Почему батареи крепят внизу стены: Почему батареи крепят внизу стены

Почему батареи ставят под окнами и как правильно установить радиатор отопления под окном

Качество обогрева напрямую зависит от расположения отопительных приборов.

Казалось бы, ну какие здесь могут быть проблемы: строители все давно за нас решили. В том-то и беда, что не все строители «вешают» радиаторы верно. А жить с этими батареями — вам.

Мебельная студия Автор

Пример в доказательство моего тезиса — этот радиатор у входа в квартиру. Отопительный прибор появился здесь явно не в результате работы профессионалов. И дизайнеру проекта пришлось его маскировать от безысходности — перенос вряд ли был возможен.

Думаете, единичный случай? — О, как вы ошибаетесь!

Екатерина Нестеренко

На фото: случай, когда застройщик явно перепутал стены. Фото с сайта butovopark.com

Konstantinova Tatiana

Почему батареи ставят под окнами
А не рядом с ними, не на расстоянии метра, не в дальней части комнаты? Для ответа достаточно открыть школьный учебник физики.

Плоскость окна гораздо холоднее внутренней поверхности наружной стены здания. Например, у современных зданий сопротивление теплопередаче наружных стен, как правило, составляет 3,0…3,5 кв.м град/Вт, а у окон — всего 0,6…0,7 кв.м град/Вт. То есть окна в несколько раз холоднее стен.

В физике есть такое понятие, как конвекция — движения воздуха с разной температурой. Теплый воздух легче холодного: он поднимается вверх. А тяжелый холодный воздух соответственно опускается вниз.

m. kunyakina

Как должно быть: Зимой при контакте с прохладным стеклом комнатный воздух охлаждается и «стекает» вниз, к подоконнику.

Упираясь в подоконник, холодный воздух может повернуть в сторону комнаты (иногда это видно по колыханию легких занавесок). И может спуститься на пол возле окна. Само по себе это не страшно. Но если в этой зоне стоит рабочий стол, кровать или играют дети — холодный воздух становится проблемой. Находиться здесь будет не только неприятно, но и опасно.

Вот поэтому радиаторы и ставят под окнами. Вот потому максимально «укорачивают» подоконники (как на фото). Холодный воздух от окна опускается к батарее, нагревается и стремится подняться вверх, блокируя прохладные потоки. Сидеть недалеко от такого окна вполне комфортно.

Борис Бутцев

На этом рисунке показаны направления воздушных потоков около окна зимой. Видно, что они отличаются при разной глубине установки окон. Автор этой и следующих схем — кандидат технических наук А.Д. Кривошеин, институт СибАДИ (г. Омск)

Борис Бутцев

Здесь показано распределение температур зимой на обычном пластиковом окне с двухкамерным стеклопакетом. Видно, насколько поверхность окна холоднее воздуха в помещении

AB Architects

А зачем окну теплый воздух от радиатора?
Чтобы не было запотевания и плесени на откосах. Восходящий поток теплого воздуха подогревает стеклопакет, снижая риск появления конденсата. И за счет такой циркуляции в квартире создается комфортный микроклимат, улучшает эффективность отопительной системы.

ОБ ЭТОМ…
Конденсат и грибок: Почему потеют окна и как это исправить

Борис Бутцев

На схеме — распределение температур зимой у окна с работающим приточным клапаном. Видно, что зона низких температур находится только у корпуса клапана — достаточно высоко от пола. Виден «язык» тёплого воздуха, выходящего от прибора отопления. Подоконник совсем немного перекрывает прибор отопления

Вывод: При перепланировке во время ремонта не стоит переносить приборы отопления из-под окна на боковую стену. Отапливать помещение в целом они продолжат, но около окна вы получите «холодную зону».

Corkstyle

Пример на фото: ситуация, в которой чаще всего переносят радиаторы от окна на стену — присоединение лоджии. Пример, когда подоконный блок демонтировать запретили (и радиатор остался на старом месте)

Nataly Komova

Проблема 1: радиатор невозможно повесить под окном
На фото выше — пример присоединенной к комнате лоджии, когда все «по закону»: перепланировку согласуют, только если радиатор останется за пределами лоджии.

Но ведь мы только что объяснили, почему окну нужен поток теплого воздуха. Ведь за столом у такого окна будет холодно сидеть. Что делать?

Решение: Выход в такой ситуации — вешать или ставить под окно электроконвектор. Запрещено обогревать лоджию приборами центрального отопления. А использовать электрообогреватели — никто не запретит. Как и в случае с обычной батареей, лучшее место для него (или масляного обогревателя, или любого другого типа электрообогревателей) — под окном.

Алеся Семилетова

На фото — вариант присоединения лоджии с размещением радиаторов по стенам от прежнего оконного блока. Для того чтобы сидеть в кресле у окна было комфортно, необходим электроконвектор — в зоне «бывшей» лоджии

Uliana Grishina | Photography

Проблема 2: радиатор рядом с дверью на лоджию
По сути это разновидность предыдущей проблемы. При присоединении лоджий цель хозяев не всегда увеличить площадь помещения. Иной раз речь всего лишь о замене блока с окном на французские двери в пол. Остекление на прежнем месте, но для радиатора места не нашлось.

В этой ситуации показаны только внутрипольные конвекторы.

Екатерина Нестеренко

Фото с сайта couo.ru

Внутрипольный конвектор (на фото выше) устанавливается непосредственно под окном и работает как обычная (только невидимая) батарея. Такой конвектор может использоваться в качестве основной системы отопления даже в помещении с французскими окнами, но выбирать нужно модель с принудительной конвекцией — вентилятором.

ОБ ЭТОМ…
Хороший вопрос: Как выбрать внутрипольный конвектор для квартиры

Надя Кармин

Кстати: Как поставить батарею у французского окна? Вообще-то, точно так же, как и у обычного. Причем когда стоят панорамные окна, отопление должно быть интенсивнее — из-за высоких теплопотерь. И лучше всего создать у окна тепловую завесу — она будет препятствовать теплообмену между холодным воздухом, идущим от окна, и теплым внутри квартиры.

soak.com

Проблема 3: размеры радиатора и его положение
Случается, что радиатор, установленный под окном, слишком короткий. Он не обеспечивает необходимый нагрев помещения, да и конденсат на окне в таком случае не редкость. Что делать?

Как правильно установить батарею отопления под окном
В идеале прибор отопления должен быть равен ширине окна или же занимать бОльшую часть оконного проема. Это поможет избежать гуляния сквозняков, а заодно предотвратит отсыревание откосов.

Важно: Если по каким-то причинам под вашим окном установлена слишком короткая батарея, не торопитесь менять ее на другую. Радиатор увеличенной длины (и теплоотдачи) может нарушить систему отопления, продуманную застройщиком. Получится, что вы «воруете» тепло у соседей. Лучше закажите проект отопления у проектировщиков дома. Они лучше знают возможности установленной системы и помогут найти решение без ущерба для других жильцов.

Дизайн-студия «Gradiz»

Если же батарея, на ваш взгляд, слишком длинная, выходов два. Первый и самый простой — установить на радиатор терморегулятор. Он поможет поддерживать в комнате комфортную температуру и при этом обойтись без конвекционных сквозняков.

Второй — более технологичный — подключить систему «Умный дом» или ее элементы: автоматика будет сама отслеживать температуру в помещении и регулировать при необходимости. На фото выше: выключатели со встроенным температурным датчиком, отслеживающим нагрев помещения.

Uglova Design

Проблема 4: экран на радиатор «для красоты»
Правильный экран не просто «уродливую батарею загораживает» — он всегда работает (в паре с подоконником) на то, чтобы прогретый воздух беспрепятственно поднимался вверх и обдувал стекло. Как следствие, на стекле не будет конденсата и обмерзания, а на откосах — плесени.

Проверьте, все ли верно с вашим экраном на радиатор.

• Холодный воздух поступает к радиатору через щель у пола (см. фото).
• Экран не слишком плотный, то есть прикрывая, он не блокирует радиатор полностью.
• Теплый воздух поднимается вверх через отверстия в подоконнике (пример ниже).

Екатерина Нестеренко

Хорошее решение: есть возможность поступления воздуха к прибору отопления снизу и выхода нагретого воздуха вверху. Фото с сайта indizajn.ru

Екатерина Нестеренко

Неудачное решение: прибор отопления блокирован, нет щели внизу (у пола) и каналов выхода тёплого воздуха вверх. Фото с сайта viewout.ru

Yuri Grishko

Анастасия Бархатова

Закрыть батарею под окном декоративным экраном, конечно, можно. Главное — чтобы экран не мешал воздуху попадать к нагретым поверхностям и уходить вверх. То есть декоративная планка должна быть с перфорацией — не только сверху, но и по всей ее поверхности.

Наталия Спивак и Надежда Борцова

По фото не всегда понятно, только ли в нижней части экрана сделали отверстия. Или корректно учли технологические выходы в подоконнике. При условии, что столешница-подоконник имеет отверстия для «обдува» окна — это правильный экран для батареи

Проблема 5: подоконник блокирует радиатор
От подоконника лучше избавиться совсем. Но вряд ли с этим согласятся любители цветов или посиделок на окне (многие специально устраивают здесь лежанку, чтобы читать или любоваться видами).

Alexey Trofimov Photography

Запомните формулу идеального подоконника: он должен перекрывать прибор отопления не больше, чем на 1/3…1/2 ширины прибора отопления. Только тогда тёплый воздух сможет свободно выходить из-под подоконника вверх.

В очень широких подоконниках (такие бывают в домах с толстыми кирпичными стенами) необходимо делать специальные вентиляционные отверстия, чтобы теплый воздух от радиатора мог подниматься прямо к оконному блоку.

bearmade.ru

На фото: такой подиум или скамья под окном — интересное решение. Обратите внимание: по всему периметру широкого подоконника сделаны вентиляционные отверстия — на окне не будет скапливаться конденсат, а сидящий рядом человек не будет страдать от сквозняков

INT2architecture

На фото: здесь формально к радиатору достаточно доступа со всех сторон, и даже «крышка» металлического комода — сетчатая. Я бы вот только убрал с нее цветочницу. Или сдвинул ближе к краю, оставив между ней и окном зазор для теплого воздуха

Проблема 6: мойка / мебель под окном
Или любая другая корпусная мебель с фасадами — вроде встроенного комода, секции кухни или тумбы для раковины.

Дина Александрова

Под каждым окном должен быть собственный радиатор. Но так бывает далеко не во всех домах — один застройщик знает почему.

Владелец квартиры решает использовать пространство под окном и устанавливает мебель, ограничивая доступ теплого воздуха от прибора отопления к окну. И сразу возрастает риск появления конденсата на окне и плесени на откосах.

Что делать: В ситуациях, когда прибор отопления предусмотрен не был, а мебель в комнате иначе чем под окно не поставить — подумайте про утепление откосов. Если не можете организовать «обдув» теплым воздухом, хотя бы исключите промерзание.

Олеся Олейникова

Проблема 7: плотные шторы
Шторы не должны мешать движению теплого воздуха от прибора отопления к окну. Когда они свисают по сторонам от окна и не перекрывают радиатор — проблем нет.

Но вспомните фото из начала статьи: первое, что хочется сделать с теми радиаторами на стене — закрыть их плотной шторой. Вот этого точно делать не стоит.

Dasha Kaluja

Длинная плотная штора, закрывающая окно, существенно уменьшит теплоотдачу от радиатора — в комнате станет заметно прохладнее. А значительная часть нагретого батареей воздуха будет расходоваться на обогрев улицы.

Что делать: Вешать римские или рулонные шторы. Они не должны быть длинной до пола и не должны касаться края подоконника. В противном случае шторы будут блокировать подсос воздуха с уровня пола к прибору отопления и подачу теплого воздуха к окну.

Грета Вульф — Greta Wolf

Проблема 8: ванна под окном — как быть с радиатором
Ванная комната — то место, где сквозняки особенно опасны, а влажность — гораздо выше, чем в жилом помещении. Поэтому отопление в ванной с окном должно решать две задачи: препятствовать появлению конденсата на окне и устранению конвекционных сквозняков. Со всем этим способны справиться и обычная батарея, и внутрипольный конвектор. Установить его можно в нишу под батарею под окном, а для выхода горячего воздуха проделать в подоконнике вентиляционные отверстия.

ВАША ОЧЕРЕДЬ…
Если у вас остались вопросы о том, как правильно повесить радиатор или где расположить батарею под окном — задавайте их в комментариях

Спонсируемые

NRW | Ihre neuen Lebensräume aus unserer Hand!

Спонсируемые

Wir bieten individuelle Lösungen für jedes Einrichtungsprojekt!

Кронштейны для радиаторов отопления и особенности монтажа

Содержание

• 1 Факторы, влияющие на выбор кронштейна для радиатора
• 2 На что обратить внимание при выборе
• 3 Монтаж креплений для радиаторов

Чтобы надежно зафиксировать радиатор отопления, используют кронштейны для стены или пола. Крепежный элемент помогает обеспечить безопасность использования батареи, осуществляет эффективную отдачу тепла в помещение.

Факторы, влияющие на выбор кронштейна для радиатора

При выборе крепления необходимо принимать во внимание особенности отопительной системы и учитывать разные факторы:

1. Вид батареи и труб (чугунная, стальная, алюминиевая), от которого зависит вес оборудования.
2. Размер и количество секций: рассчитывают исходя из площади и объема помещения.
3. Материал стен (кирпич, бетон, гипсокартон).
4. Особенности интерьера.

Подбор типа крепежа должен быть обдуманным, правильный расчет включает количество и места расположения таких элементов, способ крепления. Прочность кронштейна для радиатора, толщина материала, из которого он изловлен, пропорциональна весу отопительного прибора.

Большинство кронштейнов изготавливают из стали. Некоторые делаются из термопластика. Эти материалы не подлежат коррозии и проявляют высокие показатели устойчивости к высоким температурам и механическому воздействию.

На что обратить внимание при выборе

Тип крепления должен соответствовать материалу батареи.

Для чугунных батарей требуется толстый, выдерживающий большую нагрузку, кронштейн для стены. Он изготавливается из качественной стали, его делают регулируемым, чтобы подобрать нужное расстояние до стены. Кронштейн для радиатора из чугуна представляет собой крюк или изогнутый штырь, который крепится на дюбель или в стальной пластине для усиления.

Если материал стен мягкий, то дополнительно используют напольный крепеж в виде ножек-подставок. Напольные крепления позволяют выдерживать высокий вес батареи отопления и делают их работу безопасной. Некоторые модели имеют фиксированную высоту, а другие регулируются по нужным параметрам. Крепятся напольные фиксаторы в батарее дугой из стального стрежня и болтами, или цепью из звеньев.

Для алюминиевых и биметаллических радиаторов используют угловые крепления из стальных пластин, в которых предусмотрены выемки для дюбелей в стене и стыковки с батареей отопления. Второй вариант установки — это напольные стойки. Продольные конструкции устанавливаются в нужном месте, особенно подходят для ситуаций, где мягкий материал стен.

Стальные радиаторы в зависимости от их формы крепятся по-разному. Панельные стальные батареи на задней поверхности имеют скобы, в зависимости от величины и расстояния подбирают вариант кронштейна: крючки или монтажные планки. Дополнительно используют напольные подставки. Главное — соблюдать горизонтальность при установке.

Трубчатые стальные радиаторы крепят на крючки, имеющие специальные захваты, огибающие секцию батареи отопления. Второй вариант — монтажная панель, состоящая из стальной пластины, загнутой снизу в полочку и нескольких обхватов на ее протяжении.

Монтаж креплений для радиаторов

Перед установкой следует определить места, где будут фиксироваться кронштейны для радиаторов. Для этого батарею подносят к выбранному месту и проставляют отметки карандашом на поверхности. Нужно соблюдать установленную нормами СНиП дистанцию до подоконника, пола, стены. Она зависит от мощности устройства и его типа.После разметки при помощи уровня проверяют горизонтальность. Наклон для некоторых типов батарей отопления недопустим, так как циркуляция теплоносителя замедляется, а это может быть крайне опасно.

Установить радиатор отопления можно самостоятельно, но если вы не обладаете знаниями, опытом, достаточным запасом времени, необходимым для данного процесса привлечь специалиста.

Выбор креплений для радиатора отопления — одна из важных задач в области эффективного функционирования отопительной системы.

BU-302: Последовательная и параллельная конфигурации батарей

BU-302: Конфигурации батарей в серии и паралело (Испания)

Батареи достигают требуемого рабочего напряжения путем последовательного соединения нескольких элементов; каждая ячейка добавляет свой потенциал напряжения, чтобы получить общее напряжение на клеммах. Параллельное соединение обеспечивает более высокую пропускную способность за счет суммирования общего ампер-часа (Ач).

Некоторые блоки могут состоять из комбинации последовательных и параллельных соединений. Аккумуляторы для ноутбуков обычно состоят из четырех последовательно соединенных литий-ионных элементов на 3,6 В для достижения номинального напряжения 14,4 В и двух параллельно для увеличения емкости с 2400 мАч до 4800 мАч. Такая конфигурация называется 4s2p, что означает четыре ячейки последовательно и две параллельно. Изолирующая фольга между элементами предотвращает короткое замыкание из-за проводящей металлической оболочки.

Большинство химий для батарей подходят для последовательного и параллельного соединения. Важно использовать аккумуляторы одного типа с одинаковым напряжением и емкостью (Ач) и никогда не смешивать аккумуляторы разных производителей и размеров. Более слабая клетка вызовет дисбаланс. Это особенно важно в последовательной конфигурации, потому что мощность батареи зависит от самого слабого звена в цепи. Аналогией является цепочка, в которой звенья представляют собой элементы батареи, соединенные последовательно ( рис. 1 ).

Рисунок 1: Сравнение батареи с цепью. Звенья цепи представляют собой ячейки, соединенные последовательно для увеличения напряжения, удвоение звена означает параллельное соединение для увеличения нагрузки по току.

Слабая ячейка может не выйти из строя сразу, но быстрее, чем сильные, при нагрузке. При зарядке батарея с низким уровнем заряда заполняется раньше, чем батарея с сильным зарядом, потому что ее меньше нужно заполнить, и она остается в состоянии перезарядки дольше, чем другие. При разряде слабая клетка опустошается первой, и ее забивают более сильные братья. Ячейки в мультиупаковках должны быть подобраны, особенно при использовании под большими нагрузками. (См. BU-803a: Несоответствие ячеек, Балансировка).

Одноэлементные приложения

Конфигурация с одним элементом представляет собой простейшую аккумуляторную батарею; ячейка не нуждается в согласовании, а схема защиты на небольшой литий-ионной ячейке может быть простой. Типичными примерами являются мобильные телефоны и планшеты с одним литий-ионным аккумулятором 3,60 В. Другими вариантами использования одного элемента являются настенные часы, в которых обычно используется щелочной элемент на 1,5 В, наручные часы и резервная память, большинство из которых являются приложениями с очень низким энергопотреблением.

Номинальное напряжение элемента для никелевой батареи 1,2В, щелочной 1,5В; оксид серебра — 1,6 В, а свинцово-кислотный — 2,0 В. Первичные литиевые батареи находятся в диапазоне от 3,0 В до 3,9 В.В. Li-ion 3,6В; Li-фосфат — 3,2 В, а Li-титанат — 2,4 В.

Литий-марганцевые и другие системы на основе лития часто используют напряжение элемента 3,7 В и выше. Это связано не столько с химией, сколько с продвижением более высоких ватт-часов (Втч), что стало возможным при более высоком напряжении. Аргумент состоит в том, что низкое внутреннее сопротивление ячейки поддерживает высокое напряжение под нагрузкой. Для оперативных целей эти элементы используются как кандидаты на 3,6 В. (См. BU-303 Путаница с напряжениями)

Последовательное соединение

Портативное оборудование, требующее более высокого напряжения, использует аккумуляторные блоки с двумя или более ячейками, соединенными последовательно. На рис. 2 показан аккумуляторный блок с четырьмя последовательно соединенными литий-ионными элементами 3,6 В, также известными как 4S, для получения номинального напряжения 14,4 В. Для сравнения, шестиэлементная свинцово-кислотная цепь с напряжением 2 В на элемент будет генерировать 12 В, а четыре щелочных элемента с напряжением 1,5 В на элемент — 6 В.

Рис. 2: Последовательное соединение четырех ячеек (4s) ^[1]
Добавление ячеек в цепочку увеличивает напряжение; емкость остается прежней.

Если вам нужно нечетное напряжение, скажем, 9,50 вольт, подключите последовательно пять свинцово-кислотных, восемь NiMH или NiCd или три Li-ion. Конечное напряжение батареи не обязательно должно быть точным, если оно выше, чем указано в устройстве. Источник питания 12 В может работать вместо 9,50 В. Большинство устройств с батарейным питанием могут выдерживать некоторое перенапряжение; однако необходимо соблюдать конечное напряжение разряда.

Высоковольтные батареи имеют небольшой размер проводника. Аккумуляторные электроинструменты работают от аккумуляторов 12 В и 18 В; модели высокого класса используют 24 В и 36 В. Большинство электронных велосипедов поставляются с литий-ионным аккумулятором на 36 В, некоторые на 48 В. Автомобильная промышленность хотела увеличить стартерную батарею с 12 В (14 В) до 36 В, более известную как 42 В, путем последовательного размещения 18 свинцово-кислотных элементов. Логистика замены электрических компонентов и проблемы с искрением на механических переключателях сорвали переезд.

Некоторые автомобили с мягким гибридом работают на литий-ионном аккумуляторе 48 В и используют преобразование постоянного тока в 12 В для электрической системы. Запуск двигателя часто осуществляется от отдельной свинцово-кислотной батареи 12 В. Ранние гибридные автомобили работали от батареи 148 В; электромобили обычно 450–500 В. Для такой батареи требуется более 100 литий-ионных элементов, соединенных последовательно.

Высоковольтные батареи требуют тщательного подбора элементов, особенно при работе с тяжелыми грузами или при низких температурах. При наличии нескольких ячеек, соединенных в цепочку, вероятность отказа одной ячейки вполне реальна, и это приведет к отказу. Чтобы этого не произошло, твердотельный переключатель в некоторых больших блоках обходит неисправную ячейку, чтобы обеспечить непрерывный ток, хотя и при более низком напряжении цепи.

Сопоставление ячеек представляет собой проблему при замене неисправной ячейки в стареющем блоке. Новая ячейка имеет более высокую емкость, чем другие, что вызывает дисбаланс. Сварная конструкция усложняет ремонт, поэтому аккумуляторы обычно заменяют целиком.

Высоковольтные аккумуляторные батареи в электромобилях, полная замена которых была бы запредельной, разделяют на модули, каждый из которых состоит из определенного количества ячеек. Если одна ячейка выходит из строя, заменяется только поврежденный модуль. Небольшой дисбаланс может возникнуть, если новый модуль оснащен новыми ячейками. (см. БУ-910: Как отремонтировать блок батарей)

На рис. 3 показан блок батарей, в котором «ячейка 3» выдает только 2,8 В вместо полных номинальных 3,6 В. При пониженном рабочем напряжении эта батарея достигает конечной точки разрядки раньше, чем обычная батарея. Напряжение падает, и устройство выключается с сообщением «Низкий заряд батареи».

Рис. 3: Последовательное соединение с неисправной ячейкой ^[1]
Неисправная ячейка 3 снижает напряжение и преждевременно отключает оборудование.

Батареи в дронах и пультах дистанционного управления для любителей, требующих высокого тока нагрузки, часто демонстрируют неожиданное падение напряжения, если один элемент в цепочке разряжен. Потребление максимального тока нагружает хрупкие клетки, что может привести к сбою. Чтение напряжения после зарядки не позволяет выявить эту аномалию; изучение баланса ячеек или проверка емкости с помощью анализатора батареи.

Подсоединение к последовательной цепочке

Существует обычная практика подсоединения к последовательной цепочке свинцово-кислотной батареи для получения более низкого напряжения. Тяжелому оборудованию, работающему от аккумуляторной батареи 24 В, может потребоваться источник питания 12 В для вспомогательной работы, и это напряжение удобно доступно на полпути.

Нажатие не рекомендуется, так как это создает дисбаланс ячеек, так как одна сторона блока батарей нагружена больше, чем другая. Если несоответствие не может быть исправлено специальным зарядным устройством, побочным эффектом является сокращение срока службы батареи. И вот почему:

При зарядке разбалансированного блока свинцово-кислотных аккумуляторов с помощью обычного зарядного устройства недозаряженная секция имеет тенденцию к сульфатации, поскольку элементы никогда не получают полного заряда. Высоковольтная часть батареи, которая не получает дополнительной нагрузки, имеет тенденцию к перезарядке, что приводит к коррозии и потере воды из-за газовыделения. Обратите внимание, что зарядное устройство, заряжающее всю цепочку, смотрит на среднее напряжение и соответствующим образом прекращает заряд.

Врезка также распространена в литий-ионных и никелевых батареях, и результаты аналогичны свинцово-кислотным: сокращается срок службы. (См. BU-803a: Сопоставление и балансировка ячеек.) В новых устройствах используется преобразователь постоянного тока для подачи правильного напряжения. В качестве альтернативы электрические и гибридные автомобили используют отдельную низковольтную батарею для вспомогательной системы.

Параллельное соединение

Если требуются более высокие токи, а более крупные элементы недоступны или не соответствуют конструктивным ограничениям, один или несколько элементов могут быть соединены параллельно. Большинство химических элементов аккумуляторов допускают параллельные конфигурации с небольшим побочным эффектом. На рис. 4 показаны четыре ячейки, соединенные параллельно по схеме P4. Номинальное напряжение показанного блока остается на уровне 3,60 В, но емкость (Ач) и время работы увеличены в четыре раза.

Рис. 4: Параллельное соединение четырех элементов (4p) ^[1]
При использовании параллельных элементов емкость в Ач и время работы увеличиваются, а напряжение остается прежним.

Ячейка, которая развивает высокое сопротивление или размыкается, менее критична в параллельной цепи, чем в последовательной конфигурации, но неисправная ячейка снизит общую нагрузочную способность. Это похоже на двигатель, работающий только на трех цилиндрах, а не на всех четырех. С другой стороны, короткое замыкание более серьезно, так как неисправная ячейка отбирает энергию у других ячеек, вызывая опасность возгорания. Большинство так называемых электрических коротких замыканий носят легкий характер и проявляются в виде повышенного саморазряда.

Полное замыкание может произойти из-за обратной поляризации или роста дендритов. Большие блоки часто включают в себя предохранитель, который отключает неисправную ячейку от параллельной цепи в случае ее короткого замыкания. На рис. 5 показана параллельная конфигурация с одной неисправной ячейкой.

Рис. 5: Параллельное соединение/соединение с одной неисправной ячейкой ^[1]

Слабая ячейка не повлияет на напряжение, но обеспечит малое время работы из-за пониженной емкости. Закороченная ячейка может вызвать чрезмерный нагрев и стать причиной возгорания. В больших упаковках предохранитель предотвращает большой ток, изолируя ячейку.

Последовательное/параллельное соединение

Последовательное/параллельное соединение, показанное на рис. 6, обеспечивает гибкость конструкции и позволяет достичь требуемых значений напряжения и тока при стандартном размере ячейки. Полная мощность представляет собой сумму напряжения, умноженного на ток; ячейка 3,6 В (номинальное значение), умноженное на 3400 мАч, дает 12,24 Втч. Четыре энергоячейки 18650 по 3400 мАч каждая могут быть соединены последовательно и параллельно, как показано, чтобы получить номинальное напряжение 7,2 В и общую мощность 48,96 Втч. Комбинация с 8 ячейками даст 97,92 Втч, допустимый предел для провоза на борту самолета или перевозки без опасных материалов класса 9. (См. BU-704a: Перевозка литиевых батарей по воздуху.) Тонкая ячейка обеспечивает гибкую конструкцию упаковки, но необходима схема защиты.

Рисунок 6: Последовательное/параллельное соединение четырех ячеек (2s2p) ^[1]
Эта конфигурация обеспечивает максимальную гибкость конструкции. Параллельное соединение ячеек помогает в управлении напряжением. Литий-ионные аккумуляторы

хорошо подходят для последовательно-параллельных конфигураций, но ячейки нуждаются в мониторинге, чтобы оставаться в пределах ограничений по напряжению и току. Интегральные схемы (ИС) для различных комбинаций элементов позволяют контролировать до 13 литий-ионных элементов. Для более крупных блоков требуются специальные схемы, и это относится к батареям для электронных велосипедов, гибридным автомобилям и Tesla Model 85, которая потребляет более 7000 элементов 18650, чтобы составить 9 аккумуляторов.Пакет 0кВтч.

Терминология для описания последовательного и параллельного соединения

В производстве аккумуляторов сначала указывается количество элементов, соединенных последовательно, а затем количество элементов, размещенных параллельно. Пример 2с2п. При использовании литий-ионных аккумуляторов параллельные струны всегда изготавливаются первыми; завершенные параллельные блоки затем размещаются последовательно. Li-ion — это система, основанная на напряжении, которая хорошо подходит для параллельного формирования. Объединение нескольких ячеек в параллель, а затем последовательное добавление блоков снижает сложность управления напряжением для защиты батареи.

Сначала сборка последовательно соединенных цепочек, а затем размещение их параллельно может быть более распространенным с NiCd-аккумуляторами, чтобы обеспечить химический челночный механизм, который уравновешивает заряд в верхней части заряда. «2с2п» распространено; были выпущены официальные документы, в которых говорится о 2p2, когда последовательная строка параллельна.

Устройства безопасности при последовательном и параллельном соединении

Реле положительного температурного коэффициента (PTC) и устройства прерывания заряда (CID) защищают батарею от перегрузки по току и избыточного давления. Несмотря на то, что эти защитные устройства рекомендуются для обеспечения безопасности в небольших 2- или 3-элементных батареях с последовательной и параллельной конфигурацией, эти защитные устройства часто не используются в больших многоэлементных батареях, например, в батареях для электроинструментов. PTC и CID работают, как и ожидалось, переключая элемент при избыточном токе и внутреннем давлении в элементе; однако отключение происходит в каскадном формате. Хотя некоторые ячейки могут выйти из строя раньше, ток нагрузки вызывает избыточный ток в остальных ячейках. Такое состояние перегрузки может привести к тепловому разгону до того, как сработают остальные предохранительные устройства.

Некоторые ячейки имеют встроенные PCT и CID; эти защитные устройства также могут быть добавлены задним числом. Инженер-конструктор должен знать, что любое предохранительное устройство может выйти из строя. Кроме того, PTC индуцирует небольшое внутреннее сопротивление, уменьшающее ток нагрузки. (См. также BU-304b: Обеспечение безопасности литий-ионных аккумуляторов)

Простые рекомендации по использованию бытовых первичных аккумуляторов

• Следите за чистотой контактов аккумулятора. Конфигурация с четырьмя ячейками имеет восемь контактов, и каждый контакт добавляет сопротивление (ячейка к держателю и держатель к следующей ячейке).
• Никогда не смешивайте батареи; заменить все клетки, когда слабые. Общая производительность соответствует самому слабому звену в цепи.
• Соблюдайте полярность. Перевернутая ячейка вычитает, а не добавляет к напряжению ячейки.
• Извлекайте батареи из оборудования, когда оно больше не используется, чтобы предотвратить утечку и коррозию. Это особенно важно для первичных элементов цинк-углерод.
• Не храните незакрепленные элементы в металлическом ящике. Поместите отдельные элементы в небольшие пластиковые пакеты, чтобы предотвратить короткое замыкание. Не носите незакрепленные ячейки в карманах.
• Храните батареи в недоступном для детей месте. В дополнение к опасности удушья, ток батареи может привести к изъязвлению стенки желудка при проглатывании. Батарея также может разорваться и вызвать отравление. (См. BU-703: Аккумуляторы, опасные для здоровья)
• Не перезаряжайте неперезаряжаемые аккумуляторы; накопление водорода может привести к взрыву. Выполняйте экспериментальную зарядку только под наблюдением.

Простые рекомендации по использованию дополнительных батарей

• Соблюдайте полярность при зарядке вторичного элемента. Неправильная полярность может вызвать короткое замыкание, что приведет к опасной ситуации.
• Извлеките полностью заряженные аккумуляторы из зарядного устройства. Потребительское зарядное устройство может не обеспечивать правильную подзарядку при полной зарядке, и аккумулятор может перегреться.
• Заряжайте только при комнатной температуре.

---

Каталожные номера

^[1] Предоставлено Cadex

Как работает солнечная батарея?

Солнечная батарея может стать важным дополнением к вашей системе солнечной энергии. Это помогает вам накапливать избыточную электроэнергию, которую вы можете использовать, когда ваши солнечные панели не производят достаточно энергии, и дает вам больше возможностей для питания вашего дома.

Если вы ищете ответ на вопрос «Как работают солнечные батареи?», в этой статье объясняется, что такое солнечная батарея, наука о солнечных батареях, как солнечные батареи работают с солнечной энергосистемой, а также общие преимущества с использованием накопителя на солнечных батареях.

Что такое солнечная батарея?

Давайте начнем с простого ответа на вопрос «Что такое солнечная батарея?»:

Солнечная батарея — это устройство, которое вы можете добавить к своей системе солнечной энергии для хранения избыточной электроэнергии, вырабатываемой солнечными панелями.

Затем вы можете использовать эту накопленную энергию для питания вашего дома в то время, когда ваши солнечные панели не производят достаточно электроэнергии, в том числе ночью, в пасмурные дни и во время перебоев в подаче электроэнергии.

Смысл солнечной батареи в том, чтобы помочь вам использовать больше солнечной энергии, которую вы создаете. Если у вас нет аккумуляторной батареи, любое избыточное электричество от солнечной энергии идет на сеть , что означает, что вы производите электроэнергию и предоставляете ее другим людям, не используя в полной мере электроэнергию, вырабатываемую вашими панелями.

Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с нашим  Руководством по солнечным батареям: преимущества, характеристики и стоимость

Наука о солнечных батареях

Литий-ионные батареи являются наиболее популярной формой солнечных батарей на рынке. Это та же технология, которая используется для смартфонов и других высокотехнологичных аккумуляторов.

В литий-ионных батареях происходит химическая реакция, которая сохраняет химическую энергию перед ее преобразованием в электрическую энергию. Реакция происходит, когда ионы лития высвобождают свободные электроны, и эти электроны перетекают от отрицательно заряженного анода к положительно заряженному катоду.

Это движение поощряется и усиливается литий-солевым электролитом, жидкостью внутри батареи, которая уравновешивает реакцию, обеспечивая необходимые положительные ионы. Этот поток свободных электронов создает ток, необходимый людям для использования электричества.

Когда вы получаете электричество от батареи, ионы лития возвращаются через электролит к положительному электроду. В то же время электроны перемещаются от отрицательного электрода к положительному через внешнюю цепь, питая подключенное устройство.

Домашние аккумуляторные батареи на солнечной энергии сочетают в себе несколько элементов ионного аккумулятора со сложной электроникой, которая регулирует производительность и безопасность всей системы солнечных батарей. Таким образом, солнечные батареи функционируют как перезаряжаемые батареи, которые используют энергию солнца в качестве начального входа, запускающего весь процесс создания электрического тока.

Сравнение технологий хранения аккумуляторов

Когда дело доходит до типов солнечных батарей, есть два распространенных варианта: литий-ионные и свинцово-кислотные. Компании, производящие солнечные батареи, предпочитают литий-ионные батареи, потому что они могут хранить больше энергии, удерживать эту энергию дольше, чем другие батареи, и имеют более высокую глубину разряда.

Глубина разряда, также известная как DoD, представляет собой процент, до которого батарея может использоваться, по отношению к ее общей емкости. Например, если батарея имеет DoD 95%, он может безопасно использовать до 95% емкости аккумулятора, прежде чем его потребуется перезарядить.

Литий-ионный аккумулятор

Как упоминалось ранее, производители аккумуляторов отдают предпочтение технологии литий-ионных аккумуляторов из-за их более высокого показателя DoD, надежного срока службы, способности дольше сохранять больше энергии и более компактных размеров. Однако из-за этих многочисленных преимуществ литий-ионные аккумуляторы также дороже свинцово-кислотных аккумуляторов.

Свинцово-кислотный аккумулятор

Свинцово-кислотные аккумуляторы (та же технология, что и в большинстве автомобильных аккумуляторов) существуют уже много лет и широко используются в качестве домашних систем хранения энергии для автономных источников питания. Хотя они все еще доступны на рынке по доступным ценам, их популярность угасает из-за низкого уровня защиты и более короткого срока службы.

Хранилище, связанное по переменному току, и хранилище, связанное с постоянным током

Соединение относится к тому, как ваши солнечные панели подключены к вашей системе хранения с батареями, и варианты могут быть либо соединением постоянного тока (DC), либо соединением переменного тока (AC). Основное различие между ними заключается в пути, по которому проходит электричество, создаваемое солнечными панелями.

Солнечные элементы создают электричество постоянного тока, и это электричество постоянного тока должно быть преобразовано в электричество переменного тока, прежде чем его можно будет использовать в вашем доме. Однако солнечные батареи могут накапливать только электричество постоянного тока, поэтому существуют разные способы подключения солнечной батареи к вашей солнечной энергосистеме.

Аккумулятор, связанный с постоянным током

При подключении к постоянному току электричество постоянного тока, создаваемое солнечными панелями, проходит через контроллер заряда, а затем прямо в солнечную батарею. Перед хранением ток не изменяется, а преобразование постоянного тока в переменный происходит только тогда, когда батарея посылает электричество в ваш дом или обратно в сеть.

Аккумуляторная батарея со связью по постоянному току более эффективна, потому что ток нужно изменить с постоянного на переменный только один раз. Однако для хранения данных со связью по постоянному току обычно требуется более сложная установка, что может увеличить начальную стоимость и увеличить общий срок установки.

Аккумулятор, связанный с переменным током

Благодаря соединению с переменным током электричество постоянного тока, вырабатываемое вашими солнечными панелями, сначала проходит через инвертор, а затем преобразуется в электричество переменного тока для повседневного использования бытовой техникой в ​​вашем доме. Этот переменный ток также может быть отправлен на отдельный инвертор для преобразования обратно в постоянный ток для хранения в солнечной батарее. Когда пришло время использовать накопленную энергию, электричество вытекает из аккумулятора и возвращается в инвертор, который снова преобразуется в электроэнергию переменного тока для вашего дома.

В накопителях с переменным током электричество инвертируется три раза: один раз при переходе от солнечных батарей в дом, второй раз при переходе из дома в аккумуляторы и третий раз при переходе от аккумуляторов обратно в дом. Каждая инверсия приводит к некоторым потерям эффективности, поэтому система хранения со связью по переменному току немного менее эффективна, чем система со связью по постоянному току.

В отличие от накопителей постоянного тока, в которых накапливается энергия только от солнечных батарей, одно из больших преимуществ накопителей переменного тока заключается в том, что они могут накапливать энергию как от солнечных панелей, так и от сети. Это означает, что даже если ваши солнечные панели не производят достаточно электроэнергии для полной зарядки аккумулятора, вы все равно можете наполнить аккумулятор электроэнергией из сети, чтобы обеспечить себе резервное питание или воспользоваться преимуществами арбитража тарифов на электроэнергию.

Также проще модернизировать существующую солнечную энергетическую систему с помощью аккумулятора с питанием от сети переменного тока, поскольку его можно просто добавить поверх существующей конструкции системы, а не интегрировать в нее. Это делает аккумуляторные батареи переменного тока более популярным вариантом для модернизации установок.

Как солнечные батареи работают с системой солнечной энергии

Весь процесс начинается с солнечных панелей на крыше, вырабатывающих электроэнергию. Вот пошаговое описание того, что происходит с системой со связью по постоянному току:

1. Солнечный свет попадает на солнечные панели, и энергия преобразуется в электричество постоянного тока.
2. Электричество поступает в аккумулятор и сохраняется в виде электричества постоянного тока.
3. Электричество постоянного тока выходит из батареи и поступает в инвертор для преобразования в электричество переменного тока, которое можно использовать дома.

Процесс несколько отличается для системы с подключением по переменному току.

1. Солнечный свет попадает на солнечные панели, и энергия преобразуется в электричество постоянного тока.
2. Электричество поступает в инвертор для преобразования в электроэнергию переменного тока, которую можно использовать дома.
3. Избыточная электроэнергия затем проходит через другой инвертор, чтобы снова превратиться в электроэнергию постоянного тока, которую можно сохранить на потом.
4. Если в доме необходимо использовать энергию, хранящуюся в аккумуляторе, это электричество должно снова пройти через инвертор, чтобы стать электричеством переменного тока.

Как солнечные батареи работают с гибридным инвертором

Если у вас есть гибридный инвертор, одно устройство может преобразовывать электричество постоянного тока в электричество переменного тока, а также может преобразовывать электричество переменного тока в электричество постоянного тока. В результате вам не нужны два инвертора в вашей фотоэлектрической (PV) системе: один для преобразования электроэнергии от ваших солнечных панелей (солнечный инвертор), а другой для преобразования электроэнергии от солнечной батареи (аккумуляторный инвертор).

Также известный как аккумуляторный инвертор или гибридный сетевой инвертор, гибридный инвертор объединяет аккумуляторный инвертор и солнечный инвертор в единое целое. Это устраняет необходимость иметь два отдельных инвертора в одной и той же установке, работая как инвертор как для электричества от вашей солнечной батареи, так и для электричества от ваших солнечных панелей.

Популярность гибридных инверторов растет, поскольку они работают как с аккумулятором, так и без него. Вы можете установить гибридный инвертор в свою безбатарейную солнечную энергосистему во время первоначальной установки, что дает вам возможность добавить накопитель солнечной энергии в будущем.

Преимущества хранения на солнечных батареях

Добавление резервных батарей для солнечных панелей — отличный способ обеспечить максимальную отдачу от вашей системы солнечной энергии. Вот некоторые из основных преимуществ домашней системы хранения солнечных батарей:

Сохраняет избыточное производство электроэнергии

Ваша система солнечных панелей часто может производить больше энергии, чем вам нужно, особенно в солнечные дни, когда никого нет дома. Если у вас нет накопителя солнечной энергии, дополнительная энергия будет отправлена ​​в сеть. Если вы участвуете в  Net Metering Program , вы можете получить кредит за эту дополнительную генерацию, но обычно это не соотношение 1: 1 для электроэнергии, которую вы производите.

С аккумулятором дополнительное электричество заряжает аккумулятор для последующего использования, вместо того, чтобы идти в сеть. Вы можете использовать накопленную энергию в периоды низкой выработки электроэнергии, что снижает вашу зависимость от энергосистемы.

Спасает от перебоев в подаче электроэнергии

Поскольку ваши батареи могут накапливать избыточную энергию, вырабатываемую солнечными панелями, ваш дом будет иметь доступ к электричеству во время перебоев в подаче электроэнергии и в других случаях, когда сеть выходит из строя.

Сокращает ваш углеродный след

С аккумулятором на солнечных батареях вы можете стать экологичнее, максимально используя чистую энергию, вырабатываемую вашей системой солнечных панелей. Если эта энергия не сохраняется, вы будете полагаться на сеть, когда ваши солнечные панели не будут генерировать достаточно энергии для ваших нужд. Тем не менее, большая часть электричества в сети производится с использованием ископаемого топлива, поэтому вы, вероятно, будете использовать грязную энергию при получении электроэнергии из сети.

Обеспечивает электричество даже после захода солнца

Когда солнце садится, а солнечные батареи не производят электроэнергию, сеть вмешивается, чтобы обеспечить столь необходимую энергию, если у вас нет аккумулятора. С солнечной батареей вы будете использовать больше собственного солнечного электричества в ночное время, что даст вам большую независимость от энергии и поможет снизить расходы на электроэнергию.

Бесшумное решение для резервного питания

Солнечная батарея — это 100% бесшумный вариант хранения резервного питания. Вы получаете выгоду от необслуживаемой чистой энергии, и вам не нужно иметь дело с шумом, исходящим от резервного генератора, работающего на газе.

Key Takeaways

Понимание того, как работает солнечная батарея, важно, если вы планируете добавить солнечную батарею к вашей солнечной энергосистеме. Поскольку он работает как большая перезаряжаемая батарея для вашего дома, вы можете использовать любую избыточную солнечную энергию, создаваемую вашими солнечными панелями, что дает вам больше контроля над тем, когда и как вы используете солнечную энергию.

Литий-ионные батареи являются наиболее популярным типом солнечных батарей и работают за счет химической реакции, которая накапливает энергию, а затем высвобождает ее в виде электроэнергии для использования в вашем доме. Независимо от того, выберете ли вы систему со связью по постоянному току, по переменному току или гибридную, вы сможете увеличить окупаемость инвестиций в свою солнечную энергетическую систему, не полагаясь на сеть.