Размеры биметаллические батареи: Биметаллические радиаторы отопления: размеры и виды

Биметаллические радиаторы отопления: размеры и виды

Современный рынок предлагает 4 вида радиаторов: чугунные, алюминиевые, стальные и биметаллические. Такие батареи долговечны, у них хорошая теплоотдача и привлекательный дизайн. Когда выбираете модель, учитывайте размеры биметаллических радиаторов, их энергоемкость и количество. Но, обо всем подробней.

Радиатор биметаллический

Устройство

Каждый из видов радиаторов обладает своими достоинствами. Чугунный радиатор долговечный, долго удерживает тепло, но имеет не очень привлекательный вид. Алюминиевый выглядит эстетично, имеет высокий уровень теплоотдачи, но недолговечен. Стальная батарея долговечна, но не хуже, чем предыдущие модели удерживает тепло и требует дополнительного декора, если используется в жилом помещении.

Среди разных видов батарей биметаллические радиаторы обладают несравненными преимуществами. Они созданы из стали и алюминия. От стали они получили прочность и надежность, от алюминия – привлекательный внешний вид. За счет гармоничного сочетания качеств обоих металлов, биметаллическая батарея может долгое время сохранять тепло.

Особенности конструкции

Вода содержит большое количество примесей. Контактируя с алюминием, они вызывают коррозию. За несколько лет использования эти процессы приведут к протеканию прибора.

Особенность конструкции этих радиаторов заключается в наличии внутреннего сердечника из нержавеющей стали, который снаружи окружен алюминиевым сплавом. Так вода не контактирует с алюминием, что значительно продлевает срок службы системы.

Есть два варианта изготовления:

1. Псевдобиметалл. В этом случае стальная сердцевина расположена только внутри вертикальных каналов. Так алюминий защищен не полностью, а лишь в наиболее слабых местах. Эти модели дешевле, их стандартный срок службы составляет до 10 лет, если они используются в системах с высоким давлением воды (например, в городских квартирах).
2. Биметалл. Обладает цельным внутренним корпусом из стали, который поверх заливается алюминиевым сплавом под давлением. Здесь алюминий защищен со всех сторон. Это более дорогие модели и срок их службы при аналогичных условиях эксплуатации составляет до 30 лет.

Устройство биметаллической батареиСпособ изготовления напрямую влияет на объем воды в секции биметаллического радиатора. Если проводить сравнение с любой другой батарей, то объем одной секции здесь будет существенно ниже. Недостаток компенсируется наличием двух сплавов. В результате внутренний сердечник из стали не дает быстро остыть алюминиевой оболочке.

Есть разные способы соединения двух металлов. Предпочтительней, если алюминий залит поверх стали под давлением. Такая модель батареи прослужит дольше. Существует вариант, когда металлы соединяются между собой сваркой.

По техническому типу конструкции радиаторы могут быть:

• Разборными. Это значит, что с помощью радиаторного ключа можно открутить любое количество секций и прикрутить их к другому радиатору. Такой тип чаще устанавливается в частных домах с автономной системой отопления, где нет высокого давления воды.
• Неразборными. Радиатор монолитный, его нельзя раскрутить, обрезать, присоединить к другому. Отлично подойдет для использования в городской квартире, где всегда высокий уровень давления.

Размеры

Размер секций биметаллического радиатора определяется расстоянием от середины входного, до середины выходного отверстий. Сегодня изготавливают батареи с расстоянием между указанными отверстиями:

• 200 мм;
• 350 мм;
• 500 мм.

Чтобы подсчитать полные габариты биметаллических радиаторов отопления нужно к этому показателю добавить 8 сантиметров. Получаются размеры 28, 43 и 58 сантиметров.

Размеры биметаллических отопительных батарей

Перед выбором нужных габаритов батарей отопления следует помнить, что от пола до низа радиатора должно быть не меньше 12 см, а от его верха до выступающей части подоконника – не меньше 10 см. Иначе не будет достаточной циркуляции воздуха, что снизит эффективность теплоотдачи прибора.

Ширина секции находится в диапазоне от 80 до 90 мм. Толщина – от 80 до 120 мм. Высота, ширина и толщина влияют на энергетическую мощность батареи.

Емкость секции

Специфическая конструкция радиаторов обуславливает их довольно низкую вместимость. Это одновременно хорошо и плохо.

Маленькая емкость не требует большого количества теплоносителя (горячей воды), а значит, экономит воду и топливо, чтобы ее подогреть. Но чем меньше теплоносителя, тем быстрее остывает радиатор. Здесь быстрого остывания не происходит, так как между водой и алюминиевой поверхностью есть еще стальная оболочка, которая долго не остывает.

Соединение двух металлов

Маленькая емкость способствует быстрому загрязнению, закупориванию каналов при использовании некачественной воды. Чтобы решить эту проблему в частном доме устанавливается система очистки. Минимальное требование – установка двух фильтров: тонкой и грубой очистки.

Объем одной секции зависит от ее размера:

• при расстоянии между входным и выходным отверстиями 500 мм, вместимость секции будет составлять 0,2–0,3 литра;
• при расстоянии в 350 мм вместимость составит 0,15–0,2 литра;
• расстояние в 200 мм гарантирует объем в 0,1–0,16 литра.

Расчет количества секций

Объем и количество секций определяет тепловую мощность одного радиатора. Перед совершением покупки важно произвести расчет этой мощности, чтобы найти необходимое для помещения количество секций. Для этого используется любая из двух формул:

1. Общая. Когда расчет секций производится исходя из площади помещения. В среднем, на 10 м² требуется не менее 1 кВт энергии. Для подсчета используется формула N = S × 100/Q. Где N – это количество секций для помещения, S – площадь помещения в метрах квадратных, Q – энергетическая мощность секции. Энергетическая мощность указывается производителем на упаковке или на сопутствующих документах.

2. Попробуем рассчитать количество секций на помещение 25 м², при энергетической мощности секции 180 Вт. Получится: 25 × 100/180 = 13.88. После округления получаем 14 секций (округление необходимо производить в большую сторону). При ширине 8 сантиметров общая ширина радиатора будет составлять 112 сантиметров. В этом случае можно установить 2 радиатора каждый по 7 секций.

3. Подробная. Эта формула берет в расчет объем помещения в кубических метарах (м³). В среднем, на 1 кубометр пространства необходим 41 Вт энергии. Далее используют формулу N = S × 41/Q, где N – это количество секций для помещения, V – объем помещения в метрах кубических, Q – энергетическая мощность секции.

Типоразмеры радиаторов

Рассчитаем количество секций для обогрева помещения со следующими параметрами: длина 5 метров, ширина 3 метра, высота потолков 2,5 метра. Сначала необходимо найти площадь комнаты. Длину умножаем на ширину и получаем 15 м². Получившийся показатель умножаем на высоту потолков – получаем 37,5 м³. За мощность одной секции возьмем 180 Вт, тогда 37,5 × 41/180 = 8,54. Округляем в большую сторону и получаем 9 секций.

При расположении квартиры на первом или последнем этажах, в угловой квартире, в комнате с большими окнами или в доме с толщиной стен не более 25 сантиметров, необходимо к получившемуся параметру добавлять 10%.

Рекомендации по выбору

Подведем итоги. Для осуществления правильного выбора необходимо обращать внимание на все указанные характеристики:

• Конструкция. Для городской квартиры подойдет монолитная, полностью биметаллическая батарея, которая способна выдержать давление до 15 атмосфер и более (обычно в квартирах используется давление в районе 12 атмосфер, тогда как в частном доме рекомендуется устанавливать давление всего в одну атмосферу). Автономным отопительным системам подойдут более дешевые модели, так как в них нет высокого давления.
• Размер. Если расстояние между полом и подоконником не менее 80 сантиметров, следует выбирать самую высокую модель. Иначе придется брать радиатор поменьше, так, чтобы до пола было не менее 12 см, а до подоконника не менее 10 см.
• Емкость. Одно из основных свойств – довольно узкие проходы. По возможности обеспечьте хорошее качество воды, подаваемой в систему отопления.
• Расчет секций. Перед покупкой читайте описание модели для уточнения энергетической мощности. Расчет количества секций лучше производить, используя вторую (подробную) формулу, где необходимое количество тепла определяется исходя из объема помещения. Не забывайте добавлять 10% в случае значительных теплопотерь за счет внешних факторов.

Сегодня хорошо зарекомендовали себя биметаллические батареи от итальянских производителей Fondital и Global.

Видео по теме:

Характеристики биметаллических радиаторов: габариты, емкость секций, теплоотдача

Биметаллические радиаторы «невосприимчивы» к большинству технических проблем и сложностей, которые возникают при подключении отопительных приборов к центральным сетям подачи тепловой энергии и их дальнейшей эксплуатации. Это обусловлено основными характеристиками современных биметаллических радиаторов:

• Габаритами.
• Предельным давлением.
• Максимально допустимой температурой рабочей среды.

Конструкция и ключевые преимущества

Отличительная особенность биметаллических радиаторов отопления от других аналогов, представленных на рынке, заключается в том, что во внутренней части такого прибора предусмотрено наличие стальных коллекторов и теплопроводных каналов, а наружная часть представляет собой алюминиевый корпус. Благодаря такому конструктивному исполнению, по своим характеристикам биметаллические радиаторы значительно превосходят алюминиевые модели, а также чугунные и стальные:

• Устойчивы к воздействию агрессивных веществ, которые в значительных объемах присутствуют в центральных системах отопления. Это особенно важно для сетей, в которых промывка осуществляется с добавлением 5% раствора ортофосфорной кислоты.
• Долговечны — срок службы биметаллических моделей составляет от 20 до 25 лет, благодаря наличию высокопрочных и износостойких стальных элементов. Для сравнения, стальные радиаторы служат около 15 лет, алюминиевые — не больше 20 при условии, что pH воды не превышает 7-8.
• Стойки к сильным гидравлическим ударам — возможная величина рабочего давления достигает 40 Атм.

Прекрасные технические характеристики биметаллических радиаторов — не единственное преимущество, их отличает и стильный внешний вид. Сочетание эффективности и эстетичности обеспечивает неизменную популярность таких отопительных приборов среди покупателей.

Габариты биметаллических радиаторов: ширина, глубина и высота секций

Рабочие характеристики и размеры биметаллических радиаторов — первое, на что следует обращать внимание при выборе подходящей модели. Начинать нужно с габаритов. Рекомендована установка отопительных приборов в нишах под окнами, в этом случае обеспечивается эффективная защита от холодного воздуха, «проникающего» через щели в рамах с улицы. Прибор должен свободно располагаться в нише и обеспечивать подачу достаточного количества тепла.

Характеристики современных биметаллических радиаторов с точки зрения геометрических параметров:

• Расстояние между вертикальными каналами (межосевое расстояние) в стандартных моделях составляет 200, 350 или 500 мм. Нужно помнить, что межосевое расстояние — размер между входным и выходным патрубком, а не высота устройства. Для определения полных высотных габаритов, следует «прибавить» по 40 мм к каждой стороне. При межосевом расстоянии 200 итоговая высота радиатора составит 280 мм, при расстоянии между вертикальными каналами 350 мм высота устройства — 430 мм и т.д. Все биметаллические приборы имеют стандартизированный высотный ряд, но на практике можно найти устройства с межосевым расстоянием от 200 до 800 мм.
• Стандартная ширина одной секции — 80 мм. Общая ширина прибора определяется методом умножения числа секций на ширину каждой.
• Глубина секций — составляет от 80 до 100 мм.

Тепловая мощность радиаторов с различным межосевым расстоянием

Второй ключевой характеристикой биметаллических радиаторов является тепловая мощность. Используя этот параметр, определяют, сколько секций радиатора необходимо для эффективного обогрева помещения определенной площади. Эта характеристика биметаллического радиатора напрямую зависит от величины межосевого расстояния:

• 500 мм — тепловая мощность составляет от 170 до 200 Вт.
• 350 мм — от 120 до 140 Вт.
• 300 — от 100 до 145 Вт.
• 200 — около 100 Вт.

Точное значение тепловой мощности зависит от модификации прибора, эта характеристика биметаллического радиатора указывается в техническом паспорте на изделие. Оно рассчитывается следующим образом: оценивается количество тепла, отдаваемого радиатором при температуре рабочей среды +70 градусов по Цельсию. Напомним, в России используется следующий норматив: для обогрева помещения площадью 10 кв. м необходима тепловая мощность 1 кВт.

Для определения необходимого числа секций, можно использовать следующую формулу: N=S*100/Q, где:

• N — оптимальное количество секций.
• S — площадь помещения.
• Q — паспортный показатель секции.

Емкость секции биметаллического радиатора

К числу основных характеристик биметаллических радиаторов относят емкость секции. Данный параметр напрямую зависит от межосевого расстояния. Для самых распространенных моделей на 500 мм емкость секции составляет 0,3 литра теплоносителя.

В биметаллических отопительных радиаторах теплоноситель циркулирует по стальным сердечникам — H-образным сварным конструкциям, которые состоят из нижнего и верхнего коллектора, соединенных между собой теплопроводом (вертикальной трубкой). У каждого коллектора есть два боковых отверстия с внутренней резьбой, предназначенных для соединения секций с помощью стальных ниппелей. При такой конструкции теплоноситель не вступает в контакт с алюминиевыми деталями, что увеличивает срок службы радиатора. В стальных сердечниках биметаллических устройств используются только круглые трубки, поэтому емкость секций таких устройств меньше, чем у алюминиевых, в которых теплопровод имеет овальное сечение.

Отметим, стальная круглая вставка, вмонтированная внутрь биметаллического радиатора, обеспечивает длительное сохранение тепла. Из-за сравнительно небольшого объема секции происходит снижение тепловой инертности, вследствие чего снижаются затраты на поддержание тепла.

Допустимая температура рабочей среды и предельное давление в системе

При выборе нужно учитывать характеристики биметаллических радиаторов по предельно допустимой температуре теплоносителя и давлению в системе. Наличие стальных вставок в конструкции таких приборов позволяет им выдерживать:

• Постоянное давление от 16 до 40 Атм (эквивалентно 1,6 — 4,0 МПа). На практике радиаторы способны кратковременно выдерживать и большее давление, которое возникает при испытаниях тепловой сети (примерно в 1,5-2 раза выше стандартного), а также гидравлические удары. В централизованной отопительной системе стандартное рабочее давление не превышает 14 Атм, а в автономной составляет не больше 10 Атм.
• Температуру тепловой среды до 100-110 градусов по Цельсию. Такое значение близко к температуре теплоносителя, который поступает на объект из централизованной сети. По очевидным причинам часть энергии теплоноситель утрачивает к моменту «попадания» в радиатор, поэтому реальные показатели обычно не превышают 90-95 градусов по Цельсию.

Хотите подробнее узнать о характеристиках биметаллических радиаторов, на которые нужно обращать внимание при выборе модели? Тогда свяжитесь с представителем «САНТЕХПРОМ» по телефону: +7 (495) 730-70-80. Наш специалист предоставит компетентные рекомендации и поможет определить оптимальные характеристики биметаллического радиатора для вашей квартиры, дома или офиса.

Биметаллические радиаторы отопления размеры технические характеристики

Главная » Отопление » Биметаллические радиаторы отопления размеры технические характеристики

Виды и размеры биметаллических радиаторов отопления, рекомендации по их выбору

Определить тип радиатора, подходящего конкретно для той или иной системы отопления, не зная его основных характеристик, достаточно сложно. Существуют приборы, устанавливаемые в частных домах, имеющих автономную систему отопления, а также радиаторы, установка которых возможна только в городской квартире.

Биметаллические радиаторы отопления — виды, технические характеристики

Если сравнить алюминиевые радиаторы с биметаллическими, то вторые выгодно отличаются от первых по своим техническим характеристикам. Несмотря на все свои положительные качества, алюминиевые приборы имеют ряд серьёзных недостатков, не позволяющих их использование в многоэтажных жилых домах. Биметаллические аналоги вполне способны справиться со всеми техническими ограничениями, связанными с установкой в городских квартирах, подключённых к центральной сети отопления.

Устройство биметаллических приборов

По внешнему виду биметаллический радиатор никак не отличается от алюминиевого, ведь оба сделаны из одного и того же металла. Весь «секрет» во внутреннем устройстве батареи.

Биметаллический радиатор имеет внутренние вставки из нержавеющей стали, которые обеспечивают надёжную защиту алюминия от вредного воздействия всяческих примесей, содержащихся в воде. Именно благодаря встроенным стальным секциям, внешний корпус биметаллического прибора напрямую не контактирует с теплоносителем. Помимо этого, сталь более устойчива к разрушительному воздействию кислот и щелочей, которые в огромных количествах присутствуют в центральных системах отопления, и не вступает в химическое взаимодействие с медными элементами городских коммуникаций (трубы, теплообменники и пр.).

Использование стальных вставок для прохождения воды обеспечивает также и другие полезные свойства биметаллических приборов отопления:

• Долговечность. Благодаря тому, что внутренние стальные полости устойчивы к разрушению и коррозии, производитель может устанавливать достаточно продолжительный срок службы прибора — до 20 лет.
• Прочность. Корпус изделия может выдержать давление до 30–40 атмосфер. Такой радиатор отопления не боится даже самых сильных гидроударов.
• Экономичность. Суженые каналы подачи воды обеспечивают оптимальное сочетание тепловой инертности устройства и расхода энергоресурсов на обогрев.

Добавив сюда все положительные качества, перешедшие от алюминиевых аналогов, таких как компактность, высокая теплоотдача и презентабельный внешний вид, можно с определённостью утверждать, что на сегодняшний день биметаллические устройства являются наилучшим вариантом отопления многоэтажных домов.

Радиатор отопления: размеры

При выборе биметаллического прибора отопления, большое значение имеют размеры изделия.

В целях создания тепловой завесы холодному воздуху, проникающему через стекло, отопительные устройства обычно устанавливаются под окном. Следовательно, прибор должен легко поместиться в нишу под подоконником и обеспечить необходимый уровень теплоотдачи.

По высоте все биметаллические радиаторы имеют стандартные показатели. Расстояние между вертикальными каналами различается в зависимости от модификации устройства и составляет 200 мм, 350 мм и 500 мм.

Однако следует отметить, что расстояние между вертикальными каналами — это ещё не полная высота прибора, а всего лишь размер отрезка между центрами выходного и входного коллекторов. Реальная высота устройства определяется так: межосевое расстояние + 80 мм. Так, к примеру, радиатор с маркировкой 500 займёт около 580 мм, а 350-я модель — примерно 420 мм. Ширина устройства определяется количеством секций.

Количество секций для всех типов отопительных приборов рассчитывается одинаково.

Согласно техническим требованиям, предъявляемым к отоплению жилых домов в средней полосе страны, мощность равная 1 кВт предназначена для обогрева 10 кв. метра площади.

Производителем обычно указывается значение мощности одной секции для каждой батареи. Зная значение тепловой отдачи секции, можно рассчитать количество требуемых элементов по формуле:

N = S*100/Q, где Q — мощность одной секции, S — площадь помещения и N — искомое количество.

Большинство моделей биметаллических радиаторов имеют стандартную ширину секции — 80 мм, таким образом, мощность обычной секции 500 мм составляет около 180 Вт. В соответствии с этим и определяется общее количество секций. Так, например, для отопления комнаты площадью 20 м2, понадобится 12 секций, ширина такой батареи будет около 1 м.

Особенности конструкции

Как уже было сказано ранее, биметаллический радиатор отличается от алюминиевого тем, что внутри него расположены стальные вкладки, которые защищают корпус от коррозии.

Такие вкладки могут устанавливаться в различных частях прибора:

• Простые модели (псевдо- или полубиметаллические) имеют стальную сердцевину только в вертикальных каналах, поэтому прочность и степень защиты такого прибора всё же недостаточна.
• Модели подороже располагают цельным стальным каркасом, который заливается алюминием под давлением. Именно такие отопительные приборы рекомендуется устанавливать в многоквартирных домах.

Типы конструкции

• Монолитный. Радиатор состоит из неразборных стальных патрубков. Имеет постоянное количество секций, изменить которое нельзя. Основной характеристикой литого радиатора является повышенная надёжность. Прибор рекомендован к применению в системах, где наблюдаются частые скачки давления.
• Разборный. Количество секций определяется самостоятельно, в зависимости от площади помещения. Секции соединяются между собой металлическими патрубками, имеющими резьбу.

Выбор той или иной конструкции зависит от типа отопительной системы. Так, для автономного отопления лучше приобрести разборную модель, для городской квартиры — литую.

Ёмкость

Наличие стальных вставок внутри прибора способствует уменьшению ёмкости секции. С одной стороны, это неплохо: снижается количество тепловой инертности и самого теплоносителя, что позволяет значительно экономить электроэнергию и обеспечивает комфортное управление. Но с другой стороны — слишком зауженные каналы подачи воды быстро засоряются всяческим мусором, неизбежно присутствующим в современных сетях центрального отопления.

Ёмкость секции определяется расстоянием между вертикальными каналами.

Для устройства с расстоянием 500 м — ёмкость 0,2-0,3 л;

для батареи 350 мм — 0,15-0,2 л;

для 200 мм — 0,1-0,16 л.

Как вы уже заметили, вместимость биметаллических радиаторов действительно небольшая. К примеру, популярный прибор фирмы RIFAR, шириной 80мм и высотой — 350 мм вмещает в себя всего 1,6л. Несмотря на это, радиатор способен обогреть помещение площадью до 14 кв. м. Правда, вес устройства достигает 14 кг, так как биметаллический радиатор в 1,5-2 раза тяжелее алюминиевых.

Рекомендации по выбору радиатора

Биметаллическая батарея отопления лучше подойдёт для городской квартиры. Если вы обладатель частного дома, в котором имеется собственный котёл отопления, лучше приобрести алюминиевый радиатор.

Выбирая биметаллический пробор, необходимо обращать внимание на следующие параметры:

• Размер. Высота радиатора определяется межосевым расстоянием, а ширина — количеством секций. Так, для стандартного подоконника, высота которого 80 см используется модель 500, а если всё же прибор не помещается в нишу, подойдёт 350-я. В помещениях нестандартного вида используются радиаторы отопления дизайнерской работы, имеющие необычный внешний вид и оригинальные размеры.
• Мощность. Оптимальная мощность прибора рассчитывается очень просто: для обогрева 10 кв. м. помещения затрачивается 1 кВт энергии. Исходя из этих показателей определяется количество секций.
• Толщина стенок. Толщина алюминиевого покрытия должна быть не более 1,5 мм, а стальной трубки — менее 1,8 мм. Радиаторы, соответствующие этим показателям имеет минимальную теплопотерю.
• Рабочее давление. Прибор должен выдерживать нагрузку не менее 15 атмосфер. В городских отопительных системах давление обычно не превышает 12 атм.
• Метод изготовления. Лучше выбирать радиаторы, изготовленные по технологии литья под давлением. Приборы, состоящие из 2 частей, соединённых между собой сварным швом, менее надёжны в использовании.
• Цена. Стоимость биметаллического прибора отопления во многом зависит от его марки, формы и габаритов. На сегодняшний день большой популярностью у потребителя пользуются радиаторы компаний Rifar (Россия), Oasis (Германия), Radiatori и Global (Италия).

Итак, рассчитав количество радиаторов, необходимое число входящих в них секций и установив нужную мощность прибора, можно приступать к монтажу системы отопления.

Следует помнить, что тепловой баланс в помещении напрямую зависит от габаритов прибора. Так, если ширина радиатора небольшая, следует увеличить его высоту или количество секций.

Необходимо учитывать, что даже самый дорогой, качественный и подходящий именно для вашей системы отопления биметаллический радиатор должен быть установлен с соблюдением всех правил монтажа. Только так он сможет сохранить свои положительные качества и обеспечить максимальную теплоотдачу при минимальных затратах на электроэнергию.

• Автор: Леонид Григорьевич Чернухин

kotel.guru

Технические характеристики и размеры биметаллических радиаторов отопления

Главная / Радиаторы / Технические характеристики биметаллических радиаторов отопления

Что надо знать, перед тем как принимать решение о замене радиаторов отопления в доме или городской квартире, расположенной в многоэтажном здании? Ответ лежит на поверхности. Нужно иметь представления об основных различиях между отопительными приборами, которые можно приобрести в строительном магазине.

Биметаллический радиатор

Как правило, в торгующей организации имеются следующие типы батарей:

• стальные;
• медные;
• чугунные;
• алюминиевые;
• биметаллические (алюминий+сталь).

Сразу можно сказать, что первые два вида — это экзотические модели и применяются достаточно редко. Чугунные радиаторы уже давно не ставят в современных домах. Да и те люди, которые проводят капитальный ремонт, стараются от них избавляться.

Чугунные батареи отпления

Промышленность уже давно освоила выпуск отопительных приборов из других материалов, которые при значительно меньших габаритах обеспечивают более эффективный теплообмен. К таким приборам относят алюминиевые и биметаллические радиаторы. О них и поговорим.

Алюминиевые радиаторы

Если проводить сравнение между системами отопления, произведенными из алюминия и биметаллическими, то первые проигрывают по некоторым позициям. Приборы, выполненные из алюминия и его сплавов, не отвечают требованиям, которые допускают их применение в жилье, расположенном в городе и функционирующем от централизованной системы отопления.

Биметаллические радиаторы совершенно спокойно справляются с большинством технических проблем, которые связаны с их монтажом в зданиях, подключенных к централизованным сетям подачи тепловой энергии. Это напрямую связано с их основными техническими параметрами:

• габаритами;
• предельным давлением;
• предельной температурой.

Устройство биметаллических приборов отопления

Биметаллический прибор отопления по внешнему виду неотличим от того, который выполнен из алюминия. Главное их отличие заключается в том, что внутри биметаллического прибора отопления расположен стальной корпус, сваренный из нержавейки, а сверху на него установлен алюминиевый корпус.

Устройство биметаллических приборов отопления

Такая конструкция гарантирует, что прибор не будет иметь контакта с теплоносителем. Кроме того, сталь куда более стойко воспринимает воздействие агрессивных различных веществ, присутствующих в больших объемах в централизованных системах подачи тепловой энергии. Кстати, в некоторых сетях промывку производят с добавлением 5% раствора ортофосфорной кислоты.

Применение стальных элементов повышает длительность работы отопительных приборов. По заявлению некоторых производителей, срок службы таких конструкций составляет до двадцати лет.

Срок службы радиаторов отопления.

Наличие стали внутри биметаллического отопительного радиатора обеспечивает значительную прочность конструкции. Прибор подобного типа может выдержать рабочее давление до 40 атм. Таким образом, биметаллическое изделие способно перенести серьезный гидравлический удар.

Зауженные каналы гарантируют максимально эффективное сочетание тепловой инертности радиатора и расхода количества теплоносителя, необходимого для обогрева заданного объема.

Если учесть все перечисленные выше свойства и добавить к ним высокую теплоэффективность, стильный внешний вид то можно смело утверждать что на сегодня биметаллические приборы отопления являются оптимальными для установки в современных многоквартирных домах.

Оригинальный дизайн биметаллических батарей

Габариты биметаллических радиаторов

Выбирая прибор отопления, потребитель должен учитывать его размеры. Для обеспечения эффективной защиты от холодного воздуха, поступающего от окон, отопительные радиаторы монтируются в нишах под ними. Другими словами, прибор должен свободно разместиться в ней и гарантировать обеспечение подачи достаточного количества тепла.

Размещение радиаторов отопления.

Все биметаллические нагреватели имеют стандартизированный высотный ряд размеров. Расстояние между вертикальными каналами может отличаться в зависимости от типа биметаллического отопительного прибора и составлять: 200, 350 и 500 мм соответственно. Но при этом надо помнить, что этот размер показывает межосевое расстояние между входным и выходным патрубком. Для определения полного высотного габарита необходимо добавить по 40 мм на сторону. То есть при межосевом расстоянии в 500 мм, полный габарит составляет 580 мм. Ширина радиатора определяется числом установленных секций.

Габариты радиатора

Тепловой расчет – алгоритм выполнения

Количество секций, подлежащих установке в отопительные радиаторы рассчитывается по единому алгоритму. В нашей стране действует такой норматив: для отопления 10 квадратных метров площади необходима мощность в 1 кВт. Большая часть производителей в технических параметрах своих изделий показывают предельную мощность, которая обеспечивается одной секцией. Зная эту характеристику, можно рассчитать необходимое число узлов радиатора. Для этого применяют следующую формулу:

N = S*100/Q, где

• Q — паспортный показатель секции,
• S — площадь обогреваемого помещения
• N — потребное число секций.

Типовая ширина блока составляет 80 мм. Для создания достаточного уровня тепла в помещении площадью 20 квадратных метров, необходимо установить биметаллический радиатор шириной примерно в 1 метр.

Технические характеристики биметаллических

Кстати, конструкции из биметалла характеризуются и таким параметром, как емкость секции. Так, узел с межцентровым расстоянием в 500 миллиметров вмещает в себя до 0,3 литра теплоносителя.

Вставка, выполненная из стали и вмонтированная внутрь биметаллического прибора отопления обеспечивает длительное хранение тепла. Кроме того, эти закладные детали существенно снижают объем секции. Это явление имеет два варианта событий: с одной стороны, происходит снижение тепловой инертности, что, соответственно, приводит к снижению затрат на поддержание тепла, а с другой стороны, сужение каналов может привести к быстрому засорению тепловой сети.

Строение биметаллического радиатора.

Биметаллический радиатор отопления вмещает в свои секции несколько меньше теплоносителя, чем алюминиевый. Но вместе с этим типовой прибор одного из производителей при ширине 80 мм и высотой 350 мм несет в себе 1,6 литра теплоносителя. ОН в состоянии обогреть площадь до 14 квадратных метров.

Кстати, такие биметаллические приборы тяжелее алюминиевых в 1,5-2 раза.

Требования по температуре и давлению

При создании отопительной системы важное значение имеют такие параметры, как: температура рабочей среды и давление в системе.

Наличие вставки из нержавеющей стали не оказывает никакого влияния на вид и габариты отопительного прибора. Но их использование позволяет выдерживать значительное давление (до сорока атм.). Надо отметить, что испытания тепловой сети производят при давлении в полтора–два раза больше стандартных параметров.

Температурный график отопления

Кстати, максимально допустимая температура тепловой среды может достигать 100-110 градусов Цельсия. Это значение близко к параметрам носителя тепла, поступающего в здание из централизованной сети. Но часть энергии он теряет при прохождении пункта, в котором происходит подогрев рабочей среды, циркулирующей в домовой сети.

Важно! Перед приобретением новых отопительных приборов целесообразно обратиться в офис управляющей компании и запросить данные о рабочих и испытательных параметрах давления и температуры. Это поможет сделать правильный выбор.

Секционные биметаллические радиаторы отопления

Тонкости выбора модели радиатора — советы специалистов

Выбирая батарею, потребитель должен учитывать и еще несколько важных параметров. В некоторых недорогих моделях стальная вставка выполняется только в вертикально расположенных каналах. Поэтому радиаторы такого класса имеют меньшую защиту от коррозии, и соответственно, снижается срок их работы. Кроме того, подобная конструкция не обеспечит высокой прочности. Поэтому данные отопительные приборы называют пвсевдобиметаллическими.

Важно! Устанавливать радиаторы подобного типа в городских квартирах нецелесообразно. Это может привести к созданию аварийной ситуации!

Стальная вставка в биметаллических радиаторах отопления

На практике применяют два основных типа отопительных радиаторов: монолитные и разборные. Первые представляют собой неразборную конструкцию, в основании которой лежит система из нержавеющей стали. Эти радиаторы предназначены для работы в системах, в которых допустимы резкие броски давления, например, в высотных зданиях. Разборные приборы — это определенное количество секций, число которых можно увеличить или уменьшить, но они не приспособлены к резкому изменению давления (гидравлическому удару).

Добавление дополнительных секций к биметаллической батарее отопления

Кстати, многие специалисты рекомендуют устанавливать разборные конструкции в автономных системах отопления, которые можно найти в малоэтажных или загородных домах. Котельное оборудование, монтируемое в таких строениях, выдает постоянное рабочее давление и стабильную температуру. Эти параметры задает домовладелец при настройке системы.

Фотогалерея (14 фото)

Биметаллический радиатор Алюминиевые радиаторы Устройство биметаллических приборов отопления Срок службы радиаторов отопления. Оригинальный дизайн биметаллических батарей Размещение радиаторов отопления. Габариты радиатора Технические характеристики биметаллических Строение биметаллического радиатора. Температурный график отопления Секционные биметаллические радиаторы отопления Стальная вставка в биметаллических радиаторах отопления Добавление дополнительных секций к биметаллической батарее отопления Чугунные батареи отпления

13.11.2016

gopb.ru

Биметаллические радиаторы — характеристики, выбор, применение

Если вы читали нашу статью о характеристиках алюминиевых радиаторов, то, наверное, помните, что при всех своих положительных качествах эти приборы обладают рядом существенных недостатков, которые не позволяют полноценно использовать их в городских квартирах. Сейчас мы поговорим об их биметаллических аналогах, которые помогут преодолеть все технические ограничения при установке в многоэтажных жилых домах, подключенных к коммунальным сетям отопления.

Устройство биметаллических радиаторов

Биметаллический радиатор внешне выглядит так же, как и алюминиевый. Это и понятно: его внешний корпус сделан из того же металла и покрашен такой же краской. Отличить его можно только по весу – тут уже сказывается внутреннее строение прибора, внутри которого находятся стальные вставки, защищающие алюминий от прямого контакта с теплоносителем. Именно благодаря им секции батареи не подвергаются разрушительному действию различных примесей, которые переносятся вместе с теплоносителем в коммунальной сети. Кроме того, сталь гораздо более устойчива к действию кислот и щелочей, которыми также богаты городские системы отопления и не вступает во взаимодействие с медными трубами и теплообменниками.

Устройство биметаллического радиатора на примере изделия компании Rifar

Применение стального сердечника для прохождения теплоносителя обеспечивает и другие полезные характеристики биметаллических радиаторов:

• Прочность. Предельное давление, которое может выдержать корпус биметаллического радиатора, – 30-40 атмосфер. Такому прибору не страшны никакие гидроудары;
• Экономичность. Сужение каналов подачи теплоносителя позволяет добиться оптимального сочетания расхода энергоресурсов на обогрев и тепловой инертности радиатора;
• Долговечность. Устойчивость стальных внутренних полостей к коррозии и разрушению позволяет производителям устанавливать длительный срок службы на свои изделия – в среднем до 20 лет.

Если добавить сюда плюсы, перешедшие от алюминиевых моделей, такие как высокая теплоотдача, элегантный внешний вид и компактные размеры, можно определенно сказать, что биметаллические радиаторы являются лучшим выбором для отопления городской квартиры на сегодняшний день.

Размеры

Для выбора биметаллического радиатора большое значение имеют его габаритные размеры. Обычно приборы отопления устанавливаются под окном, для того чтобы создать тепловую завесу холодному воздуху, проходящему через остекление. Радиатор должен поместиться в имеющуюся нишу и обеспечить необходимые характеристики по теплоотдаче.

Размеры радиаторов отопления по высоте имеют стандартные значения. Выпускаются приборы с межосевым расстоянием 200, 350 и 500 мм. Обычно эти цифры содержатся в наименовании модели.

Размеры секции радиатора

Однако следует иметь в виду, что межосевое расстояние – это не полная высота корпуса, а только лишь длина отрезка между центрами входного и выходного коллекторов. Реальную высоту устройства можно получить, прибавив к межосевому расстоянию 80 мм.

Так, например, радиатор с маркировкой 350 займет примерно 430 мм, а 500-я модель – примерно 580 мм.

Необходимо иметь в виду, что технические нормы предусматривают расстояние не менее 100 мм от корпуса прибора до подоконника и не менее 60 мм от корпуса до пола.

Ширина батареи зависит от количества секций, которое определяется расчетным путем. Об этом мы поговорим в следующем разделе.

Расчет радиатора

Определение количества секций для всех типов радиаторов проводится одинаково.

Технические требования к отоплению домов в средней полосе России определяют мощность, необходимую для обогрева 1 м2 площади, равной примерно 1 кВт.

Для каждой батареи производитель обычно указывает значение мощности одной секции. Иногда этот параметр называется немного по-другому – теплоотдача секции. Зная мощность, количество секций можно вычислить по формуле:

N=S*100/Q,

где N — искомое количество, S — площадь помещения, Q – мощность одной секции.

Стандартная ширина секции большинства моделей биметаллических радиаторов равна 80 мм, теплоотдача обычной 500-миллиметровой секции – около 180 Вт. Таким образом, если наша комната, например, имеет площадь 20 м2, то для ее отопления понадобится 12 секций, а ширина такого радиатора составит около 1 м.

Конструктивные особенности

Как мы уже говорили, отличие биметаллического радиатора от алюминиевого состоит в том, что по его внутренней поверхности проложены стальные вкладки, защищающие материал корпуса от коррозии.

Стальные вкладки могут устанавливаться в разных частях радиатора:

• Различные типоразмеры радиаторов из биметалла

  В простых моделях стальная сердцевина присутствует только в вертикальных каналах. Это так называемые полу- или псевдобиметаллические радиаторы, их характеристики хотя и превосходят алюминиевые аналоги, но степень защиты корпуса и прочность у них все же недостаточна;

• Более дорогие радиаторы представляют собой цельный стальной каркас, который под давлением заливается алюминием. Это настоящий биметалл, и именно такие батареи рекомендуется устанавливать в городских квартирах.

Емкость секции и присоединительные размеры

Благодаря наличию стальных вставок внутри биметаллического радиатора, емкость секции у него еще меньше, чем у алюминиевого. С одной стороны, это хорошо, и мы уже отмечали, чем лучше небольшие размеры секции – это снижение необходимого количества теплоносителя и тепловой инертности, а в результате – комфорт в управлении и экономия энергии. Но не надо забывать, что слишком узкие каналы могут засоряться мусором и шламом, которые неизбежно присутствуют в современных отопительных сетях.

Ширина канала зависит от толщины стенок стальной вкладки. Чем толще стенки, тем лучше характеристики прочности и долговечности радиатора, но тем уже каналы для теплоносителя.

Хороший биметаллический радиатор имеет стальные вставки толщиной со стенку водопроводной трубы. При этом емкость секции зависит от межосевого расстояния:

• Для батареи с расстоянием 200 мм – 0,1-0,16 л;
• Для 350-мм батарей — 0,15-0,2 л;
• Для 500-мм – 0,2-0,3 л.

Как мы видим, объем теплоносителя у таких радиаторов действительно небольшой. Например, популярный 10-секционный нагреватель RIFAR высотой 350 мм вмещает всего 1,6 л. При этом он способен обогреть площадь до 14 м2, а его ширина – 80 см. Правда, весить он будет 14 кг. Это как раз и говорит о том, что радиатор биметаллический – обычно они тяжелее алюминиевых в 1,5-2 раза.

Большинство биметаллических радиаторов продается по одной секции. Это удобно, т. к. можно купить ровно столько секций, сколько нужно, чтобы обеспечить требуемую мощность. Каждая секция имеет два входных и два выходных отверстия внутренним диаметром ¾ или 1 дюйм в зависимости от модели. Для удобства сборки два из них имеют правую резьбу, а два – левую.

Рекомендации по выбору биметаллического радиатора

Устанавливать биметаллический радиатор имеет смысл только в городскую квартиру. Если у вас частный дом и собственный котел отопления, лучше купить алюминиевую батарею.

При выборе биметаллического радиатора с нужной теплоотдачей рекомендуется принимать во внимание следующие характеристики:

1. Рабочее давление. Оно обычно не превышает 15 атмосфер. Радиатор должен выдерживать такую нагрузку;
2. Мощность. Необходимо рассчитать количество секций по приведенной выше методике;
3. Размеры. Ширина радиатора определяется количеством секций, а высота – межосевым расстоянием. Для стандартных подоконников высотой 80 см подойдет 500-я модель, если же она не помещается – нужно брать 350-ю модификацию;
4. Толщина стальных вкладок. Убедитесь в том, что она не слишком маленькая. Косвенным показателем толщины вкладок является вес прибора;
5. Цена. Обычно биметаллические радиаторы стоят как минимум на 15-20% дороже алюминиевых.

Если вы все сделаете правильно и выберете подходящий радиатор, тепло в вашем доме не будет в дефиците даже в сильные морозы.

all-for-teplo.ru

Все о биметаллических радиаторах

Среди разных видов батарей биметаллические радиаторы занимают особое место. Сочетание положительных характеристик двух металлов – алюминия и стали – позволяет добиться выдающихся показателей прочности и теплоотдачи. Рассмотрим устройство и особенности этих приборов и познакомимся с правилами выбора и подключения биметаллических батарей.

Устройство и свойства биметаллического радиатора

Биметаллические радиаторы имеют комбинированную структуру – их внутренняя часть, контактирующая с теплоносителем, изготовлена из стали; внешняя часть, отвечающая за качество теплоотдачи, выполнена из алюминия. Такое распределение материалов позволяет по максимуму использовать положительные качества обоих металлов, нейтрализуя их недостатки.

От алюминия биметаллические радиаторы отопления получили:

• высокую теплоинертность;
• отличную теплоотдачу;
• быструю реакцию на регулирование температуры батареи.

Сердечник из стали наделил батареи следующими характеристиками:

• устойчивостью к перепадам давления и гидроударам;
• стойкостью к электрохимическим воздействиям;
• нетребовательностью к качеству теплоносителя;
• долговечностью.

В отличие от алюминиевых радиаторов, биметаллические батареи прекрасно переносят условия централизованных систем отопления.

Помимо этих достоинств, можно упомянуть следующие положительные характеристики батарей из биметалла:

• высокий порог предельного давления – 30–40 атмосфер;
• большая мощность при небольших габаритах;
• экономичность, обусловленная небольшим сечением каналов;
• удобство конструкции, позволяющей быстро снимать отдельные секции прибора для ремонта;
• легко рассчитываемое количество секций, необходимых для качественного прогревания помещения.
• продолжительный срок службы – до 25 лет;
• современный и привлекательный внешний вид.

Всеми этими преимуществами обладают биметаллические радиаторы бренда STOUT. Отопительные приборы производятся на крупнейшем российском заводе «РИФАР», адаптированы специально для условий эксплуатации в нашей стране. Каждое изделие проходит строжайший контроль на всех этапах технологического процесса производства. Радиатор дважды опрессовывается повышенным давлением – первый раз до покраски, второй раз – после. Это гарантирует 100%-ную надежность каждого прибора.

Доступное количество секций – от 4 до 14, эффективная работа с теплоносителем до 135 °С, выдерживают давление до 100 атмосфер. Продуманная логистическая система, сотрудничество с надежными поставщиками и партнерами, а также гарантия и страховка напрямую от производителя делают бренд STOUT лучшим выбором.

Совет: поскольку внешне биметаллический секционный радиатор практически неотличим от алюминиевого, понять, какой радиатор перед вами, можно в первую очередь по весу. Биметаллический прибор со стальным сердечником значительно тяжелее алюминиевого аналога.

Возможные проблемы при эксплуатации

Приборы из биметалла имеют большое количество достоинств. Какие же из их особенностей можно отнести к недостаткам?

1. Несмотря на возможность использования биметаллических батарей в системе с любым теплоносителем, низкое качество последнего отрицательно сказывается на продолжительности срока службы прибора.
2. Разный коэффициент расширения у металлов, присутствующих в конструкции батареи, может со временем привести к нестабильности теплоотдачи, снижению прочности прибора.
3. Использование в системе теплоносителя низкого качества может приводить к засорению каналов, появлению коррозии, ухудшению теплоотдачи.

Конструктивные особенности

Биметаллические батареи могут иметь две разновидности конструкции.

• Более дешевые модели отличаются наличием стальной сердцевины только в вертикальных каналах. Такие радиаторы иногда называют полубиметаллическими. Несмотря на то, что по своим характеристикам они значительно превосходят алюминиевые приборы, они все же не обладают достаточной прочностью, присущей полноценным биметаллическим батареям.
• Настоящие биметаллические отопительные приборы имеют цельный каркас из стали, в процессе производства заливаемый под давлением сплавом алюминия.

Отдельно можно упомянуть медно-алюминиевые радиаторы, которые по своим характеристикам превосходят все существующие виды батарей. Они обладают прекрасной стойкостью к коррозии, имеют превосходную теплоотдачу и продолжительный срок эксплуатации, но высокая стоимость не позволила им получить широкое распространение.

Размеры батарей

Габариты прибора имеют значение, поскольку при необходимых параметрах мощности он должен поместиться в нише под окном. Какие размеры могут иметь биметаллические батареи?

Биметаллические радиаторы отопления характеризуются стандартными размерами высоты. Прибор имеет маркировку, которая обозначает межосевое расстояние прибора – 200, 350 или 500 мм.

Важно! При выборе радиатора необходимо учитывать, что межосевое расстояние – это промежуток между входным и выходным отверстиями батареи, которое не соответствует всей высоте корпуса. Чтобы узнать реальную высоту прибора, нужно прибавить 80 мм к значению межосевого расстояния.

Полная высота прибора с разной маркировкой:

• маркировка 200 – реальная высота 280 мм;
• 350 – высота прибора 430 мм;
• 500 – высота 580 мм.

Ширина прибора отопления будет зависеть от количества секций, которое рассчитывается исходя из параметров помещения и мощности отдельной секции.

Внимание! Подбирая размер радиатора, не забывайте о том, в соответствии с техническими нормами прибор должен быть установлен на расстоянии не менее 10 см от подоконника и 6 см от пола.

Расчет количества секций биметаллических батарей

Сколько секций радиатора из биметалла могут полноценно обогреть помещение? Расчет биметаллических радиаторов требует знания двух параметров:

• сколько квадратных метров занимает площадь помещения;
• мощность одной секции прибора.

Согласно строительным нормам для обогрева 1 квадратного метра жилой площади требуется примерно 100 Вт мощности. Для того чтобы узнать общую мощность, необходимую для обогрева помещения, значение площади умножается на 100. Полученный результат делится на мощность секции выбранного радиатора.

Узнаем, сколько секций прибора понадобится для комнаты площадью 25 кв. м. при использовании биметаллического прибора, мощность одной секции которого равна 170 Вт.

1. 25 х 100 = 2500 Вт – требуемая мощность.
2. 2500 : 170 =14,7 – округляем до 15 – получаем необходимое количество секций.

Учитывая тот факт, то параметры системы могут меняться из-за износа оборудования или засоров, можно добавить 20% запаса. Большее количество секций может понадобиться для обогрева угловой квартиры, помещения с большим количеством окон, высокими потолками. Для регионов с суровым климатом требуемое количество секций будет больше в 1,5–2 раза.

Важно! Поскольку батареи, имеющие количество секций, превышающее 10, прогреваются недостаточно эффективно, желательно установить несколько радиаторов с меньшим количеством секций.

На что обратить внимание при выборе

Выясним, какие характеристики биметаллического радиатора нужно изучить при покупке.

1. Рабочее давление. Биметаллический секционный радиатор должен выдерживать постоянную нагрузку в 15 атмосфер, для централизованной системы отопления лучше выбирать прибор с максимальным значением рабочего давления.
2. Номинальная мощность секции – нужна для расчета их количества.
3. Размеры. Для стандартных подоконников высотой 80 см подойдет модель с межосевым расстоянием 500 мм.
4. Толщина вкладок из стали. Чем толще стенки, тем прочнее прибор и тем дольше он прослужит.
5. Цена. Биметаллические радиаторы стоят не менее чем на 20% дороже алюминиевых. Если цена ниже, скорее всего, это «полубиметалл» низкого качества.

Установка радиаторов

Какие трубы лучше всего подходят для биметаллических батарей? Опытные мастера советуют сочетать биметаллические радиаторы отопления с армированными полипропиленовыми трубами. Допускается использование стальных и металлопластиковых труб на цанговых соединениях, однако в этом случае нужно быть готовым к протечкам и засорам. В силу своей надежности оптимальным способом соединения при подключении является метод точечной сварки.

Традиционно принято размещать радиатор под окном строго по центру. Это позволяет прибору создавать тепловую завесу, создающую препятствие для проникновения холодных потоков воздуха сквозь окно.

Какие могут быть варианты подключения биметаллического радиатора?

• Боковое или одностороннее подключение имеет максимальную эффективность, но только при небольшом количестве секций (до 12 штук). При большем числе секций отдаленный от подающей трубы участок будет плохо прогреваться.

• Нижнее подключение менее эффективно с точки зрения отдачи тепла, применяется только в случае специфической конфигурации системы.

• Диагональное подключение применяется для радиаторов с 12 и более секциями и позволяет добиться равномерного прогрева прибора.

Перед подключением на каждую биметаллическую батарею должен быть установлен клапан для спуска воздуха или кран Маевского, а также переходники для соединения с трубами.

Порядок подключения радиатора:

1. После демонтажа старого оборудования с помощью строительного уровня производится разметка под установку нового прибора, высверливаются отверстия для кронштейнов.
2. Кронштейны крепятся к стене с помощью дюбелей и цементного раствора.
3. Батарея соединяется с подводящими коммуникациями, в месте соединения размещается кран или термостат.

Важно! Поскольку биметаллический секционный радиатор имеет узкие внутренние каналы, которые очень легко забиваются мусором из отопительной системы, до подключения перед каждой батареей нужно обязательно установить фильтр грубой очистки.

mr-build.ru

Характеристики алюминиевых и биметаллических радиаторов

Мощность радиаторов отопления биметаллических и алюминиевых

Тепловая мощность (или теплоотдача) измеряется в ваттах. От нее зависит то, насколько хорошо оборудование будет греть при идентичных условиях. Также ее учитывают при расчете количества секций.

Мощность 1 секции зависит от материала изготовления, высоты прибора и емкости теплоносителя. Все эти характеристики обязательно указываются в техническом паспорте оборудования, который прилагается к товару.

Мощность 1 секции биметаллического радиатора высотой 500 мм варьируется от 170 до 210 ВТ от 100 до 190 ВТ теплоэнергии, для приборов высотой 350 мм — 120-140 Вт, а для 300 мм – от 100 до 145 Вт теплоэнергии. Специалисты, занимающиеся монтажом отопительных систем в свою очередь, рекомендуют брать за основу нижний критерий или даже еще ниже, так как известны случаи завышения характеристик выпускаемого оборудования производителями. Чтобы избежать ошибок в расчетах и достичь нужной мощности рекомендуется учитывать этот факт.

Также в расчет необходимо брать место монтажа. Если радиатор монтируется под окном или рядом с ним, то необходимо увеличить количество секции, так как вместо 120-150 Вт тепловой энергии от прибора высотой 350 мм в реалии получим всего 100-120 Вт.

Мощность 1 секции в алюминиевом радиаторе Profi 500 по данным производителя находится в пределах 180-230 Вт. Для оборудования высотой в 350 мм этот показатель варьируется от 120 до 160 Вт. У моделей разных производителей мощность разная, стандартов здесь нет.

Рабочее давление

Это важная характеристика оборудования, она показывает, при каком рабочем давлении разрешается эксплуатировать радиатор. В продаже есть алюминиевые радиаторы двух видов: выдерживающие до 16 атмосфер и классические, рассчитанные выдерживать до 6 атмосфер. В зависимости от этих характеристик выбираются радиаторы для эксплуатации в частных отопительных системах или для подключения к тепловым магистралям высокого давления.

В домах с автономной системой отопления среднее значение давления не более 10 атмосфер. В системах, подключенных к центральным сетям отопления рабочее давление выше, оно достигает 15 атмосфер. Если система отопления подключена к тепловым магистралям, то это значение может быть еще выше и достигать отметки 30 атмосфер. Эти данные нужно учитывать при выборе радиаторов.

У каждого вида радиатора свое разрешенное рабочее давление. У биметаллических моделей варьируется от 16 до 49 атмосфер. Точные технические характеристики смотрите в техническом паспорте прибора или выясняйте у консультанта магазина. В сопровождающей товар документации также содержится информация об испытании оборудования под опрессовочным давлением. Это значение в 1,5 раза превышает рабочее давление.

При выборе оборудования учитывают, что в системе отопления централизованного типа стандартное давление не превышает 15 атмосфер, а в индивидуальных автономных системах оно не более 10 атмосфер. Также нужно знать, что биметаллические радиаторы выдерживают гидроудары до 6 МПа, а алюминиевые всего 4,8 МПа. Исходя из этих характеристик, специалисты рекомендуют алюминиевые приборы использовать в автономных отопительных системах, чтобы они дольше служили, а биметаллические – для подключения к центральному отоплению.

Предельная температура и объем теплоносителя

Радиаторы биметаллического типа выдерживают воду температурой до 90 градусов по Цельсию. А алюминиевые – температуру теплоносителя до 110 градусов С. Объем теплоносителя рассчитывается путем умножения количества секций на емкость одной из них. Он зависит от высоты прибора и толщины оболочки. Для алюминиевых секций это значение – 250-460 мл.

Емкость секций биметаллического отопительного оборудования меньше, чем у алюминиевого. Стандартные значения в среднем следующие: для батареи с межосевым расстоянием 200 мм емкость канала теплоносителя – 0,1-0.16 литров. Для приборов с расстоянием между осями в 350-мм – 0,15-0,2 литра.

Продукция каждого производителя отличается параметрами и техническими характеристиками, это относится к любому типу отопителей. Например, в алюминиевом радиаторе Profi 500 — это всего 0,28 литра, а на 10-секционный радиатор уйдет 2,8 литра. 

Какой радиатор выбрать?

Подведем итоги, биметаллический радиатор рекомендуется устанавливать в городские квартиры, офисы, производственные и промышленные помещения, которые подключены к центральным системам отопления с высоким рабочим давлением. Если у вас собственный коттедж, частный дом или даже резиденция с отдельным котлом отопления, то рекомендуется приобретать алюминиевые радиаторы.

При выборе обращаем внимание не только на рабочее давление и мощность, но и на размеры оборудования. Для стандартных подоконников выбирают модели высотой 500 мм, расстояние до подоконника должно быть около 10-15 см. В ином случае устанавливаем радиаторы высотой 350 мм. Другой немаловажной для потребителя характеристикой является цена оборудования. Алюминиевые приборы стоят дешевле на 15-20 %, чем биметаллические.

виды, размеры. Биметаллические радиаторы – характеристики, выбор, применение Какие размеры секции у радиаторов отопления

Правильно подобранные размеры алюминиевых радиаторов влияют на эффективность отопления, на необходимость проведения изменений в трубах, по которым течет теплоноситель.

Какими должны быть размеры

Чтобы мог отдать максимум тепла, размеры должны быть такими:

1. Длина должна составлять более 70-75% ширины проема окна.
2. Высота должна быть такой, чтобы между полом и батареей было 8-12 см, и при этом между подоконником и ней было 6-12 см.

Когда длина будет составлять менее 70% ширины оконного проема, то батарея не сможет создать тепловой завесы, способной блокировать движение холодного воздуха, поступающего через окно. В помещении появятся холодные и теплые зоны. Окна будут постоянно покрываться паром.

Если окно имеет ширину 2 м, то длина батареи должна составлять минимум 1,4 м.

Основные габариты

Под габаритами понимают:

1. Межосевое расстояние.
2. Высоту.
3. Глубину.
4. Ширину секции.

Межосевое расстояние (его еще называют межниппельным или межцентровым) не стоит путать с высотой батареи отопления. Первый показатель указывает, сколько сантиметров находится между верхним и нижним коллекторами (отверстиями). Высота является расстоянием между самой низкой и наиболее высокой точкой секции.

Алюминиевые радиаторы отопления имеют такие размеры:

1. Межцентровое расстояние колеблется от 150 до 2 000 мм
   . Очень высокие батареи –это редкость. Наибольшую популярность имеют радиаторы с межниппельным расстоянием 500 мм потому, что действующая система труб отопительной сети создавалась под чугунные батареи, которые имеют такое же межцентровое расстояние. Этот показатель является очень важным, и поэтому производители указывают его в названии батареи (РАП-500, Rococo 790, Magica 400 и т. д.).
2. Высота находится в пределах 245-2000 мм
   . По этому критерию батареи можно разделить на низкие, средние и высокие.
3. Глубина секции составляет от 52 до 180 мм
   .
4. Ширина секции равняется 40-80 мм
   .

Читайте также:
Расчет количества секций алюминиевых радиаторов отопления

Низкие алюминиевые радиаторы

Такие устройства для отопления помещения имеют высоту от 200 до 450-500 мм. Наиболее низкие представители обладают межосевым расстоянием, равным 150 мм. Наименьшая ширина секции 40 мм. Глубина значительно отличается от вариантов со средней и большой высотой. Иногда она может достигать 0,18 см. Это сделано для компенсации нехватки тепловой мощности из-за низкой высоты.

Немногие производители выпускают радиаторы с межцентровым расстоянием 150-250 мм. Основными из них являются Sira, Global, «Рифара». Самые маленькие изделия первой имеют высоту 245 мм. Межниппельным расстоянием является 200 мм. Глубина зависит от модели. Alux имеет глубину, равную 8 см, а Rovall – 10 см. Самый маленькие конвекторы других двух производителей имеют практически такие же размеры.

Если рассматривать радиаторы отопления с межосевым расстоянием 300 мм и более, то их производят практически все компании.

Стандартные или средние батареи

Их особенности таковы:

1. Высота – 0,57-0,585 см.
2. Наиболее частая ширина – 80 мм.
3. Глубина 52-100 мм. Стандартными размерами в этом плане считаются 80-100 мм.
4. Межцентровое расстояние равняется 500 мм.

Средние по высоте алюминиевые батареи – стандартизированные среди всех типов батарей. Для сравнения колебания высоты и глубины чугунных отопительных устройств значительно больше. Только глубина варьируется в пределах 90-140 мм
.

Среди всех разновидностей радиаторов, самыми качественными и надежными можно назвать биметаллические радиаторы отопления. Они сделаны из биметалла, то есть не из одного металла (алюминия или стали), а из комбинации этих металлов. Биметаллические радиаторы очень популярны и по продажам превысили свои аналоги. Все потому, что они имеют прекрасные технические характеристики, а это основное, на что обращают внимание при покупке.

Давайте детальней рассмотрим особенности биметаллических радиаторов отопления, узнаем их технические характеристики и свойства, а также плюсы и минусы. Если вы не знакомы с этими изделиями, то благодаря статье сможете иметь о них представление и выбрать подходящий вариант для себя.

Особенности и виды радиаторов отопления

Биметаллические радиаторы отопления внешне очень напоминают обычные алюминиевые. Их прекрасный внешний вид дополняется плюсами как стали, так и алюминия. Ведь конструкция радиаторов довольно проста. Они состоят из стальных труб, по которым протекает теплоноситель, а также из алюминиевых панелей. Это позволяет эффективно обогревать помещение. Сталь довольно быстро нагревается потоками горячей воды, передавая свое тепло алюминию, а он, в свою очередь, нагревает воздух в комнате.

Оболочка из алюминия выполняет две роли: скрывает систему труб и делает биметаллический радиатор красивее, а также лучше распределяет тепло. И в отличие от стальных или чугунных батарей, биметаллические намного легче, поэтому монтаж выполнять куда проще.

Обратите внимание!
Если вы хотите узнать рабочее давление и температуру, то это можно сделать в паспорте биметаллического радиатора. Модель может отличаться друг от друга, в зависимости от изготовителей и характеристик.

На полках магазинов можно найти две разновидности биметаллических радиаторов:

1. Биметаллические
   — батареи, которые имеют стальной сердечник из труб, что окружен оболочкой из алюминия. Их преимущество в том, что они очень прочные и исключают протечки. Такие модели выпускают компании из Италии (Global Style, Royal Thermo BiLiner). Даже отечественные компании из России, тоже выпускают данную продукцию. Один из представителей: Сантехпром БМ.
2. Полубиметаллические
   — их принято считать «полукровками», так как эти радиаторы имеют только стальные трубы, что усиливают вертикальные каналы. В таком случае алюминий немного будет соприкасаться с водой. Такие радиаторы отопления будут эффективнее отдавать тепло, примерно на 10%. А к тому же их стоимость на 20% дешевле. На рынке можно найти российского производителя Rifar, китайского Gordi, итальянского Sira.

Отопительный радиатор каждого вида имеет свой параметр, поэтому специалисты не могут прийти к единому решению, какой из них лучше. Каждый хорош в чем-то своем. При этом важно учитывать, какой тип отопления используется — централизованный или индивидуальный. Например, технические характеристики биметаллических радиаторов делают изделия устойчивыми перед химией и некачественным централизованным теплоносителем. Если же говорить о повышенном давлении в системе, то лучше показывает себя алюминий, однако, он требует качественного теплоносителя. Одно ясно точно: если отопительная система состоит из старых труб, которым более 40 лет, преимущественно использовать прочные биметаллические батареи.

Цельные или секционные

Есть еще одно отличие биметаллических радиаторов, которое касается их конструктивных особенностей. В основном производятся изделия с определенным количеством секций. Чем их больше, тем больше будет тепла. Они могут быть разборными, то есть при потребности радиатор можно уменьшить или увеличить. На производстве изготовляют полностью каждую секцию, после чего соединяют их ниппелями. Количество секций парное.

Но, есть и второй вид радиаторных батарей — цельные. Их сердечник делается определенного размера, и его в будущем нельзя изменить. После чего стальные трубы обшиваются фигурной оболочкой из алюминия, покрытого эмалью. Подобный радиатор не лопнет даже в случае скачка давления до 100 атмосфер.

Обзор технических характеристик

Теперь детальней рассмотрим биметаллические радиаторы характеристики и свойства. Это нужно учитывать в первую очередь, прежде чем покупать тот или иной вид. Чем же особенны эти изделия и почему их называют одними из лучших? Давайте узнаем.

Отдача тепла

Пожалуй, именно для этого и покупаются радиаторы, чтобы обогревать помещение. Поэтому в первую очередь нужно обратить особое внимание на эти характеристики. Тепло, которое отдает радиатор, теплоноситель которого имеет температуру 70 градусов, измеряют в ваттах. Биметаллические батареи имеют превосходные показатели теплоотдачи, так как средний показатель находится в диапазоне 170-190 Ватт.

Сам процесс теплоотдачи довольно прост: он заключается в нагреве воздуха, а за счет особой конструкции батареи происходит конвенция.

Рабочее давление

Оно зависит от параметров и производителя. Все же, в среднем батарея может выдержать давление в 16-35 атмосфер. Этого вполне достаточно, ведь централизованная система способна выдавать не более 14 атмосфер, а автономная — около 10. А для того чтобы радиатор не лопнул при скачках давления, параметр делают с запасом.

Расстояние между осями

Размеры биметаллических радиаторов отопления могут быть самыми разными. А вот что касается межосевого расстояния, то вот стандартные значения:

• 200 мм;
• 300 мм;
• 350 мм;
• 500 мм;
• 800 мм;

Что это за расстояние? Это промежуток от верхнего коллектора к нижнему. Можно сказать, что это высота биметаллического радиатора. Благодаря этим самым разным размерам, можно выбрать изделие под любой интерьер и для разных потребностей.

Максимальная температура теплоносителя

Понятно, что температура теплоносителя внутри редко доходит до 100 градусов по Цельсию. Однако практически все изделия способны выдержать показатель в 90 градусов. Это просто отлично. И если вы увидели, что производитель заявляет до 100 градусов, можно понять, что он немного лукавит, так как больше 90 градусов пока подобные радиаторы не выдерживают.

Эксплуатационный срок и надежность

Если учесть технические характеристики, особенности и производителя, то можно быть уверенными в том, что гарантировано можно эксплуатировать батарею на протяжении 20 лет без всякого обслуживания. Но, это далеко не предел. При правильной эксплуатации, они способны прослужить очень долго.

Простота монтажа

В целом, биметаллические радиаторы отопления можно установить самостоятельно. Все же, простота и удобство зависит от габаритов, веса и наличия инструкции. Радует то, что секции батарей идентичные, а значит, их можно устанавливать как слева отопительной трубы, так и справа. Нужно только подсоединить патрубок к радиатору с нужной стороны, а с противоположенной вмонтировать заглушками и краном Маевского для контроля.

Обратите внимание!
Кран Маевского — очень полезная вещь. Благодаря ему батарею при ненадобности можно отключить вовсе, или же при возникновении завоздушивания, позволяет удалить воздух из системы.

К тому же в продаже есть изделия с патрубками внизу. Все комплектующие, патрубки и кронштейны должны идти в комплекте с радиатором.

Преимущества и недостатки биметаллических радиаторов

В конце предлагаем вам ознакомиться с положительными и отрицательными моментами использования радиаторов. Начнем с плюсов:

1. Имеют высокую прочность.
2. Выдерживают высокие показатели давления в системе.
3. Радиаторы отопления способны прослужить долгую службу.
4. Эффективно справляются с теплоотдачей.
5. Устойчивы к повреждениям механического типа.
6. Прекрасно смотрятся и не выпадают из интерьера.
7. Большой ассортимент товаров, что позволяет выбрать оптимальный вариант.
8. Являются одними из лучших среди аналогов.

Что касается недостатков, то они тоже есть:

• основной из них — это высокая стоимость. Но, учитывая технические характеристики и качество изделий, цена вполне оправдана;
• сердечник из стальных труб под воздействием теплоносителя и воздуха может ржаветь. Это происходит при ремонте или аварии в системе. В таком случае приходится сливать воду, и воздух начинает влиять на трубы. А еще они могут ржаветь от антифриза, который используется в частных домах. В таком случае лучше выбрать цельные батареи или чисто из алюминия;
• последний недостаток — небольшое проходное сечение патрубка.

Вот такие они радиаторы отопления биметаллические. Можно с уверенностью сказать, что пока на рынке им просто нет равных в характеристиках, работе, внешнем виде и параметрах. Многие пользователи, что приобрели изделия, вполне довольны своей покупкой.

При выборе радиатора
для дома люди чаще всего обращают внимание на марку или страну производства, на материал, из которого он изготовлен.

Так же необходимо знать технические характеристики
, такие как тепловая мощность, объем воды в секции и вес, тогда как размер радиатора не менее важен.

От него зависит то, будет ли помещение хорошо отапливаться
, и насколько эффективным будет его служба.

Размер радиатора зависит
от трех характеристик:

• расстояние между осями;
• ширина секции;
• глубина секции.

В зависимости от производителя эти характеристики могут варьировать
. Расстояние между осями может достигать 800 миллиметров, однако чаще всего оно составляет 350 или 500 миллиметров.

Ограничений по длине обогревателя практически нет, и мощность батареи во многом зависит именно от этого показателя. Для увеличения мощности
, если это действительно необходимо, всегда можно приобрести дополнительные отопительные секции.

Производители предлагают алюминиевые радиаторы разных размеров
, например, модели компании Global имеют межосевое расстояние от 350 до 800 мм, длину одной секции в 80 мм, и глубину от 80 до 180 мм.

Алюминиевый радиатор SV – 500/12 компании Oasis, одной из самых раскрученных
китайских компаний на российском рынке, имеет следующие габариты: 580 х 80 х 80. Эта модель с 12 секциями способна отопить помещение площадью до 24 м 2 .

Модели алюминиевых радиаторов российской компании Apriori
имеют одинаковое межосевое расстояние — 500 мм, ширина и глубина разнятся 70-80 мм и 70-96 мм соответственно.

Радиаторы Elsotherm
напротив имеют одинаковую для всех алюминиевых моделей ширину в 80 мм. Их межосевое расстояние составляет 200, 350 и 500 мм, что видно исходя из названия (например, Elsotherm 200 — алюминиевый радиатор с 200 миллиметровым расстоянием между осями).

Итальянские алюминиевые батареи
имеют одинаковую глубину (80 мм) и ширину (97 мм). Отличаются они именно расстоянием между осями, которые определяют высоту батареи. Эта компания производит 2 типа радиаторов высотой 425 мм и 565 мм.

Внимание!
Расстояние между осями определяет высоту обогревателя, а также и вес. Важно помнить, что чем тяжелее секции радиатора, тем труднее их монтировать.

Расчет количества секций радиатора

Количество секций
, которое необходимо для того или иного помещения, зависит от его площади и размера секций радиатора. Если их будет недостаточно — батарея не прогреет помещение во время зимних морозов.

Подсчет по площади комнаты
подходит для комнат с низким потолком до 2,6 м. Для того, чтобы рассчитать количество необходимой мощности на все помещение нужно:

где S — площадь отапливаемого помещения, Q — тепловая мощность 1-ой секции и N — требуемое количество секций.

Результат деления округляется в сторону увеличения
, округлять в меньшую сторону можно только для таких помещений как кухня.

Расчет числа секций для помещений
с высоким потолком производится по его объему. По рекомендации СНИП для обогрева 1 м 3 жилого помещения необходим 41 Вт (34 Вт на м 2 для квартир с современным стеклопакетом и наружным утеплением) тепловой мощности:

где V – объем отапливаемого помещения, Q – тепловая мощность 1-ой секции, N – требуемое число секций.

Округление
производится по тому же принципу, что описан выше — в меньшую сторону для кухни и в большую для остальных комнат. Примеры расчета количества секций радиаторов вы найдете в статье » «.

Первым делом при выборе радиатора стоит измерить расстояние от пола до подоконника, если батарея будет располагаться под окном. Это нужно для того, чтобы вычислить оптимальную высоту батареи. По нормативным документам
расстояние от пола до радиатора должно быть не меньше 10-15 см, и от его верха до подоконника столько же. Это важно для того, чтобы нагретый воздух беспрепятственно поступал в помещение.

Итак, выбирая алюминиевый радиатор отопления обязательно нужно обращать внимание
на размер секций, так как от этого зависит то, сможет ли радиатор нагревать воздух в помещении даже в морозы.

Даже если изначально расчеты были произведены неправильно, исправить ситуацию можно
. К счастью, всегда есть возможность добавить одну или несколько секций с помощью ключа для радиатора. Их можно приобрести, но если невозможно найти подходящий — его можно сделать самостоятельно.

В любом случае, намного проще
изначально правильно рассчитать число секций, и в этом случае Вам не придется что-либо исправлять или переделывать.

Расчет алюминиевых радиаторов по площади смотрите на видео ниже:

Из алюминия сегодня делают массу полезных вещей. Вот и радиаторы из сплава этого металла уже прижились в наших домах – красивые, легкие, быстро нагревающиеся. Однако, при выборе данных отопительных приборов необходимо знать и грамотно подобрать размеры алюминиевых радиаторов отопления. Давайте-ка разберемся, какие размеры бывают и как их правильно подобрать.

Что нужно знать о размерах радиаторов и на что они влияют

Первым важным размером является расстояние между осями. Чаще всего встречаются в продаже алюминиевые радиаторы, имеющие расстояние между верхним и нижним коллектором 35 или 50 см.

Есть и модели, у которых это показатель – 80, 70, 60, 40 и 20 см.

По длине алюминиевые радиаторы имеют практически не ограниченные размеры. Чем длиннее радиатор, тем выше его мощность. Для достижения нужного уровня мощности берут определенное количество секций. Общая длинна радиатора зависит от необходимой мощности, размеров секции алюминиевых радиаторов отопления и их мощности.

Чтобы состыковать радиатор с трубами отопительной системы, используют комплект для монтажа.

• 1. Кронштейны (2 или 4 штуки) для навешивания радиатора на стену.
• 2. Специальный кран для стравливания лишнего воздуха (кран Маевского).
• 3. Ключ для крана
• 4. Радиаторные проходные пробки, имеющие диаметр в 3/4 или 1/2. Они могут быть левого или правого типа.
• 5. Радиаторные заглушки (глухие пробки).
• 6. иногда еще дюбеля для крепления кронштейнов.

Монтажный комплект для алюминиевых радиаторов.

По типу изготовления радиатор из алюминиевого сплава может быть литым или экструзионным.

1. Литье делает прибор более прочным и надежным. В этом случае секции представляют из себя отлитые целиком отдельные детали, которые собираются в один радиатор. Нижняя часть батареи приваривается в самом конце.

2. Применение экструзионного оборудования предполагает продавливание нагретого сплава алюминия через металлическую пластину с отверстиями – фильеру. Это позволяет получить алюминиевый длинный профиль нужной формы. После остывания его надо порубить на отрезки, соответствующие размерам радиатора. Затем приваривают верхнюю и нижнюю части. В этом случае регулировать радиатор по длинне не представляется возможным, секции из него не отнять не прибавить. В продаже встречаются они редко но все же они есть.

Размеры алюминиевых радиаторов различных фирм-изготовителей и их моделей

Ниже в таблицах приведен как размер секции алюминиевого радиатора, так и размеры радиаторов в сборе.

Алюминиевые радиаторы ROVALL

Данная фирма, входящая в состав концерна Sira Group, делает алюминиевые батареи с расстоянием между коллекторами 50, 20 и 35 см. В комплект для их монтажа (который приобретается отдельно) должны входить переходники, заглушки, ниппели с прокладками (для соединения секций), кронштейны для настенного монтажа и кран Маевского.

• Предельное рабочее давление – 20 бар.
• Давление при испытании прибора – 37,5 бар.
• Предел температуры воды – 110 °С.

Характеристики Rovall Alux 200 – расстояние между осями 200 мм:

Размеры алюминиевых радиаторов отопления и их секций

Общеизвестно, что размеры алюминиевых радиаторов отопления влияют на их характеристики. Рассмотрим это более подробно, чтобы оптимально подобрать радиаторы для своего помещения.

Размеры биметаллических радиаторов отопления: способы расчета количества секций

Размеры биметаллических радиаторов – важная характеристика, влияющая на качество обогрева
помещения.

Каких размеров выпускают
батареи для отопления?

Имеют ли они стандартные значения
или отличны у каждого производителя?

Размеры биметаллических радиаторов отопления

Габариты биметаллических радиаторов описываются следующими основными параметрами
: монтажной высотой, глубиной и шириной.

Высота и глубина зависят от размеров секции
, а ширина – от их количества.

Высота батарей
зависит от расстояния между вертикальными каналами. Оно имеет стандартные значения для радиаторов всех производителей – 200, 350 и 500 мм.

Расстояние между вертикальными каналами
– отрезок между центрами входных и выходных отверстий. Конечная высота, а также глубина и ширина радиаторов различны (см. табл. 1).

Межосевое расстояние
у большинства производителей указывается в названии модели. Но монтажная высота отличается и указывается в спецификации к радиатору.

Ширина радиатора
зависит от количества секций. Так, для 8 секционного радиатора параметр имеет значение 640 мм, для 10 секционного – 800 мм и для 12-секционного – 960 мм (значения для батарей с шириной секции 80 мм).

Расчет количества секций радиатора

Тепловая мощность радиаторной секции
зависит от ее габаритных размеров. При расстоянии между вертикальными осями в 350 мм параметр колеблется в диапазоне 0,12-0,14 кВт, при расстоянии 500 мм – в диапазоне 0,16-0,19 кВт. Согласно требованиям СНиП для средней полосы на 1 кв. метров площади необходима тепловая мощность не менее 0,1 кВт.

Учитывая данное требование, используется формула для расчета количества секций
:

где S — площадь отапливаемого помещения, Q — тепловая мощность 1-ой секции и N — требуемое количество секций.

Например, в помещение площадью 15 м 2
планируется устанавливать радиаторы с секциями тепловой мощности 140 Вт. Подставив значения в формулу, получаем:

N=15 м 2 *100/140 Вт=10,71.

Округление
осуществляется в большую сторону. Учитывая стандартные формы, необходимо устанавливать биметаллический 12-секционный радиатор.

Более точный расчет
получают путем определения количества секций не на площадь комнаты, а ее объем. Согласно требованиям СНиП для обогрева одного кубического метра помещения требуется тепловая мощность в 41 Вт. Учитывая данные нормы, получают:

где V – объем отапливаемого помещения, Q – тепловая мощность 1-ой секции, N – требуемое число секций.

Например, расчет для помещения все той же площадью 15 м 2
и высотой потолков 2,4 метра. Подставив значения в формулу, получаем:

N=36 м 3 *41/140 Вт=10,54.

Увеличение вновь осуществляется в большую сторону
: необходим радиатор с 12 секциями.

Выбор ширины биметаллического радиатора для частного дома отличается от квартирного. При расчете учитывается коэффициенты теплопроводности
каждого материала, используемого при строительстве кровли, стен и пола.

При выборе размеров
следует учитывать требования СНиП по монтажу батарей:

• расстояние от верхнего края до подоконника должно быть не менее 10 см;
• расстояние от нижнего края до пола должно быть 8-12 см.

Для качественного обогрева помещения необходимо уделить внимание выбору размеров биметаллических радиаторов. Габариты батарей каждого производителя имеют незначительные различия, что учитывают при покупке. Правильный расчет позволит избежать ошибок
.

Размеры биметаллических радиаторов отопления: как правильно рассчитать?

Размеры биметаллических радиаторов отопления и расчет количества секций.

Биметаллические радиаторы — характеристики, выбор, применение

Если вы читали нашу статью о характеристиках алюминиевых радиаторов, то, наверное, помните, что при всех своих положительных качествах эти приборы обладают рядом существенных недостатков, которые не позволяют полноценно использовать их в городских квартирах. Сейчас мы поговорим об их биметаллических аналогах, которые помогут преодолеть все технические ограничения при установке в многоэтажных жилых домах, подключенных к коммунальным сетям отопления.

Устройство биметаллических радиаторов

Биметаллический радиатор внешне выглядит так же, как и алюминиевый. Это и понятно: его внешний корпус сделан из того же металла и покрашен такой же краской. Отличить его можно только по весу – тут уже сказывается внутреннее строение прибора, внутри которого находятся стальные вставки, защищающие алюминий от прямого контакта с теплоносителем. Именно благодаря им секции батареи не подвергаются разрушительному действию различных примесей, которые переносятся вместе с теплоносителем в коммунальной сети. Кроме того, сталь гораздо более устойчива к действию кислот и щелочей, которыми также богаты городские системы отопления и не вступает во взаимодействие с медными трубами и теплообменниками.

Устройство биметаллического радиатора на примере изделия компании Rifar

Применение стального сердечника для прохождения теплоносителя обеспечивает и другие полезные характеристики биметаллических радиаторов:

• Прочность
  . Предельное давление, которое может выдержать корпус биметаллического радиатора, – 30-40 атмосфер. Такому прибору не страшны никакие гидроудары;
• Экономичность
  . Сужение каналов подачи теплоносителя позволяет добиться оптимального сочетания расхода энергоресурсов на обогрев и тепловой инертности радиатора;
• Долговечность
  . Устойчивость стальных внутренних полостей к коррозии и разрушению позволяет производителям устанавливать длительный срок службы на свои изделия – в среднем до 20 лет.

Если добавить сюда плюсы, перешедшие от алюминиевых моделей, такие как высокая теплоотдача, элегантный внешний вид и компактные размеры, можно определенно сказать, что биметаллические радиаторы являются лучшим выбором для отопления городской квартиры на сегодняшний день.

Для выбора биметаллического радиатора большое значение имеют его габаритные размеры. Обычно приборы отопления устанавливаются под окном, для того чтобы создать тепловую завесу холодному воздуху, проходящему через остекление. Радиатор должен поместиться в имеющуюся нишу и обеспечить необходимые характеристики по теплоотдаче.

Размеры радиаторов отопления по высоте имеют стандартные значения. Выпускаются приборы с межосевым расстоянием 200, 350 и 500 мм. Обычно эти цифры содержатся в наименовании модели.

Размеры секции радиатора

Однако следует иметь в виду, что межосевое расстояние – это не полная высота корпуса, а только лишь длина отрезка между центрами входного и выходного коллекторов. Реальную высоту устройства можно получить, прибавив к межосевому расстоянию 80 мм.

Так, например, радиатор с маркировкой 350 займет примерно 430 мм, а 500-я модель – примерно 580 мм.

Необходимо иметь в виду, что технические нормы предусматривают расстояние не менее 100 мм от корпуса прибора до подоконника и не менее 60 мм от корпуса до пола.

Ширина батареи зависит от количества секций, которое определяется расчетным путем. Об этом мы поговорим в следующем разделе.

Расчет радиатора

Определение количества секций для всех типов радиаторов проводится одинаково.

Технические требования к отоплению домов в средней полосе России определяют мощность, необходимую для обогрева 1 м 2 площади, равной примерно 1 кВт.

Для каждой батареи производитель обычно указывает значение мощности одной секции. Иногда этот параметр называется немного по-другому – теплоотдача секции. Зная мощность, количество секций можно вычислить по формуле:

где N — искомое количество, S — площадь помещения, Q – мощность одной секции.

Стандартная ширина секции большинства моделей биметаллических радиаторов равна 80 мм, теплоотдача обычной 500-миллиметровой секции – около 180 Вт. Таким образом, если наша комната, например, имеет площадь 20 м 2 , то для ее отопления понадобится 12 секций, а ширина такого радиатора составит около 1 м.

Конструктивные особенности

Как мы уже говорили, отличие биметаллического радиатора от алюминиевого состоит в том, что по его внутренней поверхности проложены стальные вкладки, защищающие материал корпуса от коррозии.

Стальные вкладки могут устанавливаться в разных частях радиатора:

В простых моделях стальная сердцевина присутствует только в вертикальных каналах. Это так называемые полу- или псевдобиметаллические радиаторы, их характеристики хотя и превосходят алюминиевые аналоги, но степень защиты корпуса и прочность у них все же недостаточна;

Емкость секции и присоединительные размеры

Благодаря наличию стальных вставок внутри биметаллического радиатора, емкость секции у него еще меньше, чем у алюминиевого. С одной стороны, это хорошо, и мы уже отмечали, чем лучше небольшие размеры секции – это снижение необходимого количества теплоносителя и тепловой инертности, а в результате – комфорт в управлении и экономия энергии. Но не надо забывать, что слишком узкие каналы могут засоряться мусором и шламом, которые неизбежно присутствуют в современных отопительных сетях.

Ширина канала зависит от толщины стенок стальной вкладки. Чем толще стенки, тем лучше характеристики прочности и долговечности радиатора, но тем уже каналы для теплоносителя.

Хороший биметаллический радиатор имеет стальные вставки толщиной со стенку водопроводной трубы. При этом емкость секции зависит от межосевого расстояния:

• Для батареи с расстоянием 200 мм – 0,1-0,16 л;
• Для 350-мм батарей — 0,15-0,2 л;
• Для 500-мм – 0,2-0,3 л.

Как мы видим, объем теплоносителя у таких радиаторов действительно небольшой. Например, популярный 10-секционный нагреватель RIFAR высотой 350 мм вмещает всего 1,6 л. При этом он способен обогреть площадь до 14 м 2 , а его ширина – 80 см. Правда, весить он будет 14 кг. Это как раз и говорит о том, что радиатор биметаллический – обычно они тяжелее алюминиевых в 1,5-2 раза.

Большинство биметаллических радиаторов продается по одной секции. Это удобно, т. к. можно купить ровно столько секций, сколько нужно, чтобы обеспечить требуемую мощность. Каждая секция имеет два входных и два выходных отверстия внутренним диаметром ¾ или 1 дюйм в зависимости от модели. Для удобства сборки два из них имеют правую резьбу, а два – левую.

Устанавливать биметаллический радиатор имеет смысл только в городскую квартиру. Если у вас частный дом и собственный котел отопления, лучше купить алюминиевую батарею.

При выборе биметаллического радиатора с нужной теплоотдачей рекомендуется принимать во внимание следующие характеристики:

1. Рабочее давление. Оно обычно не превышает 15 атмосфер. Радиатор должен выдерживать такую нагрузку;
2. Мощность. Необходимо рассчитать количество секций по приведенной выше методике;
3. Размеры. Ширина радиатора определяется количеством секций, а высота – межосевым расстоянием. Для стандартных подоконников высотой 80 см подойдет 500-я модель, если же она не помещается – нужно брать 350-ю модификацию;
4. Толщина стальных вкладок. Убедитесь в том, что она не слишком маленькая. Косвенным показателем толщины вкладок является вес прибора;
5. Цена. Обычно биметаллические радиаторы стоят как минимум на 15-20% дороже алюминиевых.

Если вы все сделаете правильно и выберете подходящий радиатор, тепло в вашем доме не будет в дефиците даже в сильные морозы.

Биметаллические радиаторы отопления — технические характеристики: размеры, мощность, теплоотдача

Устройство, характеристики, преимущества и особенности выбора биметаллического радиатора.

Все о биметаллических радиаторах

Среди разных видов батарей биметаллические радиаторы занимают особое место. Сочетание положительных характеристик двух металлов – алюминия и стали – позволяет добиться выдающихся показателей прочности и теплоотдачи. Рассмотрим устройство и особенности этих приборов и познакомимся с правилами выбора и подключения биметаллических батарей.

Устройство и свойства биметаллического радиатора

Биметаллические радиаторы имеют комбинированную структуру – их внутренняя часть, контактирующая с теплоносителем, изготовлена из стали; внешняя часть, отвечающая за качество теплоотдачи, выполнена из алюминия. Такое распределение материалов позволяет по максимуму использовать положительные качества обоих металлов, нейтрализуя их недостатки.

От алюминия биметаллические радиаторы отопления получили:

• высокую теплоинертность;
• отличную теплоотдачу;
• быструю реакцию на регулирование температуры батареи.

Сердечник из стали наделил батареи следующими характеристиками:

• устойчивостью к перепадам давления и гидроударам;
• стойкостью к электрохимическим воздействиям;
• нетребовательностью к качеству теплоносителя;
• долговечностью.

В отличие от алюминиевых радиаторов, биметаллические батареи прекрасно переносят условия централизованных систем отопления.

Помимо этих достоинств, можно упомянуть следующие положительные характеристики батарей из биметалла:

• высокий порог предельного давления – 30–40 атмосфер;
• большая мощность при небольших габаритах;
• экономичность, обусловленная небольшим сечением каналов;
• удобство конструкции, позволяющей быстро снимать отдельные секции прибора для ремонта;
• легко рассчитываемое количество секций, необходимых для качественного прогревания помещения.
• продолжительный срок службы – до 25 лет;
• современный и привлекательный внешний вид.

Всеми этими преимуществами обладают биметаллические радиаторы бренда STOUT. Отопительные приборы производятся на крупнейшем российском заводе «РИФАР», адаптированы специально для условий эксплуатации в нашей стране. Каждое изделие проходит строжайший контроль на всех этапах технологического процесса производства. Радиатор дважды опрессовывается повышенным давлением – первый раз до покраски, второй раз – после. Это гарантирует 100%-ную надежность каждого прибора.

Доступное количество секций – от 4 до 14, эффективная работа с теплоносителем до 135 °С, выдерживают давление до 100 атмосфер. Продуманная логистическая система, сотрудничество с надежными поставщиками и партнерами, а также гарантия и страховка напрямую от производителя делают бренд STOUT лучшим выбором.

Совет: поскольку внешне биметаллический секционный радиатор практически неотличим от алюминиевого, понять, какой радиатор перед вами, можно в первую очередь по весу. Биметаллический прибор со стальным сердечником значительно тяжелее алюминиевого аналога.

Возможные проблемы при эксплуатации

Приборы из биметалла имеют большое количество достоинств. Какие же из их особенностей можно отнести к недостаткам?

1. Несмотря на возможность использования биметаллических батарей в системе с любым теплоносителем, низкое качество последнего отрицательно сказывается на продолжительности срока службы прибора.
2. Разный коэффициент расширения у металлов, присутствующих в конструкции батареи, может со временем привести к нестабильности теплоотдачи, снижению прочности прибора.
3. Использование в системе теплоносителя низкого качества может приводить к засорению каналов, появлению коррозии, ухудшению теплоотдачи.

Конструктивные особенности

Биметаллические батареи могут иметь две разновидности конструкции.

• Более дешевые модели отличаются наличием стальной сердцевины только в вертикальных каналах. Такие радиаторы иногда называют полубиметаллическими. Несмотря на то, что по своим характеристикам они значительно превосходят алюминиевые приборы, они все же не обладают достаточной прочностью, присущей полноценным биметаллическим батареям.
• Настоящие биметаллические отопительные приборы имеют цельный каркас из стали, в процессе производства заливаемый под давлением сплавом алюминия.

Отдельно можно упомянуть медно-алюминиевые радиаторы, которые по своим характеристикам превосходят все существующие виды батарей. Они обладают прекрасной стойкостью к коррозии, имеют превосходную теплоотдачу и продолжительный срок эксплуатации, но высокая стоимость не позволила им получить широкое распространение.

Размеры батарей

Габариты прибора имеют значение, поскольку при необходимых параметрах мощности он должен поместиться в нише под окном. Какие размеры могут иметь биметаллические батареи?

Биметаллические радиаторы отопления характеризуются стандартными размерами высоты. Прибор имеет маркировку, которая обозначает межосевое расстояние прибора – 200, 350 или 500 мм.

Важно! При выборе радиатора необходимо учитывать, что межосевое расстояние – это промежуток между входным и выходным отверстиями батареи, которое не соответствует всей высоте корпуса. Чтобы узнать реальную высоту прибора, нужно прибавить 80 мм к значению межосевого расстояния.

Полная высота прибора с разной маркировкой:

• маркировка 200 – реальная высота 280 мм;
• 350 – высота прибора 430 мм;
• 500 – высота 580 мм.

Ширина прибора отопления будет зависеть от количества секций, которое рассчитывается исходя из параметров помещения и мощности отдельной секции.

Внимание! Подбирая размер радиатора, не забывайте о том, в соответствии с техническими нормами прибор должен быть установлен на расстоянии не менее 10 см от подоконника и 6 см от пола.

Расчет количества секций биметаллических батарей

Сколько секций радиатора из биметалла могут полноценно обогреть помещение? Расчет биметаллических радиаторов требует знания двух параметров:

• сколько квадратных метров занимает площадь помещения;
• мощность одной секции прибора.

Согласно строительным нормам для обогрева 1 квадратного метра жилой площади требуется примерно 100 Вт мощности. Для того чтобы узнать общую мощность, необходимую для обогрева помещения, значение площади умножается на 100. Полученный результат делится на мощность секции выбранного радиатора.

Узнаем, сколько секций прибора понадобится для комнаты площадью 25 кв. м. при использовании биметаллического прибора, мощность одной секции которого равна 170 Вт.

1. 25 х 100 = 2500 Вт – требуемая мощность.
2. 2500: 170 =14,7 – округляем до 15 – получаем необходимое количество секций.

Учитывая тот факт, то параметры системы могут меняться из-за износа оборудования или засоров, можно добавить 20% запаса. Большее количество секций может понадобиться для обогрева угловой квартиры, помещения с большим количеством окон, высокими потолками. Для регионов с суровым климатом требуемое количество секций будет больше в 1,5–2 раза.

Важно! Поскольку батареи, имеющие количество секций, превышающее 10, прогреваются недостаточно эффективно, желательно установить несколько радиаторов с меньшим количеством секций.

На что обратить внимание при выборе

Выясним, какие характеристики биметаллического радиатора нужно изучить при покупке.

1. Рабочее давление. Биметаллический секционный радиатор должен выдерживать постоянную нагрузку в 15 атмосфер, для централизованной системы отопления лучше выбирать прибор с максимальным значением рабочего давления.
2. Номинальная мощность секции – нужна для расчета их количества.
3. Размеры. Для стандартных подоконников высотой 80 см подойдет модель с межосевым расстоянием 500 мм.
4. Толщина вкладок из стали. Чем толще стенки, тем прочнее прибор и тем дольше он прослужит.
5. Цена. Биметаллические радиаторы стоят не менее чем на 20% дороже алюминиевых. Если цена ниже, скорее всего, это «полубиметалл» низкого качества.

Установка радиаторов

Какие трубы лучше всего подходят для биметаллических батарей? Опытные мастера советуют сочетать биметаллические радиаторы отопления с армированными полипропиленовыми трубами. Допускается использование стальных и металлопластиковых труб на цанговых соединениях, однако в этом случае нужно быть готовым к протечкам и засорам. В силу своей надежности оптимальным способом соединения при подключении является метод точечной сварки.

Традиционно принято размещать радиатор под окном строго по центру. Это позволяет прибору создавать тепловую завесу, создающую препятствие для проникновения холодных потоков воздуха сквозь окно.

Какие могут быть варианты подключения биметаллического радиатора?

• Боковое или одностороннее подключение имеет максимальную эффективность, но только при небольшом количестве секций (до 12 штук). При большем числе секций отдаленный от подающей трубы участок будет плохо прогреваться.

• Нижнее подключение менее эффективно с точки зрения отдачи тепла, применяется только в случае специфической конфигурации системы.

• Диагональное подключение применяется для радиаторов с 12 и более секциями и позволяет добиться равномерного прогрева прибора.

Перед подключением на каждую биметаллическую батарею должен быть установлен клапан для спуска воздуха или кран Маевского, а также переходники для соединения с трубами.

Порядок подключения радиатора:

1. После демонтажа старого оборудования с помощью строительного уровня производится разметка под установку нового прибора, высверливаются отверстия для кронштейнов.
2. Кронштейны крепятся к стене с помощью дюбелей и цементного раствора.
3. Батарея соединяется с подводящими коммуникациями, в месте соединения размещается кран или термостат.

Важно! Поскольку биметаллический секционный радиатор имеет узкие внутренние каналы, которые очень легко забиваются мусором из отопительной системы, до подключения перед каждой батареей нужно обязательно установить фильтр грубой очистки.

Биметаллические радиаторы

Биметаллические радиаторы: устройство, правила выбора и подключения. Положительные и отрицательные характеристики. Расчет количества секций батарей.

Для того чтобы расчет отопительной системы был произведен как можно более точно, потребуется опираться на общую площадь дома. Правильный расчет системы отопления предполагает выбор нужного размера отопительных приборов, мощности устройств, количества, и так далее. После этого можно уже будет подсчитать, насколько эффективной будет отопительная система. Для того чтобы обогрев был более эффективным, потребуется накрыть ту поверхность радиаторов, которая отдает тепло. Это можно сделать посредством решетки или кожуха. Обычно радиаторы отопления монтируют возле окна в специально отведенный для них проем. Поэтому радиатор должен обладать таким размером, чтобы по высоте не доходить до подоконника, а по ширине не превысить ширину окна.

Расчет количества отопительных радиаторов

При расчете необходимо обратить внимание на следующие факторы:

• Площадь помещения, которое требуется обогреть. Чтобы такой расчет был более точным, необходимо выявить объем помещения в кубометрах.
• Площадь той поверхности радиаторов, которая отдает тепло в помещение.
• Температурный режим, которые имеет радиатор отопления 200 мм.

Если определить точный расчет – это не так принципиально, то можно воспользоваться более старым методом. Изначально определяем площадь дома или квартиры. Если радиаторы отопления 200 мм принадлежат к такому типу, как секционные, то размеры секции одной будут достаточны для обогрева 2 кв. метров площади. Считаем количество и добавляем к тому результату, который получили около 10%. Эта цифра составляет компенсацию того тепла, которое выйдет через окна или двери.

Выбор размера радиаторов отопления

Размеры такого отопительного элемента устанавливаются исходя из той тепловой мощности, которую они выделяют. Если радиаторы отопления монтируются в проем под окном, то потребуется высчитать такие размеры, как:

• Расстояние от подоконника до верхней части радиатора должно быть не больше, чем 100 см.
• Расстояние от пола до нижнего ребра отопительного радиатора должно составлять минимум 60 см.
• Ширину радиаторов необходимо выбирать такую, чтобы она перекрывала ширину окна примерно на 60-70%.

Существует несколько правил:

• Если под окном установить более узкие маленькие батареи отопления, то они могут не создать тепловую завесу. Это повлияет на то, что маленькие радиаторы отопления не смогут предотвратить поступление холодного воздуха, который проникает через блоки радиатора.
• Если известны такие цифры, как тепловая мощность радиатора отопления и его высота, то можно выбрать определенную модель отопительного элемента с определенным количеством секций.
• Если нужной модели нет в продаже, то можно выбрать радиаторы отопления 200мм, которые будеут обладать большей мощностью. Главное не понижать эту цифру.
• Если в доме или квартире нет места, куда можно монтировать радиаторы отопления высота 250 мм, или необходимо нагреть довольно большой объем воздуха, то потребуется приобрести высокие радиаторы отопления. Чаще всего такие радиаторы отопления монтируют в помещениях или в больших спортивных залах.

Батареи отопления высокие бывают двух типов:

• Тип RD – характеризуется нижним подключением;
• Тип R – характеризуется боковым подключением.

Радиаторы, у которых большая высота радиатора отопления, характеризуются высокой конвекцией и высокой тепловой отдачей. Такой тип радиаторов может достигать в высоту 760, 940 и 1120 мм, а в ширину могут иметь от 400 до 1400 мм. В глубину все высокие радиаторы имеют стандартные размеры батарей отопления – 90 мм.

Низкие батареи – это радиаторы отопления 300 мм-450 мм. Как правило, низкие модели ставят под подоконниками, когда окно занимает почти все пространство стены. Такие низкие радиаторы отопления, конечно, будут уступать в эффективности моделям больше, поэтому, если вы используете такие радиаторы, придется увеличить их количество. Стоит отметить, что низкие батареи отопления более равномерно греют помещения. Ведь в таком случае длинные радиаторы отопления будут создавать более эффективную тепловую завесу, а вследствие этого теплый воздух будет распределяться по комнате, не оставляя холодных мест.

Но все же стоит отметить, что радиаторы отопления высокие и узкие являются более распространенными. Такие радиаторы отопления высота 2000 мм можно установить везде, где это позволят габариты помещения. Однако такие радиаторы, в отличие от таких, как длинные батареи отопления, будут распределять тепло не таким эффективным образом.

Именно поэтому, если вы разместите радиаторы отопления 350 высокого типа непродуманно, то сложится такая ситуация, когда возле батареи будет невероятно жарко, а в других местах комнаты – холодно.

Оптимальные схемы монтажа отопительных компонентов

Если необходимо снизить затраты на такие операции, как монтаж радиаторы отопления 350 мм и их дальнейшее подключение, то можно остановить свой выбор на системе разводки однотрубного типа. Такая система, правда, предполагает наличие байпасной линии в обязательном порядке.

В верхних точках будут установлены клапаны, через которые будет производиться выпуск воздуха. Такой клапан будет работать в автоматическом режиме, они будут выпускать воздух, а вход воздуха будет блокироваться давлением воды.

Запорный клапан позволит создать барьер на пути теплоносителя, а также увеличит теплоотдачу.

Такой клапан также потребуется во время различных демонтажных работ. В случае однотрубной системы разводки такой клапан лучше всего подключить диагонально. В таком случае теплоноситель будет поступать в левом верхнем углу, а отводиться в нижнем правом.

Можно использовать и обратный вариант. Самый важный нюанс, который необходимо соблюдать, – это не подключать радиаторы отопления высота 150 мм с одной и той же стороны. В таком случае можно потерять до 10% отдачи тепла. Если устанавливаются небольшие или мини радиаторы отопления, то лучше всего осуществлять нижнее подключение.

однотрубная, двухтрубная схема для одноэтажного и двухэтажного дома

Общеизвестно, что теплоотдача отопительных приборов должна соответствовать величине расхода тепла, потребного для обогрева помещения. Но с теплоотдачей тесно связано и другое понятие — размеры радиаторов отопления. Чем больше площадь поверхности нагревателя, тем выше его тепловая мощность. А еще нужно правильно его установить, да так, чтобы не пострадал интерьер комнаты. Следует заблаговременно решить, где и какого размера вы сможете поставить батареи, а уж потом подбирать их по мощности. Этот вопрос мы и обговорим в данной статье.

Что такое межосевое расстояние радиатора

Случается, что выбранный по теплоотдаче алюминиевый или биметаллический радиатор отопления не помещается под окном по высоте и длине. А ведь отопительные приборы необходимо не просто впихнуть в имеющийся проем, но и выдержать рекомендуемые расстояния до стены, подоконника и пола.

Иначе останется мало места для движения конвекционного воздушного потока и эффективность обогрева снизится. Величины этих расстояний указаны на схеме установки изделия:

Чтобы заблаговременно определиться с высотой отопительного прибора и его длиной, нужно знать необходимую теплоотдачу и габариты подоконной ниши (если она есть). Кроме того, надо понимать, что все алюминиевые и биметаллические радиаторы отопления имеют один унифицированный размер – межосевое расстояние. Это промежуток между двумя осями, проходящими по горизонтальным коллекторам батареи. Чем данное понятие отличается от других габаритов отопительного прибора, наглядно показано на рисунке:

Для справки. Данная закономерность действительна для всех типов металлических радиаторов.

Стандартное межосевое расстояние приборов отопления, выдерживаемое всеми без исключения производителями – 350 и 500 мм. Прочие модели могут производиться с интервалом между осями 200, 600, 700, 800 и 900 мм. Другие габариты могут быть разными, но в подавляющем большинстве их величины лежат в таких пределах:

• длина секции (визуально – ширина) от 80 до 88 мм;
• глубина – от 52 до 100 мм;
• полная (монтажная) высота изделия при межосевом расстоянии 500 мм – от 570 до 590 мм.

Примечание. Значения монтажных высот для продуктов с другими интервалами можно увидеть на сайте соответствующего производителя, перечислять их здесь не имеет смысла.

Как выбрать размер радиатора отопления

Подбор батареи по величине происходит следующим образом. Убедившись, что изделия устраивающего вас производителя подходят по высоте и глубине, надо выяснить количество секций для каждой комнаты. Для этого вычисляем потребную тепловую мощность отопительных приборов, пользуясь алгоритмом:

• в комнате с одной наружной стеной и 1 окном принимается 100 Вт тепла на 1 м2 ее площади;
• если стен, выходящих наружу, — две, то надо брать 120 Вт на 1 м2 помещения;
• когда есть 2 стены и 2 окна, то 130 Вт/м2.

Примечание. Алгоритм даст верный результат для помещений высотой до 2.5—2.7 м. Если потолки выше, рекомендуется взять 40 Вт теплоты на 1 м3 объема помещения.

Перемножив эти цифры на площади комнат, получаем потребную тепловую мощность, по которой и определим размеры батареи, взяв за основу теплоотдачу 1 секции. Ниже в качестве примера приведены таблицы, где представлены все размеры, межосевые расстояния и теплоотдача алюминиевых и биметаллических радиаторов GLOBAL:

Как правило, значения тепловой мощности секций указываются с учетом, что разница между средней температурой теплоносителя и воздуха помещения составляет 70 ˚С (в паспорте пишут: при DT=70). Это значит, что при +22 ˚С в комнате температура воды на подаче должна быть около 100 ˚С, в то время как в частном доме редко бывает 70 ˚С.

А при такой температуре секция батареи отдаст на 30% тепла меньше, что и следует учитывать.

Совет. Чтобы не ошибиться, надо от мощности, указанной в паспорте на изделие, отнять 30%, а лучше – 50.

Определив реальную мощность 1 секции, становится понятно, как найти их количество: поделить найденный ранее расход теплоты на это значение. Но после этого вы можете столкнуться с ситуацией, когда обогреватель в сборе не входит в подоконную нишу или наоборот, выглядит в ней слишком непрезентабельно, как показано на фото:

Как выбрать размер батарей в таких случаях? Если она не помещается под окном, то выход прост: нужно число секций разделить на 2 части, вместо одного прибора выйдет два. Длина первого составит 75% оконного проема, а второго – все что останется. Эту часть можно поставить около боковой стены, подведя к ней трубопроводы. При обратной ситуации (как на фото) нужно взять секции с меньшим межосевым расстоянием и высотой. Их теплоотдача меньше, а значит, общая длина обогревателя после пересчета вырастет, и в результате он будет смотреться замечательно.

Заключение

Получается, что при выборе алюминиевого или биметаллического радиатора отопления нужно найти некий баланс между требуемой тепловой мощностью и его размером. Тогда обогрев получится достаточным, выполнятся условия монтажа батареи, а интерьер при этом не будет нарушен.

технические характеристики, размеры, мощность, теплоотдача и рабочее давление

Как становится понятно из названия, биметаллические радиаторы производятся на основе двух металлов. Такая конструкция представляет собой стальную или медную трубу с надетым на нее алюминиевым каркасом.

Внутренний металл отлично держит давление и хорошо совмещается со стальной центральной системой отопления, широко применяемой в многоквартирных домах.

Алюминий обладает высокой теплоотдачей, а в комплексе эти два металла обеспечивают надежную и высокоэффективную работу в части обогрева помещений. Биметаллические батареи стали рациональной альтернативой чугунным и стальным изделиям аналогичного назначения, так как обходят их по всем качественным показателям.

Подробный анализ

По аналогии с чугунными, эти батареи могут функционировать при любой системе отопления. Наружное покрытие биметаллических радиаторов выполнено из высококачественного лакокрасочного напыления и не требует периодического перекрашивания.

Помимо эстетичного внешнего вида современных батарей покупателей в большей степени интересуют их технические характеристики. Они ограничиваются тремя основными показателями.

Теплоотдача

Измеряется в ваттах (Вт). Производители вычисляют эту величину, беря за основу температуру теплоносителя 90 градусов по Цельсию (100 – 200 Вт для каждой секции).

Рабочее давление

Измеряется атмосферами (атм) или мегапаскалями (МПа). Биметаллические радиаторы рассчитаны на 16 – 35 атм, учитывая, что в сети центрального отопления это значение не превышает 15 атм; при индивидуальном обогреве цифра еще меньше.

Межосевое расстояние

Этот параметр указывает на расстояние в миллиметрах между верхними и нижними коллекторами. Стандартные размеры составляют 200, 300, 350, 500, 800 мм.

Особенности отопительного прибора

Радиаторы из стали (меди) и алюминия обеспечивают бесперебойную подачу тепла благодаря некоторым особенностям:

• способны выдержать давление в диапазоне 20 – 35 атмосфер;
• гарантируют эффективное функционирование на протяжении 20 лет;
• обладают высокой теплоотдачей (170 – 190 Вт при межосевом расстоянии в 500 мм) и особой прочностью;
• в зависимости от производителя способны выдержать температуру теплоносителя от 90 до 135 градусов по Цельсию;
• комплектуются терморегулятором и могут отключаться по отдельности;
• выполняют функцию батареи и конвектора одновременно;
• имеют компактные размеры;
• сопровождаются гарантией от производителя на срок до 25 лет.

Устойчивость к гидравлическому удару

Также к неоспоримым преимуществам, которыми обладают биметаллические радиаторы в сравнении с аналогичными элементами отопления, можно отнести их устойчивость к гидравлическим ударам, которые характерны для центральной системы во время сезонных испытаний.

Антикоррозийность

В процессе эксплуатации с теплоносителем (водой) непосредственно контактирует сталь, что гарантирует батареям противокоррозионные свойства и устойчивость к окислению.

Еще лучше в таких условиях себя зарекомендовала медь.

Размеры и вес

К тому же каналы таких батарей имеют небольшие диаметральные размеры, что позволяет уменьшить количество теплоносителя в несколько раз, а также ускорить реакцию батареи на команду термостата. Это особо актуально при устройстве автономного отопления в квартирах и частных домах.

Внешне такой отопительный прибор не отличается от алюминиевого аналога, и чтобы не ошибиться при выборе, необходимо обращать внимание на вес изделия, который у биметаллической батареи на 60% больше.

Она несколько дороже, нежели остальные приборы, но и технические характеристики, которыми обладают данные коммуникационные элементы отопления, значительно выше.

Учитывая показатели рабочей производительности и отличную износостойкость, они полностью окупают себя за время длительной эксплуатации в условиях некачественного теплоносителя, гидравлических и воздушных ударов.

Недостатки устройства

Согласно производственной технологии, батареи из двух металлов можно разделить на два вида: изделия на основе стального каркаса и отопительные приборы, усиленные стальными трубками. Если к первому типу нет особых требований, то во втором случае особое внимание необходимо уделить надежности крепления стальных вкладышей.

У алюминия и стали разная степень теплового расширения, что может привести к смещению детали при ее недостаточной фиксации. Такой дефект приводит к перекрыванию нижнего коллектора и сбою в работе системы.

Из-за различных коэффициентов расширения металлов изменяются их линейные размеры, поэтому в момент нагрева работа радиаторов сопровождается посторонними звуками. Это, пожалуй, и все недостатки устройств, с которыми можно столкнуться.

Расчет количества секций

В зависимости от производителя и модели размеры секций биметаллических радиаторов могут отличаться между собой. Как правило, в продажу поступают приборы в виде наборных секций (по 10 шт).

От количества радиаторных сегментов зависит обогревательная мощность и, соответственно, температура воздуха в помещении.

Формула расчета

Принято считать, что одно секционное отделение отапливает пространство, равное 2 м². Однако существует более точная формула, согласно которой подсчеты будут более корректными.

Выглядит она следующим образом: А = Бx100/В, где А – количество секций, Б – площадь комнаты, В – мощность радиатора (указана производителем на упаковке или в сопроводительных документах).

Пример вычисления

Произведем расчеты на примере помещения, площадь которого равна 20 м², а мощность радиаторов – 180 Вт. В виде формулы это будет: А = 20х100/180, где в итоге мы получим А = 11,1. Можно округлить полученное значение до 11, и получится, что на такую комнату потребуется батарея, состоящая из 11 сегментов.

Если помещение находится в углу здания и продувается сквозняками, количество секций можно увеличить, тем самым обеспечив большее поступление тепла.

Правила монтажа и эксплуатации

Процесс установки радиаторов отопления основывается на их технических характеристиках и выполняется согласно инструкции производителей.

Промывка прибора

Перед началом основных работ отопительные коммуникации необходимо промыть не щелочным раствором.

Чтобы исключить протечку теплоносителя, ни в коем случае нельзя зачищать контактные поверхности материалами с абразивными частицами.

Выпускной клапан

Каждая батарея снабжается клапаном, обеспечивающим выпуск воздуха из батареи. Правильность его установки регулируется многозаходной резьбой, при этом усилие закручивания ограничивается значением в 20 кг. Во избежание загрязнения рабочей зоны клапанов, подающие системные стояки комплектуются специальными фильтрами.

Правильно вмонтированное выпускное устройство запирается после стравливания воздуха, при этом радиатор должен быть полностью заполнен теплоносителем.

Расстояние от плоскостей

На этапе составления проекта необходимо руководствоваться рекомендациями относительно расстояния биметаллических радиаторов от несущих плоскостей (от стены минимум 3 см, от пола и подоконника – не менее 10 см).

Этапы установки

Весь монтажный процесс можно разбить на несколько этапов:

1. разметка мест, на которых будут закреплены кронштейны;
2. установка кронштейнов при помощи дюбелей или цементного раствора;
3. установка радиатора путем навешивания горизонтальных межсекционных головок на кронштейны;
4. соединение батареи с коммуникацией при помощи крана или термостатического клапана;
5. установка выпускного клапана в верхней части батареи.

Советы по эксплуатации

После установки биметаллических радиаторов не рекомендуется дополнительно накрывать их экранами или ширмами, так как это приведет к ухудшению рабочих условий оборудования, а значит, теплоотдача будет снижена. Учитывая современный эстетичный внешний вид батарей, эта мера будет лишней.

Обслуживание коммуникаций не требует особых приспособлений и не займет много времени. Достаточно протирать их от пыли по мере необходимости салфеткой, смоченной в моющем растворе.

Размеры радиаторов отопления биметаллические. Радиаторы отопления: высота и длина

Чаще всего в квартирах и загородных домах сегодня устанавливают биметаллические радиаторы. Этот тип аккумулятора недорогой, имеет отличные характеристики и эстетично выглядит. Иногда жилые помещения отапливают и используют чугунные, стальные или алюминиевые модели. Размеры радиаторов — один из ключевых факторов, на это необходимо обращать внимание при покупке.

Преимущества биметаллических радиаторов

Популярность батарей такого типа объясняется очень просто.Чугунные радиаторы достаточно надежны, но выглядят не очень эстетично. К тому же их сложно монтировать. Алюминиевые батареи выглядят современно и привлекательно. Однако этот металл плохо переносит контакт с кислородом в теплоносителе. Поэтому алюминиевые радиаторы быстро выходят из строя и начинают протекать. Стальные батареи служат дольше. Однако при этом они не выглядят так эстетично.

Биметаллические модели сочетают в себе преимущества алюминиевых и стальных радиаторов. В современном интерьере такие батарейки идеально подходят.Секции в них изготовлены из алюминия. При этом служат они долго, так как трубы, по которым через них протекает теплоноситель, выполнены из стали.

Что нужно учитывать при выборе размера аккумулятора

Устанавливайте радиаторы обычно под окнами. Такое расположение позволяет максимально эффективно использовать энергию хладагента. Ввиду этого обычно выбирают габариты радиаторов.

Аккумулятор монтируется таким образом, чтобы расстояние от его верхнего края до выступа подоконника было не менее 10 см.При этом радиатор должен располагаться на высоте примерно 8-12 см от пола. При нарушении этих требований не происходит эффективного воздухообмена вблизи аккумуляторных отсеков. Следовательно, потенциал радиатора используется не полностью. Таким образом, при выборе аккумулятора в первую очередь следует смотреть на высоту. Оно должно быть примерно на 20 см меньше, чем расстояние от выступа подоконника до пола.

Размеры биметаллических радиаторов: высота

При изготовлении батарей отопления, как и любых других, конечно, соблюдаются определенные стандарты.Биметаллические радиаторы (в зависимости от модификации) по паспорту могут иметь высоту 200, 350 и 500 мм. Все эти варианты достаточно популярны, и вы можете без проблем их приобрести при необходимости. Однако цифры 200, 350 и 500 мм реальной высоты радиатора не являются, а лишь указывают расстояние между центрами впускной и выпускной труб. Но сами аккумуляторные секции обычно имеют немного большую длину. Какие габариты радиаторов отопления наиболее удобны по высоте, можно узнать, если прибавить к центру расстояние 8 см.Таким образом, аккумулятор с маркировкой 350 займет под порогом примерно 430 мм, модель 500 мм — 580 мм, 200 — 280 мм.

Ширина радиаторов

По этому показателю аккумулятор нужно подбирать максимально близко. Ширина радиатора зависит от количества секций, которое может быть разным. Необходимое количество таких элементов на одну батарею рассчитывается по специальной формуле. Считается, что для отопления 10 м. ² В помещении требуется 1 кВт мощности радиатора.Формула расчета необходимого количества секций, таким образом, выглядит так: N = S x 100 / Q. Вместо S нужно подставить показатель общей площади помещения, в котором будет установлен радиатор. . Величина Q — это мощность одной секции. Последнюю цифру определить несложно. Производитель обычно указывает в техническом паспорте емкость одной секции. Этот показатель может быть разным, но чаще его значение приближается к 180 Вт (для моделей 500 мм). 8 см — это ширина, на которую в большинстве случаев приходится одна секция радиатора.Таким образом, размеры аккумулятора напрямую влияют на его мощность.

Для примера сделаем расчет радиатора для комнаты 30 м ² . В этом случае формула будет такой: 30 x 100/180 = количество секций. То есть 16-17 штук. Ширина радиатора при этом будет большая — 16 х 8 = 128 см. Радиаторы под подоконником обычно устанавливают в специальной нише. Такой широкий радиатор в него не поместится. В этом случае достаточно купить две батареи по 8 секций.Ширина каждого составит 64 см. При выборе количества секций, помимо прочего, следует учитывать тот факт, что длина радиатора должна закрывать не менее 70-75% оконного проема.

Толщина батареи

Размеры биметаллических радиаторов отопления, таким образом, могут быть разными. Глубина обычно 80 или 100 мм. Иногда в продаже также встречаются варианты на 90 мм. В этом случае выбор зависит исключительно от личных предпочтений хозяев дома.Если ниша под аккумуляторной батареей глубокая, можно купить радиатор погуще. Если стена находится в одной плоскости с краем подоконника, стоит, конечно, купить радиатор на 80 мм. В этом случае при необходимости его будет легче замаскировать.

Размеры чугунных радиаторов

Стандартные советские батареи этого типа имели высоту 580 мм, ширину ребра — 94 мм и толщину 140 мм. Многие владельцы домов и квартир до сих пор считают такие модели самыми надежными. Поэтому чугунные радиаторы сегодня по-прежнему востребованы.Производители, конечно, заметили это и начали поставлять на рынок чугунные радиаторы в том числе в стиле ретро, ​​отличающиеся очень привлекательным дизайном. При желании для дома можно, конечно, купить и такие батарейки. Их размеры могут отличаться. На рынке представлены младшие, стандартные и высокие модели этого типа. Примерные размеры чугунных радиаторов разных типов можно увидеть в таблице ниже.

Размеры чугунных батарей

Аккумулятор	Расстояние между центрами (см)	Высота (см)	Глубина (см)	Ширина секции (см)
Низкий	30	38,8	14	9,3
Стандартный	—	64,5 66	10-17,4	4,5-6,3
Высокая	—	66-98	60-203	—

Очень часто стильные чугунные ретро-радиаторы имеют небольшие ножки.В этом случае высота рассчитывается, конечно, с их учетом.

Какие габариты у стальных радиаторов

Конструктивно эти батареи отличаются и от чугунных, и от биметаллических. Стальные радиаторы представляют собой единую прямоугольную панель. Внутри него есть каналы, предназначенные для теплоносителя. В продаже также есть стальные трубчатые радиаторы. По внешнему виду они напоминают чугунные модели. В свою очередь, трубчатые батареи могут быть секционными или сплошными.

Стальные радиаторы отопления габариты по высоте и ширине могут быть самыми разными.Выбирая такие радиаторы, в первую очередь обращайте внимание на толщину. Чем больше этот показатель, тем мощнее аккумулятор. Толщина стальных радиаторов зависит от количества панелей и рядов ребер. Последний показатель может составлять от 0 до 3. Таким образом, толщина радиатора из стали чаще всего составляет 61-170 мм.

Ширина трубчатых радиаторов зависит от количества используемых в них секций. Модели этого типа из-за особой конструкции обычно устанавливаются только в офисах или административных помещениях.

Алюминиевые модели

Есть алюминиевые радиаторы, размеры по высоте и длине значительные или малые. Но самый распространенный вариант — это такой аккумулятор с межосевым расстоянием 350 и 500 мм. Примерно 80% всех доступных на рынке алюминиевых моделей имеют именно такую ​​высоту. Но иногда в продаже встречаются и радиаторы с межосевым расстоянием 20-80 см.

В последнее время производители начали выпускать очень интересные цокольные модели алюминиевых аккумуляторов.Визуально размеры радиаторов отопления этой версии очень малы. Все дело в их незначительном росте. Однако длина таких моделей может быть довольно большой. При желании на рынке сегодня можно найти очень интересные вертикальные алюминиевые радиаторы. В таких моделях высота может достигать 2-2,5 м, а ширина — быть незначительной.

Глубина радиаторов этой разновидности, как и биметаллических, может составлять 8 или 10 см. Ширина алюминиевого отсека аккумулятора в большинстве случаев составляет 8 см.

Особенности монтажа радиаторов

Размеры биметаллических радиаторов, как чугунных, так и алюминиевых, поэтому следует выбирать максимально тщательно. Независимо от того, какого размера, однако, и не был установлен аккумулятор, конечно, это необходимо правильно. К стене радиаторы обычно крепятся на кронштейнах. Перед установкой разметка обязательна. Устанавливайте радиаторы либо строго горизонтально, либо с небольшим уклоном в сторону тока теплоносителя. В последнем случае легче удалить воздушные пробки с секций.Подключите аккумулятор к сети тремя способами: снизу, по диагонали и сбоку. В любом случае на каждый радиатор нужно ставить индивидуальный вентиль. Это позволяет ремонтировать аккумулятор, не отключая всю систему отопления в целом. Также на каждом радиаторе обязателен кран Маевского (или некоторые его современные аналоги).

p>

Исследование окисления биметаллических частиц в трех измерениях в наномасштабе

Характеристика частиц Ni-Co до и после окисления

Частицы Ni-Co, выращенные на углеродных нанотрубках (УНТ), были синтезированы с помощью стратегии реакции восстановления пропиткой.Сравнение частиц Ni – Co до и после окисления на воздухе показано на рис. 1. Трехмерная внутренняя структура частиц реконструирована с помощью широкоугольной кольцевой сканирующей электронной микроскопии в темном поле (HAADF-STEM) томографии. На рис. 1а представлен объемный рендеринг трехмерной реконструкции нетронутой частицы. Это показывает, что чистая частица имеет твердую структуру с огранением граней. (Двумерная морфология и распределение частиц также показаны на дополнительном рис.1а, б). Картирование спектроскопии потерь энергии электронов STEM (EELS) на рис. 1b показывает смешение никеля и кобальта в ансамбле частиц, что указывает на образование сплава Ni-Co. Атомные отношения между Ni и Co рассчитываются с использованием континуальной части кромок никеля и кобальта L _2,3 с удалением множественного рассеяния от каждой частицы, показанной на рис. 1b. Статистические данные показаны на дополнительном рис. 1d, а среднее измеренное соотношение составляет Ni: Co = 1,90 ± 0,09, что близко к номинальному значению, 2.Индексированные пики рентгеновской дифракционной картины на дополнительном рис. 1e соответствуют гранецентрированной кубической (ГЦК) структуре, которая согласуется с анализом выбранной области электронной дифракции (SAED) на дополнительном рис. 1c. Это указывает на то, что атомы Co занимают случайные позиции замещения, что приводит к образованию сплава Co с ГЦК Ni ₂ Co ¹⁷ . После нагревания при 450 ° C на воздухе в течение часа частицы Ni ₂ Co полностью окислились. Рисунок 1c показывает, что трехмерная наноструктура частиц имеет ряд внутренних полостей и пустот.Составное распределение никеля и кобальта для большого количества наночастиц показано на рис. 1г. Стоит отметить, что частицы оксида покрыты обогащенным кобальтом поверхностным слоем, что указывает на присутствие сегрегации кобальта.

Рис. 1. Частицы Ni – Co до и после полного окисления на воздухе.

( a, c ) Томографические реконструкции HAADF-STEM частиц до и после окисления, соответственно. ( b , d ) Карты EELS пространственного распределения кобальта и никеля в различных наночастицах ( b ) до и ( d ) после окисления.Множественное неупругое рассеяние было удалено из спектров EELS, чтобы исключить влияние разницы толщин. Масштабная шкала, 50 нм.

In situ Исследование окружающей среды окисления Ni – Co

На рисунке 2 представлены результаты исследования структуры и состава частиц Ni ₂ Co в процессе окисления при повышенных температурах с помощью просвечивающего электронного микроскопа в окружающей среде. Наблюдения в реальном времени показывают, что окисление проходит в две стадии. Профили нагрева на двух этапах показаны на дополнительном рис.2. На первом этапе частица была частично окислена с образованием структуры ядро-оболочка, как показано в дополнительном фильме 1. На рис. 2а представлены несколько неподвижных изображений одиночной частицы в выбранные моменты времени, демонстрирующие ее структурную эволюцию во время окисления. После окисления в течение 61 с при 400 ° C окисление началось в двух вершинах частицы, что привело к образованию двух полостей (на что указывает их более низкая интенсивность на изображениях ADF-STEM, см. Стрелки на рис. 2a (ii)). ). Это преимущественное зарождение из ребер и вершин наблюдалось и у других частиц.При продолжении окисления начали появляться дополнительные полости и одновременно формировался внешний оксидный слой. Это указывает на то, что атомы были удалены из металлического ядра и диффундировали через оксидный слой, чтобы соединиться с кислородом, как описано с помощью эффекта Киркендалла ^18,19 . Однако окисление металлического ядра замедлялось и прекращалось по мере увеличения толщины оболочки. После первой стадии окисления было выполнено in situ картирование частицы с помощью STEM-EELS. На рис. 2а показано, что тонкий слой оксида, обогащенного кобальтом, отделяется от внешней стенки оболочки, оставляя слой оксида с высоким содержанием никеля на внутренней стенке.Это существенно контрастирует с распределением элементов на поверхности исходных частиц, показанным на дополнительном рисунке 3.

Рисунок 2: Наблюдение на месте структурных и композиционных изменений во время окисления Ni ₂ Co.

( a ) In situ Изображения ADF-STEM одной частицы на первой стадии окисления показывают миграцию элементов изнутри частицы к поверхности, приводящую к образованию структуры ядро-оболочка.Картирование in situ EELS элементов O, Co и Ni показывает, что оболочка состоит из бинарного оксида Ni и Co с несколькими нанодоменами оксида Co на внешней стороне. ( b ) In situ Изображения частицы с помощью ADF-STEM во время дальнейшего окисления показывают окисление внутреннего ядра. Распределение элементов O, Co и Ni в полностью окисленном образце показывает, что частица окружена оксидами, богатыми Co. ( a ) и ( b ) относятся к разным частицам. ( c ) Серия поперечных сечений и изоповерхностей, созданных методом электронной томографии, позволяет визуализировать внутреннюю структуру частично окисленной частицы.Масштабная шкала, 50 нм.

Окисление продолжали на второй стадии, постепенно повышая температуру. Z-контрастные изображения временной последовательности STEM показаны на рис. 2b и дополнительном видео 2. После нагревания при 500 ° C в течение 18 с и при 520 ° C в течение 2 с в кислороде металлическое ядро ​​начало окисляться внутри ранее сформированного оксидный слой и еще одна оболочка, появившаяся внутри, как показано оранжевыми стрелками на рис. 2b (ii). По мере того, как окисление прогрессировало, оболочка расширялась дальше и образовывала двойную оболочку в частице, как показано на рис.2b (v). Карты EELS после полного окисления на рис. 2c представляют распределение элементов O, Co и Ni: из этого мы видим, что частица покрыта слоем оксида, обогащенного кобальтом. Кристаллическая структура определяется из шаблона SAED на дополнительном рис. 4b, который может быть проиндексирован для согласования со структурой шпинели Ni _x Co _3-x O ₄ .

Это окисление металлического ядра внутри оболочки противоречит преобладающему мнению о том, как эффекты Киркендалла работают в системах окисления металлов, то есть о том, что металлическая частица будет выдолблена во время окисления ^18,20 .Однако мы неоднократно наблюдали это явление внутреннего окисления (еще одно наблюдение in situ с аналогичными эффектами представлено на дополнительном рис. 5). Сообщалось, что наночастицы Pb не образуют внутренних нанопастек во время окисления, потому что в этой системе анионы кислорода диффундируют быстрее, чем катионы свинца ²¹ . Однако в системах Ni – Co их одноэлементные наночастицы образуют полые структуры во время окисления ^18,22 . Следовательно, менее вероятно, что наблюдаемое явление внутреннего окисления является результатом быстрого переноса кислорода внутрь посредством диффузии.

Чтобы количественно исключить возможность диффузии кислорода внутрь через исходную оксидную оболочку, мы сравнили зависящую от температуры самодиффузию катионов и аниона кислорода в NiO и CoO, используя данные, извлеченные из литературы ^{23,24, 25,26,27,28} (см. Дополнительный рис. 6). Мы обнаружили, что в оксидах никеля и кобальта коэффициент диффузии кислорода на несколько порядков ниже, чем коэффициент диффузии соответствующих им катионов как в объеме, так и по границам зерен.Очень маловероятно, что кислород может достичь металлов в ядре, диффундировав через оксидную оболочку в наших температурных условиях. Следовательно, мы подозреваем, что это отклонение от регулярной полой структуры Киркендалла могло быть связано с образованием точечных отверстий в оксидной оболочке, то есть молекулы кислорода могли проникать внутрь первой оболочки и непосредственно окислять металлы в ядре ²⁹ . Однако визуализация в реальном времени обеспечивает только проекционные изображения. Точечные отверстия в наномасштабе перекрываются с другими материалами в направлении проекции, что затрудняет точное определение их местоположения.Чтобы надежно визуализировать трехмерную структуру окисленных частиц без неоднозначности, мы реконструировали частично окисленную частицу с помощью электронной томографии с использованием сигналов ADF-STEM в ETEM сразу после того, как мы погасили реакцию, снизив температуру реакции до комнатной.

Трехмерная реконструкция частицы представлена ​​на рис. 2c и дополнительном видео 3. Поскольку мы использовали сигналы ADF-STEM для томографической реконструкции, интенсивности восстановленных томограмм можно напрямую интерпретировать, причем более высокие интенсивности отражают более высокую атомную массовую плотность.Как показано на прогрессивных изображениях поперечного сечения частицы, существует два различных уровня интенсивности. Более низкий уровень интенсивности связан с оксидом, а более высокий уровень интенсивности представляет непрореагировавший металл. (Это связано с тем, что металл имеет более высокую плотность упаковки атомов никеля / кобальта, чем оксид.) Если внимательно посмотреть на реконструированные поперечные сечения на рис. 2c, существует очевидная граница с низкой интенсивностью между внутренними оксидами и внешней оксидной оболочкой. Это указывает на то, что окисление частицы продвинулось дальше первой стадии.В результате реконструкции мы также обнаружили, что внешняя оксидная оболочка не является сплошной, но имеет отверстия, как показано стрелкой на рис. 2c (iv).

Ex situ validation

Стоит отметить, что электронные лучи могут вызывать детонационные повреждения, локальный нагрев и индуцированную коалесценцию. Чтобы исключить влияние электронного луча, мы выполнили ex situ количественную оценку температурно-зависимых изменений структуры, состава и валентного состояния частиц Ni ₂ Co во время окисления на воздухе.Как показано на рис. 3а, изменение структуры и состава в зависимости от температуры было зарегистрировано с помощью изображений HAADF-STEM и карт STEM-EELS.

Рис. 3: Ex situ наблюдение за частицей Ni ₂ Co в зависимости от температуры окисления.

Данные получены для частиц, окисленных на воздухе в течение 1 часа при различных температурах. ( a ) Изображения HAADF-STEM и сопоставления EELS. Отображение EELS показано после удаления множественного рассеяния. Масштабная шкала, 50 нм.(Обратите внимание, что это четыре разные частицы из образцов при разных температурах реакции.) ( b ) Четыре EELS-спектра Co и Ni L _2,3 краев соответственно, извлеченные из EELS-изображений четырех частиц в () ). ( c ) Доля окисленного Co в окисленном и металлическом Co, рассчитанная по ( b ). ( d ) Доля окисленного Ni в окисленном и металлическом Ni, рассчитанная по ( b ). ( e ) Атомное соотношение кислорода в элементах O, Co и Ni, рассчитанное по формуле ( b ).

Для образцов, нагретых до 380 ° C в течение часа, на поверхности частицы инициировалось биметаллическое окисление и формировался тонкий слой оксида Ni – Co толщиной ∼5–10 нм. Состав никеля и кобальта в оксидной оболочке имеет объемное соотношение 2: 1, за исключением полости в вершине, указанной стрелкой. Оболочка вокруг участка выщелачивания металла — место образования полости, обозначенное стрелками, — имеет более высокий состав кобальта, чем остальная часть оксидного слоя.Это говорит о том, что после активации эффекта Киркендалла большему количеству атомов Co, чем атомов Ni, может быть легче мигрировать через оксидную оболочку с образованием оксидов, богатых Co.

Для образцов, нагретых до 400 ° C в течение часа, большее количество атомов металла было удалено из металлического ядра и проникло через оксидный слой, чтобы соединиться с кислородом, и, таким образом, размер полости увеличился, а оксидная оболочка стала толще. Кроме того, вместо нескольких доменов, богатых кобальтом, вся оболочка была покрыта тонким слоем богатого кобальтом оксида.Профили линий концентрации никеля и кобальта на дополнительном рис. 7e количественно показывают эту сегрегацию. Спектры EELS в объемах с преобладанием Co и с преобладанием Ni на дополнительном рис. 7f указывают на сосуществование кобальта и никеля в двух объемах, предполагая, что атомы кобальта и никеля могут взаимно диффундировать с образованием оксида Ni-Co.

Для образцов, нагретых до 450 ° C в течение часа, частица полностью окислилась. Также четко прослеживается сегрегация оксида кобальта. Рисунок SAED этого материала соответствует структуре шпинели Ni _x Co _3-x O ₄ (дополнительный рис.8). Это согласуется с кристаллической структурой, сформированной в ETEM.

Чтобы связать структурную эволюцию с долей металлического окисления, мы использовали EELS для отслеживания изменений электронной структуры кобальта и никеля. На рис. 3b показаны тонкие ближние структуры краев Co и Ni L _2,3 , записанные на четырех образцах, обработанных при комнатной температуре: 380, 400 и 450 ° C. Поскольку исходный материал представляет собой сплав никеля и кобальта (на основании анализа дифракции рентгеновских лучей и диаграмм SAED на дополнительном рис.1), свежеприготовленный спектр можно использовать в качестве эталонных спектров металлического Co «0» и Ni «0» («отпечатки пальцев»). Точно так же образец после полного окисления при 450 ° C можно приблизительно отнести к отпечаткам пальцев с полностью окисленным Co и полностью окисленным Ni. L _2,3 ближние тонкие структуры металлов со средним валентным состоянием между этими двумя конечными точками могут быть разложены на линейную комбинацию двух отпечатков пальцев. Чтобы улучшить чистоту отпечатков пальцев, они, в свою очередь, были уточнены с использованием метода многомерного разрешения кривой ³⁰ .Соответствующий коэффициент разложения окисленного компонента Co отражает долю окисления (рис. 3c, d). Мы видим, что окисленная фракция увеличивается с температурой. Это дополнительно подтверждается изменением доли кислорода в зависимости от температуры реакции на рис. 3e.

Две различные морфологии частиц наблюдаются в образце после полного окисления при 450 ° C на воздухе в течение часа. На рис. 4а, б показана трехмерная структура этих двух типов частиц. 2D проекционные виды показаны на дополнительном рис.9; однако эти изображения не могут напрямую визуализировать внутреннюю структуру частиц. Последовательные изображения поперечного сечения и 3D-рендеринг на рис. 4а показывают, что частицы первого типа имеют твердую оболочку с одной единственной пустотой внутри. Этот тип частиц (Тип I) меньше по размеру (<150 нм при окислении) и встречается в продукте на 3%. Этот тип частиц имеет полностью полую структуру, которая является результатом обычного эффекта Киркендалла. Наличие твердой оксидной оболочки предотвращает проникновение кислорода, так что металлические элементы должны диффундировать через оксидный слой для окисления на поверхности.Это приводит к образованию внутри частицы большой пустоты. Однако в продукте преобладает второй тип частиц (Тип II). Он имеет пористую оболочку с более низкой долей пустотного объема по сравнению с первым типом, как показано на рис. 4b. Образование точечных отверстий в оксидной оболочке можно объяснить эффектом изолированного роста, вызванным несмачиваемостью, а также релаксацией деформации из-за несоответствия решеток между металлической сердцевиной и металлической оксидной оболочкой во время процесса окисления ^{2, 31} .Образованные точечные отверстия могут способствовать проникновению молекул кислорода в условиях реакции; следовательно, металл может окисляться внутри оболочки, что, однако, не наблюдалось при окислении их исходных монометаллических структур, таких как наносферы кристаллического никеля и наносферы кобальта, потому что во время их окисления образовывались конформные оболочки ^22,32 . Эти результаты согласуются с предположением о том, что кислород может проникать через оболочку, как обсуждалось во время объяснения эксперимента in situ с ПЭМ , показанного на рис.2б, в.

Рис. 4. Трехмерная структура, элементная карта и данные элементной ассоциации для полностью окисленных частиц.

( a ) Трехмерная структура частицы типа I с твердой оболочкой и большой долей полого объема (44,79%). ( b ) Трехмерная структура частицы типа II, которая имеет нанопористую оболочку и небольшую объемную долю полостей (11,52%) по сравнению с ( a ). ( c ) Трехмерное распределение элементов после удаления множественного рассеяния. ( d , e ) Последовательные поперечные сечения и 3D-рендеринг карты смешанного цвета Ni и Co и карты HAADF-STEM, соответственно.Сравнение ( d ) с ( e ) показывает, что большое количество нанодоменов элементов Co пространственно отделены от Ni и сосредоточены на внешней стороне оболочки и вокруг отверстий. Масштабная шкала, 50 нм. ( f ) Дробное распределение количества вокселей Co в Co и Ni. ( г ) Относительные концентрации трехмерных элементарных ассоциаций. ( h ) Распределение элементов как функция расстояния от центра наносферы, рассчитанное с использованием данных 3D STEM-EELS.

На рис. 4c – h представлены трехмерные распределения элементов полностью окисленной частицы, образованной окислением при 450 ° C на воздухе в течение часа, реконструированные с помощью химической чувствительной электронной томографии (томография STEM-EELS). Цветовые карты отдельных элементов в трехмерных координатах непосредственно визуализируются на рис. 4c, а также в дополнительном фильме 4. Распределения внутренних элементов визуализируются путем нарезки конкретных реконструкций элементов (см. Рис. 4d и дополнительный ролик 5).Реконструкция Z-контрастной томографии на рис. 4e демонстрирует, что в частицах оксида есть полости и пустоты, которые нельзя непосредственно наблюдать на проекционных изображениях. Сравнивая рис. 4d, e, легко определить, что существует более высокая концентрация кобальта на внешней поверхности оболочки, а также вокруг внутренних поверхностей пустот / отверстий. Это существенно контрастирует с частицами типа I, у которых внутренняя поверхность содержит меньше кобальта (дополнительный рис. 7d). Это снова убедительно свидетельствует о том, что кислород проник в частицу и непосредственно окислил оставшееся металлическое ядро, в результате чего образовались обогащенные кобальтом поверхности на внутренних пустотах.

Чтобы количественно определить, разделены или смешаны Co и Ni, мы рассчитали объемную долю частицы как функцию от состава кобальта (показано на рис. 4f). Полученная гистограмма состав-объем имеет непрерывное распределение: это указывает на то, что сегрегация кобальта имеет градиентный профиль (в соответствии с дополнительным рис. 7e). На это также указывает статистический анализ рис. 4g, который показывает, что «ассоциация» Ni-Co высока (82%). Под ассоциацией мы подразумеваем, что данный воксель элемента A содержит как Ni, так и Co в соотношении концентраций от 1: 9 до 9: 1.Это еще раз показывает, что в составе частицы преобладают биметаллические оксиды шпинели Ni – Co. Радиально усредненное распределение элементов (рассчитанное с использованием данных томографии EELS) показывает, что существует сегрегация кобальта наружу (рис. 4h), что согласуется с наблюдениями на рис. 1d и 2b.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки вашего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.
  Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере уже в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г.,
  браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.
  Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie
потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт
не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к
остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Патент США на плавкие биметаллические шины для батарейных массивов Патент (Патент № 10,964,988, выдан 30 марта 2021 г.)

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Это раскрытие относится к аккумуляторным блокам для электрифицированных транспортных средств и, в частности, к модулям соединителей схем аккумуляторных цепей, которые включают в себя плавкие биметаллические шины.

ИСТОРИЯ ВОПРОСА

Стремление снизить расход автомобильного топлива и выбросы хорошо задокументировано. Поэтому разрабатываются электрифицированные транспортные средства, которые уменьшают или полностью исключают использование двигателей внутреннего сгорания. В целом, электрифицированные транспортные средства отличаются от обычных автомобилей, поскольку они выборочно приводятся в движение одной или несколькими электрическими машинами с батарейным питанием. Обычные автомобили, напротив, полагаются исключительно на двигатель внутреннего сгорания для приведения в движение транспортного средства.

Высоковольтный аккумуляторный блок обычно питает электрические машины и другие электрические нагрузки электрифицированного транспортного средства. Батарейный источник питания включает в себя множество аккумуляторных элементов. Элементы аккумуляторной батареи должны быть надежно соединены друг с другом, чтобы обеспечить необходимый уровень напряжения и мощности для работы электрифицированного транспортного средства. Для электрического соединения аккумуляторных элементов обычно требуются многочисленные детали, включая, помимо прочего, шины, проводку и датчики.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Набор аккумуляторов согласно примерному аспекту настоящего раскрытия включает в себя, среди прочего, группу элементов батареи и модуль соединителя схемы, сконфигурированный для электрического соединения группы элементов батареи.Модуль схемного соединителя включает в себя первую шину, состоящую из одного материала, и вторую шину, которая является плавкой и состоит, по меньшей мере, из двух разнородных материалов.

В дополнительном неограничивающем варианте осуществления вышеупомянутой группы батарей группировка аккумуляторных элементов включает литий-ионные карманные элементы или литий-ионные призматические элементы.

В дополнительном неограничивающем варианте осуществления любой из вышеупомянутых батарейных групп модуль схемного соединителя включает в себя держатель для размещения первой шины и второй шины.

В дополнительном неограничивающем варианте осуществления любой из вышеупомянутых батарейных групп модуль схемного разъема включает в себя крышку, прикрепляемую к держателю.

В дополнительном неограничивающем варианте осуществления любого из вышеупомянутых батарейных массивов единственный материал первой шины включает медь, латунь или алюминий.

В дополнительном неограничивающем варианте осуществления любой из вышеупомянутых батарейных групп, по меньшей мере, два разнородных материала включают медь и алюминий.

В дополнительном неограничивающем варианте осуществления любой из вышеупомянутых батарейных групп, по меньшей мере, два разнородных материала включают в себя первый материал, имеющий первую точку плавления, и второй материал, имеющий вторую точку плавления, которая ниже первой точки плавления.

В дополнительном неограничивающем варианте осуществления любого из вышеупомянутых массивов батарей вторая шина включает в себя первую секцию, изготовленную из первого материала, вторую секцию, изготовленную из второго материала, и третью секцию, изготовленную из первого материала.

В дополнительном неограничивающем варианте осуществления любой из вышеупомянутых батарейных групп первая секция представляет собой удлиненную полосу, прикрепленную к выводу одного элемента из группы батарейных элементов, третья секция представляет собой плоский язычок, на который вставляется контактный стержень. , а вторая секция соединяет первую секцию и третью секцию.

В дополнительном неограничивающем варианте осуществления любого из вышеупомянутых батарейных массивов вторая секция включает в себя выемку, которая устанавливает плавкую вставку второй шины.

В дополнительном неограничивающем варианте осуществления любого из вышеупомянутых батарейных массивов вторая шина включает выемку, которая устанавливает плавкую вставку.

В дополнительном неограничивающем варианте осуществления любого из вышеупомянутых батарейных массивов плавкая вставка расположена внутри секции с низкой температурой плавления второй шины.

В дополнительном неограничивающем варианте осуществления любого из вышеупомянутых массивов батарей вторая шина включает в себя верхнюю часть, состоящую из первого материала, и нижнюю часть, состоящую из второго материала. Второй материал имеет более низкую температуру плавления по сравнению с первым материалом.

В дополнительном неограничивающем варианте осуществления любой из вышеупомянутых батарейных групп нижняя часть включает выемку, которая устанавливает плавкую вставку.

В дополнительном неограничивающем варианте осуществления любой из вышеупомянутых батарейных групп, по меньшей мере, два разнородных материала включают первый материал, соединенный со вторым материалом посредством соединения типа «ласточкин хвост».

Способ согласно другому иллюстративному аспекту настоящего раскрытия включает, среди прочего, электрическое соединение группы аккумуляторных элементов с модулем схемного соединителя. Модуль схемного соединителя включает в себя первую шину, состоящую из одного материала, и вторую шину, которая является плавкой и состоит, по меньшей мере, из двух разнородных материалов.

В дополнительном неограничивающем варианте осуществления вышеупомянутого способа единственный материал включает медь, латунь или алюминий, а по меньшей мере два разнородных материала включают медь и алюминий.

В дополнительном неограничивающем варианте осуществления любого из вышеупомянутых способов первая шина подключается к первой клемме первого аккумуляторного элемента группы аккумуляторных элементов, а вторая сборная шина подключается ко второй клемме второй аккумуляторный элемент из группы аккумуляторных ячеек и принимает контактный штифт.

В дополнительном неограничивающем варианте осуществления любого из вышеупомянутых способов вторая шина включает плавкую вставку, а вторая шина может разорваться на плавкой вставке в ответ на событие короткого замыкания.

В дополнительном неограничивающем варианте осуществления любого из вышеупомянутых способов, по меньшей мере, два разнородных материала включают в себя первый материал и второй материал, которые соединены в соединении типа «ласточкин хвост» посредством процесса плакированного металла.

Варианты осуществления, примеры и альтернативы из предыдущих абзацев, формулы изобретения или следующего описания и чертежей, включая любой из их различных аспектов или соответствующих индивидуальных особенностей, могут быть взяты независимо или в любой комбинации.Признаки, описанные в связи с одним вариантом осуществления, применимы ко всем вариантам осуществления, если только такие признаки не являются несовместимыми.

Различные особенности и преимущества этого раскрытия станут очевидными для специалистов в данной области техники из следующего подробного описания. Чертежи, сопровождающие подробное описание, можно кратко описать следующим образом.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

РИС. 1 схематично показана трансмиссия электрифицированного транспортного средства.

РИС. 2 и 3 иллюстрируют батарею для аккумуляторной батареи электрифицированного транспортного средства.

РИС. 4 представляет собой вид в разрезе 4 — 4 массива батарей, показанного на фиг. 3.

РИС. 5 иллюстрирует модуль схемного соединителя батареи, показанной на фиг. 2-3.

РИС. 6 иллюстрирует примерную плавкую биметаллическую шину для модуля схемного соединителя массива батарей.

РИС. 7 иллюстрирует еще одну примерную плавкую биметаллическую шину для модуля схемного соединителя массива батарей.

РИС. 8 схематично иллюстрирует процесс плакированного металла для соединения компонентов, изготовленных из разнородных металлических материалов.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

В этом раскрытии подробно описаны примерные конструкции аккумуляторных батарей для использования в электрифицированных транспортных средствах. Примерные аккумуляторные батареи, которые могут быть включены в аккумуляторные блоки электрифицированного транспортного средства, могут включать в себя группу аккумуляторных ячеек и модуль схемного соединителя, сконфигурированный для электрического соединения группы аккумуляторных элементов. Модуль схемного соединителя может включать в себя первую шину, изготовленную из одного материала, и вторую шину, которая является плавкой и изготовлена ​​по меньшей мере из двух разнородных материалов.Эти и другие особенности обсуждаются более подробно в следующих параграфах этого подробного описания.

РИС. 1 схематично показана трансмиссия 10 электрифицированного транспортного средства 12 . В варианте осуществления трансмиссия 10 является трансмиссией гибридного электрического транспортного средства (HEV). Однако, несмотря на то, что описанные в варианте осуществления как HEV, концепции, описанные в данном документе, могут распространяться на другие электрифицированные транспортные средства, включая, помимо прочего, подключаемые гибридные электромобили (PHEV), аккумуляторные электромобили (BEV), транспортные средства на топливных элементах, и т.п.

В варианте осуществления трансмиссия 10 представляет собой систему трансмиссии с разделением мощности, которая использует первую и вторую системы привода. Первая система привода включает в себя комбинацию двигателя 14 и генератора 18 (т.е. первую электрическую машину). Вторая система привода включает в себя, по меньшей мере, двигатель 22 (т.е. вторую электрическую машину), генератор 18 и аккумуляторную батарею 24 . В этом примере вторая система привода рассматривается как система электропривода трансмиссии 10 .Каждая первая и вторая приводные системы способны генерировать крутящий момент для приведения в движение одного или нескольких комплектов ведущих колес 28 электромобиля 12 . Хотя конфигурация разделения мощности изображена на фиг. 1, это раскрытие распространяется на любой гибридный или электрический автомобиль, включая полные гибриды, параллельные гибриды, серийные гибриды, мягкие гибриды или микрогибриды.

Двигатель 14 , который может быть двигателем внутреннего сгорания, и генератор 18 могут быть соединены через блок передачи мощности 30 , такой как планетарный ряд.Конечно, для соединения двигателя 14 с генератором 18 могут использоваться другие типы блоков передачи мощности, включая другие зубчатые передачи и трансмиссии. В неограничивающем варианте осуществления блок передачи мощности 30, представляет собой планетарный редуктор, который включает в себя коронную шестерню 32 , солнечную шестерню 34 и узел водила 36 .

Генератор 18 может приводиться в движение двигателем 14 через блок передачи мощности 30 для преобразования кинетической энергии в электрическую.Генератор 18 может альтернативно функционировать как двигатель для преобразования электрической энергии в кинетическую энергию, тем самым передавая крутящий момент на вал 38 , соединенный с блоком передачи мощности 30 . Поскольку генератор 18 оперативно соединен с двигателем 14 , скорость двигателя 14 может регулироваться генератором 18 .

Кольцевая шестерня 32 блока передачи мощности 30 может быть соединена с валом 40 , который соединен с ведущими колесами автомобиля 28 через второй блок передачи мощности 44 .Второй блок передачи мощности , 44, может включать в себя зубчатую передачу, имеющую множество шестерен , 46, . Также могут быть подходящими другие блоки передачи энергии. Шестерни 46 передают крутящий момент от двигателя 14 к дифференциалу 48 , чтобы в конечном итоге обеспечить тягу ведущим колесам автомобиля 28 . Дифференциал , 48, может включать в себя множество шестерен, которые позволяют передавать крутящий момент на ведущие колеса 28 транспортного средства.В неограничивающем варианте осуществления второй блок передачи мощности 44 механически соединен с осью 50 через дифференциал 48 для распределения крутящего момента на ведущие колеса 28 транспортного средства.

Двигатель 22 также может использоваться для привода ведущих колес 28 транспортного средства путем передачи крутящего момента на вал 52 , который также соединен со вторым блоком передачи мощности 44 . В неограничивающем варианте осуществления двигатель 22 и генератор 18 взаимодействуют как часть системы рекуперативного торможения, в которой как двигатель 22 , так и генератор 18 могут использоваться в качестве двигателей для вывода крутящего момента.Например, двигатель 22 и генератор 18 могут каждый выводить электрическую мощность на аккумуляторную батарею 24 .

Аккумулятор 24 представляет собой примерный аккумулятор электрифицированного транспортного средства. Батарейный источник питания 24, может быть высоковольтным тяговым батарейным источником питания, который включает в себя один или несколько батарейных массивов 25 (то есть батарейные сборки или группы аккумуляторных элементов), размещенных внутри сборки корпуса 27 . Батареи 25 способны выдавать электрическую мощность для работы двигателя 22 , генератора 18 и / или других электрических нагрузок электрифицированного транспортного средства 12 .Другие типы устройств накопления энергии и / или устройств вывода также могут использоваться для электрического питания электрифицированного транспортного средства 12 .

В варианте осуществления электрифицированное транспортное средство 12 имеет два основных рабочих режима. Электрифицированное транспортное средство 12 может работать в режиме электромобиля (EV), где двигатель 22 используется (обычно без помощи двигателя 14 ) для приведения в движение транспортного средства, тем самым истощая аккумуляторный блок 24 в состоянии заряда до максимально допустимой скорости разряда при определенных режимах движения / циклах.Режим EV является примером режима работы с истощением заряда для электрифицированного транспортного средства 12 . В режиме EV состояние заряда аккумуляторной батареи 24 может увеличиваться при некоторых обстоятельствах, например, из-за периода рекуперативного торможения. Двигатель 14 обычно выключен в режиме электромобиля по умолчанию, но может работать по мере необходимости в зависимости от состояния системы транспортного средства или с разрешения оператора.

Электрифицированное транспортное средство 12 может дополнительно работать в гибридном (HEV) режиме, в котором двигатель 14 и двигатель 22 используются для приведения в движение транспортного средства.Режим HEV является примером режима работы с поддержанием заряда для электрифицированного транспортного средства 12 . В режиме HEV электрифицированное транспортное средство 12 может уменьшить использование тяги двигателя 22 , чтобы поддерживать состояние заряда аккумуляторной батареи 24 на постоянном или приблизительно постоянном уровне за счет увеличения мощности двигателя 14 . Электрифицированное транспортное средство , 12, может эксплуатироваться в других режимах работы в дополнение к режимам EV и HEV в рамках этого раскрытия.

РИС. 2, 3 и 4 иллюстрируют батарею 25 , которую можно использовать в электрифицированном транспортном средстве. Например, аккумуляторная батарея 25 может быть компонентом аккумуляторной батареи 24 электрифицированного транспортного средства 12 , показанного на фиг. 1. Блок батарей 25 может быть упакован вместе с одним или несколькими дополнительными блоками батарей внутри узла корпуса 27 блока батарей 24 по фиг. 1.

Батарейный блок 25 включает в себя множество батарейных элементов 56 (лучше всего видно на виде в поперечном сечении на фиг.4) в которых накапливается энергия для питания различных электрических нагрузок электрифицированного транспортного средства 12 . Хотя на фиг. 2-4, батарея 25 может использовать большее или меньшее количество ячеек в рамках этого раскрытия. Другими словами, это раскрытие не ограничивается конкретной конфигурацией, показанной на иллюстративных фигурах.

Элементы батареи 56 могут быть уложены бок о бок вдоль оси A стопки (см. ФИГ.4) для создания группы аккумуляторных элементов 56 , иногда называемой «стопкой элементов». В одном варианте осуществления аккумуляторные элементы , 56, представляют собой пакетные литий-ионные элементы. Однако элементы батареи, имеющие другую геометрию (цилиндрическую, призматическую и т. Д.), Другой химический состав (никель-металлгидрид, свинцово-кислотный и т. Д.) Или и то, и другое, могут альтернативно использоваться в рамках этого раскрытия.

Батарейные элементы 56 могут удерживаться в рамках массива 57 . Каждая рама массива 57 , например, может содержать один или несколько аккумуляторных элементов 56 .В варианте осуществления рамы массива 57 представляют собой пластмассовые компоненты, которые удерживают два аккумуляторных элемента 56 . В другом варианте осуществления тепловое ребро 59 (см. Фиг. 4) также удерживается рамками 57 массива. Тепловые ребра 59 могут быть расположены между соседними элементами батареи 56 пакета элементов для термического управления любым теплом, выделяемым элементами батареи 56 .

Элементы батареи 56 массива 25 батареи могут дополнительно поддерживаться опорной конструкцией 58 , расположенной по внешнему периметру стопки элементов.В одном варианте осуществления опорная конструкция , 58, включает в себя одну или несколько решетчатых пластин 60 и одно или несколько креплений 62 . Вместе пластины 60 массива и крепления 62 аксиально ограничивают аккумуляторные элементы 56 и рамы массива 57 в сложенной конфигурации. Общее количество пластин массива 60 и креплений 62 , используемых в каждом массиве батарей 25 , зависит от конструкции и может зависеть от величины жесткости, которая необходима для поддержания относительно постоянных размеров массива батарей.

В варианте осуществления массив 25 батарей включает в себя две пластины массива 60 , расположенные на каждом продольном протяжении 64 массива 25 батарей. В этом варианте осуществления массивные пластины 60 действуют как концевые пластины опорной конструкции 58 , которые проходят параллельно продольным осям A 2 (см. Фиг.4) аккумуляторных элементов 56 . Однако возможны и другие конфигурации, и это раскрытие не ограничивается конкретной конфигурацией массива, показанной на фиг.2-4.

Батарейный блок 25 может дополнительно включать в себя один или несколько модулей 66 соединителей схем, которые сконфигурированы для электрического соединения аккумуляторных элементов 56 . Батарейные элементы , 56, могут быть соединены либо последовательной цепочкой, либо параллельной цепочкой. Модули разъема цепи , 66, могут быть установлены с защелкиванием, приварены, закреплены болтами, защелкиваются или иным образом прикреплены к одному или нескольким аккумуляторным элементам 56 или опорным конструкциям (например.g., рамки массива 57 ) каждого массива батарей 25 .

В варианте осуществления один модуль разъема схемы 66 установлен на рамах массива 57 на каждой противоположной стороне 68 каждого набора батарей 25 . Однако возможны и другие места установки. Вместе модули , 66, соединительных цепей могут образовывать систему для электрического соединения аккумуляторных элементов 56 каждого набора аккумуляторов 25 аккумуляторного блока 24 .

В проиллюстрированном варианте осуществления, где аккумуляторные элементы , 56, представляют собой аккумуляторные элементы карманного типа, каждый модуль , 66, соединителя схемы может называться модулем соединенной шины (ICB). В другом варианте осуществления, где аккумуляторные элементы , 56, являются аккумуляторными элементами призматического типа, каждый модуль , 66, соединительной схемы может называться модулем шины (BBM).

Каждый модуль коннектора 66 может включать в себя держатель 70 , шины первого типа 72 A, размещенные в держателе 70 , шины второго типа 72 B, размещенные в держателе 70 , а крышка 74 .Крышка 74 показана на ФИГ. 2, но удален на фиг. 3, чтобы лучше проиллюстрировать держатель 70 и закрытые шины 72 A, 72 B.

Держатель 70 может быть лотковым устройством для приема и удержания шин 72 A, 72 B. Крышка 74 может быть прикреплена к держателю 70 любым известным способом для размещения шин 72 A, 72 B и любых других относительно чувствительных компонентов модуля разъема цепи 66 .В одном варианте осуществления крышка 74 защелкивается (например, защелкивается) на держателе 70 , чтобы скрыть шины 72 A, 72 B.

В другом варианте осуществления держатель 70 и крышка 74 оба являются пластиковыми компонентами. Однако другие материалы также могут быть использованы для изготовления держателя 70 и / или крышки 74 .

Обратимся теперь в первую очередь к фиг. 3 и 5, модуль коннектора 66 может включать в себя два разных типа шин — первый тип шин 72 A и второй тип шин 72 B.Каждый из шин , 72, A первого типа может быть подключен к клемме 76 (см. Фиг. 3), иногда называемой выступом одного из аккумуляторных элементов 56 , для электрического соединения соседних аккумуляторных элементов. 56 аккумуляторной батареи 25 . Шины , 72, A могут быть относительно тонкими металлическими полосками, которые выполнены с возможностью проводить энергию, запасаемую элементами батареи , 56, . Шины , 72, A могут выдерживать относительно высокие значения тока.

В варианте осуществления, шины , 72, A первого типа изготовлены из единого материала. Например, шины 72 A могут быть изготовлены из меди, латуни или алюминия. Другие материалы также рассматриваются в объеме этого раскрытия.

Один из второго типа шин 72 B может быть расположен на каждом противоположном конце 75 держателя 70 для установления высокого напряжения положительного разъема (+) и высокого напряжения отрицательного разъема (-), соответственно, батарейного массива 25 .Таким образом, в одном варианте осуществления модуль соединителя цепи 66 включает в себя две шины второго типа 72 B. Однако общее количество шин первого и второго типов 72 A, 72 B предоставленный внутри держателя 70 не предназначен для ограничения этого раскрытия. В варианте осуществления каждая из шин 72 A расположена в осевом направлении между шинами 72 B внутри держателя 70 .

Каждая шина 72 B может быть подключена к выводу 76 одного из аккумуляторных элементов 56 .Шины 72 B также могут выдерживать относительно высокие значения тока. Шины , 72, B могут облегчить соединение массива 25, батарей с любыми соседними массивами батарей блока 24 батарей.

В одном варианте осуществления второй тип шин 72 B представляет собой плавкие шины, которые изготовлены по меньшей мере из двух разнородных материалов (например, биметаллических шин) для защиты отдельной группы батарей 25 от повреждений и вентиляции ячеек. .Например, шины 72 B могут быть изготовлены из комбинации меди и алюминия. Другие материалы также рассматриваются в объеме этого раскрытия. Примерные конструкции второго типа шин 72 B подробно описаны ниже.

РИС. 6 иллюстрирует примерную плавкую биметаллическую шину 80 . Плавкая биметаллическая шина 80 может использоваться в качестве шины второго типа 72 B в модуле соединителя цепи 66 по фиг.3 и 5.

Плавкая биметаллическая шина 80 может включать в себя корпус 82 , сделанный по меньшей мере из двух разнородных материалов. В одном варианте осуществления корпус 82 изготовлен как из меди, так и из алюминия. Однако другие несходные материалы также рассматриваются в объеме этого раскрытия. В другом варианте осуществления корпус 82 обычно имеет L-образную форму. Однако другие формы и конфигурации также рассматриваются в объеме этого раскрытия.

Тело 82 может включать в себя первую секцию 84 , изготовленную из первого материала M 1 (например.g., медь), второй участок 86 выполнен из второго материала M 2 (например, алюминий), а третий участок 88 изготовлен из первого материала M 1 (например, медь). В варианте осуществления первая секция , 84, может быть сконфигурирована как удлиненный стержень, третья секция , 88, может быть сконфигурирована как относительно плоский выступ, а вторая секция , 86, может быть сконфигурирована как переходная область, которая соединяет между собой первая секция 84 и третья секция 88 .

Первая секция 84 устанавливает соединительную поверхность 85 для соединения вывода 76 (схематично показано пунктирными линиями) аккумуляторного элемента 56 с плавкой биметаллической шиной 80 . Первая секция 84 корпуса 82 может дополнительно включать первое отверстие 90 для соединения плавкой биметаллической шины 80 с другим компонентом, например, стойкой с тепловым стержнем 65 печатной платы модуль разъема цепи 66 .

Третья секция 88 корпуса 82 может включать в себя второе отверстие 92 . Второе отверстие , 92, имеет размер, позволяющий разместить контактную шпильку 94 (показанную на фиг. 5) для соединения массива 25 батарей с соседним массивом батарей блока 24 .

Вторая секция 86 корпуса 82 может выступать наружу из каждой из первой секции 84 и третьей секции 88 .В варианте осуществления вторая секция 86 включает выемку 96 . Паз 96 устанавливает плавкую вставку 98 плавкой биметаллической шины 80 .

В случае события относительно высокого тока (например, короткого замыкания) плавкая биметаллическая шина 80 может разорвать (например, расплавить) плавкую вставку 98 , чтобы разорвать цепь, тем самым электрически отключив батарейный блок 25 для защиты.Например, второй материал M 2 второй секции 86 может иметь температуру плавления (например, 1221 ° F / 660,3 ° C для алюминия), которая ниже температуры плавления (например, 1984 ° F . / 1,085 ° С для меди) из первого материала М 1 первого и третьего участков 84 , 88 . Следовательно, плавкая вставка 98 второй секции 86 будет плавиться относительно быстро во время короткого замыкания, тогда как первая и третья секции 84 , 88 не будут плавиться из-за их более высоких температур плавления.Поскольку первая и третья секции , 84, , , 88, не плавятся, во время плавления образуется меньше расплавленного материала. Таким образом, плавкая биметаллическая шина 80 обеспечивает более надежные и безопасные плавкие предохранители по сравнению с существующими конструкциями шин.

РИС. 7 иллюстрирует другую примерную плавкую биметаллическую шину 180 . Плавкая биметаллическая шина , 180, может быть использована в качестве шины второго типа 72 B в примерных модулях соединителя схемы 66 на фиг.3 и 5.

Плавкая биметаллическая шина 180 аналогична плавкой биметаллической шине 80 на ФИГ. 6. Однако в этом варианте осуществления распределение и расположение первого материала M 1 и второго материала M 2 немного отличается для изготовления корпуса 182 плавкой биметаллической шины 180 . Например, корпус 182 может включать в себя верхнюю часть 185 и нижнюю часть 187 .После приема внутрь держателя 70 модуля разъема цепи 66 верхняя часть 185 обращена от держателя 70 , а нижняя часть 187 обращена к держателю 70 (например, в сторону аккумуляторные элементы 56 ).

В варианте осуществления верхняя часть 185 полностью выполнена из первого материала M 1 (например, медь), а нижняя часть 187 полностью выполнена из второго материала M 2 (например.г., алюминий). Вместе верхняя часть 185 и нижняя часть 187 образуют корпус 182 плавкой биметаллической шины 180 .

В корпусе 182 имеется паз 196 , который устанавливает плавкую вставку 198 плавкой биметаллической шины 180 . Паз 196 может проходить как в верхнюю часть 185 , так и в нижнюю часть 187 . Плавкая вставка 198 может быть расположена в нижней части 187 корпуса 182 и, следовательно, изготовлена ​​из второго материала M 2 , который имеет более низкую температуру плавления, чем первый материал M 1 .Соответственно, в случае события относительно высокого тока (например, короткого замыкания) плавкая биметаллическая шина , 180, может разорвать (например, расплавить) плавкую вставку , 198, , чтобы разорвать цепь, тем самым электрически отключив батарейный блок 25 .

РИС. 8 схематично иллюстрирует процесс плакированного металла для соединения двух разнородных материалов M 1 и M 2 . Первый материал M 1 и второй материал M 2 могут быть соединены вместе во время процесса плакирования металла с использованием комбинации тепла и давления.Изображение на фиг. 8 показано при увеличении в 1000 раз, чтобы лучше проиллюстрировать соединение 99 типа «ласточкин хвост», которое образуется между первым и вторым материалами M 1 , M 2 во время процесса плакирования металла. Подобное соединение типа «ласточкин хвост» можно использовать для создания множественных переходов (например, из меди в алюминий в медь) в плавких биметаллических шинах согласно настоящему раскрытию.

Примерные аккумуляторные батареи этого раскрытия включают плавкие биметаллические шины в соединительных модулях схемы массива.Плавкие биметаллические шины включают плавкие вставки, которые расположены в области с более низкой температурой плавления структур корпуса биметаллических шин. Поэтому шины предназначены для быстрого отключения плавкой вставки, чтобы разорвать цепь и электрически отключить батарею. Возможность повреждения ячеек снижается, поскольку области с более высокой температурой плавления не образуют расплавленный материал во время плавления. Таким образом, можно гарантировать соответствие регулирования короткого замыкания для батарейных блоков батарейного блока при любых условиях.

Хотя различные неограничивающие варианты осуществления показаны как имеющие определенные компоненты или этапы, варианты осуществления этого раскрытия не ограничиваются этими конкретными комбинациями. Можно использовать некоторые из компонентов или функций из любого из неограничивающих вариантов осуществления в сочетании с функциями или компонентами из любого из других неограничивающих вариантов осуществления.

Следует понимать, что одинаковые ссылочные позиции обозначают соответствующие или аналогичные элементы на нескольких чертежах.Следует понимать, что хотя конкретная компоновка компонентов раскрыта и проиллюстрирована в этих примерных вариантах осуществления, другие компоновки также могут извлечь выгоду из идей этого раскрытия.

Приведенное выше описание следует интерпретировать как иллюстративное, а не в каком-либо ограничивающем смысле. Специалист в данной области техники поймет, что определенные модификации могут входить в объем этого раскрытия. По этим причинам нижеследующая формула изобретения должна быть изучена, чтобы определить истинный объем и содержание этого раскрытия.BDOlTiai038 / ncomms1333M ОТКРЫТО

Исследование окисления биметаллических частиц в трех измерениях в наномасштабе

Лили Хан1,2, Цинпин Мэн3, Дели Ван4, Имэй Чжу3, Джиэ Ван4, Сивэнь Ду2, Эрик А. Стах2 и Хуолинь Л. Синь1

Понимание процессов окисления биметаллических сплавов является ключом к созданию бинарных оксидов с полой структурой и оптимизации их каталитических характеристик. Тем не менее, одним препятствием при изучении этих бинарных оксидных систем является сложность описания неоднородностей, которые возникают как в структуре, так и в химическом составе, в зависимости от координаты реакции.Это связано со сложностью трехмерных мозаичных узоров, которые встречаются в этих неоднородных двойных системах. Комбинируя визуализацию в реальном времени и химически чувствительную электронную томографию, мы показываем, что можно охарактеризовать эти системы одновременно с наноразмерными и химическими деталями. Мы обнаружили, что существует вызванная окислением химическая сегрегация как на внешней, так и на внутренней поверхности. Кроме того, существует еще один уровень сложности, который возникает во время окисления, а именно то, что морфология исходной поверхности оксида может изменить модальность окисления.Эта работа характеризует пути, которые могут контролировать морфологию в бинарных оксидных материалах.

1 Центр функциональных наноматериалов, Брукхейвенская национальная лаборатория, Аптон, Нью-Йорк 11973, США. 2 Институт новых энергетических материалов, ключевая лаборатория

Продвинутая керамика и технология обработки, Министерство образования (Тяньцзиньский университет), Школа материаловедения и инженерии, Тяньцзиньский университет,

Тяньцзинь 300072, Китай.3 Отдел физики конденсированных сред и материаловедения, Брукхейвенская национальная лаборатория, Аптон, 11973 Нью-Йорк, США.

4 Ключевая лаборатория химии материалов для преобразования и хранения энергии (Университет науки и технологий Хуачжун), Министерство образования, Ключевая лаборатория химии материалов и сбоев в обслуживании провинции Хубэй, Школа химии и химической инженерии, Университет науки и технологий Хуачжун, Ухань 430074, Китай. Переписку и запросы материалов следует направлять по адресу X.D. (электронная почта: [email protected]) или H.L.X. (электронная почта: [email protected]).

Растет интерес к использованию биметаллических частиц в качестве прекурсоров для синтеза оксидов с полой структурой. Однако для этого требуется всестороннее понимание механизмов окисления, которые происходят в этих материалах, на наномасштабе1’2. Более того, понимание образования бинарных оксидов имеет широкое технологическое значение, поскольку эти материалы находят все более широкое применение в таких приложениях, как электрокатализ3, литиевые батареи11,12 и суперконденсаторы13,14.Кроме того, эти процессы также имеют фундаментальное значение для понимания коррозии металлических сплавов15,16. Несмотря на важность этих вопросов, сложность определения пространственного распределения структурных и химических изменений, которые происходят во время биметаллического окисления, ограничивает прогресс в этой области.

Чтобы решить эту проблему, мы используем масс-контрастную и химически чувствительную электронную томографию, чтобы визуализировать — в трех измерениях — структурные и химические изменения, которые происходят в наночастицах Ni2Co во время окисления.Этот метод позволяет нам распутать пространственно-зависимую химическую сегрегацию и расшифровать наноразмерную информацию, которая теряется в проецируемых изображениях. В сочетании с трехмерной (3D) визуализацией мы используем современную просвечивающую электронную микроскопию окружающей среды (ETEM) для отслеживания окисления частиц в режиме реального времени. Комбинируя эти методы, мы обнаружили, что во время окисления тонкая оксидная оболочка из сплава Ni-Co первоначально образуется на поверхности частицы. Впоследствии ионы металлов диффундируют наружу и окисляются, когда достигают кислорода.Тонкий сегрегационный слой оксида, обогащенного кобальтом, также формируется и сохраняется на внешней стенке оболочки. Согласно диаграммам Эллингема для оксидов кобальта и оксидов никеля, явление сегрегации оксида кобальта, вероятно, вызвано разницей в окислительном потенциале между Co и Ni. В частности, мы обнаружили, что окисление металлического ядра замедляется и в конечном итоге прекращается по мере увеличения толщины оболочки. Однако в 97% частиц после остановки роста оксида оставшееся металлическое ядро ​​окисляется внутри уже сформированной оболочки, в отличие от системы, поддерживающей внешнюю диффузию.Измерения с помощью электронной томографии также выявляют поры в оксидной оболочке. В полностью окисленных частицах химическая чувствительная томография показывает, что имеется большое количество внутренних пустот с поверхностями, обогащенными кобальтом. Все эти наблюдения предполагают, что переход от режима роста наружу к режиму внутреннего окисления, вероятно, является результатом проникновения кислорода через микроотверстия. Сочетая визуализацию в реальном времени и электронную томографию, наше исследование выявляет химическую сегрегацию, вызванную окислением, как на внешних, так и на внутренних поверхностях.Это также выявляет дополнительный слой сложности в окислении металлов, то есть морфология исходной поверхности оксида может изменить модальность окисления. Эта работа выясняет пути, которые могут контролировать и изменять морфологию полых оксидов металлов.

Атомные отношения между Ni и Co рассчитываются с использованием континуальной части кромок L2 3 никеля и кобальта с удалением множественного рассеяния от каждой частицы, показанной на рис. 1b. Статистика представлена ​​на дополнительном рис.1d, а среднее измеренное отношение составляет Ni: Co = 1,90 ± 0,09, близкое к номинальному значению, 2. Проиндексированные пики рентгеновской дифракционной картины на дополнительном рис. 1e соответствуют гранецентрированной кубической (ГЦК) структуре, что согласуется с анализом выбранной картины дифракции электронов (SAED) на дополнительном рис. 1c. Это указывает на то, что атомы Co занимают случайные позиции замещения, что приводит к образованию сплава Ni2Co с ГЦК-решеткой17. После нагревания при 450 ° C на воздухе в течение часа частицы Ni2Co полностью окислились.Рисунок 1c показывает, что трехмерная наноструктура частиц имеет ряд внутренних полостей и пустот. Составное распределение никеля и кобальта для большого количества наночастиц показано на рис. 1г. Стоит отметить, что частицы оксида покрыты обогащенным кобальтом поверхностным слоем, что указывает на присутствие сегрегации кобальта.

Экологические исследования окисления Ni-Co in situ. На рис. 2 представлены результаты исследования эволюции структуры и состава частиц Ni2Co с помощью просвечивающей электронной микроскопии в окружающей среде в процессе окисления при повышенных температурах.Наблюдения в реальном времени показывают, что окисление проходит в две стадии. Профили нагрева на двух этапах показаны на дополнительном рис. 2. На первом этапе частица была частично окислена с образованием структуры ядро-оболочка, как показано в дополнительном фильме 1. На рис. 2а представлены несколько неподвижных изображений одного частица в выбранные моменты времени, демонстрируя ее структурную эволюцию во время окисления. После окисления в течение 61 с при 400 ° C окисление началось в двух вершинах частицы, что привело к образованию двух полостей (на что указывает их более низкая интенсивность на изображениях ADF-STEM, см. Стрелки на рис.2а (ii)). Это преимущественное зарождение из ребер и вершин наблюдалось и у других частиц. При продолжении окисления начали появляться дополнительные полости и одновременно формировался внешний оксидный слой. Это указывает на то, что атомы были удалены из металлического ядра и диффундировали через оксидный слой, чтобы объединить

Результаты

Характеристика частиц Ni-Co до и после окисления.

частиц Ni-Co, выращенных на углеродных нанотрубках (УНТ), были синтезированы с помощью стратегии реакции восстановления пропитки.Сравнение частиц Ni-Co до и после окисления на воздухе показано на рис. 1. Трехмерная внутренняя структура частиц реконструирована с помощью широкоугольной кольцевой сканирующей электронной микроскопии в темном поле (HAADF-STEM) томографии. На рис. 1а представлен объемный рендеринг трехмерной реконструкции нетронутой частицы. Это показывает, что чистая частица имеет твердую структуру с огранением граней. (Двумерная морфология и распределение частиц также показаны на дополнительном рис.1а, б). Картирование спектроскопии потерь энергии электронов STEM (EELS) на рис. 1b показывает смешение никеля и кобальта в ансамбле частиц, что указывает на образование сплава Ni-Co.

Рисунок 1 | Частицы Ni-Co до и после полного окисления на воздухе.

(a, c) Томографические реконструкции HAADF-STEM частиц до и после окисления соответственно. (б, г) карты EELS пространственного распределения кобальта и никеля в различных наночастицах (б) до и (г) после окисления.Множественное неупругое рассеяние было удалено из спектров EELS, чтобы исключить влияние разницы толщин. Масштабная шкала, 50 нм.

Рисунок 2 | Наблюдение in situ структурных и композиционных изменений во время окисления Ni2Co, (a) Изображения in situ ADF-STEM одной частицы на первой стадии окисления показывают миграцию элементов изнутри частицы к поверхности, что приводит к образованию ядра -оболочечная структура. Картирование элементов O, Co и Ni in situ с помощью EELS показывает, что оболочка состоит из бинарного оксида Ni и Co с несколькими нанодоменами оксида Co на внешней стороне. (B) На изображениях частицы, полученной методом ADF-STEM, во время дальнейшего окисления показано окисление внутреннего ядра.Распределение элементов O, Co и Ni в полностью окисленном образце показывает, что частица покрыта богатыми Co оксидами, (a) и (b) из разных частиц, (c) серия поперечных сечений и изоповерхностей, созданных Техника электронной томографии позволяет визуализировать внутреннюю структуру частично окисленной частицы. Масштабная шкала, 50 нм.

с кислородом, как описано эффектом Киркендалла 18,19. Однако окисление металлического ядра замедлялось и прекращалось по мере увеличения толщины оболочки.После первой стадии окисления было выполнено картирование частицы in situ STEM-EELS. На рис. 2а показано, что тонкий слой оксида, обогащенного кобальтом, отделяется от внешней стенки оболочки, оставляя слой оксида с высоким содержанием никеля на внутренней стенке. Это существенно контрастирует с распределением элементов на поверхности исходных частиц, показанным на дополнительном рис. 3.

Окисление продолжали на второй стадии путем дальнейшего ступенчатого повышения температуры. Z-контрастные изображения временной последовательности STEM показаны на рис.2b и дополнительный ролик 2. После нагревания при 500 ° C в течение 18 секунд и при 520 ° C в течение 2 секунд в

, металлическое ядро ​​начало окисляться внутри ранее сформированного оксидного слоя, и внутри образовалась другая оболочка, как показано оранжевыми стрелками на рис. 2b (ii). По мере того, как окисление прогрессировало, оболочка расширялась дальше и образовывала двойную оболочку в частице, как показано на рис. 2b (v). Карты EELS после полного окисления на рис. 2c представляют распределение элементов O, Co и Ni: из этого мы видим, что частица покрыта слоем оксида, обогащенного кобальтом.Кристаллическая структура определяется из шаблона SAED на дополнительном рис. 4b, который может быть проиндексирован для согласования со структурой шпинели NixCo3_x04.

Это окисление металлического сердечника внутри оболочки противоречит распространенному мнению о том, как Kirkendall

Эффект

работает в системах окисления металлов, то есть металлическая частица будет выдолблена во время окисления18,20. Однако мы неоднократно наблюдали это явление внутреннего окисления (другое наблюдение in situ с аналогичными эффектами представлено на дополнительном рис.5). Сообщалось, что наночастицы Pb не образуют внутренних нанопор во время окисления, потому что в этой системе анионы кислорода диффундируют быстрее, чем катионы свинца21. Однако в системах Ni-Co их одноэлементные наночастицы образуют полые структуры во время окисления18,22. Следовательно, менее вероятно, что наблюдаемое явление внутреннего окисления является результатом быстрого переноса кислорода внутрь посредством диффузии.

Чтобы количественно исключить возможность диффузии кислорода внутрь через исходную оксидную оболочку, мы сравнили зависящую от температуры самодиффузию катионов и аниона кислорода в NiO и CoO, используя данные, извлеченные из литературы23-28 (см. Дополнительный рис. .6). Мы обнаружили, что в оксидах никеля и кобальта коэффициент диффузии кислорода на несколько порядков ниже, чем коэффициент диффузии соответствующих им катионов как в объеме, так и по границам зерен. Очень маловероятно, что кислород может достичь металлов в ядре, диффундировав через оксидную оболочку в наших температурных условиях. Следовательно, мы подозреваем, что это отклонение от регулярной полой структуры Киркендалла могло быть связано с образованием точечных отверстий в оксидной оболочке, то есть молекулы кислорода могли проникать внутрь первой оболочки и непосредственно окислять металлы в ядре29.Однако визуализация в реальном времени обеспечивает только проекционные изображения. Точечные отверстия в наномасштабе перекрываются с другими материалами в направлении проекции, что затрудняет точное определение их местоположения. Чтобы надежно визуализировать трехмерную структуру окисленных частиц без неоднозначности, мы реконструировали частично окисленную частицу с помощью электронной томографии с использованием сигналов ADF-STEM в ETEM сразу после того, как мы погасили реакцию, снизив температуру реакции до комнатной.

Трехмерная реконструкция частицы представлена ​​на рис.2c и дополнительный ролик 3. Поскольку мы использовали сигналы ADF-STEM для томографической реконструкции, интенсивности восстановленных томограмм можно напрямую интерпретировать, причем более высокие интенсивности отражают более высокую атомную массовую плотность. Как показано на прогрессивных изображениях поперечного сечения частицы, существует два различных уровня интенсивности. Более низкий уровень интенсивности связан с оксидом, а более высокий уровень интенсивности представляет непрореагировавший металл. (Это связано с тем, что металл имеет более высокую плотность упаковки атомов никеля / кобальта, чем оксид.) Если внимательно посмотреть на реконструированные сечения на рис. 2в, можно увидеть очевидную границу с низкой интенсивностью между внутренними оксидами и внешней оксидной оболочкой. Это указывает на то, что окисление частицы продвинулось дальше первой стадии. В результате реконструкции мы также обнаружили, что внешняя оксидная оболочка не является сплошной, но имеет отверстия, как показано стрелкой на рис. 2c (iv).

Валидация Ex situ. Следует отметить, что пучки электронов могут вызывать детонационные повреждения, локальный нагрев и индуцированную коалесценцию.Чтобы исключить влияние электронного луча, мы провели ex situ количественную оценку температурно-зависимых изменений структуры, состава и валентного состояния частиц Ni2Co во время окисления на воздухе. Как показано на рис. 3а, изменение структуры и состава в зависимости от температуры было зарегистрировано с помощью изображений HAADF-STEM и карт STEM-EELS.

Для образцов, нагретых до 380 ° C в течение часа, биметаллическое окисление инициировалось на поверхности частицы и образовался тонкий слой оксида Ni-Co толщиной ~ 5-10 нм.Составы никеля и кобальта в оксидной оболочке имеют объемное соотношение 2: 1, за исключением полости в вершине

указано стрелкой. Оболочка вокруг участка выщелачивания металла — места образования полости, указанного стрелками — имеет более высокий состав кобальта, чем остальной оксидный слой. Это говорит о том, что после активации эффекта Киркендалла большему количеству атомов Co, чем атомов Ni, может быть легче мигрировать через оксидную оболочку с образованием оксидов, богатых Co.

Для образцов, нагретых до 400 ° C в течение часа, большее количество атомов металла было удалено из металлического ядра и проникло через оксидный слой, чтобы соединиться с кислородом, и, таким образом, размер полости увеличился, а оксидная оболочка стала толще. Кроме того, вместо нескольких доменов, богатых кобальтом, вся оболочка была покрыта тонким слоем богатого кобальтом оксида. Профили линий концентрации никеля и кобальта на дополнительном рис. 7e количественно показывают эту сегрегацию. Спектры EELS в объемах с преобладанием кобальта и никеля на дополнительном рис.7f указывает на сосуществование кобальта и никеля в двух объемах, предполагая, что атомы кобальта и никеля могут взаимно диффундировать с образованием оксида Ni-Co.

Для образцов, нагретых до 450 ° C в течение часа, частица полностью окислилась. Также четко прослеживается сегрегация оксида кобальта. Картина SAED этого материала согласуется с картиной, ожидаемой для структуры шпинели NixCo3 _ xO4 (дополнительный рис. 8). Это согласуется с кристаллической структурой, сформированной в ETEM.

Чтобы сопоставить эволюцию структуры с долей окисления металла, мы использовали EELS для отслеживания изменений электронной структуры кобальта и никеля. На рис. 3b показаны тонкие ближние структуры краев Co и Ni L2,3, полученные на четырех образцах, обработанных при комнатной температуре: 380, 400 и 450 ° C. Поскольку исходный материал представляет собой сплав никеля и кобальта (на основе анализа дифракции рентгеновских лучей и диаграмм SAED на дополнительном рисунке 1), полученный спектр можно использовать в качестве металлического Co ‘0’ и Ni ‘0. эталонные спектры («отпечатки пальцев»).Точно так же образец после полного окисления при 450 ° C можно приблизительно отнести к отпечаткам пальцев с полностью окисленным Co и полностью окисленным Ni. Приграничные тонкие структуры металлов L2,3 со средним валентным состоянием между этими двумя конечными точками могут быть разложены на линейную комбинацию двух отпечатков пальцев. Чтобы улучшить чистоту отпечатков пальцев, они, в свою очередь, были уточнены с использованием метода многомерного разрешения кривой30. Соответствующий коэффициент разложения окисленного компонента Co отражает долю окисления (рис.3в, г). Мы видим, что окисленная фракция увеличивается с температурой. Это дополнительно подтверждается изменением доли кислорода в зависимости от температуры реакции на рис. 3e.

Две различные морфологии частиц наблюдаются в образце после полного окисления при 450 ° C на воздухе в течение часа. На рис. 4а, б показана трехмерная структура этих двух типов частиц. 2D проекционные виды показаны на дополнительном рисунке 9; однако эти изображения не могут напрямую визуализировать внутреннюю структуру частиц.Последовательные изображения поперечного сечения и 3D-рендеринг на рис. 4а показывают, что частицы первого типа имеют твердую оболочку с одной единственной пустотой внутри. Этот тип частиц (Тип I) меньше по размеру (<150 нм при окислении) и встречается в продукте на 3%. Этот тип частиц имеет полностью полую структуру, которая является результатом обычного эффекта Киркендалла. Наличие твердой оксидной оболочки предотвращает проникновение кислорода, так что металлические элементы должны диффундировать через оксидный слой для окисления на поверхности.Это приводит к образованию внутри частицы большой пустоты. Однако в продукте преобладает второй тип частиц (Тип II). Он имеет пористую оболочку с более низкой долей пустотного объема по сравнению с первым типом, как показано на рис. 4b. Образование точечных отверстий в оксидной оболочке может быть связано с эффектом изолированного роста, вызванным несмачиваемостью, а также с релаксацией деформации из-за несоответствия решеток между металлическим ядром и металлической оксидной оболочкой во время процесса окисления2,31.Формованные проколы

Как преп.

в гостинице «

Co, Ni O, Co, Ni

Оксид ‘

Сплав

780810840870 Энергия (эВ)

iS 0,5

0,0 1,0

■ В 0,5

es 2 0,3

Как преп. 380 ° С 400 ° С 450 ° С

Рисунок 3 | Наблюдение ex situ частиц Ni2Co в зависимости от температуры окисления.Данные получены для частиц, окисленных на воздухе в течение 1 ч при различных температурах. (а) Изображения HAADF-STEM и сопоставления EELS. Отображение EELS показано после удаления множественного рассеяния. Масштабная шкала, 50 нм. (Обратите внимание, что это четыре разные частицы из образцов при разных температурах реакции.) (B) Четыре EELS-спектра Co и Ni L2,3 краев, соответственно, извлеченные из изображений EELS четырех частиц на (a). (c) Доля окисленного Co в окисленном и металлическом Co, рассчитанная по формуле (b). (d) Доля окисленного Ni в окисленном и металлическом Ni, рассчитанная по формуле (b).(e) Атомное соотношение кислорода в элементах O, Co и Ni, рассчитанное по формуле (b).

380 ° С

400 ° С

450 ° С

может способствовать проникновению молекул кислорода в условиях реакции; следовательно, металл может окисляться внутри оболочки, что, однако, не наблюдалось при окислении их исходных монометаллических структур, таких как наносферы кристаллического никеля и наносферы кобальта, поскольку конформные оболочки образовывались во время их окисления22,32.Эти результаты согласуются с предположением, что кислород может проникать через оболочку, как обсуждалось во время объяснения эксперимента in situ TEM, показанного на рис. 2b, c.

На рис. 4c-h представлены трехмерные распределения элементов полностью окисленной частицы, образованной окислением при 450 ° C на воздухе в течение часа, реконструированные с помощью химической чувствительной электронной томографии (томография STEM-EELS). Цветовые карты отдельных элементов в трехмерных координатах непосредственно визуализированы на рис.4c как

, а также в дополнительном фильме 4. Внутренние элементные распределения визуализируются путем нарезки конкретных реконструкций элементов (см. Рис. 4d и дополнительный ролик 5). Реконструкция Z-контрастной томографии на рис. 4e демонстрирует, что в частицах оксида есть полости и пустоты, которые нельзя непосредственно наблюдать на проекционных изображениях. Сравнивая рис. 4d, e, легко определить, что существует более высокая концентрация кобальта на внешней поверхности оболочки, а также вокруг внутренних поверхностей пустот / отверстий.Это существенно контрастирует с частицами типа I, у которых внутренняя поверхность содержит меньше кобальта (дополнительный рис. 7d). Это снова убедительно свидетельствует о том, что кислород проник в частицу и непосредственно окислил оставшееся металлическое ядро, в результате чего образовались обогащенные кобальтом поверхности на внутренних пустотах.

Фракция кобальта (> 90%) (> 90%) Расстояние от центра (нм)

Рисунок 4 | Трехмерная структура, элементное картирование и данные элементной ассоциации для полностью окисленных частиц, (а) трехмерная структура частицы типа I с твердой оболочкой и большой долей полого объема (44.79%). (b) 3D-структура частицы типа II, которая имеет нанопористую оболочку и небольшую объемную долю полостей (11,52%) по сравнению с (a), (c) трехмерным распределением элементов после удаления множественного рассеяния. (d, e) Последовательные поперечные сечения и 3D-рендеринг карты со смешанными цветами Ni и Co и карты HAADF-STEM, соответственно. Сравнение (d) с (e) показывает, что большое количество нанодоменов элементов Co пространственно отделены от Ni и сконцентрированы на внешней стороне оболочки и вокруг отверстий.Масштабная шкала, 50 нм. (f) Дробное распределение количества вокселей Co в Co и Ni. (g) Относительные концентрации трехмерных ассоциаций элементов; (h) Распределение элементов как функция расстояния от центра наносферы, рассчитанное с использованием данных 3D STEM-EELS.

Чтобы количественно определить, разделены или смешаны Co и Ni, мы рассчитали объемную долю частицы в зависимости от состава кобальта (показано на рис. 4f). Полученная гистограмма состав-объем имеет непрерывное распределение: это указывает на то, что сегрегация кобальта имеет градиентный профиль (в соответствии с дополнительным рис.7д). На это также указывает статистический анализ рис. 4g, который показывает, что «ассоциация» Ni-Co высока (82%). Под ассоциацией мы подразумеваем, что данный воксель элемента A содержит как Ni, так и Co в соотношении концентраций от 1: 9 до 9: 1. Это еще раз показывает, что в составе частицы преобладают оксиды биметаллической шпинели Ni-Co. Радиально усредненное распределение элементов (рассчитанное с использованием данных томографии EELS) показывает, что существует сегрегация кобальта наружу (рис. 4h), что согласуется с наблюдениями на рис. 1d и 2b.

Обсуждение

Чтобы понять сегрегацию и ассоциацию элементов Co и Ni, наблюдаемые в наших частицах во время окисления, мы выполнили три различных типа анализа: диаграмму Эллингема (график зависимости свободной энергии Гиббса от температуры), теорию Мотта и Кабреры и фазовую диаграмму CoOx. -Система NiOx при давлении в одну атмосферу.

Для первого анализа, свободная энергия Гиббса реакции окисления металла является мерой движущей силы, которая выталкивает металл наружу посредством диффузии для соединения с кислородом33.Диаграммы Эллингема на рис. 5а показывают, что экспериментально определенная свободная энергия CoO более отрицательна, чем NiO. Точно так же свободная энергия Co3O4 более отрицательна, чем расчетная энергия Ni3O4 (рассчитанная с помощью приближения обобщенного градиента (GGA + U), реализация теории функционала плотности из-за отсутствия встречающегося в природе Ni3O4). Мы также обнаружили, что энергия образования NiCo2O4 ниже, чем у Ni2CoO4. Это указывает на то, что движущая сила окисления Co больше, чем Ni.

, где n — число ионов на единицу площади, которые могут перескочить через ограничивающий скорость энергетический барьер W, v — частота ионных попыток, 2a — расстояние ионного прыжка, q — заряд, приходящийся на одну частицу диффузионного ионного частиц, kB — постоянная Больцмана, T — абсолютная температура, L — толщина оксидного слоя, V — потенциал электрического контакта. В нашем случае мы можем думать, что n, v, 2a и q одинаковы для Co и Ni. Для тонкого оксидного слоя потенциал электрического контакта V является ключевым для определения скорости диффузии Co или Ni.Буква V из теории Мотта и Кабреры 33’34 равна

.

В = (2)

где e — величина электронного заряда, f0 — работа выхода металла в вакуум, fL — энергия адсорбции иона кислорода O _ на поверхности оксида. Теория Мотта и Кабреры говорит нам, что V имеет отрицательный знак. Отрицательное напряжение приводит к переносу электронов от металла к кислороду. Энергия адсорбции fL является постоянной для оксида фиксированного состава, а работа выхода Co и Ni равна 5.0 и 5,15 эВ соответственно36. Следовательно, V для Co более отрицателен, чем для Ni. Это означает, что ионы Co легче мигрируют через оксидную оболочку для соединения с кислородом, чем ионы Ni, если другие переменные считаются идентичными.

Ограничивающий скорость энергетический барьер W определяет скорость диффузии ионов металлов. Теория Вагнера о росте толстой оксидной пленки обеспечивает связь между скоростью роста оксидной пленки и коэффициентами диффузии35. Используя температурную зависимость коэффициентов диффузии, задокументированную в литературе 26,37-39, мы обнаружили, что коэффициенты диффузии Co и Ni в Ni-Co (с 30.3 ат.% Co) составляют 8,11 x 10 _ 20 и 1,51 x 10 _ 21 см2 с _ 1 соответственно при 450 ° C, а для Co в CoO и Ni в NiO равны 1,22 x 10 _14 и 1,94 x 10. _ 20 см2 с _1 соответственно при той же температуре. Эти коэффициенты диффузии показывают, что кобальту легче мигрировать на поверхность, чем никелю. Это, в свою очередь, объясняет, почему на поверхности частиц формируется сегрегационный слой, обогащенный кобальтом.

В третьем анализе высокую ассоциацию Ni-Co в оксидах можно понять, рассматривая бинарную фазовую диаграмму

0200400600800 1000 Температура (К)

20 40 60 80100 Co / (Ni + Co) x100 (ат.%)

Рисунок 5 | Эллингема и фазовые диаграммы системы оксидов кобальта и никеля.(а) Диаграммы Эллингема (график зависимости свободной энергии Гиббса от температуры) оксидов кобальта и оксидов никеля при давлении в одну атмосферу. Кривые с пунктирными линиями — это диаграммы Эллингема, рассчитанные с использованием обобщенных градиентных приближений (GGA). (b) Фазовая диаграмма системы CoOx-NiOx при давлении в одну атмосферу, адаптированная из справ. 40. Области, заштрихованные синим цветом, соответствуют температуре реакции и атомному соотношению Со в чистых частицах, имеющим отношение к нашим экспериментам.

Система

CoOx-NiOx при давлении в одну атмосферу, как показано на рис.5b (ссылка 40). Из диаграммы видно, что оксид кобальта обладает высокой растворимостью в оксиде никеля при температурах реакции (от 380 до 550 ° C). Это хорошо объясняет, почему продукт после полного окисления в нашей системе имеет высокую ассоциацию Ni-Co.

В заключение, чтобы понять пространственно-зависимые пути реакции биметаллического окисления, мы использовали ПЭМ окружающей среды, масс-контраст и химико-чувствительную томографию для визуализации окисления частиц Ni2Co. Как химическое картирование in situ, так и химическая томография ex situ демонстрируют постепенную сегрегацию оксидов кобальта и никеля, при этом большее количество кобальта находится рядом с поверхностями, подвергающимися воздействию кислорода.Помимо сегрегации, мы наблюдали неожиданное отклонение от традиционного процесса выдолбления, вызванного Киркендаллом. Металлическое ядро ​​внутри оксидной оболочки может окисляться изнутри, вместо того, чтобы поддерживать путь наружной диффузии. Следуя этому новому пути, мы обнаружили, что как внешняя оксидная оболочка, так и внутренние оксиды имеют пористую природу. Наша химическая чувствительная томография показала, что все внутренние поверхности внутренних пустот богаты кобальтом, если частица проходит этот особый путь.Это существенно контрастирует с химическим профилем, ожидаемым от регулярной полой структуры, вызванной Киркендаллом — только внешние поверхности богаты кобальтом. Эти данные убедительно свидетельствуют о возможности проникновения кислорода в полую структуру на последних стадиях окисления из-за точечных отверстий в первоначально сформированной оксидной оболочке.

Методы

Приготовление Ni2Co / УНТ. Стратегия реакции восстановления пропитки была разработана для синтеза биметаллических частиц сплава Ni2Co, нанесенных на многослойные УНТ.O и 60 мг многослойных УНТ добавляли в химический стакан на 25 мл. Затем в стакан налили 10 мл очищенной воды. Густая суспензия была образована путем обмена магнитной мешалкой и ультразвуковой дисперсией при 60 ° C для испарения воды. Затем композит переносили в вакуумную сушильную печь при 40 ° C на ночь, чтобы гарантировать полное высыхание. После измельчения в агатовой ступке полученный порошок отжигали при 350 ° C в течение 3 ч в атмосфере h3.

Ni2Co / УНТ, окисленные на воздухе.Порошок Ni2Co / CNT, синтезированный описанными выше процедурами, диспергировали с помощью ультразвука в метаноле. Смесь капали на никелевую сетку TEM 200 меш с усиленным графемом кружевным углеродом. Его поместили в печь и окислили при заданной температуре (от 380 до 450 ° С) на воздухе. Через 1 ч мы вынули никелевую сетку из печи и оставили охлаждаться до комнатной температуры для исследования методом просвечивающего электронного микроскопа.

Окисление Ni2Co / УНТ in situ в ПЭМ. Свежеприготовленные Ni2Co / УНТ диспергировали в метаноле и наносили на ПЭМ-мембрану из аморфного нитрида кремния.Эксперименты по окислению in situ проводились в специализированном TEM для окружающей среды (FEI Environmental Titan 80-300). ETEM оснащен корректором сферической аберрации линзы объектива и регулируемым давлением газа вокруг образца с помощью системы дифференциальной откачки. Все эксперименты по окислению для ПЭМ in situ снимались при 300 кВ. Атмосфера чистого O2 была установлена ​​на 0,2 торр вокруг образца и пропускалась в течение не менее 20 мин перед нагреванием. Нагрев in situ осуществлялся с использованием нагревательного держателя на основе устройства DENSsolutions MEMS.Локальный нагрев на устройстве MEMS основан на джоулева нагреве металлического нагревателя с микрорельефом. Сопротивление нагревателя линейно зависит от температуры в диапазоне от комнатной температуры до 800 ° C. Измерение зависимости между температурой и сопротивлением нагревателя было выполнено до экспериментов производителем. (Температура измерялась с помощью комбинационного рассеяния света на кремниевой подложке). В эксперименте ETEM температура регистрировалась с помощью программного обеспечения Digiheater путем измерения сопротивления нагревателя.

Кольцевая темнопольная томографическая реконструкция STEM. Серии наклона кольцевой темнопольной сканирующей электронной микроскопии (ADF-STEM) были получены от -70 ° до 70 ° с интервалами в один или два градуса. В процессе съемки не наблюдалось заметной потери массы или радиационных повреждений. Полученный ряд наклона сначала был грубо выровнен с использованием взаимной корреляции. Окончательная регистрация была произведена вручную с использованием пакета сценариев Matlab (e-Tomo), написанного Р. Ховденом (группа Мюллера, Корнелл) при участии Х.Синь. Набор 3D-данных был реконструирован с помощью алгоритма одновременной итеративной реконструкции, реализованного в Matlab. Для окончательного уточнения использовалось десять итераций.

Томографическая реконструкция STEM-EELS. Изображения EELS и изображения HAADF-STEM по массе-толщине были последовательно получены с интервалами наклона 7 ° от _71,4 ° до 69,7 ° на JEOL 2100F, оборудованном спектрометром Gatan Tradium EELS. В серии наклона изображения EELS с потерями в сердечнике 30 x 30 пикселей (от 400 до 1014,4 эВ) были записаны с 0.Дисперсия 3 эВ на канал и 0,1 с на пиксель с последующим сбором изображений EELS с нулевыми потерями при тех же условиях, за исключением сдвига энергии до 0 эВ и изменения времени экспозиции до 0,001 с на пиксель. Измеренные карты ближнего края сигнала EELS были обработаны степенным вычитанием в сочетании с делением на коэффициент закона Бера, то есть exp (_, извлеченный из карты с нулевыми потерями, чтобы удалить нелинейность сигнала41. 3D томограммы были восстановлены методом мультипликативной одновременной итерационной реконструкции.

Расчеты по теории функционала плотности. Расчеты были выполнены с использованием программного обеспечения для моделирования ABINIT в рамках подхода с усиленной волной проектора с Perdew-Burke-Emzerhof GGA. U-член Хаббарда, равный 3,4 и 6,0 эВ, соответственно, принят для Co и Ni в соответствии с предыдущим

.

тестирование4

Доступность данных. Данные, подтверждающие выводы этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу.

Список литературы

1. Шен, Л., Ю, Л., Ю, X. Y., Чжан, X. и Лу, X. W. D. Самостоятельное формирование однородных полых сфер NiCo2À4 со сложной внутренней структурой для литий-ионных аккумуляторов и суперконденсаторов. Энгью. Chem. Int. Эд. 54, 1868-1872 (2015).

2. Thiry, D. et al. Эффект Киркендалла в двойных сплавах: захват золота в нанооболочки оксида меди. Chem. Матер. 27, 6374-6384 (2015).

3.Ван, Д. Л. и др. Структурно упорядоченные интерметаллические платино-кобальтовые наночастицы ядро-оболочка с повышенной активностью и стабильностью в качестве электрокатализаторов восстановления кислорода. Nat. Матер. 12, 81-87 (2013).

4. Wang, J. et al. Полые наночастицы никель-кобальтита на углеродной основе как эффективный бифункциональный электрокатализатор для реакций восстановления и выделения кислорода. ChemCatChem 8, 736-742 (2016).

5. Чжан Г., Ся Б. Ю., Ван Х.Гибридные нанолисты rGO как толерантный к метанолу электрокатализатор для реакции восстановления кислорода. Adv. Матер. 26, 2408-2412 (2014).

6. Янг, Й., Фей, Х., Руан, Г., Сян, К. и Тур, Дж. М. Эффективное электрокаталитическое выделение кислорода на нанопористых слоях аморфного бинарного оксида никеля и кобальта. АСУ Нано 8, 9518-9523 (2014).

7. Chen, C. et al. Высококристаллические мультиметаллические нанокристаллы с трехмерными электрокаталитическими поверхностями. Science 343, 1339-1343 (2014).

8. Zhang, H. et al. Гибрид никель-кобальта и углеродных нанотрубок в качестве высокопроизводительного электрокатализатора для батареи металл / воздух. Nanoscale 6, 10235-10242 (2014).

9. Xin, H. L. et al. Спектроскопическое изображение с атомным разрешением ансамблей частиц нанокатализатора на протяжении всего срока службы топливного элемента. Nano Lett. 12, 490-497 (2012).

10. Стаменкович, В. Р. и др. Повышенная активность восстановления кислорода на Pt3Ni (111) за счет увеличения доступности участков на поверхности.Science 315, 493-497 (2007).

11. Yu, L., Zhang, L., Wu, HB, Zhang, G. & Lou, XW. Управляемый синтез иерархических матричных микро- / наноструктур CoxMn3-xO4 с настраиваемой морфологией и составом в качестве интегрированных электродов для литий-ионных батарей . Energy Environ. Sci. 6, 2664-2671 (2013).

12. Wang, D. et al. Трехмерные частицы бинарного оксида с полой структурой в качестве усовершенствованного анодного материала для литий-ионных аккумуляторов с высоким быстродействием и длительным сроком службы.Nano Energy 20, 212-220 (2016).

13. Zhang, G. & Lou, X. W. Общий рост мезопористых нанолистов NiCo2O4 на различных проводящих подложках в качестве высокоэффективных электродов для суперконденсаторов. Adv. Матер. 25, 976-979 (2013).

14. Дубал Д. П., Гомес-Ромеро П., Санкапал Б. Р. и Хольце Р. Кобальтит никеля как новый материал для суперконденсаторов: обзор. Nano Energy 11, 377-399 (2015).

15.Ван, Л., Горр, Б., Крист, Х. Дж., Мукерджи, Д. и Роеслер, Дж. Влияние легированного никеля на кратковременное высокотемпературное окислительное поведение сплавов на основе Co-Re-Cr. Коррос. Sci. 93, 19-26 (2015).

16. Kritzer, P., Boukis, N. & Dinjus, E. Обзор коррозии никелевых сплавов и нержавеющих сталей в сильно окисляющих высокотемпературных растворах под давлением при докритических и сверхкритических температурах. Коррозия 56, 1093–1104 (2000).

17.Баракат, Н. А. М., Мотлак, М., Эльзатахри, А. А., Халил, К. А. и Абдельгани, Э. А. М. Углеродные нановолокна, легированные наночастицами сплава NixCo1-x, как эффективный недрагоценный катализатор окисления этанола. Int. J. Hydrogen Energy 39, 305-316 (2014).

18. Yin, Y. D. et al. Формирование полых нанокристаллов за счет наноразмерного эффекта Киркендалла. Science 304, 711-714 (2004).

19. Wang, C.M. et al. In-situ ПЭМ-визуализация инжекции вакансий и химического разделения во время окисления наночастиц Ni-Cr.Sci. Реп 4, 3683 (2014).

20. Андерсон Б. Д. и Трейси Дж. Б. Химия преобразования наночастиц: эффект Киркендалла, гальванический обмен и анионный обмен. Наноразмер 6, 12195-12216

(2014).

21. Накамура, Р., Токозакура, Д., Накадзима, Х., Ли, Дж .-Г. И Мори, Х. Образование полого оксида путем окисления наночастиц Al и Cu. J. Appl. Phys. 101, 074303 (2007).

22. Рейлсбэк, Дж. Г., Джонстон-Пек, А.К., Ван, Дж. И Трейси, Дж. Б. Наноразмерный эффект Киркендалла в зависимости от размера при окислении наночастиц никеля. САУ Нано 4, 1913-1920 (2010).

23. Чен В. К. и Джексон Р. А. Самодиффузия кислорода в нелегированном и легированном оксиде кобальта. J. Phys. Chem. Solids 30, 1309-1314 (1969).

24. Дюбуа К., Монти К. и Филибер Дж. Самодиффузия кислорода в монокристаллах NiO. Филон. Mag. А 46, 419-433 (1982).

25.Чен, В. К., Петерсон, Н. Л. и Ривз, В. Т. Изотопный эффект для самодиффузии катионов в кристаллах CoO. Phys. Ред. 186, 887-891 (1969).

26. Вольпе, М. Л., Редди, Дж. Самодиффузия катионов и полупроводимость в NiO. J. Chem. Phys. 53, 1117-1125 (1970).

27. Аткинсон, А. и Тейлор, Р. I. Диффузия 63Ni по границам зерен в оксиде никеля. Фил. Mag. А 43, 979-998 (1981).

28. Ковальский, К., Моя, Э.Г. и Новотны, Дж. Граничная диффузия зерен в CoO. J. Phys. Chem. Solids 57, 153-163 (1996).

29. Ван, К.-М., Шрайбер, Д. К., Ольшта, М. Дж., Баер, Д. Р., Бруммер, С. М. Прямое наблюдение с помощью ПЭМ модификации окисления введенными вакансиями для сплава Ni-4Al с использованием микроструктуры нанопоста. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 7, 17272-17277 (2015).

30. Лоутон, У. Х., Сильвестр, Э. А. Самомоделирование разрешения кривой. Технометрика 13, 617-633 (1971).

31. Xin, H. L. et al. Выявление атомной реструктуризации наночастиц Pt-Co. Nano Lett. 14, 3203-3207 (2014).

32. Янг, З., Янг, Н., Ян, Дж., Бергстрём, Дж. И Пилени, М.-П. Контроль диффузии атомов кислорода и кобальта через наночастицы Co, различающиеся кристаллической структурой и размером. Adv. Функц. Матер. 25, 891-897 (2015).

33. Фромхолд, А. Т. и Кук, Э. Л. Кинетика роста оксидной пленки на металлических кристаллах: тепловая электронная эмиссия и ионная диффузия.Phys. Ред. 163, 650–664 (1967).

34. Кабрера Н. и Мотт Н. Теория окисления металлов. Rep. Prog. Физ 12, 163 (1949).

35. Аткинсон А. Транспортные процессы при росте оксидных пленок при повышенной температуре. Ред. Мод. Phys. 57, 437 (1985).

36. Jain, A. et al. Инфраструктура с высокой пропускной способностью для расчетов по теории функционала плотности. Комп. Матер. Sci 50, 2295-2310 (2011).

37.Миллион, Б. и Кучера, Дж. Концентрационная зависимость диффузии кобальта в никель-кобальтовых сплавах. Acta Met 17, 339-344 (1969).

38. Миллион Б. и Куччера Дж. Концентрационная зависимость диффузии никеля в никель-кобальтовых сплавах. Чешский J. Phys. В 21, 161–171 (1971).

39. Чен В. К., Петерсон Н. Л. и Ривз В. Т. Изотопный эффект самодиффузии катионов в кристаллах CoO. Phys. Ред. 186, 887-891 (1969).

40.Робин Дж. Состав и стабильность нескольких твердых растворов на основе оксида кобальта. Аня. Чим. (Париж) 10, 389-412 (1955).

41. Xin, H. L., Dwyer, C. & Muller, D. A. Существует ли фактор Стоббса в картировании STEM-EELS с атомарным разрешением? Ультрамикроскопия 139, 38-46 (2014).

42. Стейм, Р., Коглер, Ф. Р. и Брабек, К. Дж. Интерфейсные материалы для органических солнечных элементов. J. Mater. Chem. 20, 2499-2512 (2010).

43. Джайн, А.и другие. Энтальпии образования путем смешивания расчетов GGA и GGA + U. Phys. Ред. B 84, 045115 (2011).

Благодарности

Это исследование проводится при поддержке Центра функциональных наноматериалов, который является научным учреждением Министерства энергетики США в Брукхейвенской национальной лаборатории по контракту № DE-SC0012704. L.H. получил стипендию от Китайского совета по стипендиям (CSC) (201406250041). Q.M. и Ю.З. были поддержаны DOE-BES, Отделом материаловедения и инженерии по контракту DESC0012704.

Вклад авторов

H.L.X. задумал. Все авторы участвовали в разработке экспериментов. Л.Х. проводил эксперименты. Д.В. и Дж. синтезировали частицы сплава. Q.M. и Ю.З. выполнены теоретические расчеты. Все авторы обсуждали результаты и последствия на всех этапах. L.H., E.A.S. и H.L.X. написал газету.

Дополнительная информация

Дополнительная информация прилагается к этому документу по адресу http: // www.nature.com/ naturecommunications

Конкурирующие финансовые интересы: Авторы заявляют об отсутствии конкурирующих финансовых интересов.

Перепечатки и информация о разрешениях доступны в Интернете по адресу http://npg.nature.com/ reprintsandpermissions /

Как цитировать эту статью: Han, L. et al. Исследование окисления биметаллических частиц в трех измерениях на наноуровне. Nat. Commun. 7, 13335 DOI: 10.1038 / ncomms13335 (2016).

Примечание издателя: Springer Nature сохраняет нейтралитет в отношении юрисдикционных претензий на опубликованных картах и ​​институциональной принадлежности.

Это произведение находится под международной лицензией Creative Commons Attribution 4.0. Изображения или другие сторонние материалы в этой статье включены в лицензию Creative Commons для статьи, если иное не указано в кредитной линии; если материал не включен в лицензию Creative Commons, пользователям необходимо получить разрешение от держателя лицензии на воспроизведение материала. Чтобы просмотреть копию этой лицензии, посетите http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

© Автор (ы) 2016

Биметаллические изделия — Производитель биметаллических полос из Мумбаи

Подробная информация о продукте:

Минимальное количество заказа	10 Номер
Поверхность	С металлическим покрытием
Марка	SYSCO PIPING Чистота	99,99%
Размеры x толщина (мм)	M5

Биметалл we sysco piping solutions inc.Мы высоко ценим, импортируем и продаем

биметаллических листов
Биметаллическая шайба
Биметаллические ленты

Мы SYSCO PIPING SOLUTIONS INC. являемся производителями, экспортерами и поставщиками биметаллических шайб любых размеров в соответствии с требованиями клиентов! Мы производим биметаллические шайбы, в состав которых входят 80% алюминия и 20% меди.

У нас есть профессиональная команда, стоящая за производством, которая следит за идеальным диаметром и точным химическим составом в соответствии с требованиями клиентов, а также обратите внимание на то, чтобы количество шайб было хорошо упаковано и просчитано трижды перед маркировкой!
По любым вопросам, связанным с биметаллической стиральной машиной, обращайтесь к нам.

Мы SYSCO PIPING SOLUTIONS INC . — производители, экспортеры и поставщики биметаллических шайб любых размеров согласно требованиям клиентов! Мы производим биметаллические шайбы, в состав которых входят 80% алюминия и 20% меди.

У нас есть профессиональная команда, стоящая за производством, которая следит за идеальным диаметром и точным химическим составом в соответствии с требованиями клиентов, а также обратите внимание на то, чтобы количество шайб было хорошо упаковано и просчитано трижды перед маркировкой!
По любым вопросам, связанным с биметаллической стиральной машиной, обращайтесь к нам.

• Полные характеристики биметалла следующие: —
• Чистота: 99,99% (медь — 99,99% / алюминий — 99,99%).
• Передовые методы обработки.
• Медь и алюминий в бескислородной среде.
• . Устойчивость к коррозии и высокой температуре (500 градусов Цельсия).
• Хорошая стабильность, отличная способность к глубокой вытяжке и растяжимость.
• Биметалл можно сгибать на 90 градусов без отсоединения.
• Хорошие механические свойства, прочность, гибкость и растяжимость.
• Электропроводность 92% или более, биметалл может заменить медь и сэкономить 64% стоимости при том же объеме.

Дополнительная информация:

• Код товара: BM2
• Условия платежного режима: L / C (аккредитив), T / T (банковский перевод)
• Порт отправки: JNPT ИНДИЯ
• Производственная мощность: 1000
• Срок поставки: ГОТОВЫЙ ЗАПАС
• Детали упаковки: ДЕРЕВЯННАЯ КОРОБКА

Публикации | Лаборатория перспективных энергетических материалов

Публикации в рецензируемых журналах

1. Киммел, С.К .; Hopkins, B.J .; Chervin, C.N .; Skeele, N.L .; Ko, J.S .; DeBlock, R.H .; Long, J.W .; Паркер, Дж. Ф .; Hudak, B.M .; Страуд, R.M .; Rolison, D.R. *; Родс, К.П. * Емкость и фазовая стабильность металлизированного α-Ni (OH) ₂ Нанолистов в водных Ni – Zn батареях. Materials Advances 2021 , 2 , 3060-3074. Ссылка на статью.
2. Ying, Y .; Godínez-Salomón, J.F .; Морено, А .; Lartundo-Rojas, L .; Meyer, B .; Damin, C.A .; Родс, К. Водные двумерные нанокатализаторы оксида кобальта-иридия: понимание активности и стабильности биметаллических кислотных электрокатализаторов эволюции кислорода, Nanoscale Advances , 2021 , 3, 1976-1996 . Ссылка на статью.
3. Harper-Leatherman, A.S .; Wallace, J.M .; Long, J.W .; Rhodes, C.P .; Graffam, M.E .; Abunar, B.H .; Ролисон, Д. Редокс-цикл в белковых надстройках с наночастицами: перенос электронов между золотом, состоящим из наночастиц, молекулярным восстановителем и цитохромом c, Journal of Physical Chemistry B , 2021 , 125, 1735-1745. Ссылка на статью.
4. Godínez-Salomón, F .; Альбитер, Л .; Mendoza-Cruz, R .; Родс, К. Биметаллические двумерные нанорамки: высокоактивные кислотные бифункциональные электрокатализаторы восстановления и эволюции кислорода, ACS Applied Energy Materials 2020, 3 , 2404-2421.Ссылка на статью.
5. Godínez-Salomón, F .; Альбитер, Л .; Alia, S .; Пивовар, Б .; Camacho-Forero, L .; Balbuena, P; Mendoza-Cruz, R .; Ареллано-Хименес, М.Дж .; Родс, К. Самоподдерживающиеся водные двумерные нанокристаллы оксида иридия-никеля для высокоактивных электрокатализаторов выделения кислорода, ACS Catalysis 2018 , 8 , 10498-10520. DOI: 10.1021 / acscatal.8b02171. Ссылка на статью.
6. Reyes, C .; Somogyi, R .; Niu, S .; Catenacci; М .; Cruz, M .; Родос, К.П.; Wiley, B.J. Трехмерная печать полной литий-ионной батареи с изготовлением плавленой нити, ACS Applied Energy Materials 2018 , 1 , 5268–5279. DOI: 10.1021 / acsaem.8b00885. Ссылка на статью
7. Duraia, E.M .; Niu, S .; Beall, G.W .; Родс, С.П., Графен-SnO на основе гуминовой кислоты ₂ Нанокомпозиты для анодов литий-ионных батарей большой емкости, Журнал материаловедения: материалы в электронике 2018 , 29, 8456-8464.DOI: 10.1007 / s10854-018-8858-x. Ссылка на статью.
8. Niu, S .; McFeron, R .; Godínez-Salomón, F .; Chapman, B.S .; Damin, C.A .; Трейси, J.B .; Августин, В .; Родс, К. Улучшенное электрохимическое литий-ионное хранение заряда нанолистов оксида железа, Химия материалов 2017, 29 , 7794-7807. DOI: 10.1021 / acs.chemmater.7b02315. Ссылка на статью.
9. Godínez-Salomón, F .; Родс, К.П .; Алькантара, K.S .; Zhu, Q .; Canton, S.E .; Calderon, H.A .; Рейес-Родригес, Х.L .; Leyva, M.A .; Солорза-Фериа, О., Настройка активности восстановления кислорода и стабильности Ni (OH) _{2 катализаторов} @ Pt / C посредством управления составом поверхности, деформацией и электронной структурой Pt, Electrochimica Acta 2017 , 247 , 958-969. DOI: 10.1016 / j.electacta.2017.06.073. Ссылка на статью.
10. Godínez-Salomón, F .; Мендоса-Крус, Р. Ареллано-Хименес, М.Дж .; Jose-Yacaman, M .; Родс, К.П .; Металлические двумерные нанорамки: разработка безуглеродной иерархической наноархитектуры электрокатализатора из никель-платинового сплава с повышенной активностью и стабильностью восстановления кислорода, ACS Applied Materials & Interfaces 2017 , 9, 18660-18674 . DOI: 10.1021 / acsami.7b00043 . Ссылка на статью .
    
11. Perera, S.D .; Арчер, Р .; Damin, C.A .; Mendoza-Cruz, R .; Родс, К. Управление межслоевыми взаимодействиями в нанокомпозитах пентоксид ванадия-поли (этиленоксид) для улучшения переноса и хранения заряда иона магния, Journal of Power Sources 2017, 343 , 580-591. DOI: 10.1016 / j.jpowsour.2017.01.052. Ссылка на статью.
12. Stein, M .; Chen, C .; Маллингс, М.; Джейми, Д.Дж .; Залески, А .; Mukherjee, P .; Родс, К. Исследование влияния высокоэнергетической шаровой мельницы на структуру и свойства Li _1/3 Ni _1/3 Mn _1/3 Co _1/3 O ₂ Катоды Журнал электрохимического преобразования энергии и Хранение 2016 , 13 , 031001. DOI: 10.1115 / 1.4034755. Ссылка на статью.
13. Stein, M .; Chen, C .; Роблес, Д.Дж. Rhodes, C.P .; Мукерджи, П. Обработка электродов на неводной основе и конструкция литий-ионных монетных элементов. Журнал визуализированных экспериментов 2016 , 180 , e53490. DOI: 10.3791 / 53490. Ссылка на статью.
14. Deardorff, C.L. Sikma, R.E .; Rhodes, C.P .; Хадналл, Т. Катионы α-ацилиминия, производные карбена: органические молекулы с легко настраиваемыми множественными окислительно-восстановительными процессами, Chemical Communications 2016 , 180 , e53490 . DOI: 10.1039 / c5cc06322a. Ссылка на статью.
15. Высокая энергоемкость TiB ₂ / VB ₂ Батарея из композитного борида металла / воздуха, Stuart, M.Лефлер, К. Родс и С. Лихт, Журнал Электрохимического общества , 2015 , 162 , A1-A5. DOI: 10.1149 / 2.0721503jes. Ссылка на статью.
16. Сетчатый механизм разряда батареи VB ₂ / Air Battery, J. Stuart, A. Hohenadel, X. Li, H. Xiao, J. Parkey, C.P. Родс и С. Лихт, Журнал Электрохимического общества , 162 (1) A192-197 (2015). DOI: 10.1149 / 2.0801501jes. Ссылка на статью.
17. Оценка свойств и характеристик наноскопических материалов в боридно-воздушных батареях ванадия, C.П. Родс, Дж. Стюарт, Р. Лопес, Х. Ли, М. Вайе, М. Маллингс и С. Лихт, Journal of Power Sources 239, 244-252 (2013). DOI: 10.1016 / j.jpowsour.2013.03.071. Ссылка на статью.
18. Изготовление VB ₂ / Воздушные ячейки для электрохимических испытаний, Дж. Стюарт, Р. Лопес, Дж. Лау, X. Ли, М. Вайе, М. Маллингс, К. Родс и С. Лихт, Journal of Визуализированные эксперименты 78, e50593 (2013). DOI: 10.3791 / 50593. Ссылка на статью.
19. Архитектурная интеграция компонентов, необходимых для хранения электроэнергии в наномасштабе и в трех измерениях, C.П. Родс, Дж. У. Лонг, К. Петтигрю, Р. Страуд, Д. Rolison, Nanoscale 3, 1731–1740 (2011). DOI: 10.1039 / c0nr00731e. Ссылка на статью.
20. Разработка биотопливного элемента с использованием электродов на основе глюкозооксидазы и билирубиноксидазы, J. Ким, Дж. Парки, К. Родс и А. Гонсалес-Мартин , Журнал электрохимии твердого тела 13, 1043–1050 (2009). DOI: 10.1007 / s10008-008-0725-x
21. Многофункциональные трехмерные наноархитектуры для хранения и преобразования энергии, Д.Р. Ролисон, Дж. У. Лонг, Дж.К. Литл, А.Э. Фишер, К.П. Родс, Т. Макэвой, М.Е.Бург и А.М. Lubers, Обзоры химического общества 38, 226–252 (2009). DOI: 10.1039 / b801151f. Ссылка на статью.
22. Одновременное снижение ТОС и предотвращение биообрастания в воде, обработанной BWP, А. Гонсалес-Мартин, К. Оздемир, К. Роудс, Б. Хеннингс, К. Теннакун, Дж. МакГиннис и Дж. Ким, SAE International Journal of Aerospace 1. С. 454–460 (2008). DOI: 10.4271 / 2008-01-2146. Ссылка на статью.
23. Важность сочетания беспорядка с порядком внедрения литий-ионных ионов в криогенно приготовленную наноскопическую рутению, J.C. Lytle, C.P. Родс, Дж. Лонг, К. Петтигрю, Р. Страуд, Д. Rolison, Journal of Materials Chemistry 17, 1292–1299 (2007). DOI: 10.1039 / b614433k
24. Используя оксидную наноархитектуру для создания или разрыва протонной проволоки, M.S. Дошер, Дж. Дж. Пьетрон, Б. Денинг, Дж. Лонг, К. Родс, К.А. Эдмондсон, Д. Ролисон, Аналитическая химия, 77, 7924–7932 (2005).DOI: 10.1021 / ac051168b
25. Прямое электроосаждение наноразмерных твердых полимерных электролитов посредством электрополимеризации сульфированных фенолов, C.P. Rhodes, J. W. Long, D. R. Rolison , Electrochemical и Solid — State Letters 8 , A579 – A584 (2005) .DOI: 10.1149 / 1.2050508
26. Наноразмерные полимерные электролиты: ультратонкий электроосажденный поли (фениленоксид) с твердотельной ионной проводимостью, C.П. Родс, Дж. У. Лонг, М. Дошер, Дж. Дж. Фонтанелла, Д. Rolison, Journal of Physical Chemistry B 108, 13079–13087 (2004). DOI: 10.1021 / jp047671u
27. Введение заряда в гибридные наноархитектуры: мезопористый оксид марганца, покрытый ультратонким поли (фениленоксидом), C.P. Родс, Дж. Лонг, М. Дошер, Б. Денинг, Д. Ролисон, Журнал некристаллических твердых тел 350, 73–79 (2004). DOI: 10.1016 / j.jnoncrysol.2004.06.050
28. Нанокристаллические аэрогели оксида железа как мезопористые, магнитные структуры, J.W. Long, M.S. Логан, К. Родс, Э. Карпентер, Р. Страуд, Д. Rolison, Journal Американского химического общества 126, 16879–16889 (2004). DOI: 10.1021 / ja046044f
29. Ультратонкие защитные покрытия из поли ( o -фенилендиамина) в качестве электрохимических ворот для протонов: обеспечение устойчивости мезопористых наноархитектур MnO ₂ в кислых электролитах, J.W. Лонг, К. Родс, А.Л.Янг, Д.Р. Rolison, Nano Letters 3 , 1155–1161 (2003).DOI: 10.1021 / nl0343598
30. Кристаллические фазы олигомеров поли (этиленоксида) с трифлатом натрия: изменение координации и конформации в зависимости от длины цепи, C.P. Родс, М. Кан и Р. Фрех, Журнал физической химии B 106 , 10330–10337 (2002). DOI: 10.1021 / jp0141981
31. Молекулярно-динамическое моделирование и колебательные спектроскопические исследования локальной структуры в тетраглиме: трифлат натрия (CH ₃ O (CH ₂ CH ₂ O) ₄ CH ₃ : NaCF ₃ SO ₃ ) растворы, H.Т. Донг, Дж. К. Хен, К. Родс, Р. Фреч и Р.А. Wheeler, The Journal of Physical Chemistry B 106 , 4878–4885 (2002). DOI: 10.1021 / jp013914w
32. Сравнение локальных структур в кристаллических системах P (EO) ₃ LiCF ₃ SO ₃ и глим-LiCF ₃ SO ₃ систем, R. Frech, C.P. Родс и М. Хан, Макромолекулярные Симпозиумы 186 , 41–49 (2002). DOI: 10.1002 / 1521-3900 (200208) 186
33. Симметричное исследование вибрационного разделения в кристаллических фазах CH ₃ (OCH ₂ CH ₂ ) ₂ OCH ₃ LiCF ₃ SO ₃ и P (EO) ₃ LiCF ₃ SO ₃ .Р. Фреч и К. Родос, Ионика твердого тела 147 , 259–264 (2002). DOI: 10.1016 / S0167-2738 (02) 00018-8
34. Локальные структуры в кристаллической и аморфной фазах диглима-LiCF ₃ SO ₃ и поли (этиленоксида) -LiCF ₃ SO ₃ систем: влияние на механизм ионного транспорта, C.P. Родс и Р. Фреч, Макромолекулы 34 , 2660–2666 (2001). DOI: 10.1021 / ma001749x
35. Влияние температуры на локальную структуру в солевых комплексах полиэтиленоксид — бромид цинка, B.П. Грейди, К. Родс, С. Йорк и Р. Фреч, Макромолекулы 34 , 8523–8531 (2001). DOI: 10.1021 / ma010210b
36. Колебательное спектроскопическое исследование 2-метоксиэтилового эфира в комплексе с трифторметансульфонатом лития и натрия, M. Petrowsky, C.P. Родс и Р. Фреч, Journal of Solution Chemistry 30 , 171–181 (2001). DOI: 10.1023 / A: 1005204727421
37. Моделирование молекулярной динамики и спектроскопические исследования аморфного тетраглима (CH ₃ O (CH ₂ CH ₂ O) ₄ CH ₃ ) и тетраглима: LiCF ₃ SO ₃ структур, J.Хён, Х. Донг, К. Родс, Р. Фреч, Р.А. Wheeler, Journal of Physical Chemistry B 105 , 3329–3337 (2001). DOI: 10.1021 / jp003591o
38. Вибрационный анализ полимерного электролита полиэтиленоксида ₆ : LiAsF ₆ , C.P. Родс и Р. Фреч, Макромолекулы 34 , 1365–1368 (2001). DOI: 10.1021 / ma0008387
39. Симметричный анализ рамановских и инфракрасных спектров соединений (полиэтиленоксид) ₃ LiCF ₃ SO ₃ и (поли (этиленоксид)) NaCF ₃ SO ₃ , C .П. Родс и Р. Фрех, Ионика твердого тела 136-137 , 1131–1137 (2000). DOI: 10.1016 / S0167-2738 (00) 00608
40. Исследования ассоциации катион-анион и катион-полимер в полиэтиленоксиде: комплексы Pb (CF ₃ SO ₃ ) ₂ , C.P. Родс, Б. Классен, Р. Фрех, Ю. Дай и С.Г. Гринбаум. Ионика твердого тела 126 , 251–257 (1999). DOI: 10.1016 / S0167-2738 (99) 00238-6
41. Катион-анионные и катион-полимерные взаимодействия в (ПЭО) _n NaCF ₃ SO ₃ (n = 1-80), C.P. Rhodesand R. Frech, Solid State Ionics 121 , 91–99 (1999). DOI: 10.1016 / S0167-2738 (98) 00534-7

Материалы конференции

1. Safe Energy System, которая позволяет расширять миссии UUV, J. Reeh, M. Nelson, C. Rhodes, B. Hennings, Proceedings of the 46 ^th Power Sources Meeting , Лас-Вегас, Невада, 9–12 июня 2014.
2. Ванадиевые боридно-воздушные батареи с высокой плотностью энергии, S. Licht, C. Hettige, J. Lau, J.Стюарт, Р. Лопес, М. Маллингс и К.П. Rhodes, Протоколы 45 ^{-го заседания} по источникам энергии , Лас-Вегас, Невада, 11–14 июня 2012 г.
3. Полимерные нанокомпозиты для накопительных конденсаторов высокой энергии, Н. Бестауи-Спурр, Т. Адамс, К. Родс, К.А. Эдмондсон, Дж. Дж. Фонтанелла и М. Wintersgill », Труды конференции ASME 2010 по интеллектуальным материалам, адаптивным структурам и интеллектуальным системам , Филадельфия, Пенсильвания, 28 сентября — 1 октября 2010 г.
4. Современные электролиты для экстремальных температурных суперконденсаторов, M. Mullings and C.P. Rhodes, Протоколы 44 ^{-го заседания} по источникам энергии , Лас-Вегас, Невада, 14–17 июня 2010 г.
5. Усовершенствованные электродные материалы для батарей и суперконденсаторов высокой плотности, Y. Fu and C.P. Rhodes, Протоколы 44 ^{-го заседания} по источникам энергии , Лас-Вегас, Невада, 14–17 июня 2010 г.