Menu Close

Расчет количества секций батареи отопления: Как рассчитать радиаторы отопления

Расчет количества секций радиаторов отопления на 1 кв.м

 При планировании капитального ремонта в вашем доме или же квартире, а так же при планировке постройки нового дома необходимо произвести расчет мощности радиаторов отопления. Это позволит вам определить количество радиаторов, способных обеспечить теплом ваш дом в самые лютые морозы. Для проведения расчетов необходимо узнать необходимые параметры, такие как размер помещений и мощность радиатора, заявленной производителем в прилагаемой технической документации. Форма радиатора, материал из которого он выполнен, и уровень теплоотдачи в данных расчетах не учитываются. Зачастую количество радиаторов  равно количеству оконных проемов в помещении, поэтому, рассчитываемая мощность разделяется на общее количество оконных проемов, так можно определить величину одного радиатора.

Следует помнить, что не нужно производить расчет для всей квартиры, ведь каждая комната имеет свою отопительную систему и требует к себе индивидуальный подход.

Так если у вас угловая комната, то к полученной величине мощности необходимо прибавить еще около двадцати процентов. Такое же количество нужно прибавить, если ваша система отопления работает с перебоями или имеет другие недостатки эффективности.

Расчет мощности радиаторов отопления может осуществляться тремя способами:

Стандартный расчет радиаторов отопления

Согласно строительным нормами и другими правилами необходимо затрачивать 100Вт мощности вашего радиатора на 1метр квадратный жилплощади. В таком случае необходимые расчеты производятся при использовании формулы:

С*100/Р=К, где

К

— мощность одной секции вашей радиаторной батареи, согласно заявленной в ее характеристике;

С— площадь помещения. Она равна произведению длины комнаты на ее ширину.

К примеру, комната имеет 4 метра в длину и 3.5 в ширину. В таком случае ее площадь равна:4*3.5=14 метров квадратных.

Мощность, выбранной вами одной секции батареи заявлена производителем в 160 Вт. Получаем:

14*100/160=8.75. полученную цифру необходимо округлить и получается что для такого помещения потребуется 9 секций радиатора отопления. Если же это угловая комната, то 9*1.2=10.8, округляется до 11. А если ваша система теплоснабжения

недостаточно эффективна, то еще раз добавляем 20 процентов от первоначального числа: 9*20/100=1.8 округляется до 2.

 Итого: 11+2=13. Для угловой комнаты площадью 14 метров квадратных, если система отопления работает с кратковременными перебоями понадобиться приобрести 13 секций батарей.

Примерный расчет — сколько секций батареи на квадратный метр

Он базируется на том, что радиаторы отопления при серийном производстве имеют определенные размеры. Если помещение имеет высоту потолка равную 2.5 метра, то на площадь в 1.8 метров квадратных потребуется лишь одна секция радиатора.

Подсчет количества секций радиатора для комнаты с площадью в 14 метров квадратных равен:

14/1. 8=7.8, округляется до 8. Так для помещения с высотой до потолка в 2.5м понадобится восемь секций радиатора. Следует учитывать, что этот способ не подходит, если у отопительного прибора малая мощность (менее 60Вт) ввиду большой погрешности.

Объемный или для нестандартных помещений

Такой расчет применяется для помещений с высокими или очень низкими потолками. Здесь расчет ведется из данных о том, что для обогрева одного метра кубического помещения необходима мощность в 41ВТ. Для этого применяется формула:

К=О*41, где:

 К- необходимое количество секций радиатора,

О-объем помещения, он равен произведению высоты на ширину и на длину комнаты.

Если комната имеет высоту-3.0м; длину – 4.0м и ширину – 3.5м, то объем помещения равен:

3.0*4.0*3.5=42 метра кубических.

Расчитывается общая потребность в тепловой энергии данной комнаты:

42*41=1722Вт, учитывая, сто мощность одной секции составляет 160Вт,можно расчитать необходимое их количество путем деления общей потребности в мощности на мощность одной секции: 1722/160=10.

8, округляется до 11 секций.

Если выбраны радиаторы, которые не делятся на секции, от общее число нужно поделить на мощность одного радиатора.

Округлять полученные данные лучше в большую сторону, так как производители иногда завышают заявленную мощность.

 

Расчет количества секций биметаллического радиатора

Выбирая радиатор отопления очень важно сразу правильно рассчитать необходимое количество секций. Это создаст в помещении полный комфорт и не нужно будет вносить изменения в систему обогрева.

Выбор приборов отопления достаточно большой, и каждый найдет среди устройств те, которые соответствуют параметрам помещения.


Почему именно биметаллические батареи

Многие потребители ищут формулу, как рассчитать количество секций биметаллического радиатора. Спрос на модели из биметалла достаточно высокий, на это есть немало причин:

  • Универсальность. Модели из биметалла подходят для частных домов, квартир в многоэтажных домах, коммерческих объектов. Они выдерживают любую нагрузку и отличаются надежностью.
  • Устойчивость к коррозии.
  • Превосходная работа на любом теплоносителе.
  • Стильный минималистичный дизайн. Такие батареи гармонируют с любыми интерьерами.
  • Большой выбор конструкций. Есть возможность купить цельную батарею или приобрести определенное количество секций.
  • Хорошая теплоотдача.

Все преимущества таких радиаторов перечислить сразу сложно – это займет немало времени. Основные достоинства биметаллических батарей: надежность, высокое качество, универсальность.

Базовый расчет

Покупая секции поштучно, можно собрать конструкцию нужной мощности. Такая батарея будет полностью отвечать потребностям объекта. Существует базовая формула для расчета нужного количества секций, она применяется в 90% случаев.

Именно по ней часто подбирают радиаторы для квартир, частных домов, офисов.

Формула выглядит так:

W = 100 * S / P

В этом расчете S является площадью помещения, а P – мощностью отдельно взятой секции. Число 100 остается неизменным, это количество Вт на 1 м2 площади территории. W – это число секций. Мощность отдельной секции зависит от особенностей конфигурации и составляет 100-200 Вт. Эту информацию надо уточнять в документации к радиатору.

При расчете вычисления производятся последовательно: сначала умножение площади помещения на 100, потом – деление на мощность одной секции. Полученный результат округляется, обычно округление производится в большую сторону, чтобы в помещении было комфортно даже при резком падении температуры.

Эта формула имеет несколько нюансов, поэтому ее нельзя применять везде. Например, подразумевается, что в средней квартире высота потолка не превышает 3 м. Формула работает, если высота потолков в жилище – от 2,2 до 3,0 м. На объектах, которые отличаются по параметрам, требуется другой расчет. Также указанная формула грешит неточностями – она довольно приблизительная. Чтобы вычислить точно необходимое количество тепла, нужно принять во внимание еще множество параметров.

Устанавливая секции в квартире, частном доме, офисе, рекомендуется использовать несколько батарей. Например, если для отопления требуется 18 секций, то лучше поставить 2 радиатора по 9 секций или три по 6. 


Формула для расчета по объему

Как рассчитать количество секций биметаллического радиатора, если высота потолков довольно большая? Для таких случаев придумана специальная формула. Если на объекте потолки выше 2,6 м, можно использовать следующий вид расчетов:

S * H * 41 / P

Батарея подбирается с учетом произведения площади помещения на высоту (S*H). Далее полученное число делится на число 41, если речь идет о панельном доме. Для дома из кирпича можно использовать число 38 – именно сколько Вт нужно на обогрев 1 м3 в доме из более теплого материала. Число P – это мощность секции радиатора.

Если в помещении установлены герметичные пластиковые стеклопакеты, то можно вместо 41 и 38 Вт использовать 34 Вт. Однако этот параметр весьма условный, лучше проконсультироваться со специалистом.

Когда нужна повышенная точность

Для экономии тепла и максимального комфорта требуется повышенная точность при расчетах. Здесь можно применять формулу:

100 * S * ((K1 + K2 + K3 + K4 + K5 + K6 + K7)/7) / P

Число 100 отражает необходимое количество Вт на 1 м2 помещения. Здесь не идет речь о промышленных площадках, которые требуют расчета тепла на 1 м3, но высота потолков отражена в коэффициенте. S – это площадь объекта, для которого производится расчет. Далее учитывается множество различных коэффициентов:

  • поправка на остекление;
  • поправка на теплоизоляцию стен на объекте;
  • соотношение точность площади стеклопакетов к площади пола в квартире, офисе;
  • учет самой холодной температуры;
  • количество наружных стен;
  • учет типа помещения;
  • высота потолка.

Число 7, вынесенное за скобки, обозначает количество коэффициентов, которые были перечислены выше. Вместо P надо вставить значение мощности одной секции. С учетом коэффициентов обычно получается больше секций, чем без дополнительных данных. Зная значение поправок, можно выбрать оптимальный радиатор отопления.

Остекление и теплоизоляция

При проведении точных расчетов по формуле учитываю поправку на остекление теплоизоляцию стен. Если на объекте установлено обычно двойное стекло, то значение поправки будет 1,27. При герметичном двойном стеклопакете параметр К1 равен 1,0. Если установлен тройной герметичный стеклопакет, то К1 равен 0,85. При увеличении количества стекол в стеклопакете параметр снижают на 0,25 пунктов.

Теплоизоляция стен тоже имеет значение, она отражена в коэффициенте К2. При стандартной теплоизоляции помещение плохо защищено от холода, в этом случае параметр составляет 1,27. Улучшенная теплоизоляция в квартире или доме позволяет использовать коэффициент 1,0. Если использована отличная изоляция, то К2 составит 0,85.

Еще один важный пункт – К3. В нем отражено соотношение площади окон к площади пола. Известно, что стекло лучше пропускает холод, чем стена. В квартирах и офисах с большими окнами требуется более мощный обогрев. Когда площадь окон составляет около 40% от площади пола, можно использовать коэффициент 1,1. Далее при снижении площади на каждые 10% параметр уменьшается на 0,1%.

Температура, тип помещения, высота потолков

При выборе радиатора для дома или офиса было бы ошибкой не учитывать климатическую зону, а точнее – наиболее низкую температуру в самый холодный месяц. Если температура опускается до -35, надо использовать коэффициент 1,5. При повышении температуры на 5 градусов параметр К4 можно уменьшать на 0,2. Если температура падает, то коэффициент, наоборот, увеличивается на 0,2.

Также принимается в расчет тип помещения, в котором используется батарея. Если это отапливаемое жилое помещение, то используется параметр 0,8. Коэффициент К6 для неотапливаемых чердаков – 1,0.

К5 обозначает количество наружных стен. Чем больше стен, тем больше «мостиков холода». Если это только одна наружная стенка, то применяется коэффициент 1,1, если четыре – то уже 1,4. Важно обязательно учитывать этот нюанс, чтобы в помещении не было холодно.

Имеет значение и высота потолков в квартире, офисе. Для объектов с высотой потолков 2,5 м используется параметр 1,0. При увеличении высоты на 5 метров коэффициент растет на 0,05. Этого достаточно, чтобы можно было обогреть территорию. Высота потолков прописывается в параметре К7. При расчетах надо обязательно учесть мощность секции радиатора – она может быть разной.

Также можно просто доверить расчет специалистам – они точно не ошибутся и подберут оптимальный по мощности радиатор.

Как рассчитать количество радиаторов отопления и секций в каждом радиаторе

Чтобы отопительная система работала эффективно, мало просто расставить батареи по комнатам. Нужно обязательно рассчитать количество радиаторов, с учетом площади и объема помещений и мощности самой печи или котла. Немаловажно учесть и вид батареи, количество секций в каждой и скорость доставки «рабочей жидкости».

8 секционный радиатор отопления в квартире

На сегодняшний день промышленностью производится несколько видов радиаторов, которые выполняются из разных материалов, имеют различные формы и, конечно же, характеристики. Для эффективности обогрева дома, покупая их, нужно учесть все минусы и плюсы моделей, представленных на рынке.

Владельцу недвижимости не обязательно обращаться к специалистам, за помощью в расчете количества радиаторов отопления, для этого достаточно уметь пользоваться рулеткой, калькулятором и шариковой ручкой или карандашом! Следуя нашим инструкциям у вас обязательно всё получится!

Виды радиаторов

Первое, что нужно знать — это вид и материал из которых сделаны ваши радиаторы, именно от этого в частности и зависит их количество. В продаже присутствуют как всем уже знакомые чугунные виды батарей, но значительно усовершенствованные, так и современные экземпляры, выполненные из алюминия, стали и, так называемые, биметаллические радиаторы из стали и алюминия.

Современные варианты батарей изготавливаются в разнообразных дизайнерских исполнениях и имеют многочисленные оттенки и цвета, поэтому можно легко выбрать те модели, которые больше подходят для конкретного интерьера. Однако, нельзя забывать и о технических характеристиках приборов.

  • Самыми популярными из современных радиаторов стали биметаллические батареи. Они устроены по комбинированному принципу и состоят из двух сплавов: изнутри они стальные, снаружи — алюминиевые. Привлекают они своим эстетичным внешним видом, экономностью в использовании и легкостью в эксплуатации.

    Современная биметаллическая батарея на 10 секций

Но есть у них и слабая сторона — приемлемы они только для систем отопления с достаточно высоким давлением, а значит, для строений, подключенных к центральному отоплению в многоквартирных домах. Для зданий с автономным отопительным снабжением они не подходят и от них лучше отказаться.

  • Стоит поговорить и о чугунных радиаторах. Несмотря на их большой «исторический стаж», они не теряют своей востребованности. Тем более, что сегодня можно приобрести чугунные варианты, выполненные в различном дизайне, и их легко можно подобрать для любого дизайнерского оформления. Более того, производятся такие радиаторы, которые вполне могут стать дополнением или даже украшением помещения.

Чугунный радиатор в современном стиле

Эти батареи подойдут как для автономного, так и для центрального отопления, и под любой теплоноситель. Они дольше, чем биметаллические прогреваются, но и более длительное время остывают, что способствует большей теплоотдаче и сохранению тепла в помещении. Единственным условием долгосрочной их эксплуатации является качественный монтаж при установке.

  • Стальные радиаторы делятся на два типа: трубчатые и панельные.

Стальные радиаторы трубчатой конструкции

Трубчатые варианты более дорогостоящие, они нагреваются медленнее панельных, и, соответственно, дольше сохраняют температуру.

Панельный тип стальных радиаторов

Панельные — быстро нагревающиеся батареи. Они намного дешевле трубчатых по цене, тоже неплохо обогревают комнаты, но в процессе их быстрого остывания, выхолаживается и помещение. Поэтому эти батареи в автономном отоплении не экономичны, так как требуют практически постоянного притока тепловой энергии.

Эти характеристики обоих типов стальных батарей и будут напрямую влиять на количество точек их размещения.

Стальные радиаторы имеют респектабельный вид, поэтому неплохо вписываются в любой стиль оформления помещения. Они не собирают на своей поверхности пыль и легко приводятся в порядок.

  • Алюминиевые радиаторы имеют хорошую теплопроводность, поэтому считаются вполне экономичными. Благодаря этому качеству и современному дизайну, алюминиевые батареи стали лидерами продаж.

Легкие и эффективные алюминиевые радиаторы

Но, приобретая их, необходимо учитывать один их недостаток — это требовательность алюминия к качеству теплоносителя, поэтому они больше подходят только для автономного отопления.

Для того, чтобы рассчитать, сколько радиаторов понадобится на каждую из комнат, придется учесть многие нюансы, как связанные с характеристиками батарей, так и другие, влияющие на сохранность тепла в помещениях.

Как рассчитать количество секций радиатора отопления

Чтобы теплоотдача и нагревательная эффективность была должного уровня, при расчете размера радиаторов нужно учесть нормативы их установки, а отнюдь не опираться на размеры оконных проемов, под которыми они устанавливаются.

На теплоотдачу влияет не ее размер, а мощность каждой отдельной секции, которые собраны в один радиатор. Поэтому лучшим вариантом будет разместить несколько небольших батарей, распределив их по комнате, нежели одну большую. Это можно объяснить тем, что тепло будет поступать в помещение из разных точек и равномерно прогревать его.

Каждое отдельное помещение имеет свою площадь и объем, от этих параметров и будет зависеть расчет количества секций, устанавливаемых в нем.

Расчет на основании площади помещения

Чтобы правильно рассчитать это количество на определенную комнату, нужно знать некоторые правила:

Узнать нужную мощность для обогрева помещения можно, умножив на 100 Вт размер его площади (в квадратных метрах), при этом:

  • На 20% увеличивают мощность радиатора в том случае, если две стены помещения выходят на улицу, и в нем находится одно окно — это может быть торцевая комната.
  • На 30% придется увеличить мощность, если комната имеет те же характеристики, как в предыдущем случае, но в ней устроено два окна.
  • Если же окно или окна комнаты выходят на северо-восток или север, а значит, в ней бывает минимальное количество солнечного света, мощность нужно увеличить еще на 10%.
  • Устанавливаемый радиатор в нишу под окном, имеет сниженную теплоотдачу, в этом случае придется увеличить мощность еще на 5%.

Ниша снизит энергоотдачу радиатора на 5 %

  • Если радиатор закрывается экраном в эстетических целях, то снижается теплоотдача на 15%, и ее также нужно восполнить, увеличив мощность на эту величину.

Экраны на радиаторах — это красиво, но они заберут до 15% мощности

Удельная мощность секции радиатора обязательно указывается в паспорте, который производитель прилагает к изделию.

Зная эти требования, можно рассчитать необходимое количество секций, разделив полученное суммарное значение требуемой тепловой мощности с учетом всех указанных компенсирующих поправок, на удельную теплоотдачу одной секции батареи.

Полученный результат расчетов округляется до целого числа, но только в большую сторону. Допустим, получилось восемь секций. И тут, возвращаясь к вышесказанному, нужно отметить, что для лучшего обогрева и распределения тепла, радиатор можно разделить на две части, по четыре секции каждая, которые устанавливают в разных местах помещения.

Каждое помещение просчитывается отдельно

Нужно отметить, что такие расчеты подходят для определения количества секций для помещений, оснащенных центральным отоплением, теплоноситель в котором имеет температуру не больше 70 градусов.

Этот расчет считается достаточно точным, но можно произвести расчет и по-другому.

Расчет количества секций в радиаторах, исходя из объема помещения

Стандартом считается соотношение тепловой мощности в 41 Вт на 1 куб. метр объема помещения, при условии нахождения в нем одной двери, окна и внешней стены.

Чтобы результат был виден наглядно, для примера можно рассчитать нужное количество батарей для комнаты площадью 16 кв. м.  и потолком, высотой 2,5 метра:

16 × 2,5= 40 куб.м.

Далее нужно найти значение тепловой мощности, это делается следующим образом

41 × 40=1640 Вт.

 Зная теплоотдачу одной секции (ее указывают в паспорте), можно без труда определить количество батарей. Например, теплоотдача равна 170 Вт, и идет следующий расчет:

 1640 / 170 = 9,6.

После округления получается цифра 10 — это и будет нужное количество секций отопительных элементов на комнату.

Существуют также некоторые особенности:

  • Если комната соединяется с соседним помещением проемом, не имеющим двери, то необходимо считать общую площадь двух комнат, только тогда будет выявлена точное количество батарей для эффективности отопления.
  • Если теплоноситель имеет температуру ниже 70 градусов, количество секций в батареи придется пропорционально увеличить.
  • При установленных в комнате стеклопакетах, значительно снижаются тепловые потери, поэтому и количество секций в каждом радиаторе может быть меньше.
  • Если в помещениях установлены старые чугунные батареи, которые вполне справлялись с созданием нужного микроклимата, но есть планы поменять их на какие-то современные, то посчитать, сколько их понадобится, будет очень просто.  Одна чугунная секция имеет постоянную теплоотдачу в 150 Вт. Поэтому количество установленных чугунных секций нужно умножить на 150, а полученное число делится на теплоотдачу, указанную на секции новых батарей.

Видео: Советы специалистов по расчету количества радиаторов отопления в квартире

Если вам до сих пор не до конца понятно, как производятся эти расчеты и вы не рассчитываете на свои силы, можно обратиться к специалистам, которые произведут точный расчет и сделают анализ с учетом всех параметров:

  • особенности погодных условий региона, где расположено строение;
  • температурные климатические показатели на начало и окончание отопительного сезона;
  • материал, из которого возведено строение и наличие качественного утепления;
  • количество окон и материал, из которого изготовлены рамы;
  • высота отапливаемых помещений;
  • эффективность установленной системы отопления.

Зная все вышеперечисленные параметры, специалисты-теплотехники по имеющейся у них программе расчёта с легкостью высчитают нужное количество батарей. Такой просчет с учетом всех нюансов вашего дома гарантированно сделает его уютным и теплым, а вас и вашу семью — счастливыми!

методика + встроенный калькулятор,объем батареи,для панорамных окон, объем воды в радиаторе отопления таблица, отопительные приборы систем водяного отопления,теплоотдача,конвекторные радиаторы, еврочугун,водяное отопление в гараже своими руками схемы,размеры радиаторов, акт опрессовки системы, обарзец,ошибка 27 котел навьен, навьен делюкс ошибка 13 как исправитькак рассчитать мощность радиатора,на квадратный метр, расчёт количества секций,расчёт количества секций, алюминиевые радиаторы,как расчитать сколько надо батарей в дом, 1 секция радиатора сколько м2 отапливаемой площадиэлектрический радиатор.

Один из наиболее важных вопросов создания комфортных условий проживания в доме или квартире – это надежная, правильно рассчитанная и смонтированная, хорошо сбалансированная система отопления. Именно поэтому создание такой системы – главнейшая задача при организации строительства собственного дома или при проведении капитального ремонта в квартире многоэтажки.

Несмотря на современное разнообразие систем отопления различных типов, лидером по популярности все же остается проверенная схема: контуры труб с циркулирующим по ним теплоносителем, и приборы теплообмена – радиаторы, установленные в помещениях. Казалось бы – все просто, батареи стоят под окнами и обеспечивают требуемый нагрев… Однако, необходимо знать, что теплоотдача от радиаторов должна соответствовать и площади помещения, и целому ряду других специфических критериев. Теплотехнические расчеты, основанные на требованиях СНиП – достаточно сложная процедура, выполняемая специалистами. Тем не менее, можно выполнить ее и своими силами, естественно, с допустимым упрощением. В настоящей публикации будет рассказано, как самостоятельно провести расчет батарей отопления на площадь обогреваемого помещения с учетом различных нюансов.

Расчет батарей отопления на площадь

Но, для начала, нужно хотя бы бегло ознакомиться с существующими радиаторами отопления – от их параметров во многом будут зависеть и результаты проводимых расчетов.

Кратко о существующих типах радиаторов отопления

Содержание статьи

Современный ассортимент радиаторов, представленных в продаже, включает следующие их виды:

  • Стальные радиаторы панельной или трубчатой конструкции.
  • Чугунные батареи.
  • Алюминиевые радиаторы нескольких модификаций.
  • Биметаллические радиаторы.
Стальные радиаторы

Этот тип радиаторов не снискал себе особой популярности, несмотря на то, что некоторым моделям придается весьма элегантное дизайнерское оформление. Проблема в том, что недостатки таких приборов теплообмена существенно превышают их достоинства – невысокую цену¸ относительно небольшую массу и простоту монтажа.

Стальные радиаторы отопления имеют немало недостатков

Тонкие стальные стенки таких радиаторов недостаточно теплоёмки – быстро нагреваются, но и столь же стремительно остывают. Могут возникнуть проблемы и при гидравлических ударах – сварные соединения листов иногда дают при этом течь. Кроме того, недорогие модели, не имеющие специального покрытия, подвержены коррозии, и срок службы таких батарей невелик – обычно производители дают им довольно небольшую по длительности эксплуатации  гарантию.

В подавляющем большинстве случаев стальные радиаторы представляют собой цельную конструкцию, и варьировать теплоотдачу изменением числа секций не позволяют. Они имеют паспортную тепловую мощность, которую сразу же нужно выбирать, исходя из площади и особенностей помещения, где они планируются к установке. Исключение – некоторые трубчатые радиаторы имеют возможность изменения количества секций, но это обычно делается под заказ, при изготовлении, а не в домашних условиях.

Чугунные радиаторы

Представители этого типа батарей наверняка знакомы каждому еще с раннего детства – именно такие гармошки устанавливались ранее буквально повсеместно.

Знакомый всем с детских лет чугунный радиатор МС-140-500

Возможно, такие батареи МС-140—500 и не отличались особым изяществом, но зато верно служили не одному поколению жильцов. Каждая секция подобного радиатора обеспечивала теплоотдачу в 160 Вт. Радиатор сборный, и количество секций, в принципе, ничем не ограничивалось.

Современные чугунные батареи отопления

В настоящее время в продаже немало современных чугунных радиаторов. Их уже отличает более элегантный внешний вид, ровные гладкие наружные поверхности, которые облегчают уборку. Выпускаются и эксклюзивные варианты, с интересным рельефным рисунком чугунного литься.

При всем этом, такие модели в полной мере сохраняют основные достоинства чугунных батарей:

  • Высокая теплоемкость чугуна и массивность батарей способствуют длительному сохранению и высокой отдаче тепла.
  • Чугунные батареи, при правильной сборке и качественном уплотнении соединений, не боятся гидроударов, перепадов температур.
  • Толстые чугунные стенки мало восприимчивы к коррозии и к абразивному износу.  Может использоваться практически любой теплоноситель, так что такие батареи одинаково хороши и для автономной, и для центральной систем отопления.

Если не принимать в расчёт внешние данные старых чугунных батарей, то из недостатков можно отметить хрупкость металла (недопустимы акцентированные удары), относительную сложность монтажа, связанную в больше мере с массивностью. Кроме того, далеко не любые стеновые перегородки смогут выдержать вес таких радиаторов.

Алюминиевые радиаторы

Алюминиевые радиаторы, появившись сравнительно недавно, очень быстро завоевали популярность. Они относительно недороги, имеют современный, достаточно элегантный внешний вид, обладают отменной теплоотдачей.

При выборе алюминиевых радиаторов нужно учитывать некоторые важные нюансы

Качественные алюминиевые батареи способны выдерживать давление в 15 и более атмосфер, высокую температуру теплоносителя – порядка 100 градусов. При этом тепловая отдача от одной секции у некоторых моделей достигает порой 200 Вт. Но при этом они небольшой массой (вес секции – обычно до 2 кг) и не требуют большого объема теплоносителя (емкость – не более 500 мл).

Алюминиевые радиаторы представлены в продаже как наборными батареями, с возможностью изменения количества секций, так и цельными изделиями, рассчитанными на определенную мощность.

Недостатки алюминиевых радиаторов:

  • Некоторые типы весьма подвержены кислородной коррозии алюминия, с высоким риском газообразования при этом. Это предъявляет особы требования к качеству теплоносителя, поэтому такие батареи обычно устанавливают в автономных системах отопления.
  • Некоторые алюминиевые радиаторы неразборной конструкции, секции которых изготавливаются по технологии экструзии, могут при определенных неблагоприятных условиях дать течь на соединениях. При этом провести ремонт – попросту невозможно, и придется менять всю батарею в целом.

Изо всех алюминиевых батарей самые качественные – изготовленные с применением анодного оксидирования металла. Этим изделиям практически не страшна кислородная коррозия.

Внешне все алюминиевые радиаторы примерно похожи, поэтому необходимо очень внимательно читать техническую документацию, делая выбор.

Биметаллические радиаторы отопления

Подобные радиаторы по своей надежности оспаривают первенство с чугунными, а по тепловой отдаче – с алюминиевыми. Причина тому заключается в их особой конструкции.

Строение биметаллического радиатора отопления

Каждая из секций состоит из двух, верхнего и нижнего, стальных горизонтальных коллекторов (поз. 1), соединенных таким же стальным вертикальным каналом (поз.2). Соединение в единую батарею производится высококачественными резьбовыми муфтами (поз. 3). Высокая теплоотдача обеспечивается наружной алюминиевой оболочкой.

Стальные внутренние трубы выполнены из металла, которые не подвержен коррозии или имеет защитное полимерное покрытие. Ну а алюминиевый теплообменник ни при каких обстоятельствах не контактирует с теплоносителем, и коррозия ему абсолютно не страшна.

Таким образом, получается сочетание высокой прочности и износоустойчивости с отличными теплотехническими показателями.

Цены на популярные радиаторы отопления

Радиаторы отопления

Такие батареи не боятся даже очень больших скачков давления, высоких температур. Они, по сути, универсальны, и подходят для любых систем отопления, правда, наилучшие эксплуатационные характеристики они все же показывают в условиях высокого давления центральной системы – для контуров с естественной циркуляцией они малопригодны.

Пожалуй, единственных их недостаток – высокая цена по сравнению с любыми другими радиаторами.

Для удобства восприятия размещена таблица, в которой приведены сравнительные характеристики радиаторов. Условные обозначения в ней:

  • ТС – трубчатые стальные;
  • Чг – чугунные;
  • Ал – алюминиевые обычные;
  • АА – алюминиевые анодированные;
  • БМ – биметаллические.
 ЧгТСАлААБМ
Давление максимальное (атмосфер)
рабочее6-96-1210-2015-4035
опрессовочное12-15915-3025-7557
разрушения20-2518-2530-5010075
Ограничение по рН (водородному показателю)6,5-96,5-97-86,5-96,5-9
Подверженность коррозии под воздействием:
кислороданетданетнетда
блуждающих токовнетдаданетда
электролитических парнетслабоеданетслабое
Мощность секции при h=500 мм; Dt=70 ° , Вт16085175-200216,3до 200
Гарантия, лет1013-10303-10
Видео: рекомендации по выбору радиаторов отопления

Возможно, вас заинтересует информация о том, что собой представляет батарея биметаллическая

Как рассчитать нужное количество секций радиатора отопления

Понятно, что установленный в помещении радиатор (один или несколько) должен обеспечить прогрев до комфортной температуры и компенсировать неизбежные теплопотери, независимо от погоды на улице.

Базовой величиной для вычислений всегда выступает площадь или объем комнаты. Сами по себе профессиональные расчеты – весьма сложны, и учитывают очень большое число критериев. Но для бытовых нужд можно воспользоваться упрощенными методиками.

Самые простые способы расчета

Принято считать, что для создания нормальных условий в стандартном жилом помещении достаточно 100 Вт на квадратный метр площади. Таким образом, следует всего лишь вычислить площадь комнаты и умножить ее на 100.

Q = S × 100

Q– требуемая теплоотдача от радиаторов отопления.

S– площадь обогреваемого помещения.

Если планируется установка неразборного радиатора, то это значение и станет ориентиром для подбора необходимой модели. В случае, когда будут устанавливаться батареи, допускающие изменение количества секций, следует провести еще один подсчет:

N = Q/ Qус

N– рассчитываемое количество секций.

Qус – удельная тепловая мощность одной секции. Эта величина в обязательном порядке указывается в техническом паспорте изделия.

Как видите, расчеты эти чрезвычайно просты, и не требуют каких-либо особых знаний математики – достаточно рулетки чтобы измерить комнату и листка бумаги для вычислений. Кроме того, можно воспользоваться и таблицей, расположенной ниже – там приведены уже рассчитанные значения для комнат различной площади и определённых мощностей обогревательных секций.

Таблица секции

Однако, нужно помнить, что эти значения – для стандартной высоты потолка (2,7 м) многоэтажки. Если высота комнаты иная, то лучше просчитать количество секций батареи, исходя из объема помещения. Для этого применяется усредненный показатель – 41 Вт тепловой мощности на 1 м³ объема в панельном доме, или 34 Вт – в кирпичном.

Q = S × h× 40 (34)

где – высота потолка над уровнем пола.

Дальнейший расчет – ничем не отличается от представленного выше.

Подробный расчет  с учетом особенностей помещения

А теперь перейдем к более серьезным расчетам. Упрощенная методика вычисления, приведенная выше, может преподнести хозяевам дома или квартиры «сюрприз». Когда установленные радиаторы не будут создавать в жилых помещениях требуемого комфортного микроклимата. И причина тому – целый перечень нюансов, которых рассмотренный метод просто не учитывает. А между тем, подобные нюансы могут иметь весьма важное значение.

Итак, за основу вновь берется площадь помещения и всё те же 100 Вт на м². Но сама формула уже выглядит несколько иначе:

Q = S × 100 × А × В × С × D× Е × F× G× H× I× J

Буквами от А до J условно обозначены коэффициенты, учитывающие особенности помещения и установки в нем радиаторов. Рассмотрим их по порядку:

А – количество внешних стен в помещении.

Понятно, что чем выше площадь контакта помещения с улицей, то есть, чем больше в комнате внешних стен, тем выше общие теплопотери. Эту зависимость учитывает коэффициент А:

  • Одна внешняя стена – А = 1,0
  • Две внешних стены – А = 1,2
  • Три внешний стены – А = 1,3
  • Все четыре стены внешние – А = 1,4

В – ориентация помещения по сторонам света.

Максимальные теплопотери всегда в комнатах, в которые не поступает прямого солнечного света. Это, безусловно, северная сторона дома, и сюда же можно отнести восточную – лучи Солнца здесь бывают только по утрам, когда светило еще «не вышло на полную мощность».

Прогреваемость помещений во многом зависит от их расположения относительно сторон света

Южная и западная стороны дома всегда прогреваются Солнцем значительно сильнее.

Отсюда – значения коэффициента В:

  • Комната выходит на север или восток – В = 1,1
  • Южная или западная комнаты – В = 1, то есть, может не учитываться.

С – коэффициент, учитывающий степень утепленности стен.

Понятно, что теплопотери из отапливаемого помещения будут зависеть от качества термоизоляции внешних стен. Значение коэффициента С принимают равным:

  • Средний уровень — стены выложены в два кирпича, или предусмотрено их поверхностное утепление другим материалом – С = 1,0
  • Внешние стены не утеплены – С = 1,27
  • Высокий уровень утепления на основе теплотехнических расчетов – С = 0,85.

D – особенности климатических условий региона.

Естественно, что нельзя равнять все базовые показатели требуемой мощности обогрева «под одну гребенку» — они зависят и от уровня зимних отрицательных температур, характерного для конкретной местности. Это учитывает коэффициент D. Для его выбора берутся средние температуры самой холодной декады января – обычно это значение несложно уточнить в местной гидрометеорологической службе.

  • — 35 °С и ниже – D= 1,5
  • — 25  ÷ — 35 °С – D= 1,3
  • до – 20 °С – D= 1,1
  • не ниже – 15 °С – D= 0,9
  • не ниже – 10 °С – D= 0,7

Е – коэффициент высоты потолков помещения.

Как уже говорилось, 100 Вт/м² — это усредненное значение для стандартной высоты потолков. Если она отличается, следует ввести поправочный коэффициент Е:

  • До 2,7 м – Е = 1,0
  • 2,8 – 3,0 м – Е = 1,05
  • 3,1 – 3,5 м – Е = 1,1
  • 3,6 – 4,0 м – Е = 1,15
  • Более 4,1 м – Е = 1,2

F– коэффициент, учитывающий тип помещения, расположенного выше

Устраивать систему отопления в помещениях с холодным полом – бессмысленное занятие, и хозяева всегда в этом вопросе принимают меры. А вот тип помещения, расположенного выше, часто от них никак не зависит. А между тем, если сверху жилое или утепленное помещение, то общая потребность в тепловой энергии значительно снизится:

  • холодный чердак или неотапливаемое помещение – F= 1,0
  • утепленный чердак (в том числе – и утепленная кровля) – F= 0,9
  • отапливаемое помещение – F= 0,8

G– коэффициент учета типа установленных окон.

Различные оконные конструкции подвержены теплопотерям неодинаково. Это учитывает коэффициент G:

  • обычные деревянные рамы с двойным остеклением – G= 1,27
  • окна оснащены  однокамерным стеклопакетом (2 стекла) – G= 1,0
  •  однокамерный стеклопакет с аргоновым заполнением или двойной стеклопакет (3 стекла) — G= 0,85

Н – коэффициент площади остекления помещения.

Общее количество теплопотерь зависит и от суммарной площади окон, установленных в помещении. Эта величина рассчитывается на основании отношения площади окон к площади помещения. В зависимости от полученного результата находим коэффициент Н:

  • Отношение менее 0,1 – Н = 0,8
  • 0,11 ÷ 0,2 – Н = 0,9
  • 0,21 ÷ 0,3 – Н = 1,0
  • 0,31÷ 0,4 – Н = 1,1
  • 0,41 ÷ 0,5 – Н = 1,2

I– коэффициент, учитывающий схему подключения радиаторов.

От того, как подключены радиаторы к трубам подачи и обратки, зависит их теплоотдача. Это тоже следует учесть при планировании установки и определения нужного количества секций:

Схемы врезки радиаторов в контур отопления

  • а – диагональное подключение, подача сверху, обратка снизу – I = 1,0
  • б – одностороннее подключение, подача сверху, обратка снизу – I = 1,03
  • в – двустороннее подключение, и подача, и обратка снизу – I = 1,13
  • г – диагональное подключение, подача снизу, обратка сверху – I = 1,25
  • д – одностороннее подключение, подача снизу, обратка сверху – I = 1,28
  • е – одностороннее нижнее подключение обратки и подачи – I = 1,28

J– коэффициент, учитывающий степень открытости установленных радиаторов.

Многое зависит и от того, насколько установленные батареи открыты для свободного теплообмена с воздухом помещения. Имеющиеся или искусственно созданные преграды способны существенно снизить теплоотдачу радиатора. Это учитывает коэффициент J:

На теплоотдачу батарей влияет место и способ их установки в помещении

а – радиатор расположен открыто на стене или не прикрыт подоконником – J= 0,9

б – радиатор прикрыт сверху подоконником или полкой – J= 1,0

в – радиатор прикрыт сверху горизонтальным выступом стеновой ниши – J= 1,07

г – радиатор сверху прикрыт подоконником, а с фронтальной стороны — частично прикрыт декоративным кожухом – J= 1,12

д – радиатор полностью прикрыт декоративным кожухом  – J= 1,2

  ⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰   ⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰   ⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰   ⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰   ⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰   ⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰   ⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰   ⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰

Ну вот, наконец, и все. Теперь можно подставлять в формулу нужные значения и соответствующие условиям коэффициенты, и на выходе получится требуемая тепловая мощность для надежного обогрева помещения, с учетом все нюансов.

После этого останется или подобрать неразборный радиатор с нужной тепловой отдачей, или же разделить вычисленное значение на удельную тепловую мощность одной секции батареи выбранной модели.

Наверняка, многим такой подсчет покажется чрезмерно громоздким, в котором легко запутаться. Для облегчения проведения вычислений предлагаем воспользоваться специальным калькулятором – в него уже заложены все требуемые величины. Пользователю остается лишь ввести запрашиваемые исходные значения или выбрать из списков нужные позиции. Кнопка «рассчитать» сразу приведет к получению точного результата с округлением в большую сторону.

Калькулятор для точного расчета радиаторов отопления

Перейти к расчётам

 

Последовательно введите запрашиваемые значения или отметьте нужные варианты в предлагаемых списках

Установите ползунком значение площади помещения, м²

Сколько внешних стен в помещении?

однадветричетыре

В какую сторону света смотрят внешние стены

Север, Северо-Восток, ВостокЮг, Юго-Запад, Запад

Укажите степень утепленности внешних стен

Внешние стены не утепленыСредняя степень утепленияВнешние стены имеют качественное утепление

Укажите среднюю температуру воздуха в регионе в самую холодную декаду года

— 35 °С и нижеот — 25 °С до — 35 °Сдо — 20 °Сдо — 15 °Сне ниже — 10 °С

Укажите высоту потолка в помещении

до 2,7 м2,8 ÷ 3,0 м3,1 ÷ 3,5 м3,6 ÷ 4,0 мболее 4,1 м

Что располагается над помещением?

холодный чердак или неотапливаемое и не утепленное помещениеутепленные чердак или иное помещениеотапливаемое помещение

Укажите тип установленных окон

Обычные деревянные рамы с двойным остеклениемОкна с однокамерным (2 стекла) стеклопакетомОкна с двухкамерным (3 стекла) стеклопакетом или с аргоновым заполнением

Укажите количество окон в помещении

Укажите высоту окна, м

Укажите ширину окна, м

Выберите схему подключения батарей

Укажите особенности установки радиаторов

Радиатор располжен открыто на стене или не прикрыт подоконникомРадиатор полностью прикрыт сверху подоконником или полкойРадиатор установлен в стеновой нишеРадиатор частично прикрыт фронтальным декоративным экраномРадиатор полностью закрыт декоративным кожухом

 

Ниже будет предложено ввести паспортную мощность одной секции выбранной модели радиатора.
Если целью расчетов стоит определение потребной суммарной тепловой мощности для отопления комнаты (например, для выбора неразборных радиаторов) то оставьте поле пустым

Введите паспортную тепловую мощность одной секции выбранной модели радиатора

Автор публикации, и он же – составитель калькулятора, надеется, что посетитель нашего портала получил полноценную информацию и хорошее подспорье для самостоятельного расчета.

Возможно, вас заинтересует информация о том, как выбрать электрокотел.

Расчет радиаторов отопления, как рассчитать количество секций радиаторы калукулятор

Главный критерий при расчете мощности радиаторов отопления — площадь помещения. Чем просторнее помещение, тем мощнее необходима теплоотдача. Расчет нужен для безошибочного измерения оптимальной теплоотдачи данного помещения. Отопление может использоваться как основное или дополняющее. Чтобы правильно рассчитать мощность нужны следующие вводные данные: площадь помещения, этаж, зональность, параметры ниши, высоту потолка, другие отопительные приборы. Радиаторы отопления обычно монтируются под всеми окнами, для предотвращения тепловых потерь и образования конденсата. Для угловых комнат стоит рассматривать более мощные модели, добавив 1-2 секции «про запас». Для высоких потолков (более 3 м), требуется добавочная тепловая энергия, учитывающаяся при расчетах. Немаловажно при расчете мощности батареи отопления учитывать наличие/отсутствие стеклопакетов и качество общей теплоизоляции помещения. Все эти характеристики необходимо учитывать при выборе оборудования.

Формула, помогающая рассчитать должную тепловую мощность радиаторов в помещении с высотой потолков не более 3 м:
S пом. * 100 Вт / ∆T
где:/
S пом. — площадь помещения,
∆T — тепловой поток от одной секции.

Для основной отопительной системы (без дополнительных источников тепла) следует умножить всю площадь помещения на 100 Вт и разделить на тепло отдачу одной секции. Формула, по которой можно рассчитать мощность батарей в помещении с высотой потолков не менее 3 м :
S пом.* h * 40 / ∆T
где:
Sпом. — площадь помещ.,
∆T — отдача тепла одной секцией прибора,

H — высота потолка.

Есть и более простая формула: в помещении с единственной наружной стеной и одним стандартным окном 1 кВт мощности отопительного оборудования хватит для поддержания нормальной температуры на 10 кв.м.
Если же в помещ. 2 внешние стены — вам потребуется уже 1,3 кВт мощности на каждые 10 м2.
Стоит также заранее решить, где устанавливать радиатор, измерить высоту и длину подоконника, размеры ниши. После чего, подбирать тип, подходящий не только по мощности, но и по размерам.

Что такое межосевое расстояние радиаторов? Межосевое расстояние радиатора — это промежуток  между серединой отверстий вход. и выход. коллекторов и прилагающимися соответствующими по размеру батарее трубами. Чаще всего встречается 2 размера — 500 мм либо 300 мм.

Оптимальные параметры монтажа:
а) промежуток от стояка до соединения с радиатором — от 30 сантиметров;
б) промежуток от пола до низа радиатора — от 15 сантиметров;

Расчет количества секций биметаллического радиатора – сколько нужно ребер

Секрет популярности биметаллических радиаторов заключается в том, что по своей эффективности они не уступают традиционным чугунным батареям, однако при этом они имеют лучшие технико-эксплуатационные характеристики. К числу неоспоримых преимуществ относят:

  • Высокий коэффициент теплоотдачи.
  • Продолжительный срок службы, составляющий более 20 лет.
  • Стильный и аккуратный внешний вид.
  • Сравнительно небольшой вес, что существенно упрощает установочные работы.
  • Наличие ниппелей, обеспечивающих возможность соединять секции, благодаря чему радиатор можно «нарастить».
Отметим, что зачастую необходимость в наращивании возникает, например, если при покупке был выбран прибор с неподходящим числом секций или по другим причинам. Чтобы изначально не ошибиться в подборе оптимальной модели, нужно знать, как выполнить расчет радиаторов отопления биметаллических, то есть оптимального числа секций.  Кстати, сделать это можно самостоятельно, не прибегая к помощи профессионалов, при этом для расчета используются различные методики.


Почему нужно делать расчет, а не выбирать радиатор «на глаз»?

Обратите внимание: зачастую при покупке биметаллического прибора некоторые ориентируются на то, сколько секций было в прежде эксплуатируемых чугунных батареях. Такой подход в корне неверный.

Теплоотдача секции биметаллического прибора значительно выше, чем чугунного, поэтому количество ребер будет разным. А в частности, тепловая мощность одной секции чугунного радиатора составляет в среднем от 80 до 160 Ватт, а для биметаллического этот параметр соответствует примерно 200 Ватт.

Некоторые решают выполнить расчет количества секций «на глаз», например, если в чугунной батарее их было 9, то выбрать биметаллический радиатор с 6 секциями. Но в конечном итоге вероятность «угадать» крайне мала, и получается, что после установки нового прибора в помещении либо очень холодно, либо наоборот — слишком жарко. Именно поэтому правильнее изначально сделать точный расчет биметаллических радиаторов. К счастью, современные производители выпускают устройства с различным числом секций и не составляет сложности подобрать модель для помещения фактически с любыми планировочными особенностями.

Выполнить корректный расчет количества биметаллических радиаторов и секций не так уж сложно, но для этого нужно знать технические характеристики помещения, в котором планируется установка. А в частности, потребуются следующие значения: фактическая площадь помещения и объем отапливаемой комнаты. Далее выбираем, как именно (т.е. по какой методике) будет удобнее всего рассчитать количество секций биметаллического радиатора.

Определение по площади комнаты

Проще всего выполнить расчет биметаллических радиаторов отопления по площади, но в этом случае нужно, чтобы высота потолка была около 2,5 метров. В соответствии со СНиП, нагрузка на один метр составляет 100 Ватт — такой норматив установлен для средней полосы РФ. Отметим, что в регионах Крайнего Севера это значение гораздо больше.

В «стандартном» случае необходимо умножить площадь комнаты на 100, в результате чего мы получим мощность нормативного потребления тепла. После делим полученное значение на паспортную теплоотдачу одной секции биметаллического радиатора (она указывается в техническом описании или паспорте на прибор) — итоговая цифра показывает, сколько секций биметаллического радиатора нужно.


Расчет по объему

Расчет оптимальных параметров биметаллических радиаторов для помещений с высотой потолков более 2,6 метра осуществляется по объему. В соответствии с установленными нормами, для отопления одного кубического метра необходимо:

  • 41 Ватт, если помещение находится в многоквартирном панельном доме.
  • 34 Ватта, если помещение находится в кирпичном доме.

Определение нужного количества секций биметаллического радиатора выполняется по следующей схеме:

  • Определяем расчетный объем в кубических метрах. Для этого умножаем высоту комнаты на ее площадь.
  • Умножаем полученное значение на норматив теплопотребления (то есть на 34 или 41 Ватт), так мы получим мощность нормативного потребления тепла.
  • Итоговое значение делим на паспортную теплоотдачу одного ребра биметаллического радиатора (берем значение из технического описания или паспорта на изделие) — так удалось узнать, сколько секций нужно.


Альтернативные методы расчета

Существует и еще одна методика расчета секций биметаллических радиаторов, которая очень проста, но дает лишь приблизительный результат. Чаще всего ее используют сантехники, когда им предстоит выполнить расчет множества приборов, имеющих высокую суммарную мощность.

Считается, что в квартире со стандартной высотой потолков, расположенной в средней полосе России, одна секция биметаллического радиатора, имеющая среднюю мощность, способна обеспечивать теплом 1,8 кв. метров площади. Таким образом, для определения нужного количества секций биметаллического радиатора остается лишь поделить площадь комнаты на 1,8.

Наиболее точная методика расчета числа секций с учетом поправочных коэффициентов

Конечно, такая методика расчета привлекает своей простотой, но рассчитывать на ее точность не приходится. Если вы хотите получить более достоверные значения, то придется учесть множество сторонних факторов, в том числе касающихся:

  • Состояния остекления.
  • Количества наружных стен.
  • Качества теплоизоляции наружных стен.
  • Климатических характеристик региона и проч.
Рекомендуем, если вы покупаете радиаторы биметаллические, расчет секций выполнить именно по формуле с поправочными коэффициентами, так как полученное значение будет максимально точным. Итоговая формула в данном случае выглядит следующим образом: нормативное значение тепла (то есть 100 Ватт/кв.м) необходимо умножить на все поправочные коэффициенты, определяющие особенности теплопотребления комнаты.

Описание и расшифровка поправочных коэффициентов

Поправочные коэффициенты:

  • К1 — он учитывает конструкцию остекления в помещении. Для двойных деревянных рам этот коэффициент соответствует 1,27, для двойных пластиковых стеклопакетов — 1,0, а для тройных — 0,85.
  • К2 — определяет качество утепления стен. Если стены дома созданы из кирпича, то этот коэффициент принимают за 1, во всех остальных случаях — 1,27. Кстати, наличие дополнительной теплоизоляции стен дает возможность использовать понижающий коэффициент 0,85.
  • К3 — отражает отношение площади окон к полу. В числителе ставится процент остекления, присутствующий в помещении, а в знаменателе — коэффициент теплопотребления (то есть 50/0,8; 40/0,9; 30/1,0; 20/1,1; 10/1,2).
  • K4 — коэффициент, учитывающий среднюю температуру в самую холодную неделю года. Если это значение соответствует -35 градусам по Цельсию, то К4=1,5, при -25 — 1,3, при -20 — 1,1, при -15 — 0,9, а при -10 — 0,7.
  • К5 — учитывает число наружных стен. При наличии одной наружной стены в помещении он соответствует 1,1, а каждая последующая увеличивает это значение на 0,1.
  • К6 — необходим для учета влияния теплового режима помещения, находящегося на этаж выше. Если там расположен холодный чердак, то К6 принимают на 1, если отапливаемый, то за 0,6, если жилое помещение — 0,8.
  • К7 — коэффициент, с помощью которого выражается зависимость от высоты потолков. При стандартном значении 2,5 метра он принимается равным 1. Повышение этого значения на 0,5 метра делает К7 больше на 0,05, при 3 метрах — 1,05, при 3,5 метрах — 1,1, при 4,0 метрах — 1,15, а при 4,5 метрах — 1,2.
Как показывает практика, очень большое значение оказывает, какое именно помещение расположено над комнатой, где планируется установка биметаллических радиаторов, а также существенную «лепту» вносит количество наружных стен квартиры. Если сделать расчет без учета этих факторов, то с большой долей вероятности в помещении будет слишком жарко, или наоборот — со временем придется наращивать радиатор. Намного правильнее и удобнее сразу сделать точный расчет и выполнить установку биметаллического радиатора отопления с идеально подходящими техническими характеристиками.


Пример

Рассмотрим пример расчета и определим, сколько секций биметаллического радиатора нужно для полноценного обогрева помещения, находящегося в доме из кирпича, на последнем этаже здания с неотапливаемым чердаком. При этом в комнате установлены двойные стеклопакеты, а отношение остекления к площади пола соответствует 30%. Отметим, что квартира, где находится комната — угловая, площадь помещения — 18 квадратных метров. Сам многоквартирный дом расположен в средней полосе РФ, где в самую холодную неделю в году средняя температура составляет -10 градусов по Цельсию.

При таких вводных данных формула расчета секций биметаллического радиатора будет выглядеть следующим образом:

  • 100 Ватт/метр*1,0*1,0*1,0*0,7*1,2*1,0*=84 Вт/кв.м
  • Полученное значение необходимо умножить на площадь комнаты: 18*84=1512 Ватт.
  • Остается лишь разделить 1512 Ватт на тепловую мощность одной секции, мы примем это значение за 170 Вт (на практике нужно уточнить в паспорте или описании на изделие). В итоге получаем 8,89, то есть идеальное количество секций биметаллического радиатора в представленном примере — 9.


Использование онлайн-калькулятора для расчета: в чем преимущества?

Если времени или желания выполнять самостоятельные расчеты нет, то можно воспользоваться бесплатными онлайн-программами. Для этого необходимо найти специальный калькулятор для расчета секций биметаллических радиаторов. В таких программах, помимо обозначенных выше коэффициентов, также требуется указать информацию, которая касается:

  • Особенностей установки радиатора. Например, возможен монтаж устройства открыто на стене, под подоконником, в стеновой нише.
  • Наличия или отсутствия декоративного кожуха.
  • Схемы подключения радиатора.
  • Расположения дома (а точнее — на какую сторону света выходят внешние стены дома).
Использование дополнительных данных позволяет выполнить наиболее точный расчет. Если у вас появились вопросы по способам определения необходимого количества секций биметаллического радиатора или вы хотите доверить проведение работ по расчету профессионалам, достаточно связаться с менеджером «САНТЕХПРОМ» по телефону +7 (495) 730-70-80. Представитель компании предоставит необходимые консультации и поможет точно узнать, сколько секций биметаллического радиатора нужно для вашей комнаты.

Расчёт количества секций радиатора отопления

Очень важно купить современные качественные и эффективные батареи. Но куда важнее правильно произвести расчёт количества секций радиатора, чтобы в холодную пору он должным образом прогревал помещение и не пришлось думать об установке дополнительных переносных отопительных приборов, которые увеличат расход средств на отопление.

Содержание статьи:

СНиП и основные предписания

Сегодня можно назвать огромное количество СНиПов, которые описывают правила проектирования и эксплуатации отопительных систем в различных помещениях. Но наиболее понятным и простым является документ «Отопление, вентиляция и кондиционирование» под номером 2.04.05.

В нем подробно описаны следующие разделы:

  1. Общие положения, касающиеся проектирования систем отопления
  2. Правила проектирования систем отопления зданий
  3. Особенности прокладки труб отопительной системы

Монтировать радиаторы отопления необходимо также согласно СНиП под номером 3.05.01. Он предписывает следующие правила монтажа, без которых произведенные расчеты количества секций окажутся малоэффективны:

  1. Максимальная ширина радиатора не должна превысить 70% от аналогичной характеристики оконного проема, под которым он устанавливается
  2. Радиатор должен крепиться по центру оконного проема (допускается незначительная погрешность – не более 2 см)
  3. Рекомендуемое пространство между радиаторами и стеной – 2-5 см
  4. Над полом высота не должны быть более 12 см
  5. Расстояние до подоконника от верхней точки батареи – не менее 5 см
  6. В иных случаях для улучшения теплоотдачи поверхность стен покрывают отражающим материалом

Следовать таким правилам необходимо для того, чтобы воздушные массы могли свободно циркулировать и сменять друг друга.

Читайте так же, наш сравнительный обзор различных видов радиаторов отопления

Расчет по объему

Чтобы точно произвести расчёт количества секций отопительного радиатора, необходимых для эффективного и комфортного отопления жилого помещения, следует принимать во внимания его объем. Принцип весьма прост:

  1. Определяем потребность тепла
  2. Узнаем количество секций, способных его отдавать

СНиП предписывает учитывать потребность в тепле для любого помещения – 41 Вт на 1 м. куб. Однако этот показатель весьма относителен. Если стены и пол плохо утеплены, это значение рекомендуют увеличить до 47-50 Вт, ведь часть тепла будет утрачиваться. В ситуациях, когда по поверхностям уже уложен качественный теплоизолятор, смонтированы качественные окна ПВХ и устранены сквозняки – данный показатель можно принять равным 30-34 Вт.

Если в комнате расположены экранированные радиаторы отопления, потребность в тепле необходимо увеличить до 20%. Часть тепловой нагретых воздушных масс не будет пропускаться экраном, циркулируя внутри и быстро остывая.

Формулы расчета количества секций по объему помещения, с примером

Определившись с потребностью на один куб, можно приступит к вычислениям (пример на конкретных цифрах):

  1. На первом шаге рассчитываем объем помещения по простой формуле: [высота]*[длина]*[ширина] (3х4х5=60 куб м.)
  2. Следующий этап – определение потребности теплоты для конкретно рассматриваемого помещения по формуле: [объем]*[потребность на м. куб.] (60х41=2460 Вт)
  3. В паспорте, прилагаемом к радиатору отопления, необходимо узнать мощность одной секции – средний показатель современных моделей 170 Вт
  4. Определить желаемое количество ребер можно по формуле: [общая потребность в тепле]/[мощность одной секции] (2460/170=14.5)
  5. Округление рекомендуется делать в большую сторону – получаем 15 секций

Многие производители не учитывают, что теплоноситель, циркулирующий по трубам, имеет далеко не максимальную температуру. Следовательно, мощность ребер будет ниже, чем указанное предельное значение (именно ее прописывают в паспорте). Если нет минимального показателя мощности, значит имеющийся для упрощения расчетов занижают на 15-25%.

Расчет по площади

Предыдущий метод расчета – прекрасное решение для помещений, у которых высота более 2.7 м. В комнатах с более низкими потолками (до 2.6 м) можно воспользоваться другим способом, приняв за основу площадь.

В этом случае, рассчитывая общее количество тепловой энергии, потребность на один кв. м. берут равной 100 Вт. Каких-либо корректировок в него покуда вносить не требуется.

Формулы расчета количества секций по площади помещения, с примером

  1. На первом этапе определяется общая площадь помещения: [длина]* [ширина] (5х4=20 кв. м.)
  2. Следующий шаг – определение тепла, необходимого для обогрева всего помещения: [площадь]* [потребность на м. кв.] (100х20=2000 Вт)
  3. В паспорте, прилагаемом к радиатору отопления, необходимо узнать мощность одной секции – средний показатель современных моделей 170 Вт
  4. Для определения необходимого количества секций следует воспользоваться формулой: [общая потребность в тепле]/[мощность одной секции] (2000/170=11.7)
  5. Вносим поправочные коэффициенты (рассмотрены далее)
  6. Округление рекомендуется делать в большую сторону – получаем 12 секций

Поправки, вносимые в расчет и советы

Рассмотренные выше методы расчёта количества секций радиатора прекрасно подходят для помещений, высота которых достигает 3-х метров. Если этот показатель больше, необходимо увеличивать тепловую мощность прямо пропорционально росту высоты.

Если весь дом оснащен современными пластиковыми окнами, у которых коэффициент тепловых потерь максимально снижен – появляется возможность сэкономить и уменьшить полученный результат до 20%.

Считается, что стандартная температура теплоносителя, циркулирующего по отопительной системе – 70 градусов. Если она ниже этого значения, необходимо на каждые 10 градусов увеличивать полученный результат на 15%. Если выше – наоборот уменьшать.

Помещения, площадь которых более 25 кв. м. отопить одним радиатором, даже состоящим из двух десятков секций, будет крайне проблематично. Чтобы решить подобную проблему, необходимо вычисленное число секций поделить на две равные части и установить две батареи. Тепло в этом случае будет распространяться по комнате более равномерно.

Если в помещении два оконных проема, радиаторы отопления нужно размещать под каждым из них. Они должны быть по мощности в 1.7 раза больше номинальной, определенной при расчетах.

Купив штампованные радиаторы, у которых поделить секции нельзя, необходимо учитывать общую мощность изделия. Если ее недостаточно, следует подумать о покупке второй такой же батареи или чуть менее теплоемкой.

Поправочные коэффициенты

Очень многие факторы могут оказывать влияние на итоговый результат. Рассмотрим, в каких ситуациях необходимо вносить поправочные коэффициенты:

  • Окна с обычным остеклением – увеличивающий коэффициент 1.27
  • Недостаточная теплоизоляция стен – увеличивающий коэффициент 1.27
  • Более двух оконным проемов на помещение – увеличивающий коэффициент 1.75
  • Коллекторы с нижней разводкой – увеличивающий коэффициент 1.2
  • Запас в случае возникновения непредвиденных ситуаций – увеличивающий коэффициент 1.2
  • Применение улучшенных теплоизоляционных материалов – уменьшающий коэффициент 0.85
  • Установка качественных теплоизоляционных стеклопакетов – уменьшающий коэффициент 0.85

Количество вносимых поправок в расчет может быть огромным и зависит от каждой конкретной ситуации. Однако следует помнить, что уменьшать теплоотдачу радиатора отопления значительно легче, чем увеличить. Потому все округления делаются в большую сторону.

Подводим итоги

Если необходимо произвести максимально точный расчёт количества секций радиатора в сложном помещении – не стоит бояться обратиться к специалистам. Самые точные методы, которые описываются в специальной литературе, учитывают не только объем или площадь комнаты, но и температуру снаружи и изнутри, теплопроводность различных материалов, из которых построена коробка дома, и множество других факторов.

Безусловно, можно не бояться и набрасывать несколько ребер к полученному результату. Но и чрезмерное увеличение всех показателей может привести к неоправданным расходам, которые не сразу, порой и не всегда удается окупить.

(PDF) Методы расчета тепла, выделяемого литий-ионным аккумулятором в условиях зарядки-разрядки.

Регулируемый источник питания

и система сбора данных (DEWE ‐ 43)

, которые были подключены к компьютеру.

2.1.3 | Эксперимент по зарядке-разрядке

Устройство для тестирования зарядки-разрядки было разработано для достижения

аналогичных условий для ячеек батареи путем регулирования их тока. Система контроля температуры

, упомянутая в разделе 2.1 был применен

для регистрации тепловых условий. Для генерирования стабильного зарядного тока

был применен стабилизированный источник питания № 2

(номер модели: KXN ‐ 3050D). Таким образом, в зависимости от скорости тепловыделения аккумуляторных элементов, испытательные батареи

значительно зарядились, что привело к увеличению кажущейся температуры

внутри и вокруг термопар. Bat-

результаты температуры и тока элементов питания при различных условиях зарядки

были полностью записаны.Кроме того, для моделирования разрядного сегмента использовалась проволока сопротивления (Cr

20

Ni

80

)

.

2.2 | Методика эксперимента

2.2.1 | Эксперимент с электрическим нагревом

Проволока сопротивления была равномерно обернута вокруг медной трубы

и закреплена термостойкой липкой лентой. Провод сопротивления

был подключен к регулируемому источнику питания постоянного тока №1

электрическими проводами.Все медные трубы, электрические провода и термостойкая клейкая лента

были смонтированы в системе термического давления

.

Термопары типа K были закреплены в медной трубе во время испытаний

для измерения температуры. В случае теплового разгона может произойти

, при температурах примерно от 150 ° C до 200 ° C максимальная температура

останется ниже 120 ° C в большинстве наших экспериментов по электрическому нагреву

.

Перед тестом в медную трубу вставляется аккумулятор. В соответствии с проектными условиями, электронагревательный аппарат

был предварительно настроен на достижение необходимой мощности нагрева. Между тем, оборудование для сбора данных

использовалось для вывода данных о температуре.

2.2.2 | Эксперимент по зарядке-разрядке

(1) В экспериментах по зарядке отрицательный полюс стабилизированного источника питания постоянного тока №2

был подключен к отрицательному полюсу батареи

, а положительный полюс — к другой конец с помощью электрического провода.

В соответствии с экспериментальными условиями, зарядный ток составлял

, скорректированный для получения расчетного значения.

(2) В эксперименте по разрядке отрицательный и положительный полюса литий-ионной батареи

были подключены к проводу сопротивления к

, образуя цепь. Сопротивление разряда может быть отрегулировано

в соответствии с проектными экспериментальными условиями.

2.3 | Условия эксперимента

Всего было проведено 14 испытаний на электрообогрев.Элементы батареи

были индивидуально нагреты с помощью провода термического сопротивления, упомянутого

в разделе 2.2. Батарейный элемент был помещен по центру внутри трубы и механически закреплен проволокой. Мощность нагрева была установлена ​​равной

постоянной для каждого испытания. Во время всего экспериментального моделирования мощность нагрева

увеличилась с 3,3 до 21 Вт. Однако элементы

все еще не могли перейти в режим теплового разгона, что указывает на отсутствие утечки

и веса элементов не изменились.В этом случае все еще может применяться правило сохранения энергии. Для достижения

численное сравнение тепловых эффектов, эксперименты по зарядке и разрядке

были проведены в одних и тех же условиях окружающей среды. Подробные экспериментальные условия перечислены в

Таблица 1.

3 | РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

3.1 | Метод аналогии

Во время тепловых экспериментов температура была ограничена ниже 120 ° C до

для предотвращения теплового разгона.На рисунке 2 показаны измеренные температуры

литий-ионных батарей при различной мощности электрического нагрева.

отражает то, что чем выше мощность электрического нагрева, тем выше становится скорость выработки тепла

.

Для оценки тепла, выделяемого батареями во время процесса зарядки или разрядки, были выбраны две соответствующие кривые

на Рисунке 2 для моделирования температурных профилей с целевым значением

, которое находилось в условиях зарядки или разрядки.Чтобы

оценить предел тепловой функции, здесь используется теорема сжатия

, чтобы подтвердить предел тепла, выделяемого батареей, путем сравнения с двумя известными кривыми, пределы которых уже смоделированы в

.

эксперимент по электронагреву. На основании этого моделирования среднее значение

этих двух расчетных тепловых мощностей можно рассматривать как

как эквивалентное количество тепла, производимого батареей в процессе зарядки или

разрядки.При испытаниях на нагрев тепло, подаваемое системой обогрева

, Q

в

, можно выразить как

Qin ¼Qeh; cu þQeh; Lib þQeh; потери (1)

, где Q

eh, cu

— это тепло, поглощаемое медной трубкой, Q

eh, Lib

— это

тепла, поглощаемое батареей, и Q

eh, потеря

— тепло, передаваемое в окружающую среду

.

При испытаниях заряда-разряда тепло, выделяемое батареей, Q

ch

,

можно записать как

Qch ¼Qch; cu þQch; Lib þQch; loss (2)

где Q

ch, Lib

— это количество тепла, образовавшееся для температуры батареи —

, Q

ch, cu

— тепло, передаваемое от батареи к медной трубе

, и Q

ch, потеря

— это тепло, передаваемое от батареи к медной трубе

. потеря тепла от батареи в окружающую среду

.

Поскольку основные режимы процесса теплопередачи, соответствующие электронным

испытаниям нагрева и испытаниям заряда-разряда, почти одинаковы. Мы просто предполагаем, что

Q

ch, убыток

= Q

eh, убыток

. Также одинакова температура батареи

и медной трубы. Энергия, производимая источником постоянного тока

№1, была полностью преобразована в тепло

в условиях электрического нагрева.

Температурные зависимости батарей при разном токе заряда

, например, 7,8 А, 9,1 А и 10,4 А, показаны на рис. 3A, B, C,

WANG ET AL. 221

Изменение температуры и Теплоемкость

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Наблюдать за теплопередачей, а также за изменением температуры и массы.
  • Рассчитайте конечную температуру после теплопередачи между двумя объектами.

Одним из основных эффектов теплопередачи является изменение температуры: нагревание увеличивает температуру, а охлаждение снижает ее. Мы предполагаем, что фазового перехода нет и что система не выполняет никаких работ. Эксперименты показывают, что передаваемое тепло зависит от трех факторов: изменения температуры, массы системы, а также вещества и фазы вещества.

Рис. 1. Тепло Q , передаваемое для изменения температуры, зависит от величины изменения температуры, массы системы, а также от вещества и фазы.(а) Количество переданного тепла прямо пропорционально изменению температуры. Чтобы удвоить изменение температуры массы m, вам нужно добавить в два раза больше тепла. (б) Количество передаваемого тепла также прямо пропорционально массе. Чтобы вызвать эквивалентное изменение температуры в удвоенной массе, вам нужно добавить в два раза больше тепла. (c) Количество передаваемого тепла зависит от вещества и его фазы. Если требуется количество тепла Q , чтобы вызвать изменение температуры Δ T в данной массе меди, потребуется 10.В 8 раз больше тепла, чтобы вызвать эквивалентное изменение температуры в той же массе воды, при условии отсутствия фазовых изменений ни в одном из веществ.

Зависимость от изменения температуры и массы легко понять. Поскольку (средняя) кинетическая энергия атома или молекулы пропорциональна абсолютной температуре, внутренняя энергия системы пропорциональна абсолютной температуре и количеству атомов или молекул. Благодаря тому, что переданное тепло равно изменению внутренней энергии, тепло пропорционально массе вещества и изменению температуры.Передаваемое тепло также зависит от вещества, так что, например, количество тепла, необходимое для повышения температуры, меньше для спирта, чем для воды. Для одного и того же вещества передаваемое тепло также зависит от фазы (газ, жидкость или твердое тело).

Теплопередача и изменение температуры

Количественная связь между теплопередачей и изменением температуры включает все три фактора: Q = mc Δ T , где Q — символ теплопередачи, m — масса вещества и Δ T — изменение температуры.Обозначение c означает удельную теплоемкость и зависит от материала и фазы. Удельная теплоемкость — это количество тепла, необходимое для изменения температуры 1,00 кг массы на 1,00 ° C. Удельная теплоемкость c — это свойство вещества; его единица СИ — Дж / (кг К) или Дж / (кг ºC). Напомним, что изменение температуры (Δ T ) одинаково в единицах кельвина и градусов Цельсия. Если теплопередача измеряется в килокалориях, то единица удельной теплоемкости — ккал / (кг ⋅ ºC).

Значения удельной теплоемкости обычно нужно искать в таблицах, потому что нет простого способа их вычислить. Как правило, удельная теплоемкость также зависит от температуры. В таблице 1 приведены типичные значения теплоемкости для различных веществ. За исключением газов, температурная и объемная зависимость удельной теплоемкости большинства веществ слабая. Из этой таблицы видно, что удельная теплоемкость воды в пять раз больше, чем у стекла и в десять раз больше, чем у железа, что означает, что требуется в пять раз больше тепла, чтобы поднять температуру воды на ту же величину, что и у стекла, и в десять раз больше. много тепла для повышения температуры воды, как для утюга.Фактически, вода имеет одну из самых высоких удельной теплоемкости из всех материалов, что важно для поддержания жизни на Земле.

Пример 1. Расчет необходимого тепла: нагрев воды в алюминиевой кастрюле

Алюминиевая кастрюля массой 0,500 кг на плите используется для нагрева 0,250 литра воды с 20,0 ° C до 80,0 ° C. а) Сколько тепла требуется? Какой процент тепла используется для повышения температуры (б) сковороды и (в) воды?

Стратегия

Кастрюля и вода всегда имеют одинаковую температуру.Когда вы ставите кастрюлю на плиту, температура воды и кастрюли увеличивается на одинаковую величину. Мы используем уравнение теплопередачи для данного изменения температуры и массы воды и алюминия. Значения удельной теплоемкости воды и алюминия приведены в таблице 1.

Решение

Поскольку вода находится в тепловом контакте с алюминием, кастрюля и вода имеют одинаковую температуру.

Рассчитать разницу температур:

Δ T = T f T i = 60.0ºC.

Рассчитайте массу воды. Поскольку плотность воды составляет 1000 кг / м 3 , один литр воды имеет массу 1 кг, а масса 0,250 литра воды составляет м w = 0,250 кг.

Рассчитайте тепло, передаваемое воде. Используйте удельную теплоемкость воды в таблице 1:

.

Q w = м w c w Δ T = (0,250 кг) (4186 Дж / кгºC) (60,0ºC) = 62.8 кДж.

Рассчитайте тепло, передаваемое алюминию. Используйте удельную теплоемкость алюминия в таблице 1:

.

Q Al = м Al c Al Δ T = (0,500 кг) (900 Дж / кг ° C) (60,0 ° C) = 27,0 × 10 4 J = 27,0 кДж . <

Сравните процент тепла, поступающего в сковороду, и тепла, уходящего в воду. Сначала найдите общее переданное тепло:

Q Итого = Q w + Q Al = 62.8 кДж + 27,0 кДж = 89,8 кДж.

Таким образом, количество тепла, идущего на нагревание сковороды, равно

.

[латекс] \ frac {27.0 \ text {kJ}} {89.8 \ text {kJ}} \ times100 \% = 30.1 \% \\ [/ latex]

, а на подогрев воды —

.

[латекс] \ frac {62,8 \ text {кДж}} {89,8 \ text {кДж}} \ times100 \% = 69,9 \% \\ [/ latex].

Обсуждение

В этом примере тепло, передаваемое контейнеру, составляет значительную долю от общего переданного тепла. Хотя вес кастрюли в два раза больше, чем у воды, удельная теплоемкость воды более чем в четыре раза больше, чем у алюминия.Следовательно, для достижения заданного изменения температуры воды требуется чуть более чем в два раза больше тепла по сравнению с алюминиевым поддоном.

Пример 2. Расчет повышения температуры в результате работы, проделанной с веществом: перегрев тормозов грузовика на спуске

Рис. 2. Дымящиеся тормоза этого грузовика — видимое свидетельство механического эквивалента тепла.

Тормоза грузовика, используемые для контроля скорости на спуске, работают, преобразуя гравитационную потенциальную энергию в повышенную внутреннюю энергию (более высокую температуру) тормозного материала.Это преобразование предотвращает преобразование потенциальной гравитационной энергии в кинетическую энергию грузовика. Проблема в том, что масса грузовика велика по сравнению с массой тормозного материала, поглощающего энергию, и повышение температуры может происходить слишком быстро, чтобы тепло передавалось от тормозов в окружающую среду.

Рассчитайте повышение температуры 100 кг тормозного материала со средней удельной теплоемкостью 800 Дж / кг ºC, если материал сохраняет 10% энергии от грузовика массой 10 000 кг, спускающегося 75.0 м (при вертикальном перемещении) с постоянной скоростью.

Стратегия

Если тормоза не применяются, потенциальная гравитационная энергия преобразуется в кинетическую энергию. При срабатывании тормозов потенциальная гравитационная энергия преобразуется во внутреннюю энергию тормозного материала. Сначала мы вычисляем гравитационную потенциальную энергию ( Mgh ), которую весь грузовик теряет при спуске, а затем находим повышение температуры, возникающее только в тормозном материале.

Решение
  1. Рассчитайте изменение гравитационной потенциальной энергии при спуске грузовика с горы Mgh = (10,000 кг) (9.{\ circ} C \\ [/ латекс].
Обсуждение

Эта температура близка к температуре кипения воды. Если бы грузовик ехал какое-то время, то непосредственно перед спуском температура тормозов, вероятно, была бы выше, чем температура окружающей среды. Повышение температуры при спуске, вероятно, приведет к повышению температуры тормозного материала выше точки кипения воды, поэтому этот метод непрактичен. Однако эта же идея лежит в основе недавней гибридной технологии автомобилей, в которой механическая энергия (гравитационная потенциальная энергия) преобразуется тормозами в электрическую энергию (аккумулятор).

Таблица 1. Удельная теплоемкость различных веществ
Вещества Удельная теплоемкость ( c )
Твердые вещества Дж / кг ⋅ ºC ккал / кг ⋅ ºC
Алюминий 900 0,215
Асбест 800 0,19
Бетон, гранит (средний) 840 0.20
Медь 387 0,0924
Стекло 840 0,20
Золото 129 0,0308
Человеческое тело (в среднем при 37 ° C) 3500 0,83
Лед (в среднем, от −50 ° C до 0 ° C) 2090 0,50
Чугун, сталь 452 0,108
Свинец 128 0.0305
Серебро 235 0,0562
Дерево 1700 0,4
Жидкости
Бензол 1740 0,415
Этанол 2450 0,586
Глицерин 2410 0,576
Меркурий 139 0,0333
Вода (15.0 ° С) 4186 1.000
Газы
Воздух (сухой) 721 (1015) 0,172 (0,242)
Аммиак 1670 (2190) 0,399 (0,523)
Двуокись углерода 638 (833) 0,152 (0,199)
Азот 739 (1040) 0,177 (0,248)
Кислород 651 (913) 0.156 (0,218)
Пар (100 ° C) 1520 (2020) 0,363 (0,482)

Обратите внимание, что Пример 2 является иллюстрацией механического эквивалента тепла. В качестве альтернативы повышение температуры может быть произведено с помощью паяльной лампы, а не механически.

Пример 3. Расчет конечной температуры при передаче тепла между двумя телами: заливка холодной воды в горячую кастрюлю

Допустим, вы залили 0,250 кг 20.0ºC воды (около чашки) в алюминиевую кастрюлю весом 0,500 кг, снятую с плиты, при температуре 150ºC. Предположим, что поддон стоит на изолированной подушке и выкипает незначительное количество воды. Какова температура, когда вода и поддон через короткое время достигают теплового равновесия?

Стратегия

Сковорода помещается на изолирующую подкладку так, чтобы теплоотдача с окружающей средой была незначительной. Изначально кастрюля и вода не находятся в тепловом равновесии: кастрюля имеет более высокую температуру, чем вода.Затем теплообмен восстанавливает тепловое равновесие, когда вода и поддон соприкасаются. Поскольку теплопередача между поддоном и водой происходит быстро, масса испарившейся воды незначительна, а величина тепла, теряемого поддоном, равна теплу, полученному водой. Обмен тепла прекращается, когда достигается тепловое равновесие между кастрюлей и водой. Теплообмен можно записать как | Q горячий | = Q холодный .

Решение

Используйте уравнение для теплопередачи Q = mc Δ T , чтобы выразить тепло, теряемое алюминиевой сковородой, через массу сковороды, удельную теплоемкость алюминия, начальную температуру сковороды и конечная температура: Q горячий = м Al c Al ( T f — 150ºC).

Выразите тепло, полученное водой, через массу воды, удельную теплоемкость воды, начальную температуру воды и конечную температуру: Q холодная = м W c W ( T f — 20,0 ° C).

Обратите внимание, что Q hot <0 и Q cold > 0 и что они должны быть в сумме равными нулю, потому что тепло, теряемое горячей сковородой, должно быть таким же, как тепло, полученное холодной водой:

[латекс] \ begin {array} {lll} Q _ {\ text {cold}} + Q _ {\ text {hot}} & = & 0 \\ Q _ {\ text {cold}} & = & — Q _ {\ text {hot}} \\ m _ {\ text {W}} c _ {\ text {W}} \ left (T _ {\ text {f}} — 20.{\ circ} \ text {C} \ end {array} \\ [/ latex]

Обсуждение

Это типичная проблема калориметрии — два тела при разных температурах контактируют друг с другом и обмениваются теплом до тех пор, пока не будет достигнута общая температура. Почему конечная температура намного ближе к 20,0ºC, чем к 150ºC? Причина в том, что вода имеет большую удельную теплоемкость, чем большинство обычных веществ, и поэтому претерпевает небольшое изменение температуры при данной теплопередаче. Большой водоем, например озеро, требует большого количества тепла для значительного повышения температуры.Это объясняет, почему температура в озере остается относительно постоянной в течение дня, даже когда изменение температуры воздуха велико. Однако температура воды действительно меняется в течение длительного времени (например, с лета на зиму).

Эксперимент на вынос: изменение температуры земли и воды

Что нагревается быстрее, земля или вода?

Для изучения разницы в теплоемкости:

  • Поместите равные массы сухого песка (или почвы) и воды одинаковой температуры в две небольшие банки.(Средняя плотность почвы или песка примерно в 1,6 раза больше плотности воды, поэтому вы можете получить примерно равную массу, используя на 50% больше воды по объему.)
  • Нагрейте оба предмета (в духовке или нагревательной лампе) одинаковое время.
  • Запишите конечную температуру двух масс.
  • Теперь доведите обе банки до одинаковой температуры, нагревая их в течение более длительного периода времени.
  • Снимите банки с источника тепла и измеряйте их температуру каждые 5 минут в течение примерно 30 минут.

Какой образец остывает быстрее всего? Эта деятельность воспроизводит явления, ответственные за дующий с суши и морской бриз.

Проверьте свое понимание

Если 25 кДж необходимо для повышения температуры блока с 25 ° C до 30 ° C, сколько тепла необходимо для нагрева блока с 45 ° C до 50 ° C?

Решение

Теплопередача зависит только от разницы температур. Поскольку разница температур в обоих случаях одинакова, во втором случае необходимы те же 25 кДж.

Сводка раздела

  • Передача тепла Q , которая приводит к изменению Δ T температуры тела массой м составляет Q = мк Δ T , где c — удельная теплоемкость материала. Это соотношение также можно рассматривать как определение удельной теплоемкости.

Концептуальные вопросы

  1. Какие три фактора влияют на теплопередачу, необходимую для изменения температуры объекта?
  2. Тормоза в автомобиле повышают температуру на Δ T при остановке автомобиля со скорости v .Насколько больше было бы Δ T , если бы автомобиль изначально имел вдвое большую скорость? Вы можете предположить, что автомобиль останавливается достаточно быстро, чтобы не отводить тепло от тормозов.

Задачи и упражнения

  1. В жаркий день температура в бассейне объемом 80 000 л повышается на 1,50ºC. Какова чистая теплопередача при этом нагреве? Игнорируйте любые осложнения, такие как потеря воды из-за испарения.
  2. Докажите, что 1 кал / г · ºC = 1 ккал / кг · ºC.
  3. Для стерилизации 50.Стеклянная детская бутылочка 0 г, мы должны поднять ее температуру с 22,0 ° С до 95,0 ° С. Какая требуется теплопередача?
  4. Одинаковая передача тепла идентичным массам разных веществ вызывает разные изменения температуры. Рассчитайте конечную температуру, когда 1,00 ккал тепла передается 1,00 кг следующих веществ, первоначально при 20,0 ° C: (a) вода; (б) бетон; (в) сталь; и d) ртуть.
  5. Потирание рук согревает их, превращая работу в тепловую энергию. Если женщина трет руки взад и вперед в общей сложности 20 движений, на расстоянии 7.50 см на руб, а при средней силе трения 40,0 Н, что такое повышение температуры? Масса согреваемых тканей всего 0,100 кг, в основном в ладонях и пальцах.
  6. Блок чистого материала массой 0,250 кг нагревают с 20,0 ° C до 65,0 ° C за счет добавления 4,35 кДж энергии. Вычислите его удельную теплоемкость и определите вещество, из которого он, скорее всего, состоит.
  7. Предположим, что одинаковые количества тепла передаются различным массам меди и воды, вызывая одинаковые изменения температуры.Какое отношение массы меди к воде?
  8. (a) Количество килокалорий в пище определяется калориметрическими методами, при которых пища сжигается и измеряется теплоотдача. Сколько килокалорий на грамм содержится в арахисе весом 5,00 г, если энергия его горения передается 0,500 кг воды, содержащейся в алюминиевой чашке весом 0,100 кг, что вызывает повышение температуры на 54,9 ° C? (b) Сравните свой ответ с информацией на этикетке, содержащейся на упаковке арахиса, и прокомментируйте, согласуются ли значения.
  9. После интенсивных упражнений температура тела человека весом 80,0 кг составляет 40,0 ° C. С какой скоростью в ваттах человек должен передавать тепловую энергию, чтобы снизить температуру тела до 37,0 ° C за 30,0 мин, если тело продолжает вырабатывать энергию со скоростью 150 Вт? 1 Вт = 1 Дж / с или 1 Вт = 1 Дж / с.
  10. Даже при остановке после периода нормальной эксплуатации большой промышленный ядерный реактор передает тепловую энергию со скоростью 150 МВт за счет радиоактивного распада продуктов деления.Эта теплопередача вызывает быстрое повышение температуры в случае отказа системы охлаждения (1 Вт = 1 джоуль / сек или 1 Вт = 1 Дж / с и 1 МВт = 1 мегаватт). (a) Рассчитайте скорость повышения температуры в градусах Цельсия в секунду (ºC / с), если масса активной зоны реактора составляет 1,60 × 10 5 кг, а ее средняя удельная теплоемкость составляет 0,3349 кДж / кг ºC. (b) Сколько времени потребуется, чтобы получить повышение температуры на 2000 ° C, которое может привести к расплавлению некоторых металлов, содержащих радиоактивные материалы? (Начальная скорость повышения температуры будет больше, чем рассчитанная здесь, потому что теплопередача сосредоточена в меньшей массе.Позже, однако, повышение температуры замедлится, поскольку стальная защитная оболочка 5 × 10 5 кг также начнет нагреваться.)

Рисунок 3. Бассейн с радиоактивным отработавшим топливом на атомной электростанции. Отработанное топливо долго остается горячим. (кредит: Министерство энергетики США)

Глоссарий

удельная теплоемкость: количество тепла, необходимое для изменения температуры 1,00 кг вещества на 1,00 ºC

Избранные решения проблем и упражнения

1.5,02 × 10 8 Дж

3. 3.07 × 10 3 Дж

5. 0,171ºC

7. 10,8

9. 617 Вт


% PDF-1.5 % 1 0 obj> эндобдж 2 0 obj> эндобдж 3 0 obj> / Метаданные 325 0 R / Страницы 6 0 R / StructTreeRoot 164 0 R >> эндобдж 4 0 obj> эндобдж 5 0 obj> эндобдж 6 0 obj> эндобдж 7 0 obj> эндобдж 8 0 obj> эндобдж 9 0 obj> / MediaBox [0 0 481.92 708.72] / Parent 6 0 R / Resources> / Font> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / Properties >>>>> / StructParents 0 / Tabs / S >> эндобдж 10 0 obj> эндобдж 11 0 obj> эндобдж 12 0 obj> эндобдж 13 0 obj> эндобдж 14 0 obj> эндобдж 15 0 obj> эндобдж 16 0 obj [13 0 R 21 0 R 26 0 R 29 0 R 29 0 R 29 0 R 29 0 R 29 0 R 29 0 R 29 0 R 29 0 R 29 0 R 29 0 R 29 0 R 29 0 R 29 0 R 29 0 R 29 0 R 29 0 R 29 0 R 29 0 R 29 0 R 29 0 R 29 0 R 32 0 R 32 0 R 32 0 R 32 0 R 32 0 R 32 0 R 32 0 R 32 0 R 32 0 R 32 0 R 32 0 R 32 0 R 32 0 R 32 0 R 32 0 R 32 0 R 35 0 R 38 0 R 38 0 R 38 0 R 38 0 R 38 0 R 38 0 R 38 0 R 38 0 38 0 R 38 0 R 38 0 R 38 0 R 38 0 R 38 0 R 38 0 R 38 0 R 38 0 R 38 0 R 38 0 R 38 0 R 38 0 R 38 0 R 41 0 R 44 0 R 47 0 R 53 0 R 56 0 R 59 0 R 59 0 R 59 0 R 59 0 R 59 0 R 59 0 R 59 0 R 59 0 R 59 0 R 59 0 R 59 0 R 59 0 R 62 0 R 62 0 R 62 0 R 62 0 R 62 0 R 62 0 R 62 0 R 62 0 R 62 0 R 62 0 R 62 0 R 62 0 R 62 0 R 62 0 R 62 0 R 65 0 R 67 0 R 70 0 R 70 0 70 0 R 70 0 R 70 0 R 70 0 R 70 0 R 70 0 R 70 0 R 70 0 R 70 0 R 70 0 R 70 0 R 70 0 R 70 0 R 70 0 R 70 0 R 70 0 R 73 0 R 50 0 R] эндобдж 17 0 obj> эндобдж 18 0 obj> эндобдж 19 0 obj> эндобдж 20 0 obj> эндобдж 21 0 obj> эндобдж 22 0 obj> эндобдж 23 0 obj> эндобдж 24 0 obj> эндобдж 25 0 obj> эндобдж 26 0 obj> эндобдж 27 0 obj> эндобдж 28 0 obj> эндобдж 29 0 obj> эндобдж 30 0 obj> эндобдж 31 0 объект> эндобдж 32 0 obj> эндобдж 33 0 obj> эндобдж 34 0 obj> эндобдж 35 0 obj> эндобдж 36 0 obj> эндобдж 37 0 obj> эндобдж 38 0 obj> эндобдж 39 0 obj [42 0 R] эндобдж 40 0 obj> эндобдж 41 0 объект> эндобдж 42 0 obj> эндобдж 43 0 obj> эндобдж 44 0 obj> эндобдж 45 0 obj> эндобдж 46 0 obj> эндобдж 47 0 obj> эндобдж 48 0 obj> эндобдж 49 0 obj> эндобдж 50 0 obj> эндобдж 51 0 obj> эндобдж 52 0 obj [278 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 278 0 278 0 0 556 556 556 556 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 722 0722 722 0 0 0 722 278 0 0 0 833 0 0 0 0 722 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 556 611 556 611 556 333 611 611 278 0 556 278 889 611 611 611 0 389 556 333 611 0 778 0 556] эндобдж 53 0 obj> эндобдж 54 0 obj> эндобдж 55 0 obj [250 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0250 333250 0 0500 0500 0 0 0 0 0 0 333 0 0 0 0 0 0 611 0667 722 611 611 722 722 333 444 0 0 833 0 0 611 722 611 500 556 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 500 500 444 500 444 278 500 500 278 0 444 278 722 500 500 500 0 389 389 278 500 444 667 0 444] эндобдж 56 0 obj> эндобдж 57 0 obj> эндобдж 58 0 obj> ручей xSn0>? 0I% rCM {z H C} m / SjzfQ @ 7 [HURCtdZy.hNfXLіwy: W {«jDk *> vUkM) = Yˉq ~ t, 1DOƂa% lAQ & ŅoxG @ yD + DCwZ» $ ք._ vgrqT $ `A! $ VJLbW% -mX; ‘LP MU م ~ [k˔9s% H] Y`% (V; TQ (Z) p 箿 pvmgUS конечный поток эндобдж 59 0 obj> эндобдж 60 0 obj [63 0 R] эндобдж 61 0 объект> ручей x `ՙ? it4 # d88NpqIl @ & B ش Z ڲ R VNhwr + @ IA Ga- = 9ƒ * 3͛? O ތ @

Параметры зарядки и разрядки аккумулятора

Ключевой функцией аккумулятора в фотоэлектрической системе является обеспечение энергией, когда другие источники энергии недоступны, и, следовательно, батареи в фотоэлектрических системах будут постоянно заряжаться и заряжаться. циклы разгрузки.На все параметры аккумулятора влияет цикл зарядки и перезарядки аккумулятора.

Состояние заряда батареи (BSOC)

Ключевым параметром батареи, используемой в фотоэлектрической системе, является состояние заряда батареи (BSOC). BSOC определяется как доля общей энергии или емкости батареи, которая была использована по сравнению с общей доступной от батареи.

Уровень заряда батареи (BSOC или SOC) показывает отношение количества энергии, хранящейся в настоящее время в батарее, к номинальной номинальной емкости.Например, для батареи с 80% SOC и емкостью 500 Ач энергия, запасенная в батарее, составляет 400 Ач. Распространенным способом измерения BSOC является измерение напряжения батареи и сравнение его с напряжением полностью заряженной батареи. Однако, поскольку напряжение аккумулятора зависит от температуры, а также от состояния заряда аккумулятора, это измерение дает лишь приблизительное представление о состоянии заряда аккумулятора.

Глубина разряда

Во многих типах батарей полная энергия, накопленная в батарее, не может быть извлечена (другими словами, батарея не может быть полностью разряжена) без серьезного и часто непоправимого повреждения батареи.Глубина разряда (DOD) батареи определяет долю энергии, которая может быть снята с батареи. Например, если DOD батареи указан производителем как 25%, то только 25% емкости батареи может быть использовано нагрузкой.

Почти все батареи, особенно для возобновляемых источников энергии, имеют номинальную емкость. Однако фактическая энергия, которая может быть извлечена из аккумулятора, часто (особенно для свинцово-кислотных аккумуляторов) значительно меньше номинальной емкости.Это происходит потому, что, особенно для свинцово-кислотных аккумуляторов, извлечение из аккумулятора полной емкости резко сокращает срок службы аккумулятора. Глубина разряда (DOD) — это доля емкости аккумулятора, которая может быть использована от аккумулятора, и указывается производителем. Например, аккумулятор на 500 Ач с DOD 20% может обеспечить только 500 Ач x 0,2 = 100 Ач.

Суточная глубина разряда

Помимо указания общей глубины разряда, производитель аккумуляторов обычно также указывает суточную глубину разряда.Суточная глубина разряда определяет максимальное количество энергии, которое может быть извлечено из батареи за 24 часа. Обычно в более крупномасштабной фотоэлектрической системе (например, для удаленного дома) размер аккумуляторной батареи изначально такой, что суточная глубина разряда не является дополнительным ограничением. Однако в небольших системах, которые имеют относительно несколько дней хранения, может потребоваться рассчитать суточную глубину разряда.

Скорость зарядки и разрядки

Распространенный способ определения емкости батареи — указать емкость батареи как функцию времени, которое требуется для полной разрядки батареи (обратите внимание, что на практике батарея часто не может быть полностью разряжена).Обозначение для определения емкости батареи таким образом записывается как Cx, где x — время в часах, которое требуется для разряда батареи. C10 = Z (также записывается как C10 = xxx) означает, что емкость аккумулятора равна Z, когда аккумулятор разряжается за 10 часов. Когда скорость разряда уменьшается вдвое (а время, необходимое для разряда батареи, увеличивается вдвое до 20 часов), емкость батареи возрастает до Y. Скорость разряда при разряде батареи за 10 часов определяется путем деления емкости на время.Следовательно, C / 10 — это тариф заряда. Это также может быть записано как 0,1C. Следовательно, спецификация C20 / 10 (также обозначаемая как 0,1C20) — это скорость заряда, полученная, когда емкость батареи (измеренная, когда батарея разряжается за 20 часов) разряжается за 10 часов. Такие относительно сложные обозначения могут возникнуть, когда в течение коротких периодов времени используются более высокие или более низкие тарифы.

Скорость зарядки в амперах выражается в количестве заряда, добавляемого к аккумулятору за единицу времени (т.е.е., Кулон / сек, что является единицей измерения ампер). Скорость заряда / разряда может быть указана напрямую, задавая ток — например, аккумулятор может заряжаться / разряжаться при токе 10 А. Однако более часто скорость заряда / разряда задается путем определения количества времени, необходимого для полностью разрядите аккумулятор. В этом случае скорость разряда определяется как емкость аккумулятора (в Ач), деленная на количество часов, необходимое для зарядки / разрядки аккумулятора. Например, аккумулятор емкостью 500 Ач, который теоретически разряжается до напряжения отключения за 20 часов, будет иметь скорость разряда 500 Ач / 20 ч = 25 А.Кроме того, если аккумуляторная батарея 12 В, то мощность, подаваемая на нагрузку, составляет 25 А x 12 В = 300 Вт. Обратите внимание, что аккумулятор разряжен до максимального уровня только «теоретически», поскольку большинство практичных аккумуляторов не могут быть полностью разряжены без повреждения аккумулятора или сокращения срока его службы.

Режимы зарядки и разрядки

Каждый тип батареи имеет определенный набор ограничений и условий, связанных с режимом зарядки и разрядки, и многие типы аккумуляторов требуют определенных режимов зарядки или контроллеров заряда.Например, никель-кадмиевые батареи перед зарядкой должны быть почти полностью разряжены, в то время как свинцово-кислотные батареи никогда не должны разряжаться полностью. Кроме того, напряжение и ток во время цикла зарядки будут разными для каждого типа аккумулятора. Как правило, зарядное устройство или контроллер заряда, предназначенные для одного типа аккумулятора, не могут использоваться с другим типом.

Что такое рейтинг C батареи и как рассчитать коэффициент C

Скорость заряда и разряда батареи контролируется параметром C Rates.Рейтинг батареи C — это измерение тока, при котором батарея заряжается и разряжается. Емкость аккумулятора обычно рассчитывается и обозначается как 1С (ток 1С), это означает, что полностью заряженный аккумулятор емкостью 10 Ач должен обеспечивать 10 А в течение одного часа. Та же самая батарея на 10 Ач, разряженная с рейтингом 0,5C, будет обеспечивать 5 ампер в течение двух часов, а при разряде со скоростью 2C она будет обеспечивать 20 ампер в течение 30 минут. Рейтинг батареи C важно знать, так как для большинства батарей доступная накопленная энергия зависит от скорости токов заряда и разряда.

ТАБЛИЦА ЗАРЯДА БАТАРЕИ

В приведенной ниже таблице показаны различные номиналы аккумуляторов с указанием времени их обслуживания. Важно знать, что даже несмотря на то, что при разряде батареи при разных скоростях C должны использоваться те же расчеты, что и идентичное количество энергии, в действительности, вероятно, будут некоторые внутренние потери энергии. При более высоких скоростях C некоторая часть энергии может быть потеряна и превращена в тепло, что может привести к снижению мощности на 5% или более.

Чтобы получить достаточно хорошие показания емкости, производители обычно оценивают щелочные и свинцово-кислотные батареи как очень низкие 0.05C, или 20-часовая разрядка. Даже при такой низкой скорости разряда свинцово-кислотная батарея редко достигает 100-процентной емкости, так как батареи имеют переоцененные характеристики. Производители предоставляют компенсацию емкости для корректировки несоответствий, если она разряжается с более высокой скоростью, чем указано.

КАК РАССЧИТАТЬ НОМЕР АККУМУЛЯТОРА

Рейтинг C батареи определяется временем, в течение которого она заряжается или разряжается. Вы можете увеличить или уменьшить показатель C Rate, и в результате это повлияет на время, необходимое для зарядки или разрядки аккумулятора.Время заряда или разряда C Rate изменяется в зависимости от номинала. 1С равен 60 минутам, 0,5С — 120 минутам, а рейтинг 2С равен 30 минутам.

Формула проста.

 t = Время
Cr = C Скорость

t = 1 / Cr (для просмотра в часах)
t = 60 минут / Cr (для просмотра в минутах) 

0.5C Пример скорости

  • 2300 мАч Аккумулятор
  • 2300 мАч / 1000 = 2.3A
  • 0.5C x 2.3A = 1.15A доступно
  • 1 / 0.5C = 2 часа
  • 60/0.5C = 120 минут

2C Пример скорости

  • 2300 мАч Аккумулятор
  • 2300 мАч / 1000 = 2.3A
  • 2C x 2.3A = 4.6A доступно
  • 1 / 2C = 0,5 часа
  • 60 / 2C = 30 минут

30C Пример скорости

  • 2300 мАч Аккумулятор
  • 2300 мАч / 1000 = 2.3A
  • 30C x 2.3A = 69A доступно
  • 60 / 30C = 2 минуты

Вы можете увидеть пример скорости 30C в таблице данных для Power Sonic 26650 LiFePO4 power cell

Вы можете использовать приведенную ниже формулу для расчета выходного тока, мощности и энергии батареи на основе ее класса C.

 Er = Номинальная энергия (Ач)
Cr = C Скорость
I = ток заряда или разряда (амперы)

I = Cr * Er
Cr = I / Er 

КАК УЗНАТЬ РЕЙТИНГ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ

Аккумуляторы меньшего размера обычно имеют рейтинг 1С, который также известен как один час. Например, если ваша батарея имеет маркировку 3000 мАч при одночасовом расходе, то рейтинг 1С составляет 3000 мАч. Обычно вы можете найти показатель C вашей батареи на этикетке и в паспорте батареи. Батареи разного химического состава иногда показывают разную скорость разряда, например, свинцово-кислотные батареи обычно рассчитаны на очень низкую скорость разряда, часто равную нулю.05C, или 20-часовой тариф. Химический состав и конструкция вашей батареи будут определять максимальную скорость разряда вашей батареи, например, литиевые батареи могут выдерживать гораздо более высокие скорости разряда, чем другие химические вещества, такие как щелочные. Если вы не можете найти номинал батареи C на этикетке или в техническом паспорте, мы рекомендуем обратиться напрямую к производителю батареи.

Емкость литиевой батареи по сравнению со свинцово-кислотной при различных токах разряда

ПРИЛОЖЕНИЯ, ТРЕБУЮЩИЕ ВЫСОКИХ СТАВКОВ C

На рынке появляется все больше приложений и устройств, для которых требуется аккумулятор с высокой скоростью разряда.К ним относятся промышленные и потребительские приложения, такие как радиоуправляемые модели, дроны, робототехника и пусковые устройства транспортных средств. Все эти приложения требуют мощного всплеска энергии за короткий промежуток времени.

Большинству пусковых устройств может потребоваться разрядка до 35 ° C, а в радиоуправляемой промышленности используются батареи с высокой скоростью разряда до 50 ° C! На рынке есть некоторые батареи, которые требуют еще более высоких показателей C, основанных на максимальной скорости импульсного разряда, при которой батарея полностью разряжается всего за несколько секунд.Однако большинству приложений не требуются такие высокие ставки C.

Если вам нужна помощь в поиске батареи, подходящей для вашего приложения, свяжитесь с одним из инженеров Power Sonic.

Что такое сульфатированная батарея и как ее предотвратить?

Категории: Блог, Аккумуляторы

Сульфатирование — это образование или накопление кристаллов сульфата свинца на поверхности и в порах активного материала батарей »l…

Прочитайте больше…
Глоссарий терминов по аккумуляторам

Категории: Блог, Аккумуляторы

Этот глоссарий технических терминов разработан, чтобы помочь вам понять часто используемые термины в индустрии аккумуляторных батарей.Активный материал T…

Прочитайте больше…
Полное руководство по батареям AGM

Категории: Блог, Аккумуляторы

ЧТО ТАКОЕ AGM АККУМУЛЯТОР? Вы слышали термин AGM аккумулятор раньше и, возможно, даже знаете, что он означает Absorbent Glass Mat.Но что значит…

Прочитайте больше… Модифицированная кинетическая батарея

, модель


Модифицированная кинетическая модель основана на модели кинетической батареи (Manwell and McGowan, 1993). Модифицированная кинетическая модель добавляет последовательное сопротивление, влияние температуры на емкость, влияние температуры на скорость разложения и разрушение от цикла к циклу в зависимости от глубины разряда (DOD).Модель использует общедоступные данные (например, в некоторых таблицах данных о батареях представлена ​​вся необходимая информация для определения полной модели) и разработана таким образом, что части модели могут быть исключены, если данные недоступны, модель не является репрезентативной. реального поведения, либо поведение не применимо к моделируемым условиям.

Совет: не забудьте указать вес при создании компонента с модифицированной кинетической моделью батареи. Модель использует вес для расчета теплопередачи и теплового поведения.

Различные аспекты модели комбинируются линейно и их легко изолировать, поэтому данные, введенные для создания модели, могут быть воспроизведены при моделировании. Например, вы можете ввести график зависимости срока службы от температуры, который включает точку при 40 ° C и пять лет. Вы можете создать модель с фиксированной температурой 40 ° C и неиспользованной батареей (так что срок службы не имеет значения). Вы можете проверять замену батареи каждые пять лет. По сути, модель максимально проста, но при этом учитывает все желаемые явления.

См. Раздел «Модель кинетической батареи» в справке для обзора модели кинетической батареи (KiBaM) и параметров максимальной емкости, коэффициента емкости и константы скорости. В этом разделе объясняются детали и функции Модифицированной кинетической модели.

Функциональная модель

Поведение батареи при моделировании от временного шага к временному шагу определяется функциональной моделью.

Для данной выходной мощности ток I определяется как:

Pвых. = IVвых. = V0I — R0I2 (1)

Это квадратное уравнение решается относительно тока I.Затем этот ток подается на модель кинетической батареи, чтобы определить состояние для следующего временного шага. Используемые для этого уравнения описаны в разделе справки «Модель кинетической батареи».

Максимальная мощность разряда и максимальная мощность заряда рассчитываются аналогично обычной модели кинетической батареи. Кроме того, существует ограничение максимальной мощности разряда, налагаемое моделью схемы, которое определяется путем определения того, какой ток дает максимальное значение Pout для квадратичной функции в (1):

IPout, макс. = V0 / (2 R0) (2)

Тепловая модель

Температура компонента хранения моделируется как сосредоточенная теплоемкость.Вы указываете теплопроводность по отношению к окружающей среде (ватт на кельвин), массу компонента (фунты; умножьте килограммы на 2,20 для преобразования в фунты) и удельную теплоемкость (джоули на килограмм-кельвин). Если указать нулевую удельную теплоемкость, внутренняя температура аккумулятора будет точно соответствовать температурному ресурсу.

Совет: Если вы не выбрали «Учитывать температурные эффекты?» во входных данных для конкретного объекта на странице «Хранилище» внутренняя температура батареи остается постоянной на уровне, указанном в библиотеке.В этом случае тепловая модель не используется.

На каждом временном шаге моделирования любая энергия, рассеиваемая эффективным последовательным сопротивлением, преобразуется в тепло и увеличивает общую температуру накопительной батареи. Кроме того, тепло отводится или поглощается из окружающей среды в соответствии с уравнением конвекции: q = hΔT. В температурном ресурсе можно указать температуру окружающей среды для моделирования. Потери, указанные во вводе «Другие потери при передаче туда и обратно», не преобразуются в тепло в тепловой модели.

Потери в последовательном сопротивлении преобразуются в тепло:

, где I — ток в амперах, а R — последовательное сопротивление в омах.

Скорость изменения внутренней температуры батареи определяется выделением тепла и скоростью теплообмена с окружающей средой. Это можно описать как энергетический баланс:

где:


м

= масса аккумулятора [кг]

с

= удельная теплоемкость [Дж / кг · К]

ч

= теплопроводность к окружающей среде

т

= [Кельвин, со скоростью изменения в Кельвинах в секунду]

т

= внутренняя температура батареи

Ta

= температура окружающей среды

Решение этого дифференциального уравнения:

где:


Ti

= текущая внутренняя температура батареи

Ti + 1

= температура по истечении времени dt

Это явное уравнение используется для моделирования внутренней температуры.

Температуру компонента хранения можно отобразить на графике результатов временного ряда. Это температура, используемая для расчета температурного воздействия на емкость и скорость разрушения.

Влияние температуры на емкость

Некоторые батареи демонстрируют изменение емкости в зависимости от температуры, например, уменьшение доступной энергии при низких температурах. Вы можете ввести относительную производительность (в процентах от номинальной) в зависимости от температуры (Цельсия) в таблице в зависимости от температуры.вкладка емкости на странице модифицированной кинетической батареи в библиотеке. Модель модифицированной кинетической батареи соответствует квадратичной функции зависимости емкости от данных температуры, которые вы вводите в таблице.

При моделировании HOMER эффективно регулирует минимальное состояние заряда, повышая или понижая, в зависимости от текущей температуры аккумуляторной батареи. Например, рассмотрим случай, когда минимальный уровень заряда, указанный во входных данных для конкретного объекта, составляет 20%. В точке кривой температура / емкость, где емкость составляет 100% (часто около 20 ° или 25 ° C), минимальное состояние заряда равно нулю.Если при низких температурах емкость аккумулятора составляет 80% от номинального значения, минимальный уровень заряда фактически устанавливается на 40%.

Возможен случай, когда аккумулятор находится на минимальном уровне заряда, тогда минимальный уровень заряда увеличивается из-за изменения температуры. Если аккумулятор не заряжен, уровень заряда остается постоянным, ниже минимального уровня заряда. Конечно, аккумулятор не может разряжать какую-либо энергию до тех пор, пока уровень заряда не станет выше минимального уровня заряда.Таким же образом можно полностью разрядить аккумулятор. Если аккумулятор нагревается и минимальный уровень заряда соответственно уменьшается (как в зависимости от типичной зависимости емкости от температуры), HOMER может потреблять больше энергии из ранее разряженной батареи.

Необходимо указать максимальную и минимальную рабочую температуру. Если температура батареи выходит за эти пределы, батарея не работает.

Деградация

Модель модифицированной кинетической батареи отслеживает деградацию с использованием двух переменных, которые увеличиваются по мере разрушения батареи в течение срока ее службы.Один отслеживает время и температуру в течение срока службы пакета, а другой отслеживает износ от циклов с поправкой на глубину разряда. Каждая из этих двух величин представляет собой частичное ухудшение от 0, когда упаковка новая, до 0,2 в конце срока службы (для предела снижения емкости 20% по умолчанию).

Функциональная деградация моделируется как постепенное уменьшение емкости запоминающего устройства и увеличение последовательного сопротивления. Ухудшение емкости следует за максимальным из двух значений; какая бы переменная ни была выше, определяет частичное снижение емкости.Последовательное сопротивление увеличивается на сумму двух переменных деградации. См. Описание этого подхода в Neubauer 2014 и Smith and Earleywine 2012.

Календарь деградации

Первая переменная деградации увеличивается с каждым временным шагом независимо от того, используется ли компонент хранения или простаивает. Скорость увеличения этой переменной зависит только от температуры, как описано в следующем соотношении:

узлы = B * e-d / T

В приведенном выше уравнении kt — это скорость увеличения переменной деградации времени и температуры.B и d — константы, соответствующие данным, а T — температура в Кельвинах. Константа B масштабируется таким образом, что переменная деградации изменяется от нуля до 0,2 (или значение предела деградации емкости при нажатии кнопки «Пересчитать») в течение одного срока службы. При такой подгонке входные данные теоретически могут быть воспроизведены при моделировании. Если при моделировании батарея поддерживается при постоянной температуре, переменная деградации времени и температуры достигает 0,2 (или установленного вами предела снижения емкости) по истечении времени, указанного для этой температуры.Вы можете ввести данные в виде зависимости срока годности от температуры в годах в таблице на вкладке «Температура и срок службы» на странице «Модифицированная кинетическая батарея» в библиотеке.

Цикл деградации

Вторая переменная деградации отслеживает усталость батареи от цикла. Связь между циклами до отказа и глубиной разряда (DOD) описывается следующим уравнением:

1 / N = ADβ

В приведенном выше уравнении N — количество циклов, D — глубина разряда (дробное число от 0 до 1), а A и β

— это подходящие константы.Эти константы соответствуют данным, которые вы вводите в таблице циклов в зависимости от глубины разряда на вкладке «Срок службы цикла». Константа A масштабируется так, что переменная деградации изменяется от нуля до 0,2 (или любого другого предела снижения емкости, который вы устанавливаете при нажатии кнопки «Пересчитать») в течение жизненного цикла циклов. Подобно описанным выше срокам службы и температуре, входные данные воспроизводятся при моделировании; Если вы используете модель, в которой батарея заряжается и разряжается циклически в определенном DOD, батарея достигает конца срока службы при количестве циклов, указанном для DOD.

При моделировании алгоритм подсчета дождевого потока используется для преобразования временных рядов состояния заряда батареи в дискретные циклы, каждый с DOD. Используя приведенное выше уравнение, вычисляется доля снижения срока службы для каждого цикла и суммируется для расчета общего ухудшения следующим образом:

Каждый цикл имеет глубину разгрузки Di. Суммирование выполняется по всем циклам, вычисленным с использованием метода подсчета дождевого потока, чтобы вычислить совокупную величину ухудшения переменной ухудшения срока службы.См. ASTM E1049-85 (2011) e1 и Manwell, McGowan et. al. 2005 г. за внедрение и обоснование алгоритма подсчета дождевого потока.

Примечание. Поскольку влияние температуры на емкость аккумулятора изменяет минимальное состояние заряда аккумулятора, чтобы изменить емкость аккумулятора, количество циклов зарядки / разрядки до истечения срока службы аккумулятора может незначительно отличаться от указанного значения. Например, для батареи с минимальным уровнем заряда 20%, 1000 циклов до отказа при 80% DOD и емкостью, которая уменьшается при низких температурах, минимальное состояние заряда может возрасти до 25%, чтобы смоделировать уменьшенную емкость при более низком уровне разряда. температура.В этом случае батарея может прослужить более 1000 полных циклов.

Окончание срока службы

Батарея считается разряженной и немедленно заменяется «по окончании срока службы», как это определено календарным и циклическим ухудшением характеристик. Параметры этих двух моделей деградации определяют, как быстро батарея достигает конца срока службы. Кроме того, параметр «Рассчитать окончание срока службы по:» также влияет на расчет окончания срока службы. Если вы выбираете «Сумма календарного и циклического ухудшения качества», замена батареи происходит, когда сумма двух значений ухудшения качества достигает доли, указанной входом «Предел деградации».Если вы выберете «Календарная или циклическая деградация, в зависимости от того, что больше», батарея будет заменена, когда либо переменная деградации времени и температуры, либо переменная деградации цикла сравняются с пределом деградации (что произойдет раньше).

Расчет срока службы «Сумма календарного и циклического ухудшения» обычно дает более короткие срок службы и интервалы замены, чем вариант «Календарное или циклическое ухудшение, в зависимости от того, что больше». В модифицированной кинетической модели сумма двух значений деградации соответствует относительному увеличению последовательного сопротивления, в то время как большее из циклических или календарных значений деградации отражает смоделированное снижение емкости батареи.Таким образом, мы также можем сказать, что для первого варианта срок службы батареи истекает, когда последовательное сопротивление увеличивается на предел деградации (то есть на 20%). Для второго варианта срок службы батареи истекает, когда емкость батареи уменьшается до предела деградации. Лучший вариант зависит от конкретной моделируемой батареи и приложения.

Предел снижения емкости устанавливает процент снижения производительности, при котором батарея заменяется. Существует два контекста, в которых вы можете установить предел деградации емкости: в библиотеке, когда вы создаете новую батарею с моделью модифицированной кинетической батареи, и в представлении дизайна, специфичные для сайта входы, когда вы создаете модель HOMER.

Когда вы вводите данные и рассчитываете параметры на вкладках «Температура в зависимости от срока службы» и «Срок службы цикла», HOMER учитывает предел снижения производительности, установленный вами на вкладке «По умолчанию» при вычислении установленных констант. Это приводит к репликации данных, которые вы вводите при моделировании, когда используется предел снижения емкости по умолчанию. Если вы измените предел деградации емкости на вкладке «По умолчанию», вы, возможно, захотите вернуться на вкладки «Срок службы цикла» и «Срок службы в зависимости от температуры» и «Пересчитать».

Если вы измените предел деградации емкости в разделе «Дизайн», эффект будет таким, как вы и ожидали. Увеличение предела снижения емкости увеличивает время между заменами батарей. Вы можете установить чувствительность для этой переменной, чтобы сравнить компромиссы между более ранней заменой компонента хранилища и его более длительным сроком эксплуатации с ухудшенной производительностью.

См. Также

Как HOMER рассчитывает максимальную мощность заряда аккумулятора

Как HOMER рассчитывает максимальную мощность разряда батареи

Паропотребление единиц оборудования

Трассирующие линии

Трубопроводы, транспортирующие вязкие жидкости, часто поддерживаются при повышенной температуре с помощью пароиндикаторов.Обычно они состоят из одной или нескольких паропроводов малого диаметра, проходящих вдоль производственной линии, и все они покрыты изоляцией.

Теоретически точный расчет расхода пара затруднен, так как он зависит от:

  • Степень контакта между двумя линиями и то, используются ли теплопроводящие пасты.
  • Температура продукта.
  • Длина, температура и перепад давления вдоль трассирующих линий.
  • Температура окружающей среды.
  • Скорость ветра.
  • Коэффициент излучения оболочки.

На практике обычно можно с уверенностью предположить, что трассирующая линия просто заменяет радиационные потери от самой продуктовой линейки. Исходя из этого, потребление пара
линии индикатора можно принять как рабочую нагрузку, равную потерям на излучение от линий продукта.

В таблице 2.14.1 приведены потери тепла в изолированных трубах с изоляцией 50 или 100 мм.

Пример 2.14.5

Труба длиной 50 м и длиной 200 мм содержит жидкий продукт при температуре 120 ° C. Температура окружающей среды составляет 20 ° C, труба имеет изоляцию 50 мм, пар подается на индикатор (ы) под давлением 7 бар.

Определить расход пара:

Для трубопроводов с рубашкой можно предположить, что потери тепла такие же, как от паропровода, диаметр которого равен диаметру рубашки; также принимая во внимание изоляцию.

При определении размеров конденсатоотводчиков следует использовать коэффициент, в 2 раза превышающий рабочую нагрузку, чтобы покрыть условия запуска, но любой клапан регулирования температуры может быть рассчитан только на расчетную нагрузку.

Калибровка трассирующей линии

Пример 2.14.5 рассчитывает нагрузку на пароиндикатор на основе потерь тепла из трубы.

На практике размер трассирующей линии не будет точно соответствовать этим тепловым потерям. В таблице 2.14.2 показаны полезные тепловыделения линий трассировки стали и меди толщиной 15 мм и 20 мм, работающих при разных давлениях, а также производственных линий при разных температурах.В таблице учтены потери тепла от трасс трассеров в окружающий воздух через изоляцию.

В Примере 2.14.5 потери тепла из трубы составили 97 Вт / м. Линия трассировки должна обеспечивать, по крайней мере, такую ​​скорость теплопередачи.

Таблица 2.14.2 показывает, что путем интерполяции полезная тепловая мощность от стальной трассы диаметром 15 мм составляет 33 Вт / м при температуре продукта 120 ° C и давлении пара 5 бар изб.

Таким образом, количество индикаторов, необходимое для поддержания температуры продукта 120 ° C, составляет:

Следовательно, для этого приложения потребуются три стальных трассирующих линии диаметром 15 мм, как показано на Рисунке 2.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.