Какие батареи отопления лучше в частный дом: Какие радиаторы отопления лучше для частного дома

Содержание

Какие радиаторы лучше для отопления частного дома: рейтинг и правила выбора

Какие радиаторы отопления выбрать, чтобы они прослужили долго, хорошо грели и не разорили при покупке? Будем разбираться.

Все о выборе нагревателей

Виды материалов

Конструктивные особенности

Критерии выбора

Теплоотдача

Долговечность и надежность

Тип подключения

Тип отопительной схемы

От материала зависят эксплуатационные характеристики, это следует учесть при выборе.

Стальные обогреватели

Разнообразны по конструкции и характеристикам. Все устройства из стали обладают общими достоинствами.

Хорошая теплоотдача. Быстро разогреваются сами и повышают температуру.

Небольшой вес. Масса относительно невелика, что облегчает монтаж и перевозку.

Длительный срок службы при условии соблюдения правил эксплуатации.

Прочность. Могут работать в схемах с высоким напором, выдерживают гидроудары.

Из значимых недостатков нужно знать о неустойчивости перед коррозией. Низкое качество теплоносителя провоцирует появление ржавчины на внутренней части, что сокращает срок службы. Особенно чувствительна сталь к щелочным растворам.

Радиатор панельный сталь Stelrad Compact

Сливать воду на лето не рекомендуется. Это активирует процесс коррозии, который буквально за два-три года приведет оборудование в негодность. При использовании нагревателей из стали желательно раз в три года их промывать, чтобы удалить из системы накопившиеся шлаки.

Pixabay

Батареи из алюминия

Среди доступных массовому покупателю моделей эти самые привлекательные внешне. Их характеристики:

Небольшой вес, поэтому они компактны и мобильны. Их легко устанавливать.

Высокая теплоотдача. Разогрев происходит очень быстро, хорошо поддаются регулировкам.

Относительно невысокая цена.

Выбирают алюминиевый радиатор отопления с учетом главного недостатка — чувствительности к скачкам давления. Значительные перепады алюминий не выдерживает и деформируется. Кроме того, в системе может циркулировать только чистый теплоноситель. Даже небольшое количество абразивных примесей способно разрушить защитный слой из полимеров. Это провоцирует коррозию и выход прибора из строя.

Биметаллическое оборудование

Самый надежный из всех существующих вариантов. Производится из двух металлов: алюминия и стали (или меди). Это надо учесть при определении, какие биметаллические радиаторы отопления выбрать. Удачно сочетает преимущества обоих типов. Характеристики биметалла:

Прочность. Выдерживает повышенное рабочее давление, ему не страшны гидроудары.

Хорошую теплоотдачу. Быстро нагревается, чутко реагирует на регулировки.

Длинный срок эксплуатации, минимум тридцать лет.

Устойчивость к повышенной температуре теплоносителя. Могут транспортировать жидкость 115-130С.

Низкую подверженность коррозии, особенно для моделей с сердечником из меди или нержавейки.

Радиатор секционный биметаллический Rifar Base

Основной недостаток — высокая цена. Их установка в доме, особенно большой площади, выльется в значительную сумму.

Unsplash

Изделия из чугуна

Еще недавно они возглавляли рейтинг отопительного оборудования. Такой успех был обусловлен хорошими характеристиками.

Способность аккумулировать тепло и медленно отдавать его в воздух, поэтому время циркуляции разогретой воды можно ограничить.

Высокая стойкость к коррозии.

Полная нечувствительность к составу теплоносителя. Нормально работают даже с жидкостью очень низкого качества.

Длительная эксплуатация, минимум 40 лет.

Из недостатков отмечают значительную массу, что заметно усложняет транспортировку и монтаж. С течением времени внутри деталей накапливаются загрязнения, поэтому требуется периодическая чистка. Чугун плохо поддается регулировкам по причине высокой инерционности. Он долго разогревается и остывает.

Радиатор секционный чугун Konner Modern

Не только материал, но и строение определяет, насколько батареи будут эффективны в работе.

Секционные радиаторы

Собираются из нескольких элементов-секций, которые с помощью переходных узлов соединяются друг с другом. От их количества зависит обогреваемая площадь.

Радиатор секционный биметаллический ROMMER Optima

Число секций регулируется: если нужно, подключаются или убираются дополнительные элементы. Если какой-то из них вышел из строя, его можно заменить. «Слабым звеном» секционной системы считают участки соединения элементов, где чаще всего образуются протечки.

Shutterstock

Трубчатые

Отличаются необычным внешним видом, экономичные, хорошо отдают тепло. Могут иметь длину от 0,3 до 3 м, количество рядов трубок доходит до 9. Их форма тоже разнится: стандартные обогреватели, батареи, скомбинированные с полочками, скамейками и т.п.

Радиатор трубчатый сталь Arbonia

Внутренний объем жидкости относительно невелик, это облегчает регулировку теплоотдачи.

Shutterstock

Панельные

Между двумя ребристыми листами-панелями размещаются нагревательные пластины П-образной формы. Последние собираются в ряды, число которых может доходить до трех. Для передачи тепла устройства используют принцип конвекции, что делает их достаточно эффективными. Хорошо реагируют на регулировки. Выпускаются в настенном и потолочном варианте.

Shutterstock

Познакомившись с основными характеристиками оборудования из разных материалов, можно приступать к выбору. При этом нужно учесть как минимум три важных момента.

1. Теплоотдача

От того, насколько эффективно обогреватель отдает тепло, зависит целесообразность его установки. Сравним характеристики. Одна секция отдает такое количество тепла в зависимости от материала:

чугун — 100-160 Вт;

алюминий — 82-212 Вт;

биметалл — 150-180 Вт.

Стальные конструкции, как трубчатые, так и панельные, отдают по 1200-1600 Вт. Получается, что самые эффективные — алюминиевые приборы, немного отстают от них биметаллические, затем стальные и чугунные. Надо помнить об инерционности. У лидеров она минимальна. Это означает, что они быстро нагреются, однако и остынут после прекращения разогрева быстро. Тогда как инерционный чугун будет долго нагреваться и медленно остывать, обогревая помещение даже после отключения тепла.

Unsplash

2. Долговечность и надежность

Зависит от материала, из которого изготавливается батарея. Лидирует в этом вопросе чугун. Он служит полвека и даже больше. Безусловно, это относится только к продукции высокого качества, произведенной из хорошего сырья. Это справедливо как для стандартных секционных приборов, так и для дизайнерских моделей.

Радиатор панельный сталь Buderus Logatrend K-Profil

Второе место разделили биметаллические и стальные конструкции. Их срок эксплуатации — до 25-30 лет. Алюминиевые рассчитаны на 15-20 лет. При этом надо понимать, что очень многое зависит от правильности выбора оборудования и реальных условий эксплуатации. Странным было бы ожидать от алюминия, установленного в квартире высотки, что он прослужит долго. Сильный напор и агрессивный теплоноситель быстро выведут его из строя. Надежность продукции зависит от производителя. Лучше всего выбирать продукт известных на рынке компаний, зарекомендовавших себя хорошо. Стоит изучить техническую документацию, сертификаты. Так можно убедиться в том, что понравившаяся модель — не контрафакт, обладает набором необходимых технических характеристик.

Unsplash

3. Тип подключения

Различают четыре варианта, подходящих для сетей разного типа.

Нижнее. Незаменима при отсутствии вертикальных стояков. Подведение и отвод находятся ниже устройства. Если трубы утоплены в пол, подключение осуществляется непосредственно к разводке.

Верхнее. Аналог нижнего с тем отличием, что соединение выполняется сверху. При этом, есть риск недостаточного прогрева нижнего сегмента, поэтому встречается довольно редко.

Боковое. Предполагает установку вертикальных стояков, от которых делаются отводы к батареям. Подводка размещается в верхней части, отвод — в нижней. Встречается чаще всего.

Диагональное. Похоже на боковое, но есть отличие. Подача теплоносителя осуществляется в верхней части прибора, отвод — в противоположной нижней. Такая схема позволяет батарее равномерно прогреваться даже при минимальном количестве жидкости.

Важный нюанс — межосевое расстояние. Оно должно соответствовать подводящим трубам. Измеряется эта величина в миллиметрах, может значительно изменяться в зависимости от модели.

Радиатор панельный сталь Buderus Logatrend VK-Profil

Оформление нагревателей бывает разным. Даже бюджетные модели привлекательны. Технология производства позволяет окрашивать их в разные цвета, при необходимости наносить рисунок. Особенно много оригинальных решений среди трубчатых стальных и винтажных чугунных моделей. Последние бывают как в настенном, так и напольном исполнении. Существуют нагреватели, верхняя часть которых выполняет роль скамейки или полочки.

Unsplash

Разница между автономным и централизованным отоплением велика. Следовательно, греющие элементы тоже должны быть разными. Начнем с отличий автономной схемы.

Низкое давление в сети. Протяженность сети невелика, поэтому не требуется значительный напор для движения жидкости по трубам. Возможность гидроудара исключена. Компоненты схемы получают небольшую нагрузку, поэтому для частного дома выбирают оборудование с невысокой защитой от перепадов давления, включая приборы с тонкими стенками.

Малые теплопотери. Расстояние от котла до батарей маленькое, жидкость не успевает даже немного остыть. Это хорошо, поскольку сильный нагрев не требуется, а значит, экономятся ресурсы. Но при аварийной ситуации вполне вероятен заброс перегретого теплоносителя в систему. Следовательно, для нее важна термоустойчивость.

Возможность перемерзания. Если температура в комнатах опускается ниже нуля, жидкость замерзает, расширяется и разрывает трубы и отопительные элементы. Это достаточно редкое, но все же возможное явление. Чтобы его предотвратить в воду добавляют спиртосодержащие добавки или полностью заменяют ее на антифриз, подобные им составы. Это разрешено только для закрытых систем, иначе в воздухе появятся токсичные испарения.

Pixabay

Для централизованной сети характерны другие особенности.

Однотрубная схема

Она используется почти всегда. Подразумевает последовательное подсоединение отопительных звеньев. Плюс у такой схемы всего один — простота, а следовательно, низкая цена. Минусов значительно больше. Регулированию она практически не поддается. Поскольку, перекрыв подачу воды в одно звено, вы прекращаете его подачу в остальные. Для нормальной работы сети по ней требуется прокачивать как можно большее количество разогретой воды в единицу времени.

Радиатор панельный сталь Buderus Logatrend K-Profil

Для этого приходится повышать напор и температуру. Поэтому использовать в однотрубной схеме можно только нагреватели, рассчитанные на повышенное рабочее давление, имеющие малое гидравлическое сопротивление.

Двухтрубная система

Она лишена перечисленных недостатков.

В ней по одной трубе теплоноситель подводится, по второй отводится. Нагреватели подсоединяются к этим трубам параллельно, работать им приходится при меньшем напоре. Вот только для квартир двухтрубную схему выбирают редко. В основном для недавно построенных или капитально отремонтированных зданий.

Регулярный слив жидкости

На Западе воду из системы отопления не сливают. В России это происходит сплошь и рядом, особенно с наступлением лета — сезона ремонта и профилактики отопительных трубопроводов. Для батарей это вредно. Процесс коррозии на влажной внутренней поверхности в соприкосновении с воздухом идет на порядок быстрее. Добавьте сюда повышенное содержание в водном наполнении кислорода, жесткость и ненормальный кислотный показатель pH. Отсюда становится понятным, что выбирать можно только оборудование с повышенной коррозионной стойкостью, рассчитанное на самый широкий диапазон значений рН.

Гидравлические удары

За рубежом рачительные хозяева берегут сеть от гидравлических ударов. Например, ее запуск (включение циркуляционных насосов) осуществляют через преобразователи, позволяющие плавно повышать давление. В России такие преобразователи ставят редко. Обычно включается рубильник, циркуляционный насос сразу же выдает свою мощность. Результат — так называемый гидравлический удар, способный разрушить не рассчитанный на него радиатор. Это только одна причина гидравлических ударов.Возникают они по самым разным причинам. Значит, при выборе оборудования необходимо обращать внимание не только на рабочий напор, но и на давление, при котором проходит опрессовка. Чем оба показателя выше, тем выше надежность. Для приборов, устанавливаемых в многоэтажках, рабочее давление должно быть не менее того, которое вам назовут в местном ДЕЗе. Учитывая эти особенности, для централизованной сети приобретают чугунные и биметаллические устройства, для автономной алюминиевые и стальные.

Pixabay

Значимые критерии подскажут, какой радиатор отопления лучше выбрать. Цены на них зависят от разных факторов. Среди них производитель, качество, дизайн и т.д. Не стоит бездумно экономить. Собранная «на коленке» продукция неизвестной фирмы, может быть, порадует ценой. Однако прослужит недолго. Причем авария с неприятными последствиями может случиться в самый разгар отопительного сезона.

Материал подготовила

Инна Ясиновская

Радиаторы отопления — какие лучше для частного дома

В процессе строительства частного дома рано или поздно встает вопрос, каким должно быть отопление, какие батареи лучше выбрать. Ведь нужно, чтобы они были не только по-настоящему согревающими, но и вписывались в интерьер. К счастью, сегодня на рынок пришло множество новых моделей, красивых и технологичных.

По поводу современных радиаторов возникает большое количество дискуссий и споров. Для многих так и остается неясно, как выбрать батарею, которая точно будет согревать их дом. Ответить на этот вопрос не так легко, ведь часто одна и та же модель обеспечивает разный уровень прогрева помещения. В этой статье мы постараемся разобраться, на чем и при каких обстоятельствах стоит остановить выбор, чтобы жить в тепле и комфорте последующие годы.

На рынке существует множество различных радиаторов, каждый из которых разделяет определенное количество преимуществ и недостатков. Но перед тем, как выбирать конкретную батарею, нужно определиться с системой отопления, которая вам действительно подходит.

Автономная и центральная отопительные системы

Сегодня существует два варианта отопительных систем — автономная и центральная.

Центральное отопление

Центральная отопительная система наиболее популярна в многоквартирных домах, расположенных в больших городах. Это довольно сложная, разветвленная инженерная сеть, которая вырабатывает и поставляет тепло в квартиры. Как правило, такая сеть привязана сразу к ряду строений посредствам магистрального трубопровода.

Источником тепловой энергии здесь является котельная (или ТЭЦ). Они работают по разным принципам, но по-крупному счету осуществляют одну и ту же деятельность, подавая различные блага в системы отопления потребителей через магистральный трубопровод.

Автономная система отопления

Автономная отопительная система гораздо более популярна среди владельцев загородных домов, однако встречается и в многоквартирных. От центральной она отличается в первую очередь тем, что является совершенно самостоятельным механизмом. Автономная система отопления не нуждается в подключении к крупному отопительному блоку.

Составляющие автономной системы отопления:

Котел. Основной элемент всего механизма. В котле осуществляется нагревание теплоносителя.

Трубопроводы. По трубопроводам происходит циркуляция теплоносителя до момента поступления в саму батарею.

Радиаторы. Элементы, благодаря которым и осуществляется отопление помещения.

При автономном отоплении в вашем доме располагается котел, нагревающий подаваемую в него воду. За счет него осуществляется нагрев помещения, работает система горячего водоснабжения, обеспечивающая подачу горячей воды в ванные комнаты и на кухню.

Выбирать автономную отопительную систему для частного дома нужно с предельной аккуратностью, так как в этом деле необходимо сохранить экономию и самостоятельность. Но если постараться, можно обеспечить действительно качественную систему отапливания.

Виды радиаторов

Выбор радиатора в доме подразумевает под собой сложную инженерную конструкцию. Чтобы осуществить его правильно, важно разбираться в различных видах батарей, знать их достоинства и недостатки.

Чугунные радиаторы

Чугунные радиаторы — одни из самых древних приборов, используемых для отопления помещения. Однако, несмотря на свою длинную историю, они и сейчас нисколько не утратили актуальность. У чугунных радиаторов множество преимуществ, поэтому они являются одними из самых востребованных на отечественном рынке.

Прочность. Благодаря толстым стенкам своей поверхности, чугунные батареи способны выдержать даже очень высокое давление, а также легко могут функционировать не только в автономной отопительной системе, но и в центральной.

Основным недостатком же чугуна, по мнению многих, является тяжелый вес. Эта особенность в разы усложняет процесс установки батарей, а далее возможного монтажа. Помимо этого, чтобы нагреться до нужной температуры, такой батарее может понадобиться много времени, так как чугун обладает довольно низкой теплопроводностью. Для частного дома это может быть серьезной проблемой.

Сегодня на рынке представлено большое количество самых разных чугунных батарей, разного дизайна и мощностей. При правильном подборе, они могут элегантно вписаться в любой интерьер и прослужить своим хозяевам долгие годы.

Стальные радиаторы — трубчатые и панельные

Радиаторы, выполненные из стальных материалов, — также достаточно востребованы на рынке. Они представляют собой наиболее оптимальное соотношение цены и качества. Тем не менее, как и всегда, у этого вида отопления есть свои преимущества и недостатки.

Плюсы стальных радиаторов:

Эффективность. Отдача тепла при помощи стального радиатора осуществляется быстро и беспроблемно. Удельное сопротивление этого материала довольно мало, сталь отдает тепло очень быстро, а энергия, которая тратится на обогрев, расходуется практически полностью. Так, стальные радиаторы работают не только эффективно, но и экономично.

Дизайн. Панельные и трубчатые стальные радиаторы выглядят соответственно современным стандартам интерьера. Их довольно легко можно скрыть или замаскировать, они не портят и не нагружают общий вид помещения за счет своего масштаба и аккуратного дизайна. Более того, краска, которой обычно покрывают стальные батареи — не портится и не видоизменяется на протяжении долгих лет.

Простота монтажа. Осуществление монтажа стального радиатора не займет много времени и сил, так как вес такой батареи как правило не бывает больше 5 килограмм. Значит, затраты на транспортировку и установку значительно уменьшаются в сравнении с другими видами.

Недостатки стальных радиаторов:

Неустойчивость к перепадам давления. Основной недостаток стальных радиаторов — неустойчивость к перепадам давления. Из-за такой восприимчивости батарей, их нельзя назвать подходящими для централизованных систем, скорее они подойдут для автономного варианта отопление и частных домов.

Таким образом, мы можем сделать вывод, что стальной радиатор является наиболее подходящим вариантом именно для частных домов с автономными системами отопления.

Алюминиевые радиаторы

Довольно практичные и эффективные, они славятся в первую очередь отличной теплопроводностью, а значит могут без серьезных энергетических потерь обогревать помещение. Алюминиевые радиаторы состоят из секций — чем больше их количество, тем выше теплоотдача. Количество секций нужно выбирать исходя их параметров здания, чтобы работа батареи была выгодной. Каждая из секций может автономно контролировать давление жидкости.

К плюсам алюминиевых радиаторов можно отнести:

Главным недостатком алюминиевых радиаторов принято считать слабую устойчивость материала к коррозии. Это свойство не позволяет батареям из алюминия считаться долговечными и делает их не всегда подходящими для центральной системы отапливания.

Биметаллические радиаторы

Еще один вариант радиаторов, которые можно установить в частном доме — биметаллические. Эти батареи появились на рынке относительно недавно, но уже приобрели популярность среди покупателей.

Главные достоинства биметаллических радиаторов:

Срок эксплуатации. Срок службы этого вида батарей довольно долгий. Благодаря сплаву двух различных металлов при производстве, материал из которого изготавливается батарея становится очень прочным, и может прослужить больше двадцати пяти лет.

Прочность. Стальная сердцевина радиатора делает его невосприимчивым к высокому давлению, поэтому такая батарея может быть легко установлена не только в частном доме с автономной системой отопления, но и в многоквартирной высотке.

Тем не менее, помимо преимуществ у биметаллических радиаторов есть и недостатки. Например, высокая цена.

Цена этих батарей соответствует удобствам, которые предлагают производители, но так или иначе, отличается от цен на более традиционные варианты радиаторов. Отдавать предпочтение самым дешевым моделям данного вида ни в коем случае нельзя, так как за счет уценки они теряют и половину преимуществ, становятся легкоржавеющими и не такими долговечными.

Расчет мощности радиаторов

В отношении любого отопительного оборудования мы говорим о среднестатистической величине теплоотдачи. После установки теплоагрегата жильцы частого дома должны быть уверены в том, что в их коттедже всегда будет тепло и комфортно. Для этого необходимо рассчитать мощность будущего устройства. Все расчеты, которые связаны с обустройством отопительных конструкций, в первую очередь обуславливают тепловую мощность радиатора. У качественных приборов, произведенных мировыми компаниями, этот фактор указывается в приложенных документах.

Мощность одной секции находится в диапазоне от 140 от 220 ватт. За усредненное значение можно брать 200 ватт.

Для выполнения расчета, исходя из тепловой мощности, нужно разделить необходимое количество тепла на 0,2 КВт. Полученный результат будет равен количеству секций, которые будет необходимо приобрести для качественного прогрева помещения.

Чтобы рассчитать саму мощность, напротив, нужно умножать каждый кубометр помещения на необходимую величину, указанную в документах радиатора.

Эти параметры, так или иначе, необходимо уточнять, чтобы получить более правильный результат. Для произведения уточненного расчета тепловой мощности радиатора необходимо учитывать такие факторы:

одна дверь, открывающаяся наружу отнимает 200 ватт мощности, а одно окно — 100 ватт;

для углового помещения используется поправочный коэффициент 1,1–1,3 в зависимости от материала, из которого изготовлены стены;

поправки осуществляются также в зависимости от климата, в котором расположена постройка. Для южных регионов коэффициент будет составлять 0,7–0,9, а для более северных 1,5–2.

Как располагать батареи в доме

От качества установки напрямую зависит уровень комфорта вашей будущей жизни в дом, поэтому расчеты и монтаж лучше доверять грамотным специалистам. Конечно, при большом желании, эту сложную работу можно осуществить и самостоятельно.

Существуют определенные нормы установки радиаторов в доме, с которыми необходимо ознакомиться перед осуществлением монтажа:

расстояние от нижней части батареи должно быть не меньше 10–12 см;

расстояние от верхней части до подоконника — не менее 8–10 см;

промежуток от задней панели батареи до стены — не менее 2 см.

Несоблюдение данных норм может привести к фатальным последствиям для вас и вашего дома из-за некорректной работы системы отопления

Очередной важный момент, который нужно учитывать перед установкой радиатора — его расположение внутри помещения. Ведь от этого в том числе зависит качество работы прибора. Наилучшим местом для батарей считается пространство под окнами. Благодаря такому расположению радиатор сможет не только обогревать весь дом, но и создавать дополнительную защиту от холода, который поступает в помещение через оконные проемы, трещины и щели, находящиеся между окном и рамой.

Выбор радиатора — это ответственный и достаточно трудоемкий процесс, который должен осуществляться с опорой на определенные факторы. Различные виды радиаторов подойдут для центральной и автономной отопительных систем. И если для первой лучшими вариантами будут биметаллический и чугунный, то во втором случае прекрасно подойдет стальной или алюминиевый. У каждой застройки есть свои особенности, и ознакомившись с базовой информацией необходимо также узнать как можно больше про отапливаемое помещение (здесь учитывается не только площадь, но и особенности внутреннего дизайна, количество дверей, окон, лестниц). Так можно будет с набольшей вероятностью правильно подобрать и разместить радиатор, который будет работать действительно качественно и прослужит вам долгие годы.

Как новая батарея тепла может быстро сделать миллионы домов без газа

Олаф Адан у последнего прототипа тепловой батареи. Предоставлено: Винсент ван ден Хуген.

Необходимость отключать дома от газа усилилась после конфликта в Украине. Тепловая батарея с солью и водой в качестве простых компонентов может обеспечить быстрое и крупномасштабное решение для более чем трех миллионов домохозяйств в Нидерландах, что вдвое превышает целевой показатель, установленный правительством Нидерландов. Эта тепловая батарея, разрабатываемая консорциумом Технологического университета Эйндховена, TNO, дочерней компании Cellcius и промышленных партнеров, дешева, компактна, без потерь и теперь готова к первым испытаниям в реальных условиях.

Благодаря накоплению тепла в домах и использованию огромного количества промышленного отработанного тепла, которое в противном случае было бы выброшено, эта батарея потенциально может изменить правила игры в сфере энергетики. Вот четыре причины, по которым стоит зарядиться энергией перед появлением этой инновационной батареи.

1. Основа батареи удивительно проста

Простой эксперимент сразу раскрывает суть тепловой батареи. Наполните маленькую бутылочку белыми крупинками соли, добавьте немного воды, и она начнет шипеть. Более того, как по волшебству, бутылка мгновенно становится невероятно горячей. Олаф Адан демонстрировал эксперимент бесчисленное количество раз, снова и снова поражая зрителей.

Адан, профессор TU/e и главный исследователь TNO, находится в центре тепловой батареи Эйндховена, которая по существу вращается вокруг относительно старого термохимического принципа: реакции гидрата соли с водяным паром. «Кристаллы соли поглощают воду, становятся больше и при этом выделяют тепло», — говорит Адан. Отсюда и быстро разогревающаяся бутылка.

Но возможно и обратное. «Добавляя тепло, вы испаряете воду и фактически «высушиваете» соль, тем самым уменьшая размер кристаллов соли», — объясняет Адан. Пока в этот сухой солевой порошок не попадает вода, в нем всегда сохраняется тепло. Таким образом, в отличие от других типов аккумулирования тепла, ничего не теряется: батарея полностью без потерь.

Этот процесс можно повторять бесконечно, тем или иным образом, тем самым обеспечивая основу для тепловой батареи, которая может накапливать тепло и использовать его позднее и в другом месте. Это решение для неустойчивой подачи возобновляемой энергии в дома и здания, а также для целесообразного повторного использования «отходов тепла» в другом месте.

Хотя принцип работы батареи может быть простым, его применение в батарее, безусловно, не так. Обратите внимание на то, что Адан работал над этим более 12 лет. Например, выбор конкретного солевого материала не является самоочевидным. Известны тысячи реакций гидратов солей с водой. Адан очень подробно изучил их все и в конце концов обнаружил, что только очень ограниченное их количество обладает подходящими свойствами для использования в батарее.

«Такой кристалл соли становится все больше и меньше, тепло все время входит и выходит. Значит, с такой частицей что-то происходит. В результате она может быстро распадаться или слипаться с другими частицами. Значит, вам нужен материал которые вы можете продолжать использовать циклически», — говорит Адан. В конце концов, он и его команда остановились на карбонате калия в качестве основы, легко экстрагируемой соли, которую можно найти во многих продуктах, таких как продукты питания, мыло или стекло.

Тогда вам также необходимо устройство, которое позволит в полной мере использовать потенциал этого материала. Если он должен поместиться в доме, он должен быть компактным и желательно доступным, а также высокоэффективным. «Итак, вы начинаете рассматривать всевозможные концепции реакторов, например, в вакууме или на открытом воздухе, но пока безуспешно», — говорит Адан.

Простой эксперимент в картинках. Капля воды рядом с бутылкой соли, и вдруг выделяется много тепла. Предоставлено: Винсент ван ден Хуген.

В конце концов, Адан пришел к так называемой замкнутой системе, демонстратор которой он построил в 2019 году. Эта рециркуляционная система состоит из компонентов, включая теплообменник, вентилятор, испаритель/конденсатор и котел с частицами соли. При 7 кВт-ч это все еще было довольно минимально — теоретически это могло обеспечить отопление типичной семьи из четырех человек в течение двух дней.

«Это все еще выглядело довольно просто, с существующей, зрелой технологией, но это позволило нам продемонстрировать, что наша концепция, какой бы простой она ни была, работает.» Доказательства, которые позволили Адану в рамках европейского консорциума HEAT-INSYDE (включая TU/e, TNO, Caldic и стороны из Франции, Бельгии, Польши и Швейцарии) выиграть европейскую субсидию в размере семи миллионов евро для дальнейшего развития. Затем команда приступила к «обновлению» демонстратора до прототипа, готового к практическому использованию. Теперь это было достигнуто.

2. Технология оптимизирована для использования в реальных условиях

По размерам реализованный прототип, вероятно, сравним с демонстратором, но на этом видимые сходства заканчиваются. Прототип выглядит как большой шкаф с десятками шкафчиков, из которого торчат всевозможные кабели.

Удивительно, но каждый дуэт маленьких «шкафчиков» представляет собой тепловую батарею, которая по объему хранения не уступает оригинальному демонстратору. Всего устройство содержит около 30 «шкафчиков» с общей емкостью хранения более 200 кВтч. Адан рассматривает это в перспективе: «Это эквивалентно двум полностью заряженным Теслам».

«Мы оптимизировали предыдущую версию множеством способов, — с гордостью объясняет Адан. «Мы перепроектировали отдельные компоненты, такие как испаритель и теплообменник, лучше использовали пространство и использовали другие материалы». Между тем, блок также включает в себя систему измерения и контроля, например, чтобы вы знали, когда заряжать и сколько тепла осталось в системе.

Для большинства приложений не требуется такая большая батарея. Вот почему мы сознательно выбрали те множественные маленькие блоки, которые вы можете комбинировать по своему желанию; модульная система, другими словами. «Если у вас есть один большой контейнер с солью, вы должны начать использовать его сразу. Это очень неэффективно», — говорит Адан. Таким образом, вы можете использовать «кусочки» батареи отдельно от остальных.

Кроме того, отдельные блоки предлагают все виды дизайнерских возможностей, делая возможными различные формы и размеры, в зависимости от желаемой практической ситуации. Адан говорит о прототипе, ориентированном на пользователя. «Это еще не продукт, но теперь все готово для первого тестирования в реальной ситуации».

И что испытания начнутся в конце этого года, с первыми пилотными работами тепловых батарей в домах. Аккумуляторная батарея емкостью около 70 кВтч будет установлена в четырех домах, двух в Эйндховене, одном в Польше и одном во Франции, чего хватило бы на несколько дней без солнца и ветра.

Несмотря на то, что это «всего» четыре дома, Адан ожидает, что они «очень многому научатся из этого». Например, тестирование даст ценную информацию о том, что еще необходимо на практике для применения батареи в больших масштабах, а также о том, что об этом думает пользователь. Например, должно ли быть приложение для управления батареей?

«Замкнутая система» как основа для тепловой батареи. В нем циркулирует воздух, благодаря вентилятору (внизу по центру). В котел поступает холодный влажный воздух (белый, вверху слева), содержащий частицы соли. Реакция с солью делает воздух сухим и теплым. Теплообменник (внизу слева) отбирает тепло. Холодный воздух поступает в конденсатор, чтобы снова увлажнить его и вернуться в котел. Этот процесс также может происходить в обратном порядке, при котором сухой воздух нагревается (с помощью теплообменника), соль высушивается, становится влажной и холодной и снова высушивается с помощью испарителя. Предоставлено: Барт ван Овербеке.

3. Транспортировка тепла имеет решающее значение в переходе к энергии

Идея, с которой все началось, заключалась в использовании тепловой батареи в качестве аккумулирующего средства в домах. Тем временем, однако, консорциум также рассматривает возможность накопления тепла в офисных зданиях, теплицах или, например, электрических автобусах или роскошных кораблях.

Но, поняли они, если эта термобатарея может хранить тепло без потерь, то ее можно и транспортировать без потерь. В конце концов, с сухой солью ничего не происходит, пока не добавляется вода. Именно здесь тепловая батарея может иметь значение, потому что другие формы передачи тепла, такие как по трубам или фазовым переходам, всегда приводят к потерям.

Поэтому консорциум также уделяет внимание промышленному остаточному теплу как источнику тепла, своего рода «тепловым отходам», таким как побочный продукт производства на заводах или избыточное тепло от центров обработки данных. Это тепло уже не такое «горячее»; при температурах ниже 150 градусов Цельсия он не имеет значения для большинства отраслей промышленности.

Однако для дома такое тепло очень полезно. Такой температуры более чем достаточно для обогрева дома или принятия горячего душа. Если бы промышленное остаточное тепло можно было использовать для обогрева домов, у вас была бы беспроигрышная ситуация: дома можно было бы сделать независимыми от газа — что еще более насущно, учитывая зависимость от (российского) газа — и CO ₂ выбросы будут снижены.

Адан делает быстрый расчет. «В Нидерландах у нас есть около 150 петаджоулей (число с 15 нулями) остаточного тепла от промышленности в год. Это позволит вам отключить от газа почти 3,5 миллиона домов, что более чем в два раза превышает цель правительства Нидерландов. а именно 1,5 миллиона домов без газа к 2030 году».

Если вы наложите расположение источников промышленного остаточного тепла и домов на карту Нидерландов, Адан говорит, что совпадение достаточно хорошее. Между ними не более 30 километров.

Тем не менее, это слишком много для тепловых сетей, на которых сейчас сосредоточено внимание правительства. «Тепловые сети используют трубы с водой, которая охлаждает и поэтому ограничивает ваш радиус действия», — объясняет Адан. «Кроме того, тепловые сети сопряжены с огромным инвестиционным риском, и для их строительства необходимо вскрыть весь ландшафт — не слишком привлекательный вариант».

Вместе с консорциумом, включающим Cellcius (подробнее об этом чуть позже), Ennatuurlijk, Demcon, SiTech, TNO, Brightside и SABIC, Адан в настоящее время готовит испытание в реальных условиях для использования тепловой батареи для повторного использования промышленных отходов. нагревать. Остаточное тепло из кампуса Chemelot в Sittard-Geleen будет передаваться примерно пятидесяти домам по соседству в том же муниципалитете.

Адан: «С помощью станции подзарядки тепла в SABIC мы собираем тепло и сушим соль. Затем мы отвозим эту соль на грузовике в своего рода «дом-трансформер» в жилом районе, откуда пятьдесят домов снабжаются теплом через трубы. Так что нам не нужно быть в самих домах «.

Прототип с «шкафчиками», каждый из которых образует отдельный модуль тепловой батареи. Предоставлено: Винсент ван ден Хуген.

И да, грузовики вредны для климата, но Адан может всех успокоить. «Выбросы от этого ничтожны по сравнению с выбросами, которые мы сокращаем с помощью этого транспорта тепла. Кроме того, мы хотим в ближайшее время перейти на электрические грузовики».

Пилотный проект должен начаться в течение следующего года, когда первые грузовики с «энергией» отправятся в путь.

4. Переход к валоризации усиливает развитие

Теперь, когда технология вот-вот будет внедрена в общество, были также предприняты шаги в организационном и финансовом плане. Например, дочерняя компания Cellcius — первая объединенная дочерняя компания TNO и TU/e — была основана в конце 2020 года. «Формально компания была основана 11 числа 11 числа, как и должно быть в Брабанте», — смеется Адан в честь даты традиционного начала Карнавала.

Молодая компания еще небольшая, на данный момент в ней пять человек. Но Адан ожидает, что к концу года их число вырастет примерно до 10–15 человек. «Кроме того, из Eindhoven Engine мы привлекаем множество студентов из разных областей для совместной работы над различными аспектами».

После семизначного европейского гранта было также обеспечено большое дополнительное финансирование для реализации предстоящего пилотного жилищного проекта. И благодаря недавним инвестициям от Brabant Development Corporation, Innovation Industries и GoeieGrutten Impact Fund, были внесены последние штрихи в финансовую картину пилотного проекта по транспортировке тепла.

Теперь, когда Адан через Селлкиуса больше не участвует исключительно в качестве исследователя, а одной ногой занимается повышением ценности, он видит, как это взаимодействие оказывает усиливающее влияние на технологию. «Потому что вы сейчас действительно работаете над продуктом, который, в свою очередь, порождает новые вопросы для основы, технологии. Это прекрасный пример совместного творчества и того, как оно позволяет вам ускорить этот цикл».

Несмотря на многообещающие технологии, которые он имеет в своем распоряжении, Адан остается приземленным. «Несмотря на то, что потенциал велик, мы также видели много замечательных потенциальных технологий, которые не были реализованы. Поэтому мы собираемся твердо стоять на земле и делать этот шаг за шагом. вещь: здорово иметь возможность внести свой вклад в энергетический переход».

Предоставлено
Эйндховенский технологический университет

Цитата :
Как новая батарея тепла может быстро сделать миллионы домов без газа (2022, 25 апреля)
получено 30 апреля 2023 г.
из https://techxplore.com/news/2022-04-battery-quickly-millions-homes-gas-free.html

Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие
часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.

Обновленный выбор батарей для сегодняшних потребностей в электроэнергии

Опишите автономную солнечную установку, и кто-то 20 лет назад мог бы представить удаленную хижину в лесу со свинцово-кислотными батареями и дизельными генераторами, используемыми в качестве резервного источника питания. Но в 2020-х автономные дома могут быть ближе, чем вы думаете, — например, прямо по соседству. Многие районы либо из-за своего географического положения, либо из-за ограничений существующей сети меняют сценарий и используют сеть исключительно в качестве аварийного резерва.

«Последняя новость — отказ от сети», — сказал Дэвид Норман, директор по солнечным продуктам и развитию бизнеса компании Discover Battery, поставщика свинцово-кислотных и литиевых аккумуляторов.

Например, на Гавайях, где цены на коммунальные услуги в среднем превышают 30 центов/кВтч, а новые солнечные батареи не могут быть добавлены в сеть, люди берут свою энергию в свои руки. Гавайские домохозяйства, которые часто называют полным самопотреблением или нулевым экспортом электроэнергии, по сути работают как автономные дома с сетью в качестве резервной копии.

В Калифорнии, где в последние несколько лет в связи с «отключением электроэнергии в целях общественной безопасности» подача электроэнергии ограничивалась, домовладельцы заранее планируют длительные отключения электроэнергии. В лучшем случае дома теперь должны быть спроектированы таким образом, чтобы они функционировали вне сети как минимум в течение месяца, а остальные 11 месяцев они могут пользоваться сетью.

Бункеры Судного дня не присутствуют ни в одной из этих ситуаций — автономные установки уже существуют во многих городских кварталах. Сегодняшние потребности в энергии требуют аккумуляторных технологий, чтобы не отставать.

Свинец по сравнению с литием в автономном режиме

Электрическая батарея по определению представляет собой устройство, хранящее энергию, которая может быть преобразована в электрическую. В этом смысле все типы аккумуляторов подходят для автономного хранения, но некоторые из них лучше других справляются с сегодняшними потребностями в электроэнергии и расписанием циклов.

«В автономном режиме речь идет не столько о батарее, сколько о сценарии использования», — сказал Норман. «Если вы используете только резервное питание, подойдет свинцово-кислотный. Он не работает регулярно, а в основном просто находится в резерве на случай отключения или сбоя питания. Но для приложений зарядки по требованию любая литиевая батарея лучше».

Свинцово-кислотные аккумуляторы Trojan AGM

Свинцово-кислотные аккумуляторы хорошо подходят для периодического краткосрочного резервного питания. Но если кто-то хочет переключить источники питания, чтобы воспользоваться тарифами на время использования коммунальных услуг или избежать подключения к сети в течение длительного периода времени, необходимы более частые и более глубокие циклы, чем то, что может обеспечить свинцово-кислотный.

«Литий меняется вне сети», — сказал Норман. «Вы все еще можете жить вне сети на свинцово-кислотном аккумуляторе, но литий более эффективен».

Все это сводится к количеству циклов батареи и степени ее разрядки — сколько раз батарея может быть разряжена и сколько энергии можно фактически использовать. KiloVault также предлагает как свинцово-кислотные, так и литиевые батареи, и вице-президент по продажам и маркетингу Джей Галассо часто объясняет характеристики зарядки двух химических типов.

«Автономные солнечные батареи требуют батарей, которые можно разряжать и заряжать каждый день», — сказал Галассо. «Один цикл может включать зарядку батарей в течение дня, а затем разрядку накопленной энергии для использования вечером. Чем больше разряжена батарея, тем «глубже» цикл».

Свинцово-кислотные аккумуляторы разлагаются все больше с каждым циклом. В то время как литиевая батарея может поставляться с гарантией 10 000 циклов, свинцово-кислотная батарея может достигать 2500 циклов при разрядке до 50%. Литиевые батареи можно разряжать практически до нуля, или, по сути, весь заряд литиевой батареи можно использовать за один цикл, в то время как батарея на основе свинца может использовать только половину своего заряда, прежде чем разлагаться еще быстрее.

Современная автономная установка с литиевыми батареями от Discover

«Свинцово-кислотные батареи дешевле при том же напряжении и емкости, но не рассчитаны на много циклов», — сказал Галассо. «Конструкции [на основе лития] могут использовать меньше батарей для данного приложения из-за более высоких скоростей заряда/разряда, что приводит к снижению первоначальных затрат».

SimpliPhi Power была основана в начале 2000-х годов и всегда была поставщиком литиевых аккумуляторов. Компания знает ценность литиевых батарей в автономных приложениях, поскольку ее первоначальным рынком были сценарии удаленного питания.

«Свинцово-кислотные аккумуляторы — это устаревший продукт, используемый в автономном режиме. Именно здесь зародилась солнечная промышленность. В те первые дни у вас не было фотоэлектрической системы без свинцовых батарей», — сказал Секвойя Кросс, директор по глобальным продажам и развитию бизнеса SimpliPhi. «Почему мы видим, что все больше людей переходят на литий: у вас больше полезной емкости в меньшем пространстве, вы можете довести их до 100% глубины разряда».

Физическое пространство — еще одна причина, по которой свинцово-кислотные аккумуляторы теряют популярность в современных городских установках, не подключенных к сети.

«Большинство людей, которые строят автономные объекты, не имеют отдельной механической комнаты за пределами своего дома, куда можно поставить батареи и инвертор. У большинства людей нет такого пространства», — сказал Норман. «Чтобы иметь достаточно энергии для работы вашего дома как автономного дома, только за счет объемного пространства, вам нужно перейти на литий, потому что вы никогда не сможете разместить столько свинца в своем доме».

Когда сегодня кто-то хочет отключить свое активное домашнее хозяйство от сети, это обычно означает, что он хочет, чтобы холодильник работал вместе с компьютерами, интернетом, телевизорами, светом и всем остальным одновременно. Простое резервное копирование одной аварийной нагрузки уже не поможет, особенно в таких местах, как Калифорния, где жизнь должна продолжаться, когда электроэнергия отключается. Для этого требуется аккумулятор большей емкости, более высокая скорость зарядки и более глубокий разряд — то, чего свинцово-кислотные аккумуляторы просто не могут обеспечить.

«Свинец умирает в автономном режиме. Вы можете продлить срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов, но они требуют тщательного обслуживания», — сказал Норман. «Нет смысла продавать премиальный свинец, когда я могу продать литий всего на 10% дороже. Свинец по-прежнему работает на автомобильных рынках, но для солнечной и стационарной энергии свинец мертв».

Литиевая битва вне сети: NMC против LFP

Два основных типа литиевых батарей, используемых в жилых помещениях, — это литий-никель-марганец-кобальт-оксид (NMC) и литий-железо-фосфат (LFP). Аккумуляторы Tesla Powerwall, Generac PWRcell и LG RESU используют химию NMC, в то время как многие другие поставщики используют LFP (включая Discover, Eguana, Electriq Power, Enphase, KiloVault, SimpliPhi, sonnen). Хотя оба типа батарей отлично работают в ситуациях арбитража спроса, у LFP есть преимущество, когда дело доходит до автономных сетей. Возможно, поэтому все больше компаний предлагают химию без кобальта.

«Для приложений, подключенных к сети, где вам не обязательно заботиться о быстрой перезарядке, потому что у вас есть сеть, батареи NMC отлично подходят», — сказал Норман из Discover Battery. «Ограничение их для автономного сценария заключается в том, что они не могут справиться с сильноточной зарядкой или разрядкой требовательных автономных нагрузок».

Аккумуляторы SimpliPhi LFP использовались в солнечной установке в автономном особняке бывшего губернатора Калифорнии Джерри Брауна в 2018 г. для двух литиевых химий. Батареи NMC имеют скорость заряда 0,5C, а батареи LFP — 1C. Если для зарядки батареи LFP требуется один час, то для батареи NMC требуется в два раза больше времени, поскольку она потребляет ток медленнее. Батареи LFP можно заряжать вдвое быстрее, чем NMC.

«Из-за [более высокой скорости зарядки] батареи LFP могут обеспечить более высокую выходную мощность для сети или дома.