Расчет секций батарей: Расчёт секций батарей и радиаторов онлайн.

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.

Расчет секций радиаторов: по площади, объему помещений

Радиаторы отопления являются распространенными отопительными приборами. Их устанавливают для экономного расхода газа и для создания комфортного температурного режима в доме. Выбирая качественный радиатор, необходимо учитывать его мощность, материалы изготовления, производителя, стоимость. Перед покупкой отопительного оборудования важно произвести расчет количества секций для радиаторов.

Расчет радиаторов отопления по площади

Расчет количества секций батарей проводится для конкретных целей:

• Экономической выгоды.
• Комфортного температурного режима в доме.

Сделать расчет радиатора по площади довольно легко. Для этого применяются разные методики, но суть у них одна — определить тепловые потери помещения и рассчитать количество отопительных приборов, которые справятся с этими потерями.

Самые простые методы позволяют добиться приблизительных данных, а при точном расчете используются специальные коэффициенты, учитывающие особенности помещения (угловая комната, наличие дверей, окон, выход на лоджию).

Популярными способами расчета радиаторов являются:

• На 1 квадратный метр необходимо 100 Ватт тепла. Из этой формулы легко сделать расчет необходимого количества батарей.
• Расчет при помощи тепловизора. Это устройство четко зафиксирует, в каких местах в помещение происходят максимальные теплопотери, позволит определить, чем они спровоцированы (трещина в стене, недочеты ремонта).

Высчитывая количество необходимых батарей для помещения, учитываются такие факторы, как:

1. Потери тепла в помещении.
2. Мощность секций радиаторов.

Очень важно учитывать высоту потолков, количество оконных и дверных проемов, так как через них выходит большое количество тепла.

Как посчитать секции радиатора по объему помещения

Подсчитывая количество секций батареи для обогрева помещения по площади, стоит учитывать, что чем больше площадь комнаты, тем больше радиаторов необходимо в ней установить. Если в квартире индивидуальная система отопления, потребуется учитывать и то, что чем больше батарей вы установите, тем большее количество теплоносителей будет циркулировать в системе.

Следовательно, у вас будут большие финансовые затраты на поддержание комфортной температуры в доме. Если же речь идет о центральной системе отопления, которые встречаются в городских квартирах, этот показатель можно не учитывать.

Просчитав тепловые потребности помещения, можно легко рассчитать число необходимых батарей.

В паспорте отопительного прибора обязательно должен указываться объем тепла, который он способен обеспечить.

Получившийся показатель необходимого количества секций можно округлить до меньшего или большего значения. Если комната находится между другими помещениями, показатель округляется к меньшему значению, если помещение является угловым или в нем расположено огромное окно, показатель округляется до большего значения.

Как показывает практика, люди просчитывают количество секций батарей по формуле 100 Ватт на 1 кв.м. Несмотря на то, что данная система довольно простая, у нее есть свои недостатки. Не все учитывают толщину стен постройки, высоту потолков, утеплено здание или нет, и множество других факторов.

Также стоит учесть и то, что если жилая постройка располагается в регионе с холодным климатом в зимнее время, то на 1 кв. м требуется большее количество энергии — от 150 и до 200 Вт. Данный метод расчета можно считать условным, а для более точного значения вносятся определенные корректировки.

Ориентируясь на данную методику расчета, следует учесть все показатели площади с учетом высоты потолков. Это позволит более точно определить, какое количество тепла необходимо для помещения, чтобы прогреть воздух до подходящей температуры. Согласно нормам СНиПа, расчет отопительного оборудования определяет оптимальное количество тепла, отталкиваясь от следующих факторов:

• На 1 кубический метр воздуха в помещениях панельного типа необходимо 41 Вт.
• Для кирпичных построек этот показатель составляет 34 Вт.

Корректировка результатов

Чтобы получить точный результат, потребуется учесть все факторы, влияющие на увеличение или уменьшение потерь тепла. К этим факторам относятся:

• Толщина и используемый материал при строительстве стен.
• Размеры окон.
• Утеплен дом или нет.
• Тип остекления помещения.
• Количество торцевых стен.

Все значения потерь тепла необходимо умножить на определенные коэффициенты.

В зависимости от размеров окон и типа, их остекления теплопотери варьируется в пределах — 15-35% тепловой энергии. В связи с этим предусматривается два коэффициента:

1. Остекление по стандартным нормам — двойные рамы — 1, 27, двухкамерные стеклопакеты — 1,0, трехкамерные стеклопакеты — 0, 85.
2. Соотношения площади окон и пола: 50% — 1,2, 40% — 1,1, 30% — 1,2.

Что касается теплопотерь через стены, то они составляют 20-30%. Здесь при расчете потребуется выяснить степень из теплоизоляции, количество внешних стен, материалы их изготовления. Для этого применяют такие коэффициенты:

• Степень теплоизоляции: хорошая — 0,8, отсутствующая (недостаточная) — 1, 27, нормой считается кирпичная стена, сооруженная в 2 кирпича.
• Количество внешних стен: 3 — 1,3. 2-1,2, 1-1,1.

Также на потерю тепла влияет и то, отапливается или нет помещение, расположенное сверху. Здесь применяются следующие коэффициенты:

1. При наличии неотапливаемого чердака — 1.
2. При отапливаемом чердаке — 0,9.
3. При наличии отапливаемом помещении сверху (квартира соседа) — 0,7.

Рассчитывая количество секций батарей, учитываются специфические параметры помещения и климатические особенности региона, в которых располагается дом или квартира.

Если проводить расчет по площади комнаты с потолками нестандартной высотой, необходимо использовать пропорциональное увеличение или уменьшение коэффициента: фактическую высоту потолка необходимо поделить на стандартную высоту 2,7 м.

Если теплопотери здания рассчитывать через фундамент, чердак или кровлю, получившийся результат следует увеличить на 50%.

Также подкорректировать расчет можно, исходя из климатических условий в зимнее время года:

• -30 градусов тепла — 1,5.
• -25 градусов тепла — 1,3.
• -20 градусов тепла — 1,1.
• -15 градусов тепла — 0,9.
• -10 градусов тепла — 0,7

Благодаря вышеперечисленным корректировкам можно максимально точно рассчитать нужное количество батарей для помещения, которые обеспечат комфортные условия проживания.

Расчет разных типов радиаторов

При планировании установки стандартных секционных радиаторов, определить их число не составит особого труда, так как вам будут известны технические характеристики выбранных отопительных приборов и их тепловая мощность.

Если в паспорте изделия вместо мощности производитель укажет расход жидкости теплопотери, рассчитывается мощность: 1 литр теплоносителя равен 1 кВт мощности.

Если вы еще не определились, какие батареи будете устанавливать в доме, потребуется учесть, что большое значение имеет материал изготовления. Следовательно, у продукции, изготовленной из чугуна, алюминия или стали, будет разная тепловая мощность. Одна секция стандартного по размерам радиатора будет излучать такое количество тепла:

1. Чугунные батареи — 145 Вт.
2. Биметаллические радиаторы — 185 Вт.
3. Алюминиевые — 190 ВТ.

При выборе нестандартных габаритов, необходимо будет внести коррективы. При этом стоит учитывать, что чем меньше высота прибора, тем ниже у него мощность.

Зависимость мощности радиаторов от подключения и места расположения

Также мощность отопительных приборов напрямую зависит и от типа подключения батареи. Идеальным вариантом является диагональный тип подключения радиатора. В таком случае потери тепловой мощности будут отсутствовать. А при боковом подключении теплопотери будут достигать 22%. У остальных типов подключения будут наблюдаться средние потери тепла.

Важно: мощность батареи будет уменьшаться при наличии загромождающих конструкций (подоконников, сетчатых экранов).

Определение количества радиаторов для однотрубных систем

Все вышеперечисленные примеры относись к батареям, подключенным к двухтрубной системе отопления. Расчет количества батарей для однотрубной системы будет немного отличаться. Мощность прибора в обеих системах отопления рассчитывается одинаково.

В однотрубных системах число и размеры батарей стоит увеличивать, учитывая их отдаленность от места входа в систему теплоносителя.

Подводя итоги, стоит отметить, что приблизительный расчет количества радиаторов для отопительной системы рассчитать можно довольно легко. При этом необходимо учитывать все влияющие факторы: вид подключения, размеры комнат, другие специфические характеристики. При правильном подсчете нужного количества батарей, в вашем доме всегда будет тепло и уютно — даже в самую стуженую зиму.

Расчет секций радиаторов: по площади, объему

При модернизации системы отопления кроме замены труб меняют и радиаторы. Причем сегодня они есть из разных материалов, разных форм и размеров. Что не менее важно, имеют они разную теплоотдачу: количество тепла, которые могут передать воздуху. И это обязательно учитывают, когда делают расчет секций радиаторов. 

В помещении будет тепло, если количество тепла, которое уходит, будет компенсироваться. Поэтому в расчетах за основу берут теплопотери помещений (они зависят от климатической зоны, от материала стен, утепления, площади окон и т.д.). Второй параметр — тепловая мощность одной секции. Это то количество тепла, которое она может выдать при максимальных параметрах системы (90°C на входе и 70°C на выходе). Эта характеристика обязательно указывается в паспорте, зачастую присутствует на упаковке.

Делаем расчет количества секций радиаторов отопления своими руками, учитываем особенности помещений и системы отопления

Один важный момент: проводя расчеты самостоятельно, учтите, что большинство производителей указывают максимальную цифру, которую они получили при идеальных условиях. Потому любое округление производите в большую сторону. В случае с низкотемпературным отоплением (температура теплоносителя на входе ниже 85°C) ищут тепловую мощность для соответствующих параметров или делают перерасчет (описан ниже).

Содержание статьи

Расчет по площади

Это — самая простая методика, позволяющая примерно оценить число секций, необходимое для отопления помещения. На основании многих расчетов выведены нормы по средней мощности отопления одного квадрата площади. Чтобы учесть климатические особенности региона, в СНиПе прописали две нормы:

• для регионов средней полосы России необходимо от 60 Вт до 100 Вт;
• для районов, находящихся выше 60°, норма отопления на один квадратный метр 150-200 Вт.

Почему в нормах дан такой большой диапазон? Для того, чтобы можно было учесть материалы стен и степень утепления. Для домов из бетона берут максимальные значения, для кирпичных можно использовать средние. Для утепленных домов — минимальные. Еще одна важная деталь: эти нормы просчитаны для средней высоты потолка — не выше 2,7 метра.

Как рассчитать количество секций радиатора: формула

Зная площадь помещения, умножаете ее норму затрат тепла, наиболее подходящую для ваших условий. Получаете общие теплопотери помещения. В технических данных к выбранной модели радиатора, находите тепловую мощность одной секции. Общие теплопотери делите на мощность, получаете их количество. Несложно, но чтобы было понятнее, приведем пример.

Пример расчета количества секций радиаторов по площади помещения

Угловое помещение 16 м², в средней полосе, в кирпичном доме. Устанавливать будут батареи с тепловой мощностью 140 Вт.

Для кирпичного дома берем теплопотери в середине диапазона. Так как помещение угловое, лучше взять большее значение. Пусть это будет 95 Вт. Тогда получается, что для обогрева помещения требуется 16 м² * 95 Вт = 1520 Вт.

Теперь считаем количество радиаторов для отопления этой комнаты: 1520 Вт / 140 Вт  = 10,86 шт. Округляем, получается 11 шт. Столько секций радиаторов необходимо будет установить.

Расчет батарей отопления на площадь прост, но далеко не идеален: высота потолков не учитывается совершенно. При нестандартной высоте используют другую методику: по объему.

 Считаем батареи по объему

Есть в СНиПе нормы и для обогрева одного кубометра помещений. Они даны для разных типов зданий:

• для кирпичных на 1 м³ требуется 34 Вт тепла;
• для панельных — 41 Вт

Этот расчет секций радиаторов похож на предыдущий, только теперь нужна не площадь, а объем и нормы берем другие. Объем умножаем на норму, полученную цифру делим на мощность одной секции радиатора (алюминиевого, биметаллического или чугунного).

Формула расчета количества секций по объему

Пример расчета по объему

Для примера рассчитаем, сколько нужно секций в комнату площадью 16 м² и высотой потолка 3 метра. Здание построено из кирпича. Радиаторы возьмем той же мощности: 140 Вт:

• Находим объем.  16 м² * 3 м = 48 м³ 
• Считаем необходимое количество тепла (норма для кирпичных зданий 34 Вт). 48 м³ * 34 Вт = 1632 Вт.
• Определяем, сколько нужно секций. 1632 Вт / 140 Вт = 11,66 шт. Округляем, получаем 12 шт.

Теперь вы знаете два способа того, как рассчитать количество радиаторов на комнату.

Подробнее о расчетах площади комнаты и объема читаем тут.

Теплоотдача одной секции

Сегодня ассортимент радиаторов большой. При внешней схожести большинства, тепловые показатели могут значительно отличаться. Они зависят от материала, из которого изготовлены, от размеров, толщины стенок, внутреннего сечения и от того, насколько хорошо продумана конструкция.

Потому точно сказать, сколько кВт в 1 секции алюминиевого (чугунного биметаллического) радиатора, можно сказать только применительно к каждой модели. Эти данные указывает производитель. Ведь есть значительная разница в размерах: одни из них высокие и узкие, другие — низкие и глубокие. Мощность секции одной высоты того же производителя, но разных моделей, могут отличаться на 15-25 Вт (смотрите в таблице ниже STYLE 500 и STYLE PLUS 500) . Еще более ощутимые отличия могут быть у разных производителей.

Технические характеристики некоторых биметаллических радиаторов. Обратите внимание, что тепловая мощность одинаковых по высоте секций может иметь ощутимую разницу

Тем не менее, для предварительной оценки того, сколько секций батарей нужно для отопления помещений, вывели средние значения тепловой мощности по каждому типу радиаторов. Их можно использовать при приблизительных расчетах (приведены данные для батарей с межосевым расстоянием 50 см):

• Биметаллический — одна секция выделяет 185 Вт (0,185 кВт).
• Алюминиевый — 190 Вт (0,19 кВт).
• Чугунные — 120 Вт  (0,120 кВт).

Точнее сколько кВт в одной секции радиатора биметаллического, алюминиевого или чугунного вы сможете, когда выберете модель и определитесь с габаритами. Очень большой может  быть разница в чугунных батареях. Они есть с тонкими или толстыми стенками, из-за чего существенно изменяется их тепловая мощность. Выше приведены средние значения для батарей привычной формы (гармошка) и близких к ней. У радиаторов в стиле «ретро» тепловая мощность ниже в разы.

Это технические характеристики чугунных радиаторов турецкой фирмы Demir Dokum. Разница более чем солидная. Она может быть еще больше

Исходя из этих значений и средних норм в СНиПе вывели среднее количество секций радиатора на 1 м²:

• биметаллическая секция обогреет 1,8 м²;
• алюминиевая — 1,9-2,0 м²;
• чугунная — 1,4-1,5 м²;

Как рассчитать количество секций радиатора по этим данным? Все еще проще. Если вы знаете площадь комнаты, делите ее на коэффициент. Например, комната 16 м²,  для ее отопления примерно понадобится:

• биметаллических 16 м² / 1,8 м² = 8,88 шт, округляем  — 9 шт.
• алюминиевых 16 м² / 2 м² = 8 шт.
• чугунных 16 м² / 1,4 м² = 11,4 шт, округляем  — 12 шт.

Эти расчеты только примерные. По ним вы сможете примерно оценить затраты на приобретение отопительных приборов. Точно рассчитать количество радиаторов на комнату вы сможете выбрав модель, а потом еще пересчитав количество в зависимости от того, какая температура теплоносителя в вашей системе.

Расчет секций радиаторов в зависимости от реальных условий

Еще раз обращаем ваше внимание на то, что тепловая мощность одной секции батареи указывается для идеальных условий. Столько тепла выдаст батарея, если на входе ее теплоноситель имеет температуру +90°C, на выходе +70°C, в помещении при этом поддерживается +20°C. То есть, температурный напор системы (называют еще «дельта системы») будет 70°C. Что делать, если в вашей системе выше +70°C на входе на бывает? или необходима температура в помещении +23°C? Пересчитывать заявленную мощность.

Для этого необходимо рассчитать температурный напор вашей системы отопления. Например, на подаче у вас +70°C,  на выходе +60°C, а в помещении вам необходима температура +23°C. Находим дельту вашей системы: это среднее арифметическое температур на входе и выходе, за минусом температуры в помещении.

Формула расчета температурного напора системы отопления

Для нашего случая получается: (70°C+ 60°C)/2 — 23°C = 42°C. Дельта для таких условий 42°C. Далее находим это значение в таблице пересчета (расположена ниже) и заявленную мощность умножаем на этот коэффициент. Поучаем мощность, которую сможет выдать эта секция для ваших условий.

Таблица коэффициентов для систем отопления с разной дельтой температур

При пересчете действуем в следующем порядке. Находим в столбцах, подкрашенных синим цветом, строчку с дельтой 42°C. Ей соответствует коэффициент 0,51. Теперь рассчитываем, тепловую мощность 1 секции радиатора для нашего случая. Например, заявленная мощность 185 Вт, применив найденный коэффициент, получаем: 185 Вт * 0,51 = 94,35 Вт. Почти в два раза меньше. Вот эту мощность и нужно подставлять когда делаете расчет секций радиаторов. Только с учетом индивидуальных параметров в помещении будет тепло.

Расчет радиаторов отопления | Рассчитать количество секций радиаторов

Расчет радиаторов отопления Global вы можете произвести с помощью нижеследующих программ:

Упрощенный расчет радиаторов отопления

Программа производит:

1. Теплотехнический расчет конструкций здания.
2. Расчет тепловых потерей.
3. В зависимости от модели радиатора подбирает количество секций при различных температурных режимах.

Для расчета необходимо:

1. Ввести размеры помещения, окон.
2. Указать ближайший город.
3. Указать особенность стен (внутренняя/наружная)
4. Выбрать особенности дома и окон для расчета теплопотерь, исходя из некоторых стандартных конструкций зданий.
5. Выбрать модель батареи.

Программа выдаст требуемое количество секций.

Полная расчетная программа для подбора радиаторов

Программа производит:

1. Теплотехнический расчет конструкций здания.
2. Расчет тепловых потерей.
3. В зависимости от модели радиатора подбирает количество секций при различных температурных режимах.

Необходимо занести и выбрать в ячейках, выделенных желтым цветом значения и материалы конструкций здания.

1. Указывать размеры комнаты, окон и дверей – размерность в метрах.
2. Выбрать из списка ближайший город.
3. Выбрать из списка какие конструкции стен, потолка, окон, дверей, пола – являются наружными т.е. контактируют с наружным воздухом (улицей)
4. В разделе выбрать из списка из чего сделаны: наружная стена, какие окна, перекрытия потолочное и напольное, двери.
5. Тепловые потери далее считаются автоматически.
6. И в разделе №6 выбрать модели батареи.

В результате программа выдает необходимое количество секций для помещения.

В файл включены данные по материалам из СНиПа – «Строительная теплотехника», а также данные по климатологическим условиям из СНиПа «Строительная климатология».

Расчет количества секций радиаторов отопления

Для климатической зоны Украины уже давно рассчитана потребляемая тепловая мощность при стандартных условиях. Стандартные условия подразумевают: комнату с одным окном (обычным), одной дверью, одной внешней стеною. Для одного кубического метра такой жилплощади принято брать 41 Вт тепловой мощности. Исходя из этих данных не трудно рассчитать необходимое количество секций радиатора, зная его тепловую мощность.

Для примера, можно взять комнату 5 на 6 м и со стандартной высотою потолка, которая равна 2,7 м. Сначала надо рассчитать обьем помещения. Итак 5*6*2,7= 81 м3. Не стоит забывать, что если входная дверь в комнату выполнена в виде арки, которая не закривается, к обьему комнаты обьязательно следует додать обьем соседнего помещения. Когда обьем Вам известен, умножаем его на 41 Ватт: 81 * 41 = 3321. Полученное число, это и есть тепловая энергия, необходимая для обогрева нашего помещения.

Если Вы уже решили, какие радиаторы будете использовать и Вам известна их тепловая мощность, довольно просто рассчитать количество секций. Также можно отталкиваться от желанного колличества секций, манипулируюя их тепловой мощностью. Для примера возьмем радиаторы отопления с тепловой отдачей 1 секции равной 200 Ватт. Обьем комнаты разделяем на мощность 1 секции: 3321 / 200 = 16.605. Полученное число округляем до большего, итак для обогрева нашего помещения нам понадобится 17 секций радиатора отопления, мощностью 200 Ватт каждая. Если у Вас установлены чугунные батареи с межосевим расстоянием 600 мм, и температура в помещении Вас устраивает, но Вы хотите заменить их на новые радиаторы, можно рассчитать необходимое количество секций новых батарей. Теплоотдача одной секции такой чугунной батареи составляет 150 Ватт. Соответственно 150 умножаем на количество установленных у Вас секций и получаем число тепловой энергии отопления вашего помещения. Отталкиваясь от этого числа находим выше описаным способом количество секций новых радиаторов.

Этот нехитрый расчет произведен за условия, что температура теплоносителя не ниже 70 C. Если температура теплоносителя ниже, стоит увеличить число секций радиатора. Также, при рассчетах, необходимо учесть тепловие потери помещения. Установка стеклопакета уменьшит теплопотери на 15-20%, а установка декоративной панели, закрывающей радиатор, уменьшит теплоотдачу радиатора на 20-30%. Также стоит учитывать расположение Вашей комнаты — угловая или нет, первый или последний этаж, а также степень утепления стен.

подбор количества и мощности, видео и фото

Как рассчитать радиатор по площади помещения – жилого или производственного? В этой статье мы познакомим читателя с несколькими алгоритмами различной сложности и приведем для удобства расчетов некоторые справочные данные. Итак, в путь.

Наша задача – научиться рассчитывать оптимальные размеры отопительного прибора.

Этапы расчетов

Собственно, их всего два.

1. Вначале оценивается потребность помещения в тепловой мощности.
2. Затем в зависимости от удельного значения теплового потока (на секцию, на отопительный прибор и т.д.) рассчитывается количество соответствующих элементов контура.

Уточним: в сети можно встретить большое количество таблиц и калькуляторов, непосредственно выводящих количество секций из площади.
Однако точность таких расчетов обычно невелика, поскольку они полностью игнорируют дополнительные факторы, увеличивающие или уменьшающие теплопотери.

Расчет мощности

Схема 1

Простейшая схема присутствует в советских СНиП полувековой давности: мощность радиатора отопления на помещение подбирается из расчета 100 ватт/1м2.

Подбор биметаллических радиаторов по площади помещения можно выполнить, руководствуясь этой таблицей.

Алгоритм понятен, предельно прост и… неточен.

Почему?

• Реальные теплопотери сильно различаются для крайних и средних этажей, для угловых квартир и помещений в центре здания.
• Они зависят и от общей площади окон и дверей, а также от структуры остекления. Понятно, что деревянные рамы со стеклами в две нитки обеспечат куда большие теплопотери, чем тройной стеклопакет.
• В разных климатических зонах потери тепла тоже будут различаться. В -50 С квартире явно потребуется больше тепла, чем в +5.
• Наконец, подбор радиатора по площади помещения заставляет пренебречь высотой потолков; между тем расход тепла при потолках высотой 2,5 и 4,5 метра будет сильно различаться.

Высокий потолок создает ощущение простора, но заметно увеличивает затраты на отопление.

Схема 2

Оценка тепловой мощности и расчет количества секций радиатора по объему помещения обеспечивает заметно большую точность.

Вот инструкция по подсчету мощности:

1. Базовое количество тепла оценивается как 40 ватт/м3.
2. Для угловых комнат оно увеличивается в 1,2 раза, для крайних этажей – в 1,3, для частных домов – в 1,5.
3. Окно добавляет к потребности комнаты в тепле 100 ватт, дверь на улицу – 200.
4. Вводится региональный коэффициент. Он берется равным:

Давайте в качестве примера своими руками найдем потребность в тепле угловой комнаты размером 4х5х3 метра с одним окном, расположенной в городе Анапа.

1. Объем комнаты равен 4*5*3=60 м3.
2. Базовая потребность в тепле оценивается в 60*40=2400 вт.
3. Поскольку комната угловая, используем коэффициент 1,2: 2400*1,2=2880 ватт.
4. Окно усугубляет ситуацию: 2880+100=2980.
5. Мягкий климат Анапы вносит свои коррективы: 2980*0,8=2384 ватта.

На фото – зима в окрестностях Анапы. Ее теплый климат не предполагает больших расходов на отопление.

Схема 3

Обе предыдущие схемы плохи тем, что игнорируют разницу между разными строениями в плане утепления стен. Между тем в современном энергоэффективном доме с наружным утеплением и в кирпичном цеху с остеклением в одну нитку теплопотери будут, мягко говоря, разными.

Радиаторы для производственных помещений и домов с нестандартным утеплением можно рассчитать по формуле Q=V*Dt*k/860, в которой:

• Q – мощность отопительного контура в киловаттах.
• V – отапливаемый объем.
• Dt – расчетная дельта температур с улицей.

Обратите внимание: температура в помещении берется из санитарных норм или технологических требований; уличная же оценивается по средней температуре за наиболее холодные 5 дней зимы.

• k – коэффициент утепления. Откуда брать его значения?

Давайте и в этом случае сопроводим алгоритм расчета примером – вычислим тепловую мощность, которой должны обладать радиаторы отопления производственного помещения 400 кв м при высоте 5 метров, толщине кирпичных стен 25 см и одинарном остеклении. Такая картина довольно характерна для промзон.

Условимся, что температура наиболее холодной пятидневки равна -25 градусам по шкале Цельсия.

Для промышленных помещений характерны большие теплопотери.

1. Для производственных цехов нижней границей допустимой температуры считаются +15 С. Таким образом, Dt = 15 – (-25) = 40.
2. Коэффициент утепления возьмем равным 2,5.
3. Объем помещения равен 400*5=2000 м3.
4. Формула приобретет вид Q=2000*40*2,5/860=232 КВт (с округлением).

Расчет отопительных приборов

В жилых помещениях для отопления массово применяются чугунные, алюминиевые и биметаллические батареи, стальные трубчатые, панельные и пластинчатые радиаторы, а также конвекторы.

Как определить тепловую мощность каждого прибора?

Для панелей, конвекторов, неразборных трубчатых батарей и пластин можно ориентироваться только на предоставленные производителем характеристики. Они всегда присутствуют в сопроводительной документации или на сайте изготовителя.

Для секционных батарей при стандартном (500 мм) вертикальном размере можно ориентироваться на такие значение теплового потока:

• Чугунная секция – 140-160 ватт;
• Алюминиевая – 180-200;

Алюминиевые батареи лидируют по удельной теплоотдаче.

• Биметаллическая – 170-190.

Важный момент: номинальная мощность указывается для 70-градусной разницы между радиатором и воздухом в комнате.
Если разница будет вдвое меньше, во столько же раз уменьшится и удельная теплоотдача.

Так, при потребности в тепловой мощности в 2,3 КВт алюминиевый радиатор (200 Вт/секция) должен иметь 2300/200=12 (с округлением) секций.

Особый случай

Типичные радиаторы отопления для производственных помещений – это стальные цельносварные регистры. Невысокая цена материала вкупе с высокой прочностью делает их куда привлекательнее прочих решений.

Их мощность можно рассчитать по следующему алгоритму:

• Для одинарной горизонтальной трубы она равна Q=3,14хD*L*11,63*Dt, где D – диаметр трубы в метрах, L – ее длина в метрах, Dt – дельта температур между помещением и теплоносителем.
• В многосекционном горизонтальном регистре для расчета секций начиная со второй используется коэффициент 0,9.

Так, десятиметровый односекционный регистр диаметром 250 мм при обогреве перегретым паром (200С) и при температуре в цеху в 15С отдаст 3,14*0,25*10*11,63*(200-15)=16889 ватт тепла.

Промышленное отопление. В качестве отопительных приборов используются цельносварные регистры.

Заключение

Как видите, применяемые схемы расчетов сравнительно просты и вполне понятны даже для человека, далекого от конструирования отопительных систем. Дополнительную тематическую информацию можно, как обычно, найти в видео в этой статье. Успехов!

Как рассчитать количество секций радиаторов

Пришло время менять батареи.

От расчетов количества узлов зависит комфорт в холодное время года.

Как правильно произвести все вычисления, измерения?

Все достаточно просто, если следовать приведенной ниже инструкции.

Методы оценки теплоотдачи

Перед тем как приобрести батареи отопления рассмотрим способы, рассчитать количество их элементов.

Первый метод строится исходя из площади помещения. Строительные нормативы (СНиП) гласят, что для нормального обогрева 1 кв. м. требуется 100 Вт. тепловой мощности. Измерив длину, ширину комнаты, и перемножив эти два значения, получим площадь помещения (S).

Чтобы вычислить общую мощность (Q), подставим в формулу, Q=S*100 Вт., наше значение. В паспорте к радиаторам отопления указывается теплоотдача одного элемента (q1). Благодаря этой информации узнаем необходимое их количество. Для этого разделим Q на q1.

Второй способ более точен. Также его следует использовать при высоте потолка от 3-х метров. Его отличие заключается в измерении объема комнаты. Площадь помещения уже известна, измерим высоту потолка, затем перемножим эти значения. Полученное значение объема (V) подставим к формуле Q=V*41 Вт.

По строительным нормам 1 куб. м. должен обогреваться 41 Вт. тепловой мощности. Теперь найдем отношение Q к q1, получив общее количество узлов радиатора.

Подведем промежуточный итог, вынесем данные, которые понадобятся для всех видов расчетов.

• Длина стены;
• Ширина стены;
• Высота потолка;
• Нормативы мощности, обогрева единицы площади или объема помещения. Они даны выше;
• Минимальная теплоотдача элемента радиатора. Она обязательно указывается в паспорте;
• Толщина стен;
• Число оконных проемов.

Быстрый способ расчета количества секций

Если речь идет о замене чугунных радиаторов биметаллическими, можно обойтись без скрупулезных расчетов. Приняв во внимание несколько факторов:

• Биметаллическая секция дает десяти процентный прирост тепловой мощности по сравнению с чугунной.
• Со временем эффективность батареи падает. Это связано с отложениями, которыми покрываются стенки, внутри радиатора.
• Лучше пусть будет теплее.

Количество элементов биметаллической батареи, должно быть тем же, что и у ее предшественницы. Однако это число увеличивается на 1 – 2 штуки. Делается это для борьбы с будущим снижением эффективности обогревателя.

Для стандартного помещения

Нам уже известен этот способ расчета. Он описан в начале статьи. Разберем его подробно, обратившись к конкретному примеру. Рассчитаем количество секций для помещения площадью 40 кв. м.

По правилам 1 кв. м требует 100 Вт. Предположим, что мощность одной секции 200 Вт. Используя формулу, из первого раздела найдем требуемую тепловую мощность помещения. Умножим 40 кв. м. на 100 Вт, получим 4 кВт.

Для определения числа секций это число разделим на 200 Вт. Получается, что для помещения заданной площадью потребуется 20 секций. Главное помнить, формула актуальна для квартир, где высота потолков менее 2,7 м.

Для нестандартных

К нестандартным помещениям относятся угловые, торцевые комнаты, с несколькими оконными проемами. Под эту категорию попадают и жилища с высотой потолка более 2,7 метра.

Для первых расчет ведется по стандартной формуле, но окончательный результат умножается на специальный коэффициент, 1 – 1,3. Используя данные полученные выше: 20 секций, предположим, что комната угловая и имеет 2 окна.

Конечный результат получится, если умножить 20 на 1,2. Для этого помещения требуется 24 секции.

Если же взять ту же комнату, но с высотой потолка 3 метра, результаты вновь изменятся. Начнем с расчета объема, умножим 40 кв. м. на 3 метра. Помня, что на 1 куб. м требуется 41 Вт., вычислим общую тепловую мощность. Полученные 120 куб. м умножим на 41 Вт.

Количество радиаторов получим, разделив 4920 на 200 Вт. Но комната, угловая с двумя окнами, следовательно, 25 нужно умножить на 1,2. Конечный итог 30 секций.

Точные вычисления со множеством параметров

Произвести подобные расчеты сложно. Приведенные выше формулы справедливы для нормального помещения средней полосы России. Географическое положение дома и ряд других факторов, будут вносить дополнительные поправочные коэффициенты.

• Конечная формула, для угловой комнаты, должен иметь дополнительный множитель 1,3.
• Если дом расположен не в средней полосе страны, дополнительный коэффициент описан строительными нормами этой территории.
• Необходимо учитывать место установки биметаллического радиатора и декоративные элементы. К примеру, ниша под окном отнимет 7%, а экран до 25% тепловой мощности батареи.
• Для чего будет использоваться комната.
• Материал и толщина стен.
• Какие стоят рамы и стекла.
• Дверные и оконные проемы вносят дополнительные проблемы. Остановимся на них подробнее.

Стены с окнами, уличные и с дверными проемами, изменяют стандартную формулу. Необходимо полученное количество секций умножить на коэффициент теплоотдачи комнаты, но его нужно сначала высчитать.

Этот показатель будет складываться из теплоотдачи окна, дверного проема и стены. Всю эту информацию можно получить, обратившись к СНиП, согласно своему типу помещения.

Полезные советы для правильного обустройства системы отопления

Биметаллические радиаторы идут с завода соединенными по 10 секций. После расчетов у нас получилось 10, но мы решили довить еще 2 про запас. Так, лучше не делать. Заводская сборка значительно надежнее, на нее дается гарантия от 5 до 20 лет.

Сборка из 12 секций будет производиться магазином, при этом гарантия составит менее года. Если радиатор потечет, вскоре после окончания этого срока, ремонт придется проводить своими силами. Итог – лишние проблемы.

Поговорим об эффективной мощности радиатора. Характеристики биметаллической секции, указанные в паспорте изделия, исходят из того, что температурный напор системы равен 60 градусов.

Такой напор гарантирован, если температура теплоносителя батарее равна 90 градусов, что не всегда соответствует реальности. Это необходимо учитывать при расчете системы радиаторов комнаты.

Ниже приведены несколько советов по установке батареи:

• Расстояние от подоконника до верхнего края батареи, должно быть, минимум 5 см. Воздушные массы смогут нормально циркулировать и передавать тепло всей комнате.
• Радиатору необходимо отставать от стены на длину от 2 до 5 см. Если позади батареи будет крепиться отражающая теплоизоляция, то нужно приобрести удлиненные кронштейны, обеспечивающие указанный зазор.
• Нижнему краю батареи полагается отступ от пола, равный 10 см. Несоблюдение рекомендации ухудшит теплоотдачу.
• Радиатор, монтируемый у стены, а не в нише под окном, должны иметь с ней зазор, минимум 20 см. Это предотвратит скопление пыли за ним и поможет обогреву помещения.

Очень важно производить подобные расчеты правильно. От этого зависит, насколько эффективной и экономичной будет полученная система отопления. Вся приведенная в статье информация направлена помочь обывателю с этими вычислениями.

Мы подобрали для Вас ещё восемь полезных статей, смотрите далее.

Размер батареи

В этой статье дается введение в метод IEEE 485 для выбора и расчета емкости батареи.

Определения

• Рабочий цикл батареи — нагрузка (включая продолжительность), которую батарея должна обеспечивать
• размер ячейки — номинальная емкость батареи
• выравнивающий заряд — длительная зарядка с более высокой скоростью чем нормальное напряжение холостого хода
• полностью плавающий режим — работа с батареями и нагрузкой, подключенными параллельно
• период — время, в течение которого нагрузка, как ожидается, будет постоянной при расчетах размеров
• номинальная емкость — емкость аккумуляторного элемента (обычно для заданной скорости разряда и конечного напряжения ячейки)
• Свинцово-кислотная ячейка с клапаном (VRLA) — герметичная свинцово-кислотная ячейка (за исключением клапана, который открывается, когда внутреннее давление превышает внешнее давление )
• вентилируемая батарея — батарея, в которой продукты электролиза и испарения могут свободно выходить в атмосферу

Выбор батареи

Выбор физических [[батарей | батарей]] (элементов) зависит от нескольких факторов:

• Тип батареи (герметичный, вентилируемый, свинцово-кислотный , NiCad и др.)
• ожидаемый срок службы аккумулятора
• использование аккумулятора (количество циклов заряда / разряда)
• размеры и вес аккумулятора
• конструкционные материалы
• разъемы и клеммы
• окружающая среда и условия
• требования к техническому обслуживанию
• сейсмические характеристики

Ампер-час и Вт / элемент

Емкость Ач или Ампер-час — это ток, который батарея может обеспечить в течение определенного периода времени.Например, 100 Ач при напряжении C10 до конца разряда 1,75 В / элемент означает, что батарея может обеспечить 10 А в течение 10 часов до напряжения конца разряда 1,75 В на элемент.

Различные производители аккумуляторов будут использовать разные скорости Cxx в зависимости от рынка или области применения, на которую рассчитаны их аккумуляторы. Обычно используются ставки C3, C5, C8, C10 и C20. В связи с этим это важно при сравнении аккумуляторов разных производителей.

Ач используется для определения размеров батарей на основе методов постоянного [[электрического тока | тока]] и ватт / элемент на основе методов постоянной [[Электрическая мощность | мощность]].

Свинцово-кислотные батареи IEEE 485 для стационарных применений

В этом стандарте подробно описаны методы определения нагрузок постоянного тока и определения размеров свинцово-кислотных аккумуляторов для питания этих нагрузок в полностью плавающем режиме. Ниже приводится краткое описание метода, представленного в стандарте. Полное и точное описание см. В полном стандарте.

Определение нагрузки

Нагрузки классифицируются как:

• непрерывные — нагрузки присутствуют постоянно
• непостоянные — нагрузки для определенного периода
• мгновенные — нагрузки продолжительностью менее 1 минуты

Примечание. Обычно при расчетах размера батареи предполагается, что мгновенные нагрузки сохраняются в течение 1 минуты.

Диаграмма рабочего цикла

Стандарт рекомендует нарисовать рабочий цикл с указанием ожидаемых нагрузок (в [[амперах]] или мощности) для требуемой продолжительности времени резервного питания от батареи.

IEEE 485 Std. Рекомендуемая практика определения размеров свинцово-кислотных аккумуляторов для стационарных применений — типичный рабочий цикл

Соображения

• нагрузки и время, когда они известны, должны быть показаны
• случайные нагрузки должны быть показаны в наиболее критические моменты времени

Расчет размера батареи

Количество ячеек и напряжение ячеек — количество ячеек оценивается на основе максимального напряжения батареи и напряжения плавающего заряда:

Минимальное напряжение батареи — это минимальное напряжение системы (включая падение напряжения на кабелях).При минимальном напряжении ячейки минимальное напряжение ячейки определяется по формуле:

Температурная коррекция — при понижении температуры емкость ячейки уменьшается (и, наоборот, по мере увеличения температуры). Производители указывают емкость ячейки при данной температуре, и для других температур следует использовать соответствующие поправочные коэффициенты.

Фактор старения — производительность батареи относительно стабильна на протяжении всего срока службы, быстро снижаясь к концу.Чтобы батарея могла соответствовать требованиям к конструкции на протяжении всего срока ее службы, стандартные предложения предполагают, что начальная емкость должна составлять 125% от расчетной емкости.

Расчетный запас — для учета непредвиденных обстоятельств (повышенные нагрузки, плохое обслуживание, недавний сброс и т. Д.) Обычно допускают расчетный запас от 10% до 15%.

Методология определения размеров — требуемая емкость ячейки F _S определяется по формуле:

Где S может быть любым целым числом от 1 до N в зависимости от секции вычислено и F _S выражается в ватт-часах или ампер-часах в зависимости от того, какой C _t используется.

Требуемый нескорректированный размер ячейки F , тогда определяется как:

где:

• F — это нескорректированный (температура, старение и расчетный запас) размер ячейки
• S — исследуемый участок рабочего цикла (содержащий все предыдущие разделы)
• N — количество периодов рабочего цикла
• P — анализируемый период
• A _P — амперы, необходимые для периода P
• t — время в минутах от начала периода P до конца раздела S
• C _t — это номинальный коэффициент емкости (для данного типа элемента, при t-минутной скорости разряда, при 25 ° C, до определенного минимального значения l напряжение
• F _S — мощность, необходимая для каждой секции

Коэффициент номинальной емкости

Есть два способа выражения емкости:

Срок R _t

Термин R _t — это количество ампер, которое каждая пластина может выдать в течение t минут при температуре 25 ^o C до определенного минимального напряжения ячейки.

, что дает:

Срок K _t

Термин K _t — это отношение емкости в ампер-часах при стандартной скорости при 25 ^o C и определенное минимальное напряжение, которое может быть доставлено в течение т минут.

, что дает:

R _t не равно 1/ K _t , потому что каждый коэффициент выражается в разных единицах.

См. Также

Ссылки

• [1] IEEE Std. 485 ‘Рекомендуемая практика IEEE для определения размеров свинцово-кислотных аккумуляторов для стационарных применений, Институт инженеров по электротехнике и электронике

Что такое рейтинг батареи C 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 АККУМУЛЯТОРА C

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 вычисления, 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-кислотные батареи редко достигают 100-процентной емкости, так как номиналы аккумуляторов переоценены. Производители предоставляют компенсацию мощности 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 = 2,3 А
• 2C x 2,3 A = 4,6 А 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 НОМЕР 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 СТАВОК

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.

Для большинства пусковых устройств может потребоваться разряд 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 значений 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.

Выбор и зарядка литиевых батарей для жилых автофургонов

Категории: Блог,
Литий

Если вы владелец дома на колесах или надеетесь им вскоре стать, вам хорошо известны различные размеры и варианты транспортных средств для отдыха, доступных на…

Подробнее…

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…

Подробнее…

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…

Подробнее…

Методы оценки состояния заряда батареи: обзор

Дан обзор новых и текущих разработок в методах оценки состояния заряда (SOC) для батареи, в котором основное внимание уделяется математическим принципам и практическим реализациям. Поскольку SOC батареи является важным параметром, который отражает производительность батареи, точная оценка SOC не только защищает батарею, предотвращает перезаряд или разрядку и увеличивает срок службы батареи, но также позволяет приложению принимать рациональные стратегии управления для достижения цели: сохранение энергии.В данной статье дается обзор литературы по категориям и математическим методам оценки SOC. На основе оценки методов оценки SOC предлагается дальнейшее направление развития оценки SOC.

1. Введение

Рост цен на сырую нефть и мировая осведомленность об экологических проблемах привели к активному развитию систем хранения энергии. Батарея является одной из самых привлекательных систем хранения энергии из-за ее высокой эффективности и низкого уровня загрязнения окружающей среды [1].В настоящее время в промышленности используются несколько типов батарей: свинцово-кислотные, никель-металлгидридные, никель-кадмиевые и литий-ионные. Батарея обладает преимуществами высокого рабочего напряжения ячейки, низкого уровня загрязнения, низкой скорости саморазряда и высокой плотности мощности. Аккумуляторы обычно используются в портативных коммунальных службах, гибридных электромобилях и в промышленности [2].

Оценка SOC является фундаментальной проблемой при использовании батарей. SOC батареи, который используется для описания ее оставшейся емкости, является очень важным параметром для стратегии управления [3].Поскольку SOC является важным параметром, который отражает характеристики батареи, точная оценка SOC может не только защитить батарею, предотвратить переразряд и увеличить срок службы батареи, но также позволит приложению разработать рациональные стратегии управления для экономии энергии [4] . Однако батарея является источником химического хранения энергии, и к этой химической энергии нельзя получить прямой доступ. Эта проблема затрудняет оценку SOC батареи [5]. Точная оценка SOC остается очень сложной и трудной для реализации, потому что модели батарей ограничены и есть параметрические неопределенности [6].На практике можно найти множество примеров плохой точности и надежности оценки SOC [7].

В этой статье представлен подробный обзор существующих математических методов, используемых при оценке SOC, и дополнительно определены возможные разработки в будущем.

2. Определение и классификация оценки SOC

SOC — один из наиболее важных параметров для батарей, но его определение связано с множеством различных проблем [5]. В общем, SOC батареи определяется как отношение ее текущей емкости () к номинальной емкости ().Номинальная емкость указывается производителем и представляет собой максимальное количество заряда, которое может храниться в аккумуляторе. SOC можно определить следующим образом:

Различные математические методы оценки классифицируются в соответствии с методологией. Классификация этих методов оценки SOC различается в разных литературных источниках. Однако в некоторых литературных источниках [5, 7] допускается разделение на следующие четыре категории: (i) Прямое измерение: этот метод использует физические свойства батареи, такие как напряжение и импеданс батареи.(ii) Бухгалтерская оценка: этот метод использует ток разряда в качестве входа и интегрирует ток разряда с течением времени для расчета SOC. (iii) Адаптивные системы: адаптивные системы проектируются самостоятельно и могут автоматически настраивать SOC для различных условий разгрузки. Были разработаны различные новые адаптивные системы для оценки SOC. (Iv) Гибридные методы: гибридные модели извлекают выгоду из преимуществ каждого метода оценки SOC и обеспечивают глобально оптимальную производительность оценки.Литература показывает, что гибридные методы обычно дают хорошую оценку SOC по сравнению с отдельными методами.

В таблице 1 представлены конкретные методы оценки SOC с учетом методологии. Применение конкретных методов оценки SOC в системе управления батареями (BMS), как следствие, различается.

3.Обзор математических методов оценки SOC

3.1. Прямое измерение

Методы прямого измерения относятся к некоторым физическим свойствам батареи, таким как напряжение на клеммах и импеданс. Было использовано множество различных прямых методов: метод измерения напряжения холостого хода, метод измерения напряжения на клеммах, метод измерения импеданса и метод спектроскопии импеданса.

3.1.1. Метод измерения напряжения холостого хода

Существует приблизительно линейная зависимость между SOC свинцово-кислотной батареи и ее напряжением холостого хода (OCV), определяемая по формуле

где — SOC батареи в, — напряжение на клеммах батареи, когда SOC = 0%, и получается из знания значения и при SOC = 100%.Согласно (2) оценка SOC эквивалентна оценке его OCV [8]. Метод OCV, основанный на OCV аккумуляторов, пропорционален SOC, когда они отключены от нагрузок на период более двух часов. Однако такое длительное время отключения может оказаться слишком большим, чтобы реализовать его для батареи [9].

В отличие от свинцово-кислотной батареи, литий-ионная батарея не имеет линейной зависимости между OCV и SOC [10]. Типичное соотношение литий-ионных аккумуляторов между SOC и OCV показано на рисунке 1 [11].Взаимосвязь OCV и SOC была определена путем приложения импульсной нагрузки к литий-ионной батарее, которая затем позволяла батарее достичь равновесия [12].

Отношения между OCV и SOC не могут быть одинаковыми для всех батарей. Поскольку обычные OCV-SOC различаются между батареями, существует проблема, заключающаяся в том, что для точной оценки SOC необходимо измерять соотношение OCV-SOC. Ли и др. [13] предложили модифицированное отношение OCV-SOC, основанное на традиционном OCV-SOC.SOC и емкость литий-ионного аккумулятора оцениваются с помощью двойного расширенного фильтра Калмана по предложенному методу.

3.1.2. Метод напряжения на клеммах

Метод определения напряжения на клеммах основан на падении напряжения на клеммах из-за внутренних сопротивлений при разряде аккумулятора, поэтому электродвижущая сила (ЭДС) аккумулятора пропорциональна напряжению на клеммах. Поскольку ЭДС батареи приблизительно линейно пропорциональна SOC, напряжение на клеммах батареи также приблизительно линейно пропорционально SOC.Метод напряжения на клеммах использовался при различных токах и температурах разряда [14]. Но в конце разряда батареи оценочная погрешность метода измерения напряжения на клеммах велика, потому что напряжение на клеммах батареи внезапно падает в конце разряда [15].

3.1.3. Метод импеданса

Среди используемых методов измерения импеданса позволяют получить информацию о нескольких параметрах, величина которых может зависеть от состояния заряда батареи.Хотя параметры импеданса и их вариации в зависимости от SOC не уникальны для всех систем батарей, представляется необходимым выполнить широкий спектр экспериментов по импедансу для идентификации и использования параметров импеданса для оценки SOC данной батареи [16, 17] .

3.1.4. Метод импедансной спектроскопии

Метод импедансной спектроскопии измеряет полное сопротивление батареи в широком диапазоне частот переменного тока при различных токах заряда и разряда. Значения модельных импедансов находятся методом наименьших квадратов, аппроксимирующих измеренные значения импеданса.SOC может быть косвенно выведен путем измерения текущего импеданса батареи и сопоставления его с известным импедансом на различных уровнях SOC [18, 19].

3.2. Оценка для бухгалтерского учета

В методе оценки для бухгалтерского учета в качестве входных данных используются данные о токе разряда батареи. Этот метод позволяет учесть некоторые внутренние эффекты батареи, такие как саморазряд, потеря емкости и эффективность разряда. Были использованы два вида методов бухгалтерской оценки: метод кулоновского счета и модифицированный метод кулоновского счета.

3.2.1. Метод кулоновского счета

Метод кулоновского счета измеряет ток разряда батареи и интегрирует ток разряда с течением времени для оценки SOC [20]. Метод кулоновского подсчета используется для оценки, которая оценивается по току разряда, и ранее оцененным значениям SOC,. SOC рассчитывается по следующей формуле:

Но есть несколько факторов, которые влияют на точность метода кулоновского счета, включая температуру, историю батареи, ток разряда и срок службы [20].

3.2.2. Модифицированный метод кулоновского счета

Для улучшения метода кулоновского счета предлагается новый метод, называемый модифицированным методом кулоновского счета. Модифицированный метод кулоновского счета использует скорректированный ток для повышения точности оценки.

Скорректированный ток является функцией тока разряда. Существует квадратичная зависимость между скорректированным током и током разряда батареи. По экспериментальным данным скорректированный ток рассчитывается по следующей форме:

где, и — постоянные значения, полученные из практических экспериментальных данных.

В модифицированном методе кулоновского счета SOC рассчитывается по следующему уравнению:

Результаты экспериментов показывают, что точность модифицированного метода кулоновского счета превосходит точность обычного метода кулоновского счета.

3.3. Adaptive Systems

Недавно, с развитием искусственного интеллекта, были разработаны различные новые адаптивные системы для оценки SOC. Новые разработанные методы включают нейронную сеть с обратным распространением (BP), нейронную сеть с радиальной базисной функцией (RBF), методы нечеткой логики, опорную векторную машину, нечеткую нейронную сеть и фильтр Калмана.Адаптивные системы — это самопроектируемые системы, которые могут автоматически настраиваться в изменяющихся системах. Поскольку аккумуляторы подвержены влиянию многих химических факторов и имеют нелинейное SOC, адаптивные системы предлагают хорошее решение для оценки SOC [5].

3.3.1. Нейронная сеть BP

Нейронная сеть BP — самый популярный тип в искусственных нейронных сетях. Нейронная сеть BP применяется для оценки SOC из-за их хорошей способности к нелинейному отображению, самоорганизации и самообучению [1].В соответствии с постановкой задачи, взаимосвязь между входом и целью является нелинейной и очень сложной при оценке SOC [21]. Индикатор SOC на основе искусственной нейронной сети прогнозирует текущий SOC, используя последние данные о напряжении, токе и температуре окружающей среды батареи [22].

Архитектура нейронной сети, оценивающей BP, показана на рисунке 2. Архитектура нейронной сети BP содержит входной уровень, выходной уровень и скрытый слой. Входной слой имеет 3 нейрона для конечного напряжения, тока разряда и температуры, скрытый слой имеет нейроны, а выходной слой имеет только один нейрон для SOC [1].

Суммарный вход нейрона в скрытом слое рассчитывается по следующей форме:

где — суммарный вход нейрона скрытого слоя; является входом в нейрон скрытого слоя от нейрона входного слоя; — вес между нейроном входного слоя и нейроном скрытого слоя; — смещение нейрона скрытого слоя.

Функция активации, применяемая к нейрону в скрытом слое, является функцией гиперболического тангенса, которая вычисляется по следующему уравнению:

Суммарный вход нейрона в выходном слое рассчитывается по формуле

где — суммарный вход нейрона выходного слоя; является входом в нейрон выходного слоя из нейрона скрытого слоя; — вес между нейроном скрытого слоя и нейроном выходного слоя; — смещение нейрона выходного слоя; — количество нейронов в скрытом слое.

Функция активации, применяемая к нейрону в выходном слое, представляет собой сигмовидную функцию в виде следующего уравнения:

3.3.2. Нейронная сеть RBF

Нейронная сеть RBF — полезная методология оценки для систем с неполной информацией. Его можно использовать для анализа отношений между одной основной (эталонной) последовательностью и другими сравнительными последовательностями в данном наборе. При оценке SOC использовалась нейронная сеть RBF. Метод был протестирован с данными, полученными в результате экспериментов с батареями.Результаты показывают, что скорость работы и точность оценивания оценочной модели могут соответствовать требованиям на практике, и модель имеет определенную ценность для применения [23, 24].

В [1] метод оценки SOC нейронной сети RBF использует входные данные о напряжении на клеммах, токе разряда и температуре батареи для оценки SOC для LiFePO ₄ батареи при различных условиях разряда. Получено хорошее согласие экспериментальных данных.

3.3.3. Метод нечеткой логики

Метод нечеткой логики обеспечивает мощное средство моделирования нелинейных и сложных систем. В [25] практический метод оценки SOC аккумуляторной системы был разработан и протестирован для нескольких систем. Метод предполагает использование нечетких логических моделей для анализа данных, полученных с помощью импедансной спектроскопии и / или методов кулоновского счета. В [26] метод оценки SOC на основе нечеткой логики был разработан для литий-ионных батарей для потенциального использования в портативных дефибрилляторах.Были выполнены измерения импеданса переменного тока и восстановления напряжения, которые используются в качестве входных параметров для модели нечеткой логики.

Singh et al. [27] представили систему оценки, которая может выбирать функции в базе данных для разработки нечетких логических моделей как для доступной емкости, так и для оценки SOC, просто путем измерения импеданса на трех частотах. В [28] SOC оценивается усовершенствованным методом кулоновской метрики, а изменение, зависящее от времени, компенсируется с помощью обучающей системы.Система обучения настраивает метод кулоновской метрики таким образом, чтобы в процессе оценки оставалось безошибочное изменение, зависящее от времени. Предлагаемая система обучения использует модели нечеткой логики, которые не используются для оценки SOC, но работают как компонент системы обучения.

3.3.4. Машина опорных векторов

Машина опорных векторов (SVM) применялась для классификации в различных областях распознавания образов. SVM также применяется для решения проблемы регрессии, даже если проблема регрессии по своей сути более сложна, чем проблема классификации.SVM, используемая в качестве нелинейной системы оценки, более надежна, чем система оценки наименьших квадратов, поскольку она нечувствительна к небольшим изменениям [29].

Хансен и Ван [29] исследовали применение SVM для оценки SOC литий-ионной батареи. Оценщик на основе SVM не только устраняет недостатки оценщика SOC с кулоновским счетом, но также дает точные оценки SOC.

3.3.5. Нечеткая нейронная сеть

Нечеткая нейронная сеть (FNN) использовалась во многих приложениях, особенно для идентификации неизвестных систем.При идентификации нелинейных систем FNN может эффективно соответствовать нелинейной системе путем вычисления оптимизированных коэффициентов механизма обучения [30].

Ли и др. [31] исследовали метод мягких вычислений для оценки состояния заряда отдельных батарей в цепочке батарей. Подход мягких вычислений использует сочетание FNN с функциями принадлежности B-сплайна и генетическим алгоритмом сокращенной формы.

3.3.6. Фильтр Калмана

Использование данных измерения дороги в реальном времени для оценки SOC батареи обычно бывает сложно или дорого измерить.В [32] показано, что применение метода фильтра Калмана обеспечивает поддающиеся проверке оценки SOC для батареи посредством оценки состояния в реальном времени.

Яцуи и Бай [33] представили метод оценки SOC на основе фильтра Калмана для литий-ионных батарей. Экспериментальные результаты подтверждают эффективность фильтра Калмана во время онлайн-заявки. Barbarisi et al. [34] представили расширенный фильтр Калмана (EKF) для оценки концентраций основных химических веществ, которые усредняются по толщине активного материала, чтобы получить SOC батареи, используя измерения тока и напряжения на клеммах.

На основе теории фильтра Калмана без запаха (UKF) и комплексной модели батареи в [35] предлагается новый метод оценки SOC. Результаты показывают, что метод UKF превосходит метод расширенного фильтра Калмана в оценке SOC для батареи. Sun et al. [36] представили адаптивный метод UKF для оценки SOC литий-ионной батареи для аккумуляторных электромобилей. Адаптивная регулировка ковариации шума в процессе оценки SOC осуществляется с помощью идеи ковариационного согласования в контексте UKF.

3.4. Гибридные методы

Цель гибридных моделей состоит в том, чтобы извлечь выгоду из преимуществ каждого метода и получить глобально оптимальную эффективность оценки. Поскольку информация, содержащаяся в отдельном методе оценки, ограничена, гибридный метод может максимизировать доступную информацию, интегрировать информацию отдельной модели и наилучшим образом использовать преимущества нескольких методов оценки, тем самым повышая точность оценки. Литература показывает, что гибридные методы обычно дают хорошие результаты оценки SOC по сравнению с отдельными методами [37–39].Гибридные методы сочетают в себе различные подходы, такие как метод прямого измерения и метод бухгалтерской оценки.

3.4.1. Комбинация кулоновского счета и ЭДС

Был разработан и реализован новый метод оценки SOC, который сочетает в себе метод прямого измерения с измерением ЭДС аккумуляторной батареи в состоянии равновесия и бухгалтерской оценкой с методом кулоновского счета во время состояния разряда. система [37].

Любая батарея теряет емкость во время езды на велосипеде.Чтобы точно вычислить SOC и оставшееся время выполнения (RRT), а также улучшить способность системы оценки SOC справляться с эффектом старения, вводится простой алгоритм адаптации Qmax. В этом алгоритме стабильные условия зарядового состояния используются для адаптации Qmax к эффекту старения.

Эта статья доказала, что алгоритм адаптации Qmax может улучшить точность оценки SOC и RRT даже для новой батареи. Поскольку батарея теряет емкость во время цикла, делается вывод, что алгоритм адаптации Qmax существенно увеличит SOC и точность оценки RRT.

3.4.2. Комбинация кулоновского счета и фильтра Калмана

Wang et al. [38] предложили новый метод оценки SOC, обозначенный как «метод Калмана», который использует метод фильтра Калмана для корректировки начального значения, используемого в методе кулоновского счета. В методе KalmanAh используется метод фильтра Калмана, чтобы приблизительное начальное значение сходилось к его реальному значению. Затем метод кулоновского счета применяется для оценки SOC для длительного рабочего времени. Ошибка оценки SOC равна 2.5% по сравнению с реальным SOC, полученным при испытании на разряд. Это выгодно отличается от ошибки оценки 11,4% при использовании метода кулоновского счета.

3.4.3. Система на единицу и комбинация EKF

Ким и Чо [39] описали применение EKF в сочетании с системой единиц (PU) для идентификации подходящих параметров модели батареи для высокоточной оценки SOC литий-ионной батареи. деградированный аккумулятор. Чтобы применить параметры модели батареи, изменяемые эффектом старения, на основе системы PU, абсолютные значения параметров в модели эквивалентной схемы в дополнение к напряжению на клеммах и току преобразуются в безразмерные значения относительно набора базовых значений.Преобразованные значения применяются к динамическим моделям и моделям измерения в алгоритме EKF.

4. Будущее оценки SOC

Поскольку системы накопления энергии были выдвинуты на первый план в портативной электронике и гибридных электрических транспортных средствах, точность оценки SOC становится все более важной. В последние годы многие ученые провели много исследований по оценке SOC. Точность оценки постоянно улучшается, и можно ожидать, что интенсивные исследования и разработки уже ведутся.В целях дальнейшего улучшения оценок SOC в сочетании с некоторыми литературными источниками ожидаемые улучшения для дальнейших исследований включают следующие области: (i) Проведите дальнейшие исследования гибридных методов, таких как сочетание метода прямого измерения и метода бухгалтерской оценки для достижения хороших результатов. результаты в онлайн-оценке SOC. (ii) Существующий метод оценки должен использоваться в различных типах аккумуляторов. Провести дальнейшие исследования практического универсального применения этих методов. (Iii) Углубить дальнейшие исследования по улучшению способности системы оценки SOC справляться с эффектом старения батареи.(iv) Изучение более новых методов искусственного интеллекта и улучшение их алгоритмов обучения для достижения точности оценки SOC. Кроме того, новые методы на сложной местности будут в центре внимания будущих исследований. (V) Для дальнейшего повышения эффективности оценки метода нейронной сети необходимо изучить и интегрировать оптимальные методы поиска для оптимального количества нейронов в скрытом слое. метод нейронной сети. (vi) Провести дальнейшие исследования по оценке адаптивных параметров. Модели могут автоматически адаптироваться к разным типам батарей, различным условиям разряда и разным старым батареям.(vii) Установить более точную систему оценки и стандарт для измерения эффективности метода оценки SOC.

5. Выводы

В этой статье представлен обзор оценки SOC батареи при различных условиях разряда. Обсуждались четыре категории оценочных математических методов, которые имеют свои особенности. Статьи были отобраны, чтобы подчеркнуть разнообразие математических методов оценки. Некоторые из этих методов имеют хорошие характеристики при фиксированном токе разряда, в то время как другие лучше работают в условиях переменного тока разряда.Трудно оценить производительность различных методов, поскольку существующие приложения были в разных условиях разряда и разного размера батареи. Ожидается, что разработка различных методов оценки SOC будет полезна для аккумуляторных приложений, таких как BMS, в гибридных электромобилях. Основываясь на истории развития оценки SOC, в конце предлагаются будущие направления развития оценки SOC.

Благодарность

Автор выражает благодарность Национальному научному совету ОКР за финансовую поддержку в рамках гранта No.НСК 101-2221-Е-129-005.

Как определить AH 12-вольтовой батареи

Существуют различные типы батарей, предназначенные для выполнения определенных функций в зависимости от емкости и скорости разряда данной батареи. Батареи оцениваются на основе этих функций, при этом рейтинговые системы различаются в зависимости от задачи, которую аккумулятор должен выполнять. Ампер-часы или ампер-часы (Ач) используются для выражения того, как долго батарея может работать при разряде заданного количества энергии, и используются для оценки аккумуляторов, предназначенных для обеспечения низкого тока в течение длительного периода времени.Если вы хотите определить AH-рейтинг батареи, изначально не рассчитанной в ампер-часах, вы можете сделать это дома с помощью мультиметра и нескольких часов мониторинга.

TL; DR (слишком долго; не читал)

Батареи оцениваются в измерениях в зависимости от задач, которые они должны выполнять. Например, батареи с номиналом в ампер-часах (AH, также называемые ампер-часами) предназначены для обеспечения низкого тока в течение длительного периода. Чтобы определить рейтинг AH 12-вольтовой батареи, используйте мультиметр.Подключите основной резистор к клеммам батареи, затем контролируйте разряд с течением времени, пока напряжение не упадет до 12 вольт. Затем вы можете использовать измерение тока батареи для расчета рейтинга AH.

Подготовка батареи

Чтобы определить рейтинг AH 12-вольтовой батареи, еще не рассчитанной в ампер-часах, сначала убедитесь, что батарея полностью заряжена. Если аккумулятор не новый, его следует зарядить с помощью зарядного устройства, а затем оставить на несколько часов для устранения поверхностного заряда.С помощью мультиметра измерьте напряжение на двух выводах батареи. Полностью заряженный 12-вольтовый свинцово-кислотный аккумулятор должен иметь напряжение на выводах не менее 12,6 В. Если это так, аккумулятор готов к тестированию.

Проверка разрядки

Подключите резистор примерно 1 Ом и 200 Вт к клеммам аккумулятора. Во время тестирования ваш мультиметр должен отображать ток около 12 ампер, но если это не так, обратите внимание на отображаемый ток.Чтобы рассчитать рейтинг AH вашей батареи, вам нужно будет определить, сколько времени требуется, чтобы батарея разрядилась примерно до 50 процентов емкости. Для этого контролируйте напряжение один раз в час в течение следующих нескольких часов, делая заметки на протяжении всего процесса.

Напряжение должно снижаться примерно на 0,1 В каждые два часа. Если уменьшение происходит быстрее, сопротивление, обеспечиваемое вашим резистором, слишком мало, а ваш ток слишком велик, чтобы обеспечить правильную оценку. Вам нужно будет подключить резистор большего размера, чтобы повторить процедуру проверки.Напряжение аккумулятора должно упасть примерно до 12 вольт примерно через 10 часов. Обратите внимание на точное количество часов, и вы сможете рассчитать рейтинг AH батареи.

Расчет AH

Когда емкость вашей батареи уменьшится примерно до половины, вы можете рассчитать номинальную емкость батареи в ампер-часах с помощью простого уравнения. Умножьте ток батареи (измеренный через резистор) на время, необходимое для снижения напряжения до 12 В, чтобы определить номинал для половинного заряда.Умножьте это число на два, чтобы узнать истинный рейтинг AH вашего аккумулятора. Например, если ток вашей батареи составлял 12 ампер, а напряжение достигло 12 вольт ровно через 10 часов, то емкость батареи составляет 12 x 10 x 2 = или всего 240 Ач.

Три фактора производительности, которые необходимо учитывать при определении размеров батарей

Правильное определение размеров батарей

Батареи должны иметь правильный размер, чтобы мог питать требуемую нагрузку в течение требуемого времени , и необходимо решить ряд факторов. возможность оптимизировать аккумулятор для ожидаемой работы.Некоторые из этих факторов фиксируются в химическом составе каждого типа клетки и, в некоторых случаях, в физической структуре пластин, из которых состоит клетка.

Три фактора производительности, которые необходимо учитывать при определении размеров батарей (фото: Эдвард CSANYI) необходимо учитывать важные факторы:

1. Максимальное и минимальное напряжение системы
2. Поправочный коэффициент
3. Рабочий цикл

Напряжение системы (максимальное и минимальное)

Элементы, составляющие любую батарею, имеют ограниченный диапазон напряжения, характерный для тип используемой ячейки.В случае свинцово-кислотных аккумуляторов номинальное напряжение элемента, которое представляет собой напряжение полностью заряженного элемента без входного заряда или нагрузки, составляет 2 В .

С другой стороны, минимальное напряжение, при котором элемент батареи может безопасно обеспечивать нагрузку без повреждений, обычно составляет 1,7 В , хотя для обеспечения запаса прочности более нормально использовать 1,75 в качестве рабочего минимума . Точно так же, чтобы иметь возможность заряжать батарею, напряжение на каждой ячейке должно быть выше номинальных 2 В , а для того, чтобы батарея оставалась полностью заряженной, каждая ячейка обычно должна оставаться под напряжением на уровне 2.От 2 до 2,25 В , в зависимости от конструкции ячейки.

Это напряжение плавающего заряда. Поскольку отдельные элементы в батарее могут развить более высокий импеданс, чем другие, когда они находятся в плавающем состоянии в течение значительного времени или после того, как они разряжаются, батареи, заряженные только в «плавающем» состоянии, могут привести к тому, что некоторые элементы будут заряжены меньше, чем другие.

Чтобы преодолеть это условие, необходимо подвергнуть аккумулятор более высокому напряжению, напряжению выравнивающего заряда, которое может достигать 2.7 В на ячейку .

Хотя более высокое напряжение позволит ускорить перезарядку и быстрее выровнять заряд отдельных ячеек, этот уровень напряжения элементов приведет к тому, что диапазон напряжения батареи превысит номинальные значения большинства оборудования, использующего источники постоянного тока.

Поэтому обычной практикой является поддержание выравнивающего заряда в диапазоне от 2,33 до 2,5 В на элемент и увеличение времени, необходимого для выравнивания заряда батареи.

Исходя из вышеизложенного, обычный размер батареи для североамериканской батареи 125 В использует 60 ячеек с диапазоном напряжения батареи от 105 до 140 В постоянного тока .Этот диапазон вычисляется следующим образом:

• Уравнивающее напряжение = 2,33 В на элемент
• Максимальное напряжение батареи при уравнительном заряде = 60 В × 2,33 = 140 В
• Минимальное напряжение на элемент = 1,75 В
• Минимальное напряжение батареи = 60 В × 1,75 = 105 В

Поскольку оборудование, питаемое такой батареей, также должно работать с уровнем падения напряжения в соответствующих распределительных кабелях, рабочий диапазон должен охватывать диапазон 100– 140 В .Для международного использования типичная свинцово-кислотная батарея состоит из 55 ячеек с диапазоном напряжения батареи 96–128 В , в результате чего требуемый диапазон напряжения оборудования составляет 91–128 В .

Некоторое более раннее оборудование, в частности лампы накаливания, используемые для индикации на дисплее, не могло легко покрыть этот диапазон, и, следовательно, есть некоторое использование батарей с меньшим количеством ячеек и некоторое использование переключения конечных элементов при выравнивании батареи.

Следует отметить, что при использовании меньшего количества ячеек и фиксированного минимального рабочего напряжения оборудования, фактический номинальный ток в ампер-часах должен быть увеличен, чтобы соответствовать более низкому диапазону напряжения , доступному, если только минимальное номинальное напряжение оборудования также не может быть уменьшенный.

Приведенные выше примеры основаны на конструкции свинцово-кислотных аккумуляторов. Для никель-кадмиевых и других типов батарей можно установить аналогичный ряд уровней напряжения и, следовательно, количество элементов, используемых для конкретной номинальной мощности батареи.

В этом отношении, поскольку никель-кадмий является наиболее распространенным , соответствующие напряжения, превышающие их 1,2 В на элемент , составляют 1,4–1,47 В, плавающий заряд , 1,50–1,65 В выравнивает и 0,95 –1.0 В для минимума для разряда , что обычно приводит к использованию 100 элементов для североамериканских батарей и 92–94 элементов на международном уровне.

Следует также отметить, что диапазон напряжений для никель-кадмиевой аккумуляторной системы больше, чем для свинцово-кислотной системы, и, следовательно, могут потребоваться меры предосторожности для защиты чувствительного оборудования при использовании никель-кадмиевых аккумуляторов .

Однако для многих современных цифровых систем используются блоки питания с широким диапазоном, и большой диапазон аккумуляторных систем не представляет проблемы.

Вернуться к расчетным коэффициентам батарей ↑

2. Поправочный коэффициент

Емкость всех батарей изменяется с температурой , а для свинцово-кислотных батарей наблюдается большее изменение, особенно при более низких температурах . Поэтому размер батареи должен быть таким, чтобы обеспечить необходимое время работы в режиме ожидания даже при наихудших применимых температурных условиях.

Поскольку каждый конкретный тип ячейки имеет свои собственные особенности, расчетные кривые для конкретного типа ячейки должны использоваться при вычислении соответствующего коэффициента снижения номинальных характеристик.

Батареи также стареют со временем, и обычно добавляют запас в 25%, чтобы покрыть этот фактор . Кроме того, поскольку нагрузки могут увеличиваться, даже во время проектирования завода, расчетный запас в размере около 10–15% будет подходящим.

В новых установках начальная мощность обычно меньше 100% (около 90%) и достигает 100% только после нескольких выравнивающих зарядов.

Промышленные аккумуляторы: что можно и чего нельзя делать

Вернуться к определению параметров аккумуляторов ↑

3.Рабочий цикл

Необходимо указать количество энергии, необходимое для каждой функции в течение расчетного периода разрядки . Обычно рассматриваются различные классы нагрузки:

1. Непрерывная нагрузка (индикаторные лампы, реле и т. Д.): 8 ч
2. Связь (ИБП и т. Д.): 3 ч
3. Аварийное освещение: 1⁄2–3 ч
4. Прерывистый или кратковременный (выключение и отключение выключателя): 1 мин

Аккумуляторные системы общего назначения обычно включают оба типа нагрузки 1 и 4, как указано выше, в то время как другие типы, В частности, ИБП, будет обеспечиваться специальными батареями и потребовать достаточного размера для питания фиксированного уровня нагрузки в течение фиксированного времени.

Для аккумуляторов смешанного назначения нагрузка с течением времени и метод, рекомендуемый для расчета размера аккумулятора, необходимого для электростанций и распределительных устройств, подробно описаны в стандартах IEEE 485 [S1] и 1115 [S2] и в равной степени применимы к промышленным ситуациям.

В таком случае наихудшая нагрузка должна учитывать значительную мгновенную коммутационную нагрузку как в начале, так и в конце рабочего цикла, с несколькими случайными событиями нагрузки на протяжении всего цикла разрядки.Если сложить эту нагрузку, можно рассчитать пиковую и общую нагрузку, а затем, используя расчетные значения конкретного типа батареи, можно рассчитать конфигурацию пластины батареи и номинальную мощность в ампер-часах.

Размер батареи, указанный каждым поставщиком, зависит от минимального напряжения в конце цикла, которое, для свинцово-кислотной батареи с 8-часовым временем ожидания, должно быть не менее 1,75 В на элемент .

Хотя фактическое время работы распределительного устройства невелико, стандарты рекомендуют использовать 1-минутное значение для суммы тока, потребляемого всеми устройствами одновременно, при этом автоматические выключатели срабатывают в начале и замыкаются в конце (8 ч) цикл разряда.

Вернуться к определению параметров аккумуляторов ↑

Ссылка // Промышленные энергосистемы, автор Хан Шоаиб

Определение размера банка аккумуляторов

Определение размера банка аккумуляторов

Определение размера банка аккумуляторов

Важная часть любой системы возобновляемой энергии это способность хранить произведенную энергию для будущего использования. Здесь в игру вступает ваш аккумуляторный блок. Выбор системы аккумуляторов для соответствия вашей системе возобновляемых источников энергии зависит от трех основных факторов: размера вашей системы, того, сколько вы собираетесь хранить для будущего использования и сколько часов потребуется.Получив эту информацию, мы сможем разработать аккумуляторный блок, соответствующий вашим потребностям. Вы также можете использовать калькулятор на этой странице, чтобы определить количество и размер батарей, которые вам понадобятся. Воспользуйтесь калькулятором ниже, чтобы узнать, какой размер батареи вам понадобится. Количество батарей в банке будет зависеть от номинальной мощности (емкости каждой батареи).

Преобразовать ватт-часы в мАч

Вставьте ватт-часы (Втч) и напряжение (В) и нажмите «Рассчитать», чтобы получить миллиампер-часы (мАч).

Формула: (Вт · ч) * 1000 / (В) = (мА · ч). Например, если у вас аккумулятор 1,5 Вт · ч с номиналом 5 В, мощность составит 1,5 Вт · ч * 1000/5 В = 300 мА · ч.

При покупке батарей следует учитывать стоимость, срок службы, установку и обслуживание. Доступны 3 основных типа аккумуляторов: свинцово-кислотные и литий-ионные. Литий-ионные батареи обеспечивают больше циклов в течение своего срока службы по сравнению со свинцово-кислотными, а также обеспечивают более высокую эффективность заряда и разряда. С другой стороны, свинцово-кислотные батареи в основном предназначены для использования в режиме ожидания, однако технология была недавно обновлена, а функция глубокого цикла теперь включена в некоторые свинцово-кислотные батареи так же, как и в литий-ионные батареи.

Батарейный блок должен иметь точные размеры, чтобы гарантировать, что блок может хранить то, что вам нужно от вашей системы возобновляемых источников энергии, а его глубина разряда дает вам необходимую резервную мощность. Таким образом, при выборе аккумуляторной системы подходящего размера выбор необходимого вам типа батарей зависит от того, для чего и когда вам нужно их использовать. Однако глубина разряда очень важна, и ее никогда не следует упускать из виду, так как она напрямую влияет на срок службы ваших батарей. Это требует тщательного планирования, чтобы гарантировать, что то, что вы покупаете, будет соответствовать предполагаемому использованию без отрицательного влияния на срок службы ваших батарей.

Концепция аккумуляторов с морской водой или Aquion Energy в промышленных масштабах родилась в 2008 году, и с тех пор эта технология постоянно совершенствуется. Они устойчивы к любым изменяющимся профилям цикличности и длительным интервалам при частичном заряде. Езда на велосипеде для поддержания работоспособности / жизни не нужна. Его механические материалы могут быть переработаны в обычных потоках вторичной переработки. Химические материалы можно утилизировать без специального оборудования или контейнеров. Батареи — это то, что мы бы назвали хорошими, и будущее батарей в целом.Но они очень дорогие!

В предыдущем разделе мы привели ряд терминов, которые заставят любого задуматься: «Что это означает?» Что ж, мы вас охватили, вот краткое объяснение терминов, относящихся к батарее и использованию батареи:

1. Срок службы: цикл жизни батареи — это количество полных циклов зарядки / разрядки, которые батарея может поддерживать до его емкость составляет менее 80% от первоначальной емкости. Батареи проявляют человеческие качества и нуждаются в полноценном питании, отдыхе и уходе.Уход начинается с работы при комнатной температуре и разрядки умеренным током.

2. Глубокий цикл: Эти батареи предназначены для регулярного использования и разряжают большую часть (70-80%) своей емкости.

3. Глубина разряда: Глубина разряда, используется для описания степени разряда аккумулятора. Это будет зависеть от типа батареи; для батареи с наименьшими характеристиками вы можете извлечь 30-40% запасенной энергии из батареи без каких-либо повреждений, особенно если они используются регулярно.На других батареях вы можете полностью разрядиться; это может быть разбито дальше относительно количества раз, когда вы можете полностью разрядить батарею. Для некоторых аккумуляторов вы можете выполнять это на регулярной основе без значительных отрицательных последствий, для других — только изредка, если возникнет чрезвычайная ситуация.

Вернуться к услугам Страница

BU-402: Что такое C-rate? — Battery University

Посмотрите, как масштабируются скорости заряда и разряда и почему это важно.

Скорость заряда и разряда аккумулятора определяется коэффициентом заряда.Емкость батареи обычно оценивается в 1С, что означает, что полностью заряженная батарея номиналом 1 Ач должна обеспечивать 1 А в течение одного часа. Тот же аккумулятор, разряжающийся при 0,5 ° C, должен обеспечивать ток 500 мА в течение двух часов, а при 2 ° C — 2 А в течение 30 минут. Потери при быстром разряде сокращают время разряда, и эти потери также влияют на время заряда.

C-rate 1C также известен как одночасовая разрядка; 0,5C или C / 2 — это двухчасовая разрядка, а 0,2C или C / 5 — 5-часовая разрядка. Некоторые высокопроизводительные батареи можно заряжать и разряжать выше 1С при умеренной нагрузке.В таблице 1 показано типичное время при различных скоростях C.

Емкость аккумулятора или количество энергии, которое может удерживать аккумулятор, можно измерить с помощью анализатора аккумулятора. (См. BU-909: Оборудование для тестирования батарей.) Анализатор разряжает батарею калиброванным током, одновременно измеряя время до достижения напряжения конца разряда.Для свинцово-кислотных аккумуляторов окончание разряда обычно составляет 1,75 В на элемент, для NiCd / NiMH — 1,0 В на элемент и для литий-ионных аккумуляторов — 3,0 В на элемент. Если батарея емкостью 1 Ач обеспечивает 1 А в течение одного часа, анализатор, отображающий результаты в процентах от номинального значения, покажет 100 процентов. Если разряд длится 30 минут до достижения напряжения отключения конца разрядки, то емкость аккумулятора составляет 50 процентов. Стоимость новой батареи иногда переоценивается, и ее емкость может превышать 100 процентов; другие недооценены и никогда не достигают 100% даже после заливки.

При разрядке батареи с помощью анализатора батареи, способного применять различные скорости C, более высокая скорость C приведет к более низкому показанию емкости и наоборот. При разрядке батареи 1 Ач с более высокой скоростью 2C, или 2A, в идеале батарея должна обеспечить полную емкость за 30 минут. Сумма должна быть одинаковой, поскольку одинаковое количество энергии распределяется за более короткое время. В действительности внутренние потери превращают часть энергии в тепло и снижают результирующую мощность примерно до 95 процентов или меньше.Разряд той же батареи при 0,5 ° C или 500 мА в течение 2 часов, вероятно, увеличит емкость до более 100 процентов.

Чтобы получить достаточно хорошие показания емкости, производители обычно оценивают щелочные и свинцово-кислотные батареи как очень низкие 0,05 ° C или 20-часовую разрядку. Даже при такой низкой скорости разряда свинцово-кислотные батареи редко достигают 100-процентной емкости, так как номиналы аккумуляторов переоценены. Производители предоставляют компенсацию мощности для корректировки несоответствий, если она разряжается с более высокой скоростью, чем указано.(См. Также BU-503: Как рассчитать время работы батареи.) На рисунке 2 показано время разряда свинцово-кислотной батареи при различных нагрузках, выраженное в C-скорости.

Хотя свинцовые и никелевые батареи могут разряжаться с высокой скоростью, схема защиты предотвращает разряд литий-ионного элемента питания при температуре выше 1 ° C.