы ваша батарея обеспечивала большую мощность для вашего приложения, внутреннее сопротивление элемента должно быть сведено к минимуму, что возможно только за счет увеличения площади поверхности электрода. Это также увеличивает неактивные компоненты, такие как токосъемники и токопроводящие средства, поэтому плотность энергии приходится на компромисс для увеличения мощности. Чтобы предоставить именно то, что вы хотите в своем приложении, вы должны отказаться от чего-то, чтобы получить другое в батарее. важные параметры батареи приведены на следующем изображении.

Теперь давайте кратко рассмотрим каждый параметр батареи , чтобы понять его важность и влияние на производительность батареи во время работы.

Перезаряжаемые/неперезаряжаемые батареи

При выборе между основной и дополнительной батареями не должно быть большой путаницы, вы должны знать только, хотите ли вы, чтобы батарея использовалась один раз или несколько раз. 9Первичная (неперезаряжаемая) батарея 0003 может использоваться для периодического использования, например, в игрушках, фонариках, детекторах дыма и т. д. Они также используются в устройствах, зарядка которых невозможна, таких как кардиостимуляторы, наручные часы и слуховые аппараты. Вторичные (перезаряжаемые) батареи можно использовать в приложениях, где требуется постоянный источник питания, таких как мобильные телефоны, ноутбуки, автомобили и т. д. Вторичные батареи всегда имеют более высокую скорость саморазряда по сравнению с первичными батареи, которые являются невежественным фактом из-за его способности перезаряжаться.

Наличие места

Батареи доступны в различных формах и размерах , таких как кнопочные, цилиндрические, карманные и призматические. Размер батареи действительно важен для того, чтобы ваше устройство было легко переносимым. Доступны стандартные размеры батарей AA, AAA и 9V, подходящие для портативных устройств. Обычно литиевые батареи (мешочного типа) предпочтительнее использовать в приложениях, где требуется меньше места, но больше энергии. Если требуемая мощность меньше, то можно также рассмотреть батарейки типа «таблетка», поскольку они очень компактны и являются самыми маленькими типами батарей.

Рабочее напряжение системы

Напряжение батареи является одной из наиболее важных характеристик батареи, которая определяется на основе используемых электрода и электролита (химическая реакция). Существует распространенное заблуждение, что полностью разряженный аккумулятор будет иметь 0 В, но это явно не так ни в одном аккумуляторе. На самом деле, если батарея показывает 0 В, она, вероятно, разряжена. Выходное напряжение батареи всегда должно быть между номинальным уровнем напряжения.

Цинк-угольная батарея и никель-металлогидридная батарея используют воду в качестве электролита и обеспечивают номинальное напряжение от 1,2 В до 2 В , тогда как в литиевых батареях используются органические электролиты, которые могут обеспечивать номинальное напряжение 3,2 до 4В . Большинство электронных устройств работают в диапазоне напряжений 3 В. Если вы используете литиевую батарею, для работы оборудования будет достаточно одной батареи. Помните, что напряжение батареи не будет стабильным и будет варьироваться от минимального до максимального значения в зависимости от доступной емкости батареи. Это минимальное и максимальное значение каждой батареи показано ниже.

Если ваша схема работает при напряжении 5 В и питается от литиевой батареи, то номинальное напряжение будет составлять от 3,2 до 4 В. В этих случаях используются схемы повышающего преобразователя для преобразования напряжения батареи в 5 В, необходимое для схемы. Если ваше рабочее напряжение очень высокое, например 24 В или 12 В, вы можете либо использовать свинцово-кислотную батарею на 12 В, либо, если вам нужна высокая плотность мощности, вы можете объединить более одного литиевого элемента последовательно, чтобы увеличить результирующее выходное напряжение.

Рабочая температура

Рабочие характеристики батареи могут резко меняться в зависимости от температуры, например, батарею, работающую с водными электролитами, нельзя использовать при температуре ниже 0°C, так как водный электролит может замерзнуть точно так же при температуре ниже 0°C литиевые батареи могут работать до -40°C, но производительность может ухудшиться.

Максимальная скорость зарядки литий-ионных аккумуляторов находится в диапазоне температур от 20°C до 45°C. Если вы хотите заряжать за пределами этого диапазона температур, необходимо использовать меньший ток/напряжение, это приведет к увеличению времени зарядки. Если температура падает ниже 5°C или 10°C литиевое дендритное покрытие будет образовываться в электролите, что необходимо предотвратить с помощью капельного заряда.

Емкость аккумулятора — мощность и энергия

Мощность аккумулятора определяет время работы аккумулятора. Мощность/емкость батареи выражается в ватт-часах (Втч). Ватт-час рассчитывается путем умножения напряжения батареи (В) на величину тока, которую батарея может отдавать в течение определенного периода времени. Напряжение батареи почти фиксировано, а ток, который может отдать батарея, напечатан на батарее и выражен в Номинал в ампер-часах (Ач или мАч) .

Рассмотрим аккумулятор на 5 В с емкостью 2 ампер-часа (Ач), следовательно, его мощность составляет 10 Втч. Аккумулятор емкостью 2 Ач может обеспечить 2 А в течение одного часа, 0,2 А в течение 10 часов или 0,02 А (20 мА) в течение 100 часов. Производители аккумуляторов всегда указывают емкость при данных скорости разряда, температуре и напряжении отсечки , где емкость всегда зависит от всех трех факторов.

Емкость батареи покажет нам, сколько энергии она может предоставить приложению. Например, рассмотрим автомобильный аккумулятор на 12 В, 10 Ач, фактическая емкость которого составляет 120 Втч (12 В x 10 Ач), но батарея ноутбука на 3,6 В с рассеиваемой мощностью 10 Ач будет иметь емкость 36 Втч (3,6 В x 10 Ач). . Из примера видно, что даже у них одинаковая Ач, количество энергии, которое может хранить автомобильный аккумулятор, в три раза выше, чем у аккумулятора ноутбука.

Следующее изображение даст вам больше ясности о том, как различается емкость батарей разных типов.

Аккумуляторы высокой мощности всегда обеспечивают более быструю разрядку при высоких скоростях разряда, таких как электроинструменты или автомобильные стартерные аккумуляторы, большинство аккумуляторов большой мощности будут иметь низкую плотность энергии.

Химия батареи

К этому времени вы должны были понять, что все свойства батареи всегда зависят от химического состава батареи, поэтому вам следует быть более осознанным при выборе типа батареи. В зависимости от химического состава аккумуляторы подразделяются на свинцово-кислотные, щелочные, никель-кадмиевые (никель-кадмиевые), Ni-MH (никель-металлогидридные), литий-ионные (литий-ионные) и аккумуляторы. LiPoly (литий-полимерные) батареи

Стоимость батареи

В большинстве портативных электронных продуктов батарея будет одним из самых дорогих элементов в спецификации, поэтому в большинстве случаев она будет влиять на общую стоимость вашего электронного устройства. Приложения. Следовательно, вы должны знать свои потребности и бюджет вашего продукта, а затем выбрать правильный аккумулятор для вашего продукта.

Срок годности

Не все аккумуляторы используются сразу после изготовления, они долго лежат на полке до момента использования. Срок годности батареи показывает, как долго батарея может не использоваться. Срок годности в основном считается фактом только для первичных батарей, поскольку вторичные батареи можно перезаряжать всякий раз, когда они используются. Например, в сирене пожарной сигнализации батарея может простаивать годами, прежде чем она обнаружит пожар и вызовет тревогу. Поэтому следует позаботиться о том, чтобы батарея сохраняла свою работоспособность, даже если она не использовалась в течение длительного времени.

Какой аккумулятор выбрать?

Теперь, когда мы рассмотрели параметры, которые следует учитывать при выборе аккумулятора для портативного электронного устройства, давайте рассмотрим распространенные случаи выбора аккумулятора.

Для продуктов, потребляющих больше энергии, таких как проекторы, большие звуковые системы и моторизованные проекты, следует использовать свинцово-кислотные аккумуляторы . Если вы собираетесь интенсивно использовать аккумулятор, вам следует выбрать аккумуляторы «морского глубокого цикла».
Если ваша электроника должна быть очень маленькой, например, по дюйму с каждой стороны, вы должны выбрать литиевые батарейки-таблетки или маленькие литий-полимерные батарейки.
Если вы собираетесь производить компонент в больших количествах, используйте недорогие щелочные батарейки популярных типоразмеров. Таким образом, клиент может легко заменить их.
Если вы хотите, чтобы устройство было удобным для обслуживания пользователем, например, пользователи могут самостоятельно заменить батарею, используйте батареи 9 В или типоразмера AA.
Используйте 3 щелочных (4,5 В) или 4 никель-металлогидридных элемента (4,8 В), если для схемы требуется входное напряжение примерно 5 В.
Чтобы собрать перезаряжаемый батарейный блок, используйте держатель батарей из местного магазина и вставьте в него никель-металлгидридные батареи, а затем начните перезаряжать батарею.
Если вы хотите заменить щелочную батарею любой из перезаряжаемых батарей, проверьте свое устройство, чтобы убедиться, что оно может без проблем работать при более низком напряжении.
Если вы хотите, чтобы ваша батарея прослужила дольше, всегда используйте высококачественное зарядное устройство с датчиками для поддержания зарядка и подзарядка , потому что использование дешевого зарядного устройства убьет ваши ячейки в аккумуляторной батарее.

Выбор правильной батареи для вашего приложения

БЛОГ ANSYS

27 апреля 2022 г.

При выборе батареи следует помнить, что идеальной батареи, подходящей для любого применения, не существует. Выбор правильной батареи для вашего приложения заключается в определении наиболее важных показателей батареи и сопоставлении их с другими. Например, если вашему приложению требуется много энергии, внутреннее сопротивление ячейки должно быть сведено к минимуму; это часто делается путем увеличения площади поверхности электрода. Однако это также увеличивает неактивные компоненты, такие как токосъемники и токопроводящие средства, поэтому плотность энергии приходится на компромисс для увеличения мощности.

Несмотря на то, что ваши фактические цели проектирования батареи могут быть высокими, вам, возможно, придется отказаться от некоторых целей, чтобы достичь других, когда речь идет о фактической производительности батареи (рис. 1).

В этой серии блогов, состоящей из трех частей, мы узнаем, что поиск подходящей батареи для вашего приложения заключается в принятии правильных компромиссов. В первой части обсуждаются важные аспекты выбора правильной батареи для потребительского применения. К ним относятся перезаряжаемость, плотность энергии, удельная мощность, срок годности, безопасность, форм-фактор, стоимость и гибкость. Во второй части обсуждается, как химия влияет на важные показатели батареи и, следовательно, на выбор батареи. В третьей части мы рассмотрим общий химический состав вторичных батарей.

Рисунок 1. Конструкция аккумулятора и производительность

Важные соображения при выборе аккумулятора

При выборе аккумулятора обязательно учитывайте эти четыре фактора.

1. Первичные и вторичные

Одним из первых вариантов выбора батареи является определение того, требуются ли для приложения первичные (одноразовые) или вторичные (перезаряжаемые) батареи. По большей части это легкое решение для дизайнера. Приложения со случайным прерывистым использованием (например, дымовые извещатели, игрушки или фонарики) и одноразовые приложения, в которых перезарядка становится нецелесообразной (например, слуховые аппараты, часы, поздравительные открытки и кардиостимуляторы), требуют использования основной батареи. Если батарея используется постоянно и в течение длительного времени (например, в ноутбуке, мобильном телефоне или смарт-часах), более подходящей является перезаряжаемая батарея.

Первичные батареи имеют гораздо более низкую скорость саморазряда — привлекательная особенность, когда зарядка невозможна или нецелесообразна перед первым использованием. Вторичные батареи, как правило, теряют энергию с большей скоростью. В большинстве приложений это менее важно из-за возможности подзарядки.

2. Энергия и мощность

Время работы батареи определяется емкостью батареи, выраженной в миллиамперах в час (мАч) или ампер-часах (Ач), и представляет собой разрядный ток, который батарея может обеспечить с течением времени.

При сравнении батарей разного химического состава полезно смотреть на энергоемкость. Чтобы получить энергосодержание батареи, умножьте емкость батареи в Ач на напряжение, чтобы получить энергию в ватт-часах (Втч). Например, никель-металлогидридная батарея на 1,2 В и литий-ионная батарея на 3,2 В могут иметь одинаковую емкость, но более высокое напряжение литий-ионной батареи увеличит энергию.

Напряжение холостого хода обычно используется в расчетах энергии, т. е. напряжение батареи, когда она не подключена к нагрузке. Однако мощность и энергия сильно зависят от скорости слива. Теоретическая емкость определяется только активными электродными материалами и активной массой, однако на практике батареи достигают лишь части теоретических значений из-за наличия неактивных материалов и кинетических ограничений. Они препятствуют полному использованию активных материалов и создают отложения на электродах.

Производители аккумуляторов часто указывают емкость при заданной скорости разряда, температуре и напряжении отсечки. Указанная емкость будет зависеть от всех трех факторов. При сравнении номинальных мощностей производителей обратите особое внимание на скорость слива. Аккумулятор, который, как представляется, имеет большую емкость в спецификации, может на самом деле работать плохо, если потребление тока для приложения выше. Например, батарея емкостью 2 Ач при 20-часовом разряде не может обеспечить 2 А в течение одного часа, а обеспечит только часть емкости.

Аккумуляторы большой мощности обеспечивают возможность быстрой разрядки при высоких скоростях разряда, например, в электроинструментах или автомобильных стартерных батареях. Как правило, мощные аккумуляторы имеют низкую плотность энергии.

Хорошей аналогией для сравнения мощности и энергии является ведро с носиком. Ведро большего размера может вместить больше воды и похоже на батарею с высокой энергией. Размер отверстия или носика, из которого вода выходит из ведра, сродни мощности — чем выше мощность, тем выше скорость слива. Чтобы увеличить энергию, вы обычно увеличиваете размер батареи, но для увеличения мощности вы уменьшаете внутреннее сопротивление. Конструкция элемента играет огромную роль в получении аккумуляторов с высокой удельной мощностью.

Рисунок 2. Энергия батареи и мощность

Вы можете сравнить теоретическую и практическую плотность энергии для различных химических процессов из учебников по батареям. Однако, поскольку удельная мощность очень сильно зависит от конструкции батареи, вы редко найдете эти значения в списке.

3. Напряжение

Рабочее напряжение батареи является еще одним важным фактором и определяется используемыми электродными материалами. Полезной классификацией аккумуляторов здесь является рассмотрение аккумуляторов на водной или водной основе по сравнению с химическими элементами на основе лития. Свинцово-кислотные, угольно-цинковые и никель-металлгидридные (NiMH) используют электролиты на водной основе и имеют номинальное напряжение в диапазоне от 1,2 до 2 В. С другой стороны, в батареях на основе лития используются органические электролиты и их номинальное напряжение составляет от 3,2 до 2 В. 4 В (как первичное, так и вторичное).

Многие электронные компоненты работают при минимальном напряжении 3 В. Более высокое рабочее напряжение химических веществ на основе лития позволяет использовать один элемент, а не два или три последовательно соединенных элемента на водной основе, для получения желаемого напряжения.

Следует также отметить, что некоторые химические вещества для аккумуляторов, такие как диоксид цинка и марганца (Zn/MnO ₂ ), имеют наклонную кривую разряда, в то время как другие имеют плоский профиль. Это влияет на напряжение отсечки (рис. 3).

Рисунок 3. График напряжения на основе химического состава батареи

4. Температурный диапазон

Химический состав батареи определяет температурный диапазон применения. Например, угольно-цинковые элементы на основе водного электролита нельзя использовать при температуре ниже 0°C (32°F). Щелочные элементы также демонстрируют резкое снижение емкости при этих температурах, хотя и меньшее, чем угольно-цинковые. Литиевые первичные батареи с органическим электролитом могут работать при температурах до -40°C/F, но со значительным снижением производительности.

В перезаряжаемых устройствах литий-ионные батареи можно заряжать с максимальной скоростью только в пределах узкого интервала около 20–45° C (68–113° F). За пределами этого диапазона температур необходимо использовать более низкие токи/напряжения, что приводит к увеличению времени зарядки. При температурах ниже 5–10 ° C (41–50 ° F) может потребоваться подзарядка, чтобы предотвратить ужасную проблему литиевого дендритного покрытия, которая увеличивает риск теплового разгона. Все мы слышали о взрывах литиевых батарей, которые могут произойти в результате перезарядки, зарядки при низкой или высокой температуре или короткого замыкания из-за загрязнения.

Другие соображения относительно аккумуляторов

В дополнение к четырем основным соображениям, перечисленным выше, при выборе аккумулятора для конкретного применения учитываются перечисленные ниже основные факторы.

Срок годности

Важным фактором может быть то, как долго батарея будет лежать в кладовой или на полке до того, как она будет использована. Первичные батареи имеют гораздо более длительный срок хранения, чем вторичные батареи. Однако срок годности, как правило, более важен для первичных батарей, поскольку вторичные батареи можно перезаряжать. Исключение составляют случаи, когда перезарядка нецелесообразна.
Химия
Многие из перечисленных выше свойств обусловлены клеточной химией. Мы обсудим общедоступные химические составы аккумуляторов в следующей части этой серии блогов.
Физический размер и форма
Батарейки обычно доступны в различных форматах, таких как кнопки/плоские монеты, цилиндрические ячейки, призматические ячейки и ячейки-мешочки (большинство из них стандартизированы).
Стоимость
Бывают случаи, когда вам может потребоваться отказаться от батареи с лучшими характеристиками, поскольку приложение очень чувствительно к стоимости. Это особенно актуально для одноразовых изделий большого объема.
Правила транспортировки и утилизации
Транспортировка литиевых батарей регулируется. Утилизация некоторых химикатов для аккумуляторов также регулируется. Это может быть полезно для приложений с большим объемом.
Как видите, при выборе аккумулятора нужно учитывать множество факторов. Некоторые из них связаны с химией, а другие связаны с проектированием и конструкцией аккумуляторов. Это усложняет, а иногда и делает бессмысленным сравнение показателей батареи без более глубокого понимания факторов, влияющих на этот показатель — тему, которую мы рассмотрим во втором блоге этой серии.

Какие выбрать батареи: Как выбрать радиаторы отопления для квартиры и частного дома