Воздушно алюминиевый аккумулятор

Преимущества и недостатки алюминиевых батарей

Алюминиевые батареи отопления стали полноценной заменой громоздким чугунным радиаторам. Основой для их производства служит легкий и очень прочный алюминий. Изготовление чаще всего ведется методом литья под высоким давлением, что обеспечивает изделиям надежность, стойкость к коррозии и давлению, а также продолжительный срок службы. Для защиты от атмосферного воздуха они покрываются специальными защитными эмалями.

Батареи из алюминия очень просты в ремонте, это достигается за счет малого веса и секционной конструкции.

Алюминиевые батареи не являются цельнолитыми, в отличие от чугунных или стальных радиаторов, – они состоят из отдельных секций, соединенных между собой ниппелями и герметизирующими прокладками. Благодаря этому батареи легко ремонтируются, так как одну секцию можно выкинуть, установив на ее место новую исправную секцию. Протечки возникают редко, поскольку все соединения здесь достаточно герметичные.

Радиаторы из алюминия позволили избавиться от тяжелых, громоздких и не очень эффективных чугунных батарей. Они компактные и легкие, не требуют особого ухода и регулярной окраски. Что касается того же чугуна, то его нужно окрашивать, а шершавая поверхность не способствует эффективному удалению пыли. Поэтому такие устройства прочно заняли нишу обогрева домов и зданий с автономными системами отопления.

Какими достоинствами обладают алюминиевые батареи отопления?

  • Низкий вес – алюминий является одним из самых легких и прочных металлов. Благодаря этому у разработчиков появилась возможность создать легкие и достаточно стойкие к давлению радиаторы. Вес одной секции варьируется от 1 до 1,5 кг, в зависимости от модели и производителя.
  • Достойный внешний вид – алюминиевые батареи выглядит просто и опрятно. Они не вызывают желания отвести глаз и их часто устанавливают прямо на виду, например, у стен.
  • Высокая теплоотдача – в зависимости от конструкции и межосевого расстояния, теплоотдача у алюминиевых радиаторов может достигать 205 Вт на секцию. Благодаря этому появляется возможность уменьшить габариты отопительной системы и сделать ее более компактной.
  • Стойкость к коррозии – при условии использования в автономных отопительных системах, алюминиевые батареи прослужат очень долго.
  • Возможность самостоятельного ремонта – в случаи появления трещин алюминиевый радиатор можно запаять.
  • Доступная стоимость – на рынке представлены неплохие алюминиевые батареи по вполне низким ценам.
  • Лёгкий монтаж – этот фактор обеспечивается низким весом алюминиевых батарей. Если для монтажа чугунных радиаторов нужны усилия двух-трех человек, то с батареями из алюминия можно управиться самостоятельно.

У алюминиевых батарей отопления есть и определенные недостатки:

Плохой теплоноситель, высокое давление в системе и гидроудары способны привести к разрыву секции.

  • отсутствие стойкости к агрессивному теплоносителю – из-за этого алюминиевые батареи не рекомендуется использовать в многоэтажных домах, подключенных к централизованным системам отопления (хотя по давлению, при условии небольшой высотности, они подходят);
  • отсутствие стойкости к гидроударам – если в отопительной системе произойдет гидроудар, алюминиевые радиаторы могут лопнуть, не выдержав нагрузки. Это еще одна причина, по которой они не используются в многоквартирных домах;
  • газообразование – из-за этого в отопительную систему нужно встраивать спускники воздуха.

Все эти недостатки совершенно некритичны при использовании алюминиевых батарей в автономных системах отопления.

Несмотря на появление алюминиевых батарей с защитным внутренним покрытием, их использование в центральном отоплении не рекомендуется и даже не допускается.

Как выбрать алюминиевые батареи отопления

Какие алюминиевые радиаторы отопления лучше? Этим вопросом задается каждый человек, собирающийся отправиться в магазин за отопительным оборудованием. Сложности в покупке создает слишком большой выбор – в продаже представлены отечественные радиаторы, продукция европейских брендов, а также модели из соседнего Китая. Кроме того, каждая страна представляет сразу несколько торговых марок. Также имеются различия в технических характеристиках.

Отопительные приборы от итальянской фирмы Fondital отличаются высочайшим качеством.

Алюминиевые радиаторы отопления – какой фирмы лучше? Если мы скажем, что самые лучшие радиаторы производятся в Италии, то мы не ошибемся. Продукция итальянских брендов всегда отличалась непревзойденным качеством сборки, ее ценят потребители со всего мира. Среди самых именитых брендов мы можем выделить Fondital. Радиаторы от Fondital хороши тем, что многие из них адаптированы к российским условиям – они выдерживают небольшие скачки давления и отличаются повышенной прочностью.

За не очень привлекательным наименованием Sira стоит еще один итальянский производитель, изготавливающий следующую продукцию:

  • литые – изготавливаются методом литья под большим давлением;
  • экструзионные – они как-бы выдавливаются из исходных заготовок.

На все производимые радиаторы наносится защитная краска, разработанная специалистами компании.

Отличные алюминиевые радиаторы изготавливает и такой известный бренд, как Global. На выбор потребителей представлены модели с высокой теплоотдачей, отличающиеся своей толщиной. Они характеризуются надежностью и продолжительным сроком службы, неплохим внешним видом и наличием внутренней защиты от проникающей коррозии.

В один ряд с итальянской продукцией мы можем поставить российские алюминиевые радиаторы от производителя Rifar. Компания работает на рынке с 2002 года, изготавливая качественные и долговечные компоненты для систем отопления. Батареи Rifar Alum характеризуются низким гидравлическим сопротивлением и стойкостью к давлению до 20 атм (против стандартных 15-16 атм). Также производитель предлагает возможность заказать радиаторы с расцветкой на выбор покупателя.

Не менее высоким качеством отличаются устройства немецких производителей. По стоимости они примерно равны с итальянскими радиаторами.

Стоит ли покупать китайские радиаторы

Хотите купить алюминиевые радиаторы отопления, но не можете сделать правильный выбор в пользу одного из производителей? Посматриваете на продукцию китайских брендов, так как она отличается более доступной ценой? В этом случае нужно проявить особую осторожность. Вот лишь основные причины:

Покупая китайские радиаторы отопления, вы рискуете нарваться на некачественную подделку, которая подведет вас в самый неподходящий момент.

  • китайцы любят экономить на материалах – это приводит к ухудшению технических характеристики радиаторов;
  • партии батарей могут сильно отличаться по качеству – одни батареи служат годами, а другие выходят из строя уже в первый месяц эксплуатации;
  • китайские производители нередко меняют характеристики продукции, забывая указывать новые данные на упаковках и в технических паспортах.

Таким образом, покупка китайских радиаторов – это большой риск. Полагаться в вопросах выбора на продавцов здесь нельзя, так как они и сами могут не знать об особенностях той или иной партии. Если вы решили приобрести китайские алюминиевые батареи, захватите с собой специалиста, чтобы он смог осмотреть радиаторы и оценить их качество.

Если вы хотите создать надежную и долговечную отопительную систему, которая не зальет полы и соседей снизу, присмотритесь к радиаторам от известных европейских и российских брендов – в их числе вы легко найдете недорогие, но качественные модели.

Что касается выбора радиаторов по другим параметрам, то об этом вы сможете прочитать в следующих разделах нашего обзора – мы расскажем про технические характеристики и научим вас, как рассчитать необходимое количество секций.

Технические характеристики алюминиевых радиаторов отопления

Главные технические характеристики алюминиевых радиаторов отопления:

Основными размерными характеристиками радиаторов отопления являются: межосевое и монтажное расстояния, ширина и глубина секций.

  • теплоотдача одной секции – от 92 до 212 Вт;
  • межосевое расстояние – 350 или 500 мм, также есть возможность приобрести нестандартные радиаторы с межосевым расстоянием до 3000 мм;
  • внутренний объем одной секции – от 0,11 до 0,4 литра;
  • вес одной секции – от 1 до 1,5 кг, также встречаются более легкие или тяжелые модели (зависит от габаритов и толщины металла);
  • размер алюминиевых радиаторов отопления – глубина от 80 до 100 мм, высота от 400 до 580 мм, ширина 80 мм (здесь указаны данные для одной секции батарей с межосевым расстоянием 350 и 500 мм);
  • максимальное рабочее давление – от 6 до 20 атм;
  • максимальная температура теплоносителя – до +110 градусов.

Обратите внимание, что при более высокой температуре теплоносителя тепловая мощность будет выше заявленной. Но эксплуатация в подобных условиях нежелательна, так как может привести к поломке оборудования.

Выбирая алюминиевые радиаторы отопления, обращайте внимание на показатель теплоотдачи – чем он выше, тем меньшее количество секций нужно для обогрева помещений. От внутренней емкости одной секции зависит экономичность всей отопительной системы. Также при выборе радиаторов нужно учитывать соблюдение рекомендуемых отступов от полов и подоконников – здесь мы ориентируемся на высоту.

Помните, что алюминиевые радиаторы с уменьшенной глубиной отличаются меньшей теплоотдачей.

Цена за секцию варьируется в очень широких пределах. В некоторых интернет-магазинах есть интересные предложения от 350 руб./секцию. Максимальный предел – 1000-1100 руб./секцию. Оптимальная цена за секцию варьируется в пределах 500-600 рублей. Обратите внимание, что если вам необходимо нестандартное решение, то стоимость одной секции будет существенно выше.

Как рассчитать количество секций

Расчет количества секций алюминиевых радиаторов отопления осуществляется исходя из необходимой тепловой мощности для обогрева площади в 1 кв. м. Здесь принят стандарт 1000 Вт на 10 кв. м. Также учитывается запас, составляющий 10-15%. То есть для обогрева комнаты в 20 кв. м необходимы радиаторы с суммарной теплоотдачей 2200-2300 Вт. Также при расчете используются корректирующие коэффициенты:

Простая таблица для расчета количества секций в зависимости от мощности секции и площади отапливаемого помещения.

  • трехкамерные стеклопакеты – применяется коэффициент 0,85;
  • стандартные оконные рамы – применяется повышающий коэффициент 1,27;
  • отсутствие надлежащей теплоизоляции – берется коэффициент 1,27;
  • есть хорошая теплоизоляция – применяем коэффициент 0,8;
  • в комнате две наружные стены – берем коэффициент 1,2;
  • над комнатой находится неотапливаемый чердак – коэффициент не применяется;
  • соотношение площади окон к площади пола 50% — берем коэффициент 1,2;
  • соотношение площади окон к площади пола 10% — берем уменьшающий коэффициент 0,8.

Уменьшив площадь окон, установив тройные стеклопакеты, оборудовав хорошую теплоизоляцию стен и применив теплоизоляцию чердака, мы можем значительно снизить теплопотери и сократить расходы на обогрев. Если же вы пренебрегли нормальными окнами и теплоизоляцией, будьте готовы к тому, что половина тепла будет уходить в виде потерь (и лишних денег).

Для более тщательного расчета вызовите специалистов или воспользуйтесь профильными сервисами и калькуляторами. От качества расчетов будут зависеть комфорт в помещениях и ваши расходы на отопление.

Установка алюминиевых радиаторов отопления

Во время монтажа батареи пользуйтесь уровнем. Радиатор должен быть установлен строго горизонтально.

Монтаж алюминиевых радиаторов отопления не вызывает никаких сложностей. Для их подключения чаще всего используются пластиковые трубы, выдерживающие большое давление и высокую температуру. Система отопления может быть однотрубной или двухтрубной, но нужно помнить, что в однотрубной системе и при нижнем подключении теплоотдача снизится. Крепление радиаторов осуществляется с помощью кронштейнов.

Процесс монтажа батарей производится в несколько этапов:

  1. Крепятся кронштейны и сами радиаторы.
  2. Осуществляется подключение радиаторов к трубам через краны или термостатические клапаны.
  3. Устанавливаются спускники воздуха.

В заключение проверяем герметичность соединений – они должны быть сделаны качественно, чтобы исключить возможные протечки. Окончательная проверка выполняется при заполнении отопительной системы теплоносителем.

Примечательной особенностью монтажа батарей является то, что весь объем работы можно провести в одиночку – сказывается минимальный вес радиаторов.

Электромобиль: более 1500 км на одном заряде. Алюминий-воздушные аккумуляторы на подходе!

Phinergy, израильский стартап, продемонстрировал алюминий-воздушный аккумулятор, который способен питать электромобиль до 1000 миль (1609 км). В отличие от других метал-воздушных батарей, о которых мы писали в прошлом, алюминий-водушная батарея Phinergy потребляет алюминий как топливо, таким образом предоставляя прирост энергии в таком количестве, что впору тягаться с газом или дизелем. Phinergy заявляет, что подписали контракт с глобальным автопроизводителем для «массового производства» батарей в 2017 году.

Метал-воздушные батареи отнюдь не новая идея. Цинк-воздушные батареи широко используются в слуховых аппаратах, и поетнциально способны помочь с другими медицинскими имплантами. IBM заняты работой над литий-воздушной батареей, которая, как и у Phinergy, нацелена на длительное снабжение электромобилей. В последние месяцы выяснилось, что натрий-воздушные батареи также имеют право на жизнь. Во всех трех случаях, воздух — тот самый компонент, который делает батареи такими желанными. В обычной батарейке, химическая реакция исключительно внутреннего характера, потому они, как правило, очень плотные и тяжелые. В метал-воздушных батареях, энергия получается путем окисления металла (лития, цинка, алюминия) кислородом, окружающим нас, а не заключенного в батарее. В результате получается более легкая и простая батарея.

Алюминий-воздушная батарея Phinergy является новинкой по двум причинам: во-первых, компания, очевидно, нашла способ предотвращения коррозии алюминия углекислым газом. Во-вторых, батарея на самом деле питается алюминием, как топливом, медленно преобразуя простой алюминий в диоксид алюминия. Прототип алюминий-воздушной батареи Phinergy состоит из как минимум 50 алюминиевых пластин, каждая из которых предоставляет энергию на 20 миль езды. После 1000 миль, пластины необходимо механически перезарядить — эвфемизм простому физическому удалению пластин из батареи. Алюминий-воздушные батареи необходимо пополнять водой каждый 200 миль, чтобы восстановить уровень электролита.

По теме: Насколько хватит электромобиля?

В зависимости от вашей точки зрения, механическая зарядка и прекрасна, и ужасна. С одной стороны, вы даете машине жизнь еще на 1000 миль, грубо говоря, поменяв батарейку; с другой стороны, покупать новую батарею для каждой тысячи миль, мягко говоря, не очень экономно. В идеале, это все, скорее всего, опустится до вопроса цены аккумулятора. Учитывая сегодняшний рынок, килограмм алюминия стоит $2, а набор из 50 пластин в 25 кг. Путем несложных подсчетов, получаем, что «перезарядка» машины обойдется в $50. $50 за поездку на 1000 миль это, по правде говоря, неплохо, при сравнении с $4 за галлон газа, которого хватит на 90 миль. Диоксид алюминия можно перерабатывать назад в алюминий, однако, это не дешевый процесс.

По теме: Городской электроскутер на батарейках

Сейчас, похоже, Phinergy использует алюминий-воздушные батареи как дополнительный, расширяющий источник энергии для машины, которая использует литий-ионные аккумуляторы. На видео ниже Citroen C1 оснастили небольшим литий-ионным аккумулятором, который даст несколько десятков километров. А в багажнике находится алюминий-воздушный аккумулятор, который питает основной, литий-ионный. Phinergy сообщили Green Car Reports, что подписали контракт с серьезным производителем машин о крупном производстве алюминий-воздушных батарей для машин в 2017 году, но пока не понятно, будут они использоваться как дополнительный источник энергии, или основной. Предположительно, этот автопроизводитель введет систему подписки, и будет ежемесячно поставлять батареи прямо вам под дверь.

Домашняя энергетика

Джоули, Ватты, Калории

Алюминий-ионные батареи со сверхбыстрой зарядкой

Апрель 7, 2015 at 10:22 дп | НОВОСТИ, Хранение электроэнергии | 14243 Просмотров

Ученые из Стэнфордского университета изобрели первый высокопроизводительный алюминиевый аккумулятор, который быстро заряжается, долговечен и недорог. Исследователи говорят, что новая технология является безопасной альтернативой многих массово-производимых батарей сегодня.

«Мы разработали алюминиевый аккумулятор, который может заменить существующие устройства хранения энергии, такие как щелочные батареи, которые вредны для окружающей среды, а также литий-ионные батареи, которые иногда возгораются», — сказал Хонгжие Дай, профессор химии в Стэнфордском университете. «Наша новая батарея не загорится, даже если вы просверлите её насквозь.»

Профессор Дай и его коллеги описывают новые аккумуляторы в журнале Nature как: «сверх-быстро-перезаряжаемые алюминиево-ионные аккумуляторы».

Алюминий уже давно стал привлекательным материалом для батарей, в основном из-за его низкой стоимости, низкой горючести и высокой емкости заряда. В течение многих десятилетий исследователи безуспешно пытались разработать коммерчески жизнеспособную алюминий-ионную батарею. Основной задачей было найти материалы, способные производить достаточное напряжение после нескольких циклов заряда-разряда.

Графитовый катод

Алюминий-ионный аккумулятор состоит из двух электродов: отрицательно заряженный анод из алюминия и положительно заряженный катод.

«Люди пробовали различные виды материалов для катода,» сказал Дай. «Мы случайно обнаружили, что простое решение заключается в использовании графита, который состоит в основном из углерода. В нашем исследовании мы определили несколько типов графитового материала, которые дают нам очень хорошую производительность.»

В экспериментальных батареях, команда Стэнфордского университета помещала в алюминиевый анод и графитовый катод в ионный жидкий электролит, в гибкий полимерный пакет с покрытием.

Исследователи Стэндфордского университета за работой над алюминиево-ионным аккуумлятором

«Электролит в основном состоит из растворов солей, а это жидкость при комнатной температуре, поэтому это очень безопасно,» — сказал аспирант Стэнфорда Мин Гун. «Алюминиевые батареи безопаснее, чем обычные литий-ионные батареи, используемые в миллионах портативных компьютеров и мобильных телефонов на сегодняшний день, добавил профессор Дай. «Литий-ионные батареи могут стать причиной возникновения пожара», сказал он. В качестве примера он указал на недавнее решение авиакомпании Юнайтед энд Дельта, запрещающее перевозить литиевые батареи на пассажирских самолетах.

Одним из достоинств аккумуляторов является их является ультра-быстрая зарядка. Владельцы смартфонов знают, что это может занять несколько часов, при зарядке литий-ионных аккумуляторов. Разработчики новых аккумуляторов заявили «беспрецедентную скорость», до одной минуты у прототипа аккумулятора.

Долговечность является еще одним важным фактором. Алюминиевые батареи, разработанные в других лабораториях обычно теряют емкость уже всего после 100 циклов заряда-разряда. Батарея Стэнфордского университета в состоянии выдержать более 7500 циклов без какой-либо потери мощности. «Это первая модель алюминиево-ионных батарей, с ультра-быстрой зарядкой, со стабильностью в тысячи циклов», — пишут авторы. Для сравнения: типичный литий-ионный аккумулятор выдерживает около 1000 циклов.

«Другой особенностью алюминиевой батареи является гибкость,» — сказал Гонг. «Вы можете согнуть его и сложить, поэтому у аккумулятора есть потенциал для применения в гибких электронных устройствах. Алюминий также более дешевый металл, чем литий.»

Применение

В дополнение к использованию в портативных электронных устройствах, алюминиевые батареи могут быть использованы для хранения возобновляемой энергии в электросетях.

«Сетям нужна батарея с длительным жизненным циклом, которые могут быстро накапливать и выделять энергию», — объяснил Дай. «Наши последние неопубликованные данные свидетельствуют о том, что алюминиевую батарею можно заряжать десятки тысяч раз. Трудно представить себе строительство огромного литий-ионного хранилища для сетевого резервирования.»

«Алюминий-ионная технология также предлагает экологически чистую альтернативу одноразовым щелочным батареям», — сказал Дай. «Миллионы потребителей используют элементы типа АА и ААА напряжением 1,5 вольт. Наш аккумулятор генерирует около двух вольт электричества. Это выше, чем кто-либо добился с алюминием, но дальнейшее улучшение аккумулятора позволит достичь напряжения литий-ионных батарей » — добавил он.

«Пока плотность хранения алюминиево-ионных аккумуляторов составляет около 40 Вт*час/кг, в то время как у литий-ионных 100-206 Вт*час/кг. Но улучшение катодного материала, в конечном итоге, может увеличить напряжение и плотность энергии. В противном случае, наша батарея уже имеет все, что вы хотели иметь в батарее: недорогие электроды, хорошую безопасность, высокоскоростная зарядка, гибкость и длительный срок службы » — сообщил профессор Хонгжие Дай.

Домашняя энергетика
Ученые из Стэнфордского университета изобрели первый высокопроизводительный алюминиевый аккумулятор, который быстро заряжается, долговечен и недорог. Исследователи говорят, что новая технология является безопасной альтернативой многих массово-производимых батарей сегодня.