Как пробить пробку в батареях: Как убрать пробку в батареях отопления

Воздушная пробка в батарее – причины появления, как ее устранять?

Воздух в батареях отопления – довольно частая проблема, как у жильцов частных домов, так и у людей, проживающих в квартире. Практически в любой системе отопления иногда образовывается воздушная подушка, которую обязательно необходимо устранить путем стравливания воздуха.

Для  того, что бы определить, есть ли в вашей системе отопления завоздушеность, проверьте, все ли батареи имеют одинаковую температуру? Или может в какой-то из комнат радиатор немножко теплый в  верхней части и совсем холодный снизу, а в других комнатах все работает отлично? Скорее  всего, это и есть та самая воздушная пробка в батарее.

Ни в коем случае нельзя игнорировать наличие воздуха в отопительной системе. Если  вы считаете, что самая большая проблема из-за скопившегося воздуха – это холодная батарея в разгар отопительного сезона, то вы очень глубоко ошибаетесь.

Со временем внутри радиаторов начнется коррозия металла и процесс «сухого трения» в подшипниках батареи, и как результат, вы получите неисправность циркуляционного насоса.

Завоздушенность батареи может произойти по нескольким причинам:

1. В процессе работы системы отопления вода нагревается, и из нее в виде пузырьков выходит воздух, который собирается в верхней части радиатора.
2. Завоздушенность может образовываться после ремонта трубопровода.
3. Систему необходимо наполнять медленно. Не забывайте контролировать отсутствие воздуха в радиаторах и распределителях. И помните важное правило: чем больше в системе разных поворотов и радиаторов, тем медленнее необходимо ее наполнять.
4. Не качественные радиаторы отопления, которые не подлежат ремонту.

Как можно избежать образования воздушной пробки?

Как можно удалять воздух

Идеальным вариантом считается, когда во время монтажа отопительной системы в каждую батарею будет встроен специальный кран Маевского, с помощью которого вы сможете спустить воздух из каждого радиатора отдельно.

Еще вы можете использовать автоматический воздухоотводчик,  который в автономном режиме будет контролировать всю отопительную систему. Даже при идеально отлаженной работе отопительной системы вам все равно придется периодически стравливать воздух с батарей, но это не доставит сильных трудностей.

Во время наполнения системы постарайтесь контролировать давление воды и температуру радиаторов. Если вдруг давление воды резко начнет падать, значит, где-то нарушена герметичность батареи. Если же температура батарей не стабильна – ищите воздушную пробку  в системе отопления.

Если на ваших батареях установлены автоматические воздухоотводчики, тогда можете спать спокойно: они выполнять за вас всю необходимую работу по устранению завоздушенности радиаторов. Если же батареи оборудованы ручными краниками небольшого размера, тогда необходимо самому произвести всю процедуру удаления воздуха с радиатора отопления.

Еще один важный момент – это непосредственно сам трубопровод. Довольно часто воздушная пробка может образовываться в очень сложных местах трубопровода, где много загибов, поворотов или неправильных уклонов. На таких участках необходимо обязательно установить дополнительные воздухоспускные вентили.

Как стравить воздух с батареи?

Для того чтобы устранить воздух с батареи, вам необходимо воспользоваться специальным краном Маевского, который именно для этого и предназначен.

Подготовьте заранее ведро для воды. В верхнем правом углу радиатора вы найдете кран Маевского, который необходимо открутить специальным  ключом или обычной отверткой. Не забудьте подставить емкость, куда будет стекать вода.

Прислушайтесь к звукам, которые будет издавать батарея: сначала вы услышите легкое шипение, что говорит о том, что в батарее действительно есть воздух, а это значит, что вы все делаете правильно.  Теперь с батареи должна закапать вода, подождите, когда вода побежит тоненькой струйкой, и закручивайте кран на место.

Читайте подробнее – как стравить воздух из батарей и слить воду.

Бывают такие моменты, когда устранение воздушной пробки в батареях не принесло никаких результатов, и радиаторы все также остаются холодными, тогда необходимо тщательно промыть и  продуть батарею.

Если и эта процедура ничего не дала, необходимо искать проблему в самой системе отопления.

Рекомендуем также посмотреть видео о том, как устранять воздушные пробки. Там еще девочка маленькая в кадре бегает 🙂

Помочь в вопросе устранения воздушных пробок вам могут грамотные специалисты. Чтобы заказать услугу, нужно написать в форму внизу справа на нашем сайте.

Надеемся, что материал был вам полезен. Если не сложно, нажмите, пожалуйста, кнопки социальных сетей – пусть и другие прочтут эту статью.

Хорошего вам дня!

Как ликвидировать воздушную пробку в батарее

С началом отопительного сезона у людей начинается неравная борьба с холодом. Конечно, очень хорошо, если система отопления в доме или квартире работает исправно.

Тогда основная задача – это сохранить тепло в помещении. Но часто можно столкнуться с тем, что, несмотря на наличие отопления, тепла в квартире нет. При этом верхняя часть батарей достаточно прохладная, зато нижняя горячая. Если присутствуют эти признаки, то это говорит о том, что в системе отопления сформировалась так называемая воздушная пробка, которая мешает нормальной циркуляции воды в трубах.

Очевидно, что подобную проблему нужно решать, а значит, следует узнать, как продуть батареи отопления в доме. Следует сказать, что это важно не только с точки зрения обогрева помещения.

Обратите внимание! Если в трубах присутствует воздух, это в большой степени способствует возникновению коррозии на внутренних поверхностях, что в свою очередь может привести к нарушению целостности труб и послужить причиной достаточно серьёзных проблем. 

Причины возникновения воздушной пробки

Перед тем, как перейти к рассмотрению технологии продувки системы отопления помещения, необходимо разобраться, какие причины привели к возникновению воздушных пробок. А причин может быть несколько.

• Воздух в систему отопления может попасть во время первого её запуска после летнего сезона. Горячая вода часто содержит мелкие пузырьки воздуха, который и служит причиной возникновения проблем в циркуляции воды.

• Воздух в систему отопления может попасть и при нарушении технологии во время ремонтных работ. В идеале после ремонта системы отопления воздух необходимо спускать, но это процедура достаточно длительная и бывает, что нерадивые работники либо её выполняют частично, либо не выполняют вовсе, что и приводит к серьёзным последствиям.

• Нарушение герметичности системы тоже часто приводит к проникновению воздуха внутрь. О том, что соединение негерметично, обычно свидетельствует утечка воды, но иногда это бывает трудно заметить. Горячая вода достаточно быстро испаряется, поэтому течи в квартире может и не наблюдаться. Если речь идёт о помещении, в котором постоянно сохраняется повышенная влажность, например, ванной комнате, то на трубах практически всегда присутствует естественный конденсат, с которым вполне можно перепутать утечку.

Важно добавить, что ликвидировать воздушные пробки из системы отопления нужно вне зависимости от того, идёт ли речь о квартире или частном доме. Во втором случае это необходимо ещё и потому, что часто система отопления работает благодаря функционированию насоса. Но если есть воздушная пробка, то получается, что насос вынужден работать на полную мощность, а результат выходит незначительный. Всё это влияет на износ деталей, сокращая общий срок эксплуатации и насоса, и системы в целом.

Этапы работ

Если причина холодных труб установлена и это скопившийся воздух, то его нужно оттуда убрать. Стоит сказать, что работы не должны представлять сложности для человека, имеющего самые минимальные навыки обращения с инструментами. Не лишним будет знакомство с основными аспектами предстоящих работ. Также вам нужно будет подготовить необходимые инструменты.

• Подготовка. На этом этапе нужно собрать необходимые инструменты и материалы, приготовить ёмкости для жидкости, тряпки и так далее.

• Далее необходимо найти специальный воздушный клапан. Его также иногда называют клапаном Маевского. Как правило, он расположен в верхней части радиатора.

• При помощи разводного ключа или отвёртки (в зависимости от конструкции клапана) его необходимо приоткрыть. Ориентиром может служить слабое шипение выходящего воздуха. Под клапан снизу лучше подставить какую-нибудь ёмкость, так как вместе с воздухом будет выходить и некоторое количество воды.

• Таким образом, спускается весь лишний воздух из системы. Момент, когда из клапана перестанет выходить воздух (шипение прекратиться, и пойдёт вода), можно считать окончанием процесса продувки.

• Теперь клапан необходимо закрыть.

Обратите внимание! Если работы были проведены правильно, то в скором времени батареи равномерно прогреются и начнут приносить в дом долгожданное тепло. Если же были допущены ошибки и воздух в батареях остался, то процедуру требуется повторить и продуть радиатор отопления повторно.

 

Забитые радиаторы

Следует также добавить, что причиной неправильного функционирования отопления в доме может быть не только воздух. Со временем в трубах и радиаторах может образовываться известковый налёт, ржавчина и прочие загрязнения. Если вовремя не проводить профилактику, то эти отложения способны повлиять на работу системы или полностью вывести её из строя. В качестве такой меры профилактики может выступать продувка системы при помощи специальных гидродинамических насосов.

Техника это специализированная, и работа с ней требует специальных навыков, да и вряд ли гидродинамический насос завалялся в гараже. Поэтому если имеет место засор системы, то лучше всего обратиться к услугам специалистов.

Если же есть желание сэкономить, то можно прочистить радиаторы самостоятельно. Однако следует учесть, что работа эта не из лёгких. Сначала нужно отключить квартиру от общей системы отопления. После чего радиаторы по очереди снимаются и промываются индивидуально при помощи шланга, а потом ставятся на место.

Подводя итоги сказанного, следует отметить, что профилактика, как известно, – лучшее лечение. В нашем случае профилактика должна заключаться в своевременной продувке системы отопления.

Как спустить воздух из батареи? Учимся пользоваться краном Маевского

Содержание

1. Что такое кран Маевского
2. О проблемах скопления воздуха в отопительной системе
3. Что понадобится для удаления воздуха из батареи
4. Описание процесса
5. Полезные статьи

 

1. Что такое кран Маевского

Ручной воздухоотводчик для радиаторов отопления принято называть краном Маевского. Связано это с тем, что в 1933 году отечественный инженер Маевский предложил простую, но совершенную конструкцию для стравливания воздуха из системы отопления. За основу он взял приспособление, которое было разработано сантехником Роевым в 1931 году и предложено в качестве замены обычным водоразборным кранам.

Интересный факт. Установка водоразборных кранов на батареи послужила причиной слива населением большого количества горячей воды для бытовых нужд. Чтобы предотвратить несанкционированный слив теплоносителя, на радиаторы стали устанавливать краны Маевского.

Приспособление выполнено в виде гайки, которая навинчивается на верхнюю футорку радиатора. Рабочая часть крана представляет собой соединение «конус–конус»: в конусообразное отверстие вставлен конусообразный винт. Снаружи расположена головка винта со шлицем под отвертку. Сбоку имеется отверстие для выхода воздуха, которое открывается при ослаблении винта. Отверстие настолько крохотное, что при открытом кране Маевского потери воды через него будут минимальны.

 

2. О проблемах скопления воздуха в отопительной системе

В закрытых отопительных системах воздух скапливается в батареях по нескольким причинам. При нагреве теплоносителя в нем образуются пузырьки. При заполнении системы вместе с водой может поступать воздух. По этой причине рекомендуется делать это медленно, особенно в сложных системах со множеством поворотов. Завоздушивание труб происходит также после локального ремонта трубопровода.

К чему это приводит?

• Во-первых, может нарушиться процесс распределения тепла. Из-за воздушной пробки радиатор сверху будет чуть теплым, а снизу совсем холодным.
• Во-вторых, из системы могут раздаваться посторонние звуки: шипение, бульканье и т.д.
• В-третьих, скапливание воздуха может стать причиной возникновения коррозии, особенно в алюминиевых и биметаллических радиаторах.

Избавиться от воздуха в системе отопления поможет кран Маевского. Чтобы стравить воздух, совсем необязательно вызывать сантехника. Можно справиться самостоятельно. Главное – знать, как сделать это правильно.

 

3. Что понадобится для удаления воздуха из батареи

 

4.

Описание процесса

Ослабьте винт

Вставьте рабочий наконечник отвертки в шлиц винта на кране Маевского. Вращайте против часовой стрелки. Не нужно полностью выкручивать винт. Во-первых, это не ускорит процесс стравливания воздуха, так как отверстие для его выхода очень маленькое. Во-вторых, есть вероятность того, что после окончания работ вам сложно будет вкрутить винт на место, так как сильное давление не даст это сделать. Достаточно одного-двух оборотов винта, чтобы открыть кран. Не прилагайте чрезмерных усилий, чтобы не повредить клапан.

Дайте воздуху выйти

Как только вы ослабите винт, из радиатора послышится шипение. Не пугайтесь – это воздух. Он выходит из бокового отверстия на кране. Кстати, вместе с ним будет выходить и небольшое количество воды, поэтому на пол рекомендуется постелить тряпку. Через маленькое отверстие вода либо будет течь тонкой струйкой, либо просто капать. Но все равно лучше поставить под кран небольшую емкость.

Совет: положение отверстия для выхода воздуха можно регулировать – лучше опустить его вниз, чтобы вода капала в подставленную емкость, а не брызгала на стену.

Закройте кран

Как понять, что процесс закончен? Когда польется равномерная струйка воды без пузырьков, а шипение  прекратится. Винт можно закручивать: вставьте отвертку в шлиц и вращайте по часовой стрелке, пока вода не перестанет капать. Вот и все – воздух вышел, радиатор полностью заполнится горячей водой. Теперь вы знаете, как пользоваться краном Маевского и как стравить воздух из системы отопления самостоятельно. Значит, система отопления в вашем доме будет правильно функционировать и эффективность обогрева улучшится.

 

5. Полезные статьи

Краны для радиаторов отопления – какие лучше

Без теплопотерь и разрывов: основные правила обслуживания

Какой выбрать радиатор отопления и что лучше?

Удаление воздушной пробки из системы отопления — как правильно спустить воздух из радиаторов: tvin270584 — LiveJournal

Почему появляется воздух в отопительной системе

С понятием «воздушные пробки» знакомы многие наши соотечественники. Об этом явлении вспоминают в начале отопительного сезона, когда в дома пускают тепло, а в квартирах верхних этажей часто батареи не нагреваются или нагреваются только в нижней части, а в верхней – абсолютно холодные. Откуда появляется воздух в трубопроводах? Причин завоздушивания может быть несколько:

• Проведение ремонтных работ (сборка, разборка трубопровода), во время которых появление воздуха неизбежно;


• Несоблюдение во время монтажа величины и направления уклона магистралей трубопроводов;


• Пониженное давление: уровень воды падает, а образовавшиеся в результате пустоты заполняются воздухом;


• При нагревании воды пузырьки содержащегося в ней воздуха выделяются и поднимаются в верхнюю часть трубопровода, создавая там воздушные пробки;


• Систему отопления наполняют неправильно: после летнего простоя трубы следует заполнять водой не быстро, а медленно, производя одновременно спуск воздуха из системы отопления;


• Неудовлетворительно загерметизированные стыки трубопроводов, через которые происходит утечка теплоносителя. Течь в этих местах малозаметна, так как горячая вода сразу испаряется. Именно через неплотные швы и засасывается воздух в систему;


• Неисправность воздухозаборных устройств;


• Подключение водяного «теплого пола» к отопительной системе, трубы которого при монтаже располагаются на разной высоте.

Способы удаления воздушной пробки

Поскольку один или несколько из перечисленных факторов могут присутствовать во многих домах, то обязательно встает вопрос удаления воздуха в системе отопления. Эту операцию можно выполнить различными способами. Все зависит от того, с какой циркуляцией  теплоносителя имеем дело – естественной или принудительной.

В системе отопления с естественной циркуляцией (имеется в виду верхняя разводка труб) образовавшуюся воздушную пробку можно удалить через расширительный бак – он находится в самой высокой точке по отношению ко всей системе.Прокладку подающего трубопровода следует произвести с подъемом к расширительному бачку. При нижней разводке труб воздух удаляют так же, как и в отопительных системах, снабженных циркуляционным насосом.В отопительных системах с принудительным режимом циркуляции теплоносителя в самой высокой точке устанавливают воздухосборник, специально предусмотренный для спуска воздуха. В этом случае подающий трубопровод прокладывают с подъемом по курсу движения теплоносителя, а поднимающиеся по стояку пузырьки воздуха удаляются через воздушные краны (их устанавливают в самых верхних точках). Во всех случаях обратный трубопровод необходимо прокладывать с уклоном в направление слива воды для ускоренного опорожнения при необходимости ремонта.

Виды воздухоотводчиков и мест их установки

Воздухоотводчики бывают ручными и автоматическими. Ручные воздухоотводчики или краны Маевского имеют небольшие размеры. Их устанавливают обычно на торцевой части радиатора отопления. Регулируют кран Маевского с помощью ключа, отвертки или даже вручную. Так как кран небольшой, то и его производительность небольшая, поэтому его применяют только для локального устранения воздушных пробок в отопительной системе.

Второй тип воздухоотводчиков – автоматические – работают без вмешивания человека. Их устанавливают как в вертикальном положении, так и в горизонтальном. Они имеют высокую производительность, но обладают достаточно большой чувствительностью к загрязнениям в воде, поэтому их монтируют вместе с фильтрами и на подающих трубопроводах, и на обратных.

Автоматические воздухоотводчики устанавливаются в отопительных системах закрытого типа по линии трубопроводов в разных точках. Тогда сброс воздуха из каждой группы устройств производится отдельно. Многоступенчатая система обезвоздушивания считается самой эффективной. При правильной прокладке и грамотном монтаже труб (под нужным уклоном) вывести воздух через воздухоотводчики будет просто и беспроблемно. Удаление воздуха из труб отопления связано с увеличением расхода теплоносителя, а также с возрастанием давления в них. Падение давления воды свидетельствует о нарушении герметичности системы, а температурные перепады – о наличии воздуха в радиаторах отопления.

Определение места образования пробки и ее удаление

Как можно понять, что в радиаторе есть воздух? Обычно на наличие воздуха указывают посторонние звуки, такие как бульканье, протекание воды. Для обеспечения полноценной циркуляции теплоносителя нужно обязательно удалить этот воздух. При полном завоздушивании системы нужно определить сначала места образования пробок, постукивая молотком по отопительным приборам. Там где есть воздушная пробка, звук будет более звонким и сильным. Воздух собирается, как правило, в радиаторах, установленных на верхних этажах.

Поняв, что воздух в отопительном приборе присутствует, следует взять отвертку или ключ и подготовить емкость для воды. Открыв термостат до максимального уровня, нужно открыть клапан крана Маевского и подставить емкость. Появление легкого шипения будет означать, что воздух выходит. Клапан держат открытым до тех пор, пока не потечет вода и только после этого закрывают.

Бывает, что после проведения данной процедуры батарея греет недолго или недостаточно хорошо. Тогда ее нужно продуть и промыть, поскольку скопление в ней мусора и ржавчины также может стать причиной появления воздуха.

Если и после этого нет улучшений, нужно проверить уровень заполнения отопительной системы. Воздушные пробки могут также образоваться на изгибах трубопроводов. Поэтому важно в процессе монтажа соблюдать направление и величину уклонов разводящих трубопроводов. В местах, где уклон по какой-либо причине отличается от проекта, дополнительно устанавливают воздухоспускные вентили.

В алюминиевых радиаторах воздушные пробки образуются более интенсивно по причине плохого качества материала. В результате реакции алюминия с теплоносителем образуются газы, поэтому их необходимо регулярно удалять из системы. В таких ситуациях рекомендуют заменить алюминиевые радиаторы приборами из более качественных материалов с антикоррозионным покрытием и установить воздухоотводчики. Чтобы обогрев комнат был нормальным, перед заполнением отопительной системы водой необходимо своевременно позаботиться об удалении из нее воздуха, препятствующего нормальному движению теплоносителя, и тогда зимой в вашем доме будет тепло и уютно.

Видео

Другие причины, по которым может не работать батарея:

Источник

Как спустить воздух из радиаторов/батарей отопления

Как избавиться от воздушных пробок в батарее, не прибегая к помощи мастера?

Отопительный сезон уже наступил, а ваша батарея остается холодной, как сосулька? Это может произойти из-за возникновения воздушных пробок.

В горячей воде, которая циркулирует в отопительной системе, всегда присутствуют воздушные пузырьки. При эксплуатации прибора эти пузырьки скапливаются в верхней его части, тем самым закрывают путь к циркуляции теплоносителя. Это приводит к охлаждению части системы или всей конструкции, делает комнату холодной и неуютной.

Можно ли решить эту проблему самостоятельно? Да, и всего в несколько этапов.

Этап 1. Обнаруживаем пробки

Прежде всего необходимо убедиться в наличии воздушных пробок. Поскольку воздух мешает воде проходить по каждой секции, в них появляются полости. Из-за них в батарее появляются булькающие звуки.

Чтобы обнаружить локализацию воздушной пробки, необходимо аккуратно постучать молоточком по верхней части отопительного прибора. В месте завоздушивания звук будет более звонким и громким.

Большая часть воздуха скапливается вверху, но он могут накапливаться и в нижней части, по этой причине стоит проверить всю конструкцию.

Этап 2. Устраняем пробку, используя кран

Сегодня батареи автоматически оснащаются кранами Маевского, некоторые владельцы самостоятельно монтируют на радиаторы краны для сброса воздушных пузырьков. С их помощью них стравить воздух не составит труда:

Наденьте небольшой шланг из резины на кран и положите другой его конец в ведро, чтобы теплоноситель сливался туда (не требуется для крана Маевского).

• Аккуратно откройте кран.
• Подождите, пока шипение прекратится, и из шланга начнет капать вода.
• Чтобы на 100% устранить пробку, повторите процедуру через пару часов.

После этого вы восстановите циркуляцию теплоносителя в радиаторе и обеспечите комфортную температуру в своей комнате.

Этап 2.1. Устраняем завоздушивание при отсутствии кранов

При отсутствии кранов проводить процедуру стравливания воздуха тяжелее. Для этого придется:

• Подготовить емкость и тряпку на случай протечки.
• Закрыть краны, обеспечивающие доступ теплоносителя в радиатор.
• Аккуратно снять заглушку, которая располагается в верхней части радиатора. При необходимости можно использовать дополнительный инструментарий.
• Когда зашипит воздух, следует подождать, пока из отверстия не будет капать вода.
• Аккуратно закрутить заглушку обратно, используя паклю или ленту для прочности соединения.

Обратите внимание! При снятии и закручивании заглушки необходимо следить за движениями, чтобы не сорвать резьбу. При сорванной резьбе не получится восстановить нормальную работу радиатора.

Подводя черту

Устранение воздушной пробки – несложная задача, однако при её выполнении может потребоваться дополнительный инструмент. Иногда муфта закручивается на паклю с краской, в этом случае выкрутить её без керосина и значительных усилий не получится. Если вы сомневаетесь в своих возможностях, обратитесь к специалисту, ведь любая ошибка может привести к протечке и затоплению соседей.

Читайте так же:
Радиаторы отопления — отзывы
Алюминиевые батареи — отзывы
Биметаллические батареи — отзывы

Как продуть батарею отопления: возможные варианты

Вопросом о том, как продуть батарею отопления, практически каждый человек начинает задаваться тогда, когда отопление есть, а в квартире все равно холодно. Причиной этому может послужить элементарная воздушная пробка, образовавшаяся в батарее. Для того чтобы убрать воздушную пробку из батареи или, проще говоря, продуть ее.

Причины возникновения воздушных пробок в системе отопления

Довольно часто такая проблема возникает в самом начале отопительного сезона, когда в систему отопления постепенно начинает поступать горячая вода. Как правило, выяснить, что виной прохладной температуры в комнате является воздушная пробка совсем не сложно. В таких случаях радиаторы отопления в верхней части остаются холодными, в то время как в нижней части батарея просто «пышет жаром». (См. также: Как разобрать чугунную батарею отопления своими руками)

Основными причинами, повлекшими за собой образование воздушной пробки, являются следующие:

• При подаче горячей воды в систему отопления в ней может присутствовать кислород. В результате нагревания воды, кислород испаряется, выделяется воздух, который и скапливается преимущественно в верхней части батарей. Соответственно, воздушная пробка, которая образовалась, мешает нормальной циркуляции воздуха.
• Во время проведения ремонтных и сантехнических работ, система отопления также завоздушивается. Вообще, правильно после любых работ, спускать воздух из батарей, чтобы исключить образование пробок.
• Плохая герметичность стыков соединений. Течь в местах соединения труб может быть совершенно небольшой. Ее трудно заметить, потому что горячая вода испаряется быстро, а если батарея расположена в ванной комнате, так там вообще довольно-таки часто образуется конденсат. В результате даже маленькой трещины в систему отопления может попадать воздух. Сам выйти из системы он не может, поэтому постепенно накапливается в радиаторах, что впоследствии приводит к образованию воздушного затора в трубах.

(См. также: Карта сайта 2)

• Возможно, вы неправильно спустили воздух из системы отопления, после того, как все ремонтные работы были закончены. Продувка батарей отопления должна выполняться медленно, особенно если система отопления выполнена по сложной схеме, имеет множество переходов и разветвлений. При быстром спуске небольшие пузырьки просто не успевают добраться до верха батареи.

Способы устранения

После того, как мы выяснили, откуда берется воздух в батареях, следующим этапом нужно научиться устранять его из системы. Самое главное это знать, как продуть батарею своими руками, чтобы не сделать ситуацию с отоплением еще хуже. Ведь при неправильной продувке вы только добавите еще больше воздуха в систему.

Кроме того, воздух в радиаторах отопления может привести не только к недостаточному обогреву помещения, но и к выходу из строя самих батарей. Наличие воздуха в системе способствует началу коррозийного процесса, для которого и нужно только, что бы был воздух и высокая влажность. Поэтому чем быстрее будет устранена данная проблеме, тем лучше. И теплее в квартире станет, и батареи целее будут. (См. также: Инфракрасное отопление)

Снижение эффективной работы системы отопления из-за того, что в батареях образовались воздушные заторы, очень негативно сказывается на ней, особенно в частных домах. Ведь в индивидуальном жилом доме, в качестве главного отопительного элемента, очень часто используются двухконтурные котлы. Непрерывная циркуляция воды обеспечена только за счет работы специального насоса.

Поэтому, когда очень долго образовавшаяся воздушная пробка, не устраняется, получается, что насос работает вхолостую, что приводит к быстрому изнашиванию деталей. Именно поэтому, рекомендуется периодически открывать запорные краны на радиаторах и спускать воздух, который может накопиться в системе. Даже если вы не выполняли никаких ремонтных работ, лучше лишний раз перестраховаться.

Для того чтобы устранить воздух из системы отопления понадобится кое-какой инструмент: разводной ключ и отвертка. Обязательно позаботьтесь о небольшой емкости для слива воды. (См. также: Водонагреватель для бассейна своими руками)

• сначала необходимо открыть с помощью ключа клапан (его еще называют кран Маевского), у батарей отопления Prado, например, есть специальные воздухоотводы. Для того чтобы спустить воздух достаточно просто повернуть вентиль. После открытия клапан, легко шипение подскажет вам о том, что воздух начал выходить из батареи.
• Обязательно подставьте небольшую емкость под кран (подойдет обычная стеклянная банка), потому что вместе с воздух может выделяться и некоторое количество воды. Итак, воздух выходит, а вам остается только ждать, пока не закончится шипение и из радиатора не потечет вода. Теперь кран можно закрывать. Через некоторое время необходимо будет проверить, нагрелись ли батареи полностью.

Возможно, наладить работу отопительного элемента не поможет даже спуск воды из него, бывает и такое. Батарея все равно остается холодной или работает нормальном режиме какой-то промежуток времени, а потом опять становится холодной. В таком случае придется выполнять такую работу, как продувка биметаллических батарей. (См. также: Как подключить водонагреватель)

Вполне возможно, что в радиаторе образовался затор из-за скопившейся в нем грязи или ржавчины, тогда будет необходимо продуть батарею. Возможно, из-за неправильного монтажа системы отопления затор образовался в месте поворота трубопровода. Такое возможно, когда при монтаже отопительной системы используются металлопластиковые трубы, а допустимые нормы уклона трубопровода соблюдены не были. В таком случае лучше всего выполнить демонтаж труб отопления и подключить их снова, но уже применив правильные значения.

Продувка чугунных батарей процесс трудоемкий. Перед тем как промывать радиаторы их придется полностью разобрать и потом промыть с помощью шланга. Если батареи, установленные в квартире, работают уже не один десяток лет, вам придется столкнуться с большими сложностями при демонтаже трубы.

Профилактические меры

Как согласится большинство, болезнь все-таки легче предупредить, чем потом лечить вызванные ей последствия. Так же и батареями, чтобы не остаться в холодное время без тепла нужно своевременно выполнять технические мероприятия по обслуживанию радиаторов отопления, а также при монтаже устанавливать дополнительные устройства, которые помогут предотвратить образования засоров и воздушных пробок.

Например, у батарей отопления Sira есть встраиваемая многофункциональная система обезвоздушивания. Во время ее использования специальные устройства для спуска воздуха из системы врезаются в нескольких местах, что позволяет выпускать воздух для каждой группы обогревательных устройств отдельно.

Для того чтобы не ломать голову по поводу того, как продуть алюминиевый радиатор отопления нужно всего лишь своевременно установить на него специальное устройство – воздухоотвод. Существует два типа данных устройств:

• ручные;
• автоматические.

Воздухоотводы ручные – их обычно устанавливают с торцевой стороны батареи. Пользоваться ими для того, чтобы спустить воздух из системы отопления легко. Достаточно специальным ключом или отверткой повернуть болт и воздух начнет выходить. Учитывая их маленькую производительность, такие устройства устанавливают только для пользования в домашних условиях.

Автоматические воздухоотводы работают полностью в автономном режиме. Не нужно стравливать воздух, что-то откручивая или открывая, устройство все делают сами. Их можно устанавливать вертикально или горизонтально.

Правда, такие воздухоотводы имеют один существенный недостаток, они чувствительно к разного рода загрязнением. Поэтому дополнительно в систему придется установить фильтр для очистки сильных механических загрязнений.

При установке батарей отопления Arbonia установка полного комплекта дополнительных компонентов позволяет избавить себя от постоянного контроля за системой отопления.

Для чугунных радиаторов тоже можно установить специальные воздухоотводы, это наиболее актуально для квартир в многоэтажных домах. На самом деле это гораздо проще и легче, чем заниматься потом продувкой или промывкой батарей. В любом случае, первый вариант вернуть тепло в батарею является более простым, но если батарея засорилась, ничего кроме промывки не поможет.

Для того чтобы промыть чугунные радиаторы вам придется сначала разобрать полностью батарею, используя паяльную лампу, для того чтобы открутить соединительные гайки. Потом радиатор разбирают по секциям, зачищают ниппели (резьбовые соединения между секциями батареи), промывают, используя шланг. Все это требует неимоверной силы, ведь вес каждой секции чугунного радиатора может доходить до 7 килограмм.

Для того чтобы предотвратить засоры в чугунных батареях должны быть установлены специальные перемычки, в которых и оседает вся грязь. В квартирах многоэтажек наличие перемычек просто обязательно. Ведь зачастую вначале отопительного сезона вода в систему отопления поступает, мягко говоря, совершенно не чистая.

После долгого простоя вся грязь и ржавчина, как правило, устремляются в отопительные элементы с первым потоком горячей воды. Что и говорить, но, к сожалению, наши российские системы центрального отопления крайне несовершенны.

Полезный совет. Если в вашей отопительной системе образовалась воздушная пробка, постарайтесь выяснить причину ее возникновения, особенно если раньше такого не случалось. Постарайтесь не только избавиться от воздуха, но и принять меры, исключающие повтор данной ситуации. Проверьте систему на предмет герметичности в местах соединения труб и радиаторов. Возможно, где-то нужно подтянуть болты, или поменять гайки, может быть, потребуется заново заделать стыки, используя больше пакли.

Как спустить воздух из батареи в подвале. Инструкция по спуску воздуха в батареях отопления

Воздух в батареях мешает циркуляции теплоносителя и снижает теплоотдачу радиаторов. Поэтому воздух из батарей принято стравливать (спускать). Как это делается? Об этом вы можете узнать из нашей статьи. Ниже по тексту мы рассмотрим процесс удаления пробок из отопительных систем с одноконтурной, двухконтурной и коллекторной разводкой.

Особенности устройства разводки

В современных домах используют три разновидности схем разводки:

• одноконтурный вариант с последовательным соединением батарей,
• двухконтурный вариант с параллельным подключением радиаторов,
• коллекторный вариант с врезкой каждого нагревательного элемента в распределитель.

При одноконтурной схеме все нагреватели «нанизаны» на нитку отопительного контура и формируют фактически громадный радиатор. Двухконтурный вариант предполагает укладку двух ниток с врезкой батарей. Коллекторная схема основана на соединении каждого элемента с котлом с помощью распределителя (коллектора).

В итоге пробка в одноконтурной схеме может заблокировать всю циркуляцию. Двухконтурному и коллекторному варианту эта проблема не грозит. Но если в воду попадает воздушный пузырь, то один из радиаторов перестанет греть помещение.

Поэтому такой затор должен быть удален из любой разводки. И чем быстрее, тем лучше. Как это делается, вы можете узнать ниже по тексту, где мы будем разбирать наиболее эффективные методики стравливания пробок из труб и нагревательных элементов.

Как спустить воздух из одноконтурной системы

Чтобы спустить воздух с вам нужно проделать следующее: отключить насос; долить воду, увеличив давление; включить насос. Поток теплоносителя подхватит пузырь и вынесет его в расширительный бак. И если в вашем доме стоит открытый расширитель, то затор выйдет сразу в атмосферу.

Если насоса в разводке нет, то вместо него можно использовать котел. Он должен нагреть теплоноситель до максимальной температуры и тогда пузырь воздуха покинет воду под влиянием давления, генерируемого в результате тепловой циркуляции.

В закрытых одноконтурных линиях принято врезать в разводку отдельный отвод с вентилем на конце, торец которого является наивысшей точкой разводки. С помощью этого отвода вы можете стравить воздух, открывая вентиль. Причем если пробка не покинет трубы и нагреватели сразу же, то вам придется повторять манипуляции с насосом и вентилем подачи воды в отопление из водопровода.

Кроме того, было бы неплохо врезать в крайний нагреватель, выход из которой ведет в обратный патрубок котла, узел Маевского или обычный шаровой вентиль. Как показывает практика, пузырь чаще всего скапливается именно в верхней части последней батареи одноконтурной разводки.

Как убрать воздух из двухконтурной разводки

Чтобы убрать затор из вам нужно заранее, еще на этапе монтажа, вкрутить в радиатор кран Маевского. Этот вентиль предназначается именно для удаления воздуха из нагревателей. И без него убрать пробку будет крайне затруднительно.

Ну а сам процесс спуска затора из системы отопления выглядит следующим образом:

1. 1. Открываем вентиль на подаче воды из водопровода в отопление.
2. 2. Ставим под каждым сливом ведерко на 5 литров.
3. 3. Открываем все краны Маевского.
4. 4. Ждем, пока из сливов не пойдет только вода.
5. 5. Закрываем краны, перекрываем вентиль и выливаем воду из ведерок.

Напор воды из водопровода убирает пробку, выталкивая ее сквозь открытый кран Маевского. И если между сливом и воздушным пузырем находится немного жидкости, то она просто стечет в подставленное ведро. Ну а после того как из слива пойдет только вода, его можно закрыть и отключить подачу из водопровода.

Включать котел или насос в этом случае не нужно. Необходимое давление генерирует сам водопровод. Причем в закрытых контурах, перед открытием вентиля на линии подачи жидкости из водопровода, нужно спустить ниппель расширительного бачка, сбросив давление в трубах и нагревателях.

Как удалить воздушную пробку из коллекторной системы

Стравливание пробок из коллекторной системы отопления возможно только при наличии тех же краников Маевского. Они врезаются в свободный верхний угол нагревательного элемента на этапе сборки. Причем коллекторную конструкцию чистят от заторов почти по той же схеме, что и двухконтурные линии обогрева.

Для этого нужно подставить под кран на радиаторе ведро, перекрыть на обратном коллекторе вентиль, отсекая нагреватель от котла, и подать в трубы воду из водопровода. Напор воды надавит на пузырь и вытолкнет его сквозь отверстие в открытом сливе. А перекрытая обратка не даст пузырю сместиться в котел.

При этом из батареи может вытечь приличная порция воды, поэтому ведро под краном должно быть как минимум пятилитровым. И, скорее всего, в самом начале из слива пойдет именно вода, за которой последует и воздух. Поэтому спешить и перекрывать краник не стоит.

После того, как из радиатора уйдет затор, вам следует закрыть подачу воды из водопровода в трубы и открыть линию обратки на соответствующем коллекторе. Сделав это, вы можете включать котел и насос.

Как найти воздушный пузырь в системе отопления

Завоздушенный участок можно отыскать по тактильным ощущениям или на слух. В первом случае вы обходите все радиаторы (по направлению движения теплоносителя) и трогаете их рукой за верхнюю и нижнюю часть. Если одна из батарей окажется холоднее предыдущих, то в этом месте, скорее всего, и скопилась проблема. Поэтому краник Маевского нужно открывать именно у этой батареи, отключив (по возможности) ее от обратки.

Иногда пробку можно определить на звук. Частично заполненная воздухом батарея продолжает работать, но циркулирующий в ее внутренностях теплоноситель издает характерное журчание. И если вы услышали этот «ручеек» в комнате, то просто идите на звук и найдите проблемный радиатор.

Причем редкие стоны и скрипы в трубах не имеют к пробкам никакого отношения. В большинстве случаев они сигнализируют о возможных перепадах давления или гидроударах в арматуре. Это, разумеется, не очень хорошо, но к воздушной пробке не имеет никакого отношения.

С проблемой воздуха в трубах и радиаторах сталкиваются владельцы частных домов с автономным отоплением.

Но еще сильнее проявляется она в жилых и офисных зданиях, отапливающихся централизованно.

Для борьбы с завоздушиванием тепловых магистралей используется несколько методов. О них мы расскажем ниже.

В чем опасность скопления

Попавший в трубопроводы и радиаторы отопления воздух становится причиной серьезных неприятностей:

• воздушные пробки препятствуют нормальной циркуляции жидкости в системе.

  В результате, уменьшается или вовсе прекращается поступление теплоносителя в радиаторы.

  Батареи недостаточно прогреваются, и за счет уменьшения разницы температур между их поверхностью и воздухом в помещениях, снижается эффективность теплоотдачи;

• воздух и вода – причина интенсивной коррозии внутренних поверхностей.

  Дополнительные факторы (например, добавление активных химических веществ в теплоноситель при централизованном теплоснабжении) увеличивают опасность разрушения материалов трубопроводов и радиаторов, многократно.

Внимание! Особо, опасно, наличие воздуха для алюминиевых радиаторов. Электрохимическая коррозия этого металла происходит с выделением водорода!

Водород в свободном виде – взрывоопасный газ.

Кроме того, в зависимости от уровня pH (определяется химическим составом теплоносителя) материала и качества защитных покрытий, контакта алюминиевых радиаторов (видео сварки алюминия электродом, инвертором посмотрите ) с другими металлами, процесс электрохимической коррозии и выделения водорода идет с различной интенсивностью.

При высокой скорости образования газа , он не успевает подниматься вверх и создает внутри радиаторов зоны повышенного давления.

Это способно нарушить целостность батарей.

Причины появления в магистралях

Воздух в системах отопления – явление, практически, неизбежное. Причины его появления следующие:

Важно! Заметить мелкую течь, сложно, поскольку, нагретый теплоноситель, быстро испаряется.

Способы удаления

Как удаляют воздух из отопительной системы ?

Ответ на этот вопрос зависит от конфигурации и режима циркуляции теплоносителя – искусственный или естественный.

Что представляют собой воздухоотводчики

Для удаления воздуха из радиаторов отопления и других элементов служат краны или клапаны.

Возможно, использование для стравливания воздуха шаровых кранов — в домах почтенного возраста, они, нередко, установлены на старых чугунных радиаторах.

Недостаток такого оборудования – низкая пропускная способность.

При удалении воздуха сливается и значительное количество теплоносителя.

Потребители используют это свойство для слива горячей воды, для бытовых нужд.

Более распространены сегодня воздухоотводчики с игольчатым клапаном.

Игольчатые клапаны с ручным управлением (т.н. краны Маевского) устанавливают для удаления воздушных пробок в радиаторах отопления.

Они, эффективно, стравливают скопившийся воздух, но за счет малого диаметра калибровочных и сливных отверстий, предотвращают значительные потери теплоносителя.

Краны Маевского – малогабаритные , удобные для эксплуатации, устройства.

Их использование при централизованном теплоснабжении, сопряжено с некоторыми проблемами:

Автоматического типа

В автоматических устройствах клапан управляется сигналом датчика. В конструкции устройств применяют датчики поплавкового типа.

При снижении уровня жидкости до порогового значения, клапан отпирается и стравливает воздух.

Повышение уровня теплоносителя приводит срабатыванию датчика, и запиранию клапана.

Такие устройства функционируют без вмешательства человека .

Производители выпускают автоматические воздухоотводчики горизонтального и вертикального исполнения.

Производительность этих устройств позволяет устанавливать их на магистралях централизованного отопления, в местах вероятного возникновения воздушных пробок.

Важно! Автоматические воздухоотводчики чувствительны к качеству и чистоте теплоносителя!

При централизованном теплоснабжении, наибольшую эффективность демонстрируют многоступенчатые системы обезвоздушивания.

Они включают автоматические воздухоотводчики, в разных местах на трубопроводах, и краны Маевского, на радиаторах и бойлерах косвенного нагрева ().

В этом случае, отдельное стравливание воздуха из групп устройств, стояков и т.д. гарантирует, практически, полное его удаление и высокую эффективность теплоотдачи.

Следует помнить! Использование воздухоотводчиков приводит к дополнительным потерям теплоносителя в ходе обезвоздушивания и повышению давления в магистралях.

Как обнаружить пробку и восстановить циркуляцию

Потребитель, собственными силами, может удалить воздушную пробку только на тех участках и элементах систем отопления, где установлены воздухоотводчики с ручным управлением.

Контролируют работу автоматических устройств и обслуживают их специалисты организаций – поставщиков тепла и ЖКХ с соответствующим уровнем профессиональной подготовки.

Не всегда, не достаточный прогрев радиаторов – следствие образования воздушной пробки.

Другие причины этого явления:

1. недостаточная температура теплоносителя,
2. потери в магистралях,
3. снижение и т.д.

Поэтому, прежде, чем спускать воздух из радиаторов, необходимо убедиться, что причина – в воздушных пробках, и определить места их образования.

О завоздушивании свидетельствуют :

• неравномерный прогрев отопительных приборов.

  Примером может служить нагрев только нижней части радиаторов или его полное отсутствие, в то время, как температура трубы подачи и обратного хода говорят о поступлении горячего теплоносителя;

• посторонние звуки в трубах и отопительных приборах – бульканье и др.;
• протекание теплоносителя (как сделать ремонт труб из сшитого полиэтилена прочитайте ).

Место образования пробки определяют легким постукиванием по поверхностям отопительных приборов и участков трубопроводов.

В местах скопления воздуха звук получается звонким .

Для стравливания воздуха из радиаторов, если они не оборудованы кранами Маевского, ослабляют заглушку.

Воздух выходит с характерным шипением . Когда звуки прекращаются, и начинает подтекать вода, пробку снова затягивают.

Процедура обезвоздушивания на радиаторах и участках систем с краном Маевского, значительно, проще и удобнее.

Важно! Удалить воздух без утечки теплоносителя не получится! Поэтому емкость и/или тряпка для сбора жидкости не помешают.

Для стравливания воздуха :

• поворачивают запорный винт на пол оборота (оборот) до появления характерного шипящего звука;
• кран оставляют в таком положении до тех пор, пока звуки не прекратятся, и из сливного отверстия не появится равномерная струя теплоносителя;
• заворачивают запорный винт до упора .

Если проблему решить не удалось, процедуру повторяют, сливая некоторое количество (до 200-500 мл) теплоносителя.

Когда и это не помогает, прочищают трубы подвода и радиаторы.

Очень важно! В случае с алюминиевыми радиаторами, обязательно, соблюдать требования пожарной безопасности (про оборудование для сварки алюминия прочитайте ).

Выходящий газ содержит водород – такая смесь пожаро- и взрывоопасна!

Собственными силами можно попытаться и из участков трубопровода.

Для этого поочередно закрывают запорные вентили на трубах подачи.

В каждом из оборудованных воздухоотводчиками отопительных приборов пытаются спустить воздух. В большинстве случаев — это помогает решить проблему.

Как удалить воздушную пробку, не сливая воду из системы отопления, посмотрите в видеосюжете.

Чаще всего с не возникает никаких проблем. Но иногда внезапно в доме становится холодно или в радиаторе отопления возникают странные звуки. Что же это может быть? К сожалению, в данном случае налицо наличие воздуха в системе отопления, а значит, необходимо спустить оттуда воздух. Сегодня вы узнаете, как это сделать без крана Маевского.

Завоздушенность в батарее: что это и как определить

Что же такое завоздушенность в отопительной батарее? Под данным понятием подразумевается скопление воздуха, причем чаще всего в верхней части отопительного радиатора. Подобная ситуация становится проблемой и довольно-таки частой для тех, кто живет в многоэтажных домах на одном из последних этажей. Причин возникновения подобной неприятности может быть несколько:

• Проведение ремонтных работ на участке/на соседних этажах. В случае если в жилом квадрате проводились работы с отопительными трубами, велика вероятность попадания в систему небольшого потока воздуха.
• Произошла утечка теплоносителя на каком-то из участков (а значит требуется немедленная проверка системы для устранения утечки).
• Особенность системы теплых полов. Проблема завоздушенности системы – действительно является частой картиной при наличии системы теплого пола, особенно, если она имеет сложную схему и много ответвлений.

Чугунная батарея

• В воде, имеющей высокую температуру, содержится воздух и чем чаще обновляется в системе, тем выше вероятность возникновения неполадки.
• Если появление воздушной «пробки» по времени совпадает с пуском общей отопительной магистрали – с большей долей вероятности можно говорить о том, что именно пуск системы стал причиной завоздушенности.

Совет. Если вы проживаете в частном доме, то, в принципе, не стоит сильно волноваться по поводу завоздушенности системы (если она небольшая), Дело в том, что в частных отопительных системах чаще всего теплоноситель меняется крайне редко, а, значит, воздух должен самостоятельно стравиться в течение нескольких дней.

Определить наличие воздушной «пробки» достаточно просто. Например, если температура воды в батарее резко понизилась или батарея стала холодной лишь частично, может даже начала булькать – все это является признаками завоздушенности.

Спуск воздуха без крана Маевского

На большинстве домашних отопительных батарей стоит специальное приспособление, которое помогает максимально упростить задачу стравливания воздуха – или автоматический клапан.

Но вот вопрос: что делать, если подобное приспособление на батарее просто отсутствует? Если у вас именно такая картина предстала перед глазами – скорее всего, в вашем доме установлены . На таких батареях довольно часто устанавливается простая заглушка, которая была закручена на пакле, покрытой краской. Кроме того, еще и была залита слоем краски во время окрашивания отопительных батарей.

Кран Маевского

Убрать ее для того, чтобы получить доступ к теплоносителю, расположенному в системе, представляется затруднительным. По этой причине простейшим выходом из ситуации можно считать обращение к соседям с последнего этажа дома (у них наверняка на батарее будет кран Маевского). Но если соседи, к примеру, уехали или вы сами являетесь жильцом последнего этажа и крана нет? В этом случае придется прибегнуть к «дедовскому» способу стравливания воздуха из системы отопления.

Итак, вам необходимо запастись тазиком, ведром и большим количеством тряпок. Кроме того (голыми руками ведь не взять сей «барьер»), вам понадобится разводной ключ для откручивания пробки и какой-нибудь растворитель для краски. Иначе вы просто не сможете сдвинуть заглушку с «мертвой» точки.

Итак, сначала нанесите на место, где установлена заглушка, растворитель и подождите минут 15. После этого аккуратно начинайте движение разводным ключом по резьбе, пока заглушка не начнет подаваться. Вы услышите, как начнет стравливаться воздух. Когда звук затихнет (признак отсутствия воздуха), обязательно намотайте на заглушку слой «фумки» и вставьте ее на место. При желании можно слегка закрасить место стыка заглушки с батареей.

Совет. Перед началом работы желательно перекрыть стояк для безопасности работы, иначе при достаточно резком рывке вы полностью выкрутите заглушку и воду из батареи уже не остановить.

Вы узнали о том, как быстро и достаточно просто можно справиться с задачей спуска воздуха из радиатора отопления при отсутствии крана Маевского. Удачи!

Установка крана на батарею: видео

В воде в небольших количествах растворён кислород.

Однако со временем он может привести к большим трудностям в отопительной системе.

И если у Вас в квартире (или доме) стоит хоть один радиатор, Вы обязательно должны знать, как спустить воздух из батареи отопления. И можно обойтись без вызова мастера!

Завоздушенность, или воздушная пробка – это скопление воздуха в верхней части отопительного прибора (или трубопровода).

В многоквартирных домах особенно сильно от проблемы страдают обитатели последних этажей.

Причин завоздушенности может быть несколько. Перечислим основные:

• Ремонтные работы (если с трубопроводом производились манипуляции, это приводит к попаданию внутрь системы воздуха).
• В городских квартирах сложно пустить в работу магистраль без пробок, поскольку в идеале, система должна заполняться водой очень медленно, с одновременным стравливанием.
• Где-то утечка (даже небольшая течь на стыке должна быть сразу устранена).
• Сложности часто возникают с системой тёплых полов, если её ветки проложены не строго горизонтально и на разной высоте.
• В любой воде, при повышении температуры, выделяется кислород. В частных домах со временем весь воздух выходит, и если теплоноситель не меняется, о проблеме можно забыть. Но в центральном отоплении порции жидкости обновляются постоянно.

Если совсем уж нет возможности сделать всё своими руками, можно оставить заявку в обслуживающей дом компании, чтобы прислали мастера.

Но врабатывание системы обычно занимает две недели, поэтому до этого срока не стоит торопиться с жалобами.

Как ее определить?

Обнаружить пробку легко, она сама даст о себе знать:

• Батареи могут начать булькать;
• Температура в комнатах понизится без видимых причин;
• Часть радиатора будет прогреваться, в то время как другая его область останется почти холодной.

Слегка постучите металлическим предметом по верху радиатора, а затем сравните звук от стука внизу прибора. Там, где появилась пробка, звук будет более звонкий, высокий.

К чему может привести завоздушенность отопления?

Явление парализует работу системы – нарушается циркуляция, что приводит к перегреванию отдельных участков отопительной системы и недостаточному прогреву других.

Из-за длительного контакта с кислородом многие металлы покрываются окалиной, подвергаются разрушению. Особенно чувствительны к пуску отопительной системы алюминиевые радиаторы.

В частных домах с принудительной циркуляцией, воздух контактирует с циркуляционным насосом. Сокращается срок службы прибора.

Как правильно спустить воздух из батареи

В гравитационной системе частного дома, все пузырьки сами выходят через расширительный бак, расположенный в самой верхней точке.

В городских квартирах на каждом радиаторе устанавливается воздухоотводчик:

1. Ручной (кран Маевского).
2. Автоматический клапан.

В зависимости от того, что установлено, будет меняться технология работы.

Алюминиевой, биметаллической или чугунной

Алюминий – не самый подходящий для отопления материал. Он активно вступает в химические реакции и выделяет водород. Но благодаря своей скромной цене и хорошей теплопроводности, он часто применяется. Для борьбы с недостатками алюминия, его покрывают изнутри слоем специальной плёнки. Но со временем она перестаёт действовать, и водород начинает неизбежно выделяться.

Биметаллические радиаторы – ещё одно изобретение, улучшающее качество отопительных приборов. Там, где происходит контакт с теплоносителем, здесь использован другой металл. А оребрение выполнено из алюминия.

Если на батарее установлен термостат, его нужно просто периодически открывать и дожидаться пока выйдет воздух. Процесс стравливания воздуха из биметаллических батарей не отличается от работ с алюминиевым радиатором.

Видео на тему

Если система отопления частного дома заполняется водой или антифризом, то в ней по разным причинам могут возникать скопления воздуха. Они появляются в разных местах и препятствуют нормальной циркуляции теплоносителя, что приводит к остыванию как отдельных радиаторов, так и целых стояков. Понятно, что воздух в системе отопления находиться не должен и подлежит удалению тем или иным способом. Цель данной статьи – выявить причины появления воздушных пробок в сети трубопроводов и рассказать о том, как их оттуда «выгнать» в атмосферу.

Почему в системе отопления появляется воздух?

Причин этому явлению достаточно много, мы же перечислим самые основные из них, встречающиеся наиболее часто:

• ошибки в проектировании или монтаже отопительной системы: это уклоны магистралей, сделанные не в ту сторону, не установленные на всех батареях краны Маевского и прочие огрехи;
• неправильное заполнение трубопроводов теплоносителем;
• неисправности автоматических воздухосбрасывающих клапанов;
• треснувшая мембрана расширительного бака: тогда воздух в закрытой системе отопления появляется, проходя через трещину в мембране;
• негерметичность системы: это неплотные соединения деталей трубопроводов и оборудования, трещины в некачественных изделиях;
• выделение растворенного в воде кислорода вследствие ее нагревания.

На практике зафиксированы частные случаи, когда спустить воздух с системы отопления просто невозможно, он появляется там буквально через день. При наличии алюминиевых радиаторов и определенного состава воды внутри отопительных приборов происходит химическая реакция с выделением кислорода и водорода. Эти газы и образуют воздушную пробку, лучший способ этого избежать – организовать автоматический сброс воздуха с помощью клапана, устанавливаемого на радиатор вместо крана Маевского.

Заполнение системы с вытеснением воздуха

Данному вопросу посвящен целый раздел, так как часто во время неправильного выполнения этой операции в сети трубопроводов оказывается воздух. Процедура достаточно проста, если удаление воздуха производится из системы с открытым расширительным баком, находящимся в самой верхней точке. Тут вполне можно справиться в одиночку. Заполнение производится начиная от самой нижней точки, куда в каждой правильно спроектированной системе подсоединен водопровод через отсекающий кран.

Чтобы стравить воздух из системы отопления с открытым баком, надо присоединить к его патрубку перелива длинный шланг, выведенный на улицу. Если котел оборудован группой безопасности, то на время заполнения его лучше отсечь от системы с помощью соответствующей арматуры. Потом надо открыть кран подпитки не более чем на 1/3, чтобы напор из водопровода был небольшой и все элементы системы наполнялись водой постепенно.

Важно. Если проводить операцию под большим водопроводным давлением, то в теплоносителе появится много растворенного кислорода, впоследствии удалить воздух из системы будет гораздо труднее.

Подпиточный кран перекрывается, когда из шланга перелива потечет вода. Затем, взяв инструмент, надо пройти все радиаторы, выпуская из них воздух с помощью кранов Маевского. После чего медленно открывают краны, отсекающие котел. По мере его заполнения автоматический клапан для сброса воздуха, вмонтированный в группу безопасности, будет издавать шипящий звук. В конце следует добавить в систему воды, чтобы уровень в баке составил 2/3 его объема.

Когда спуск воздуха окончен, надо разжечь или включить котел и убедиться, что все радиаторы прогреваются равномерно. Те из них, что остались холодными, должны пройти процедуру развоздушивания повторно. За работой системы и уровнем воды в баке надо наблюдать в течение недели после запуска.

Чтобы правильно спускать воздух из системы закрытого типа, желательно воспользоваться услугами помощника. Процедура отличается от предыдущей тем, что один человек заполняет трубопроводы и следит за показаниями манометра, а второй сбрасывает воздух из батарей, как только давление достигнет 2 Бар. В этот момент подпитка отключается, и пока помощник работает с кранами Маевского, первый человек периодически пополняет систему из водопровода, когда давление в ней падает.

Для справки. В закрытой отопительной системе убрать воздух помогает мембрана расширительного бака, находящаяся под давлением. Когда воздушная пробка уходит в атмосферу, ее место занимает теплоноситель, выдавливаемый мембраной.

Как избавиться от воздуха во время эксплуатации?

В данной ситуации сначала надо определить, откуда берется воздух в трубах. Этому способствует 2 признака:

• появление холодных участков труб и радиаторов;
• журчащие шумы в магистрали.

Когда приблизительное местонахождение пробки обнаружено, идем по трубе вверх, до ближайшего автоматического или ручного клапана. Затем, немного приоткрыв кран подпитки, стравливаем воздух через это устройство. Удаление из батареи происходит таким же образом.

К сожалению, этот стандартный способ действует не всегда. В крайнем случае можно попытаться выдавить воздух из неудобного места, увеличив температуру и давление в системе до значений, близких к максимальным. Дальше действовать по стандартной схеме, зачастую пробка двигается с места и все же попадает в сбросной клапан. Но если и это не помогло, придется стравливать воздух через ближайшее разъемное соединение. Это надо делать крайне аккуратно, чтобы не обжечься и не затопить весь дом.

Совет. Когда разъемных стыков на трубопроводах нет, как в сетях из полипропилена, проще опорожнить всю систему или ее часть и правильно заполнить вновь. В процессе не помешает отыскать причину возникновения пробки.

Заключение

На самом деле причин, из-за чего система завоздушивается, очень много. Например, из-за низкого качества теплоносителя может выйти из строя любой клапан для сброса воздуха из системы отопления частного дома, а сразу вы этого не заметите. Отсюда вывод: трубопроводы и батареи необходимо периодически промывать, а клапаны проверять. Иначе придется решать проблему во время отопительного сезона, когда на дворе мороз.

Исследователи заявляют, что это технический прорыв.

Технология, которая позволяет корпусам автомобилей служить в качестве батарей, может быть на шаг ближе к реальности. Исследователи из Технологического университета Чалмерса утверждают, что создали работающую «структурную батарею», которая может удерживать заряд и, как следует из названия, действовать как часть конструкции транспортного средства.

Аккумулятор изготовлен из углеродного волокна, которое уже используется как для кузовных панелей, так и для монококов, хотя в первую очередь в высококлассных суперкарах и гоночных автомобилях.Углеродное волокно привлекательно для автопроизводителей и производителей гоночных автомобилей, поскольку оно легкое и прочное, но исследователи также показали, что оно может служить электродом и проводником, согласно пресс-релизу Chalmers.

В тестовой батарее углеродное волокно служит отрицательным электродом, а положительный электрод представляет собой алюминиевую фольгу, покрытую литиево-железо-фосфатным покрытием. Они разделены стекловолоконной тканью, в которой также находится электролит.

Исследователи работают над структурными батареями с 2007 года, и Volvo исследовала эту идею более десяти лет назад.Однако исследователи утверждают, что это первое, что потенциально может удовлетворить реальные цели в отношении электрических свойств и прочности.

Монокок из углеродного волокна MonoCage McLaren P1

«Предыдущие попытки создать структурные батареи привели к получению элементов либо с хорошими механическими свойствами, либо с хорошими электрическими свойствами», — говорится в заявлении Лейфа Аспа, профессора Чалмерса и руководителя проекта. «Но здесь, используя углеродное волокно, нам удалось разработать конструктивную батарею с конкурентоспособной емкостью хранения энергии и жесткостью.«

При 24 ватт-часах на килограмм плотность энергии составляет всего около 20% от плотности энергии современных литий-ионных элементов, признали исследователи. Они ожидают потенциальной экономии веса за счет использования углеродного волокна, а отказ от тяжелых автономных аккумуляторных блоков потребует меньше энергии. Исследователи предположили, что батареи также могут использоваться в других приложениях, таких как электрические велосипеды и бытовая электроника.

Углеродное волокно само по себе требует больше энергии, но исследования показали, что он снижает выбросы CO2 в течение всего срока службы автомобиля.Однако найти способ производить этот материал в больших количествах для автомобилей массового потребления оказалось непросто.

Такая технология, если ее можно использовать и пройти проверку на безопасность, может стать ключом к решению трудного компромисса между снижением массы транспортного средства и увеличением размера аккумуляторной батареи.

Прорыв в области аккумуляторных батарей

дает толчок развитию электрических полетов и электромобилей дальнего действия — ScienceDaily

В поисках перезаряжаемой батареи, способной приводить в действие электромобили (электромобили) на сотни миль без подзарядки, ученые попытались заменить графитовый аноды, которые в настоящее время используются в батареях электромобилей с металлическими литиевыми анодами.

Но хотя металлический литий увеличивает дальность действия электромобиля на 30-50%, он также сокращает срок службы батареи из-за литиевых дендритов, крошечных древовидных дефектов, которые образуются на литиевом аноде в течение многих циклов зарядки и разрядки. Что еще хуже, дендриты замыкают элементы в батарее, если они контактируют с катодом.

В течение десятилетий исследователи полагали, что твердые, твердые электролиты, например, сделанные из керамики, будут работать лучше всего, чтобы предотвратить прохождение дендритов через клетку.Но проблема этого подхода, как многие обнаружили, заключается в том, что он не мешает дендритам в первую очередь формироваться или «зарождаться», как крошечные трещины на лобовом стекле автомобиля, которые в конечном итоге распространяются.

Теперь исследователи из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли Министерства энергетики (Berkeley Lab) в сотрудничестве с Университетом Карнеги-Меллона сообщили в журнале Nature Materials о новом классе мягких твердых электролитов, изготовленных как из полимеров, так и из керамики. — которые подавляют дендриты на этой ранней стадии зародышеобразования, прежде чем они смогут размножаться и привести к выходу батареи из строя.

Эта технология является примером междисциплинарного сотрудничества Berkeley Lab на объектах пользователей с целью разработки новых идей для сборки, определения характеристик и разработки материалов и устройств для твердотельных батарей.

Технологии твердотельного накопления энергии, такие как твердотельные литий-металлические батареи, в которых используется твердый электрод и твердый электролит, могут обеспечить высокую плотность энергии в сочетании с превосходной безопасностью, но эта технология должна преодолевать различные материалы и проблемы обработки.

«Наша технология подавления дендритов имеет большое значение для индустрии аккумуляторов», — сказал соавтор Бретт Хелмс, штатный научный сотрудник Molecular Foundry лаборатории Беркли. «С его помощью производители батарей могут производить более безопасные литий-металлические батареи с высокой плотностью энергии и длительным сроком службы».

Хелмс добавил, что литий-металлические батареи, изготовленные с использованием нового электролита, также могут использоваться для питания электрических самолетов.

Мягкий подход к подавлению дендритов

Ключом к разработке этих новых мягких твердых электролитов было использование мягких полимеров с собственной микропористостью, или PIM, поры которых были заполнены наноразмерными керамическими частицами.Поскольку электролит остается гибким, мягким, твердым материалом, производители аккумуляторов смогут изготавливать рулоны литиевой фольги с электролитом в качестве ламината между анодом и сепаратором аккумулятора. Эти подузлы с литиевыми электродами, или LESA, являются привлекательной заменой обычного графитового анода, что позволяет производителям аккумуляторов использовать свои существующие сборочные линии, сказал Хелмс.

Чтобы продемонстрировать свойства нового композитного электролита PIM по подавлению дендритов, команда Хелмса использовала рентгеновские лучи в Advanced Light Source лаборатории Беркли для создания трехмерных изображений границы раздела между металлическим литием и электролитом, а также для визуализации литиевого покрытия и снятия изоляции. до 16 часов при сильном токе.Непрерывно плавный рост лития наблюдался, когда присутствовал новый композитный электролит PIM, в то время как в его отсутствие граница раздела показывала явные признаки ранних стадий роста дендритов.

Эти и другие данные подтвердили предсказания новой физической модели электроосаждения металлического лития, которая учитывает как химические, так и механические характеристики твердых электролитов.

«В 2017 году, когда считалось, что вам нужен твердый электролит, мы предложили новый механизм подавления дендритов с мягким твердым электролитом», — сказал соавтор Венкат Вишванатан, доцент кафедры машиностроения и преподаватель. в Институте энергетических инноваций Скотта при Университете Карнеги-Меллона, который руководил теоретическими исследованиями этой работы.«Удивительно найти материальную реализацию этого подхода с композитами PIM».

Лауреат программы IONICS Агентства перспективных исследовательских проектов (ARPA-E), компания 24M Technologies, интегрировала эти материалы в батареи большого формата как для электромобилей, так и для самолетов eVTOL (электрические вертикальные взлет и посадка).

«Несмотря на то, что для электромобилей и eVTOL предъявляются уникальные требования к питанию, технология композитного твердого электролита PIM кажется универсальной и позволяет работать с высокой мощностью», — сказал Хелмс.

Исследуя прорыв в области безмассовых энергетических батарей

Самым большим препятствием на пути к широкому массовому внедрению электромобилей является запас хода. Обычно мы видим 300 миль или меньше для большинства электромобилей на рынке, что более чем достаточно для повседневной езды, но все же недостаточно, чтобы избавиться от беспокойства по поводу дальности полета. Из-за невероятного веса аккумуляторных батарей производители электромобилей должны найти баланс. Меньший вес означает меньше энергии, необходимой для движения автомобиля, но также и меньший общий запас хода.Добавьте больше батареи, чтобы увеличить диапазон, и вы увеличите вес и количество энергии, необходимой для движения. Но что, если бы мы могли убрать часть этого веса из уравнения? Представьте себе автомобиль, в котором нет аккумуляторной батареи, потому что структура автомобиля — это аккумулятор? Давайте рассмотрим «безмассовое» хранение энергии и то, как недавний прорыв может привести к резкому сдвигу в том, как мы можем хранить энергию в телефонах, самолетах, автомобилях… вы называете это.

Команда из технологического университета Чалмерса в Швеции успешно создала батарею с углеродным волокном в качестве структурного электрода.Это означает, что батарея может действовать как фактическая структура для устройства. Нет отдельной аккумуляторной батареи, когда сама конструкция представляет собой батарею. Но структурная батарея — это не совсем новая идея. Этот прорыв отличается от других, но чтобы понять, почему он так многообещающий, давайте сделаем быстрый шаг назад.

Эта концепция широко используется в аэрокосмической отрасли, где вес является основным движущим фактором. На пассажирских самолетах, например, топливные баки обычно встроены в крылья, и даже когда есть баки внутри корпуса самолета, в основном используются крыловые баки.

Существует несколько типов авиационных топливных баков, но на многих самолетах, особенно в транспортных и высокопроизводительных самолетах, часть крыльев или конструкция фюзеляжа герметизируются топливостойким двухкомпонентным герметиком, образующим топливный бак. При наименьшем весе герметичная обшивка и конструктивные элементы обеспечивают максимальный доступный объем пространства. Танк представляет собой элемент конструкции планера, что объясняет довольно очевидное название «встроенные топливные баки».

Это увлекательный подход, который дает несколько преимуществ.Он снижает нагрузку на крылья во время взлета и полета, помещая тяжелое топливо непосредственно в источник подъемной силы. Кроме того, использование самого крыла для хранения топлива — очень эффективное использование пространства. Он слишком узкий, чтобы его можно было использовать для хранения значительного количества груза, так почему бы и нет? А еще есть безопасность. В случае пожара на земле у пассажиров есть варианты эвакуации, поскольку топливо изолировано от фюзеляжа, а в случае поломки топливных насосов или неисправности двигатели все равно будут питаться под действием силы тяжести.

В современных электромобилях аккумуляторные элементы добавляют значительный вес, требуют специальной конструкции блока и защиты от ударов, и в большинстве случаев они не используются для выполнения какой-либо несущей функции в общей конструкции… пока. С целью решения этих проблем на мероприятии Tesla Battery Day в прошлом году они не только представили новый аккумуляторный элемент 4680, но и новую архитектуру аккумулятора, построенную на его основе. «Структурная батарея».

Чтобы применить этот подход к электромобилям, Tesla решила создать аккумуляторную батарею, которая выступает в качестве конструкции кузова, соединяя переднюю и заднюю части днища.В этом случае отдельного аккумуляторного блока нет, потому что нижняя сторона автомобиля — это аккумулятор.

В настоящее время Tesla производит аккумуляторные блоки, объединяя элементы в модули, модули в аккумуляторную батарею, а затем аккумуляторную батарею устанавливают в основание платформы транспортного средства.

В этой новой концепции Tesla не использует модули. Вместо этого он строит весь аккумуляторный блок как структурную платформу транспортного средства, при этом аккумуляторные элементы вклеены в сэндвич, и помогает объединить платформу в одно большое целое.Эта новая конструкция уменьшает количество деталей и общую массу аккумуляторной батареи, поэтому электромобилю требуется меньше энергии, что может увеличить дальность действия его транспортных средств. Они считают, что структурная батарея может снизить общую массу автомобиля на 10% и увеличить дальность полета на 14%. ^{Это восходит к тому, что я сказал в начале о том, что производители электромобилей пытаются найти идеальный баланс между весом и энергией, необходимой для движения.}

Илон Маск сказал:

«Батарейный блок будет представлять собой связанную структуру с ячейками, обеспечивающими передачу сдвига между стальными верхними и нижними лицевыми листами, устраняя большинство центральных частей корпуса, обеспечивая при этом лучшую жесткость на кручение и улучшенный полярный момент или инерцию.

И это возвращает нас к научному прорыву, который выводит это на новый уровень.

Команда технологического университета Чалмерса в Швеции успешно использовала углеродное волокно в качестве структурного электрода. В течение нескольких лет они изучали взаимосвязь между микроструктурой углеродного волокна и электрохимической емкостью.

Их структурная батарея содержит многофункциональное углеродное волокно, которое работает как проводник, электрод и несущий материал.Это последнее достижение может привести к практически «безмассовому» хранению энергии в транспортных средствах и других мобильных технологиях.

С 2007 года ученые пытались разработать действительно структурную батарею, но было сложно создать батареи, которые обладали бы выдающимися механическими и электрическими свойствами.

Но теперь команда Университета Чалмерса совместно с Королевским технологическим институтом KTH, базирующимся в Стокгольме, сделали большой шаг вперед.Новая батарея обладает свойствами, превосходящими все, что было известно, по прочности, жесткости и отличному потенциалу для химического хранения электрической энергии.

По словам исследователей, производительность этого аккумулятора в 10 раз выше, чем у предыдущих версий структурных аккумуляторов. Но есть кое-что важное, что нужно отметить относительно его плотности энергии. Это всего лишь 24 Вт · ч / кг, что, как они признают, составляет около 20% емкости сопоставимых литий-ионных батарей, доступных сегодня.

Хотя на первый взгляд это может показаться недостатком, для приведения в движение электромобиля потребуется меньше энергии, поскольку вес транспортного средства можно значительно уменьшить. Вместо того, чтобы интегрировать так много ячеек в скейтборд электромобиля, как метод заполнения полости крыла топливом, у вас могут быть панели автомобиля, в которых — это батареи . Это не отдельная панель, скрывающая батарею, а сама батарея. Таким образом, вес панели, который у вас был, теперь также обеспечивает определенный уровень хранения энергии.

Если взять в качестве примера модель Tesla S, то ее аккумулятор на 85 кВтч составляет 25% от общего веса автомобиля, что немало. И хотя батарея Чалмерса, которая все еще находится на стадии исследования, не обладает такой же плотностью энергии, в какой-то момент вы потенциально можете переложить большую часть этой емкости хранения энергии в структуру. Нам не обязательно нужны те же 300+ Вт · ч / кг, которые есть у Tesla сегодня, но если он подойдет достаточно близко — вместе с достаточно высокими напряжениями — с уменьшением веса, это может сделать его жизнеспособным вариантом.

Кроме того, конструкция новой батареи из углеродного волокна имеет повышенную жесткость до 25 ГПа (аналогично многим конструкционным материалам) и предел прочности на разрыв, превышающий 300 МПа, что придает ей превосходную жесткость. Чем выше жесткость, тем меньше вероятность того, что что-то подвергнется упругой деформации, что означает, что что-то деформируется непостоянно.

Лейф Асп, профессор Chalmers и руководитель проекта сказал:

«Предыдущие попытки создать структурные батареи привели к элементам с хорошими механическими или хорошими электрическими свойствами.Но здесь, используя углеродное волокно, нам удалось разработать конструктивную батарею с конкурентоспособной емкостью хранения энергии и жесткостью ».

Новая структурная батарея оснащена положительным электродом, состоящим из алюминиевой фольги, покрытой фосфатом лития и железа, и отрицательным электродом из углеродного волокна. Эти электроды разделены стекловолоконной тканью в матричном электролите.

Рассмотрим возможное применение батареи мощностью 24 Втч / кг в электрическом самолете Solar Elektra One от Калина Гологана, который был представлен в 2012 году.Самолет имел на 1/3 структуру, на 1/3 батареи и на 1/3 полезную нагрузку, включая пилота. Каждый третий весил 100 килограммов (220 фунтов). Имея возможность заменить половину конструкции конструкционным материалом батареи Чалмерса, 50 килограммов (110 фунтов) планера будут способны выдерживать 1200 ватт-часов, уменьшая вес батареи на 4,6 килограмма (10,1 фунта). Хотя это и не кажется большим числом, уменьшение на 1,5 процента от общего веса может иметь большое значение.

Исследователи компании Chalmers ожидают, что плотность энергии в будущих продуктах будет в три раза выше, поэтому уровень 1.Снижение веса на 5% в последнем примере можно было бы превратить примерно в 4,5%. И если эти структурные панели также были солнечными батареями … вы поняли.

Но у структурных батарей есть возможный недостаток, и я уверен, что некоторые из вас уже думают и, возможно, комментируют. Что делать, если структурный блок или аккумулятор каким-либо образом повреждены, например, в результате столкновения?

В недавно опубликованном патенте на структурный аккумуляторный блок Tesla обсуждается не только снижение стоимости и увеличение дальности действия его аккумуляторов следующего поколения, но также то, как структурные аккумуляторные блоки могут помочь сохранить — если не улучшить — безопасность автомобилей.

Согласно патенту, нижняя часть аккумуляторной батареи может быть изготовлена ​​из прочного и жесткого материала, который также намеренно деформируется в случае аварии. В патенте на конструктивный аккумуляторный блок также указано, как части интегрированной энергетической системы спроектированы таким образом, чтобы газы могли выходить из аккумулятора в случае повреждения элемента.

В разделе патента на конструктивный аккумуляторный блок Tesla утверждается:

«В одном варианте осуществления нижний слой сделан из материала, который имеет достаточную жесткость и прочность, чтобы поддерживать аккумуляторные элементы и реагировать на механические нагрузки от нормальной работы транспортного средства, но также может деформироваться в результате удара снизу о дороге, что в противном случае привело бы к отказу аккумуляторной системы.

Если преимущества структурных батарей, упомянутые в патенте Tesla, действительно могут стать реальностью, это может сделать некоторые из самых безопасных автомобилей на дороге еще безопаснее.

Возвращаясь к Технологическому университету Чалмерса, хотя им удалось создать структурную батарею в десять раз лучше, чем все предыдущие, исследователи не стали выбирать материалы, чтобы побить рекорды. Вместо этого они хотели изучить и понять влияние архитектуры материала и толщины сепаратора.Это довольно распространенное явление при исследовании аккумуляторов. Они проверяют один конкретный аспект, получают результаты, корректируют, а затем проверяют что-то еще. Это долгий и утомительный процесс.

Это исследование заинтересовало Шведское национальное космическое агентство, которое финансирует новое исследование характеристик структурной батареи и способов ее улучшения. В положительном электроде алюминиевая фольга будет заменена углеродным волокном в качестве несущего материала, обеспечивая как повышенную плотность энергии, так и жесткость.Вдобавок к этому, стекловолоконный сепаратор будет заменен ультратонким вариантом, а также должен показывать более быстрые циклы зарядки. Ожидается, что новое исследование будет завершено менее чем через два года… как я уже сказал… исследование аккумуляторов — долгий и утомительный процесс.

В конце концов они считают, что эта батарея может достичь жесткости 75 ГПа и плотности энергии 75 Втч / кг. Это сделало бы аккумулятор почти таким же прочным, как алюминий, но с меньшим весом, а также с повышенной безопасностью.

Но когда мы сможем увидеть эти структурные батареи на рынке? Ожидается, что Tesla будет использовать ячейки формата 4680 в Cybertruck, который будет построен вместе с Model Y в Техасе.Батарея Chalmers по-прежнему ДОЛГАЯ от производства, но она показывает явный признак того, где в конечном итоге могут оказаться батареи. Только представьте себе электрические велосипеды, электромобили и портативные устройства, которые питаются от таких безмассовых структурных батарей. Если они смогут выполнить поставку, появится огромный потенциал.

Структурная батарея, работающая в 10 раз лучше, чем все предыдущие версии

Структурные аккумуляторные композиты не могут хранить столько же энергии, как литий-ионные батареи, но обладают рядом характеристик, которые делают их очень привлекательными для использования в транспортных средствах и других приложениях.Когда батарея становится частью несущей конструкции, масса батареи по существу «исчезает». Предоставлено: Йен Страндквист / Технологический университет Чалмерса,

.

Исследователи из Технологического университета Чалмерса создали структурную батарею, которая работает в десять раз лучше, чем все предыдущие версии. Он содержит углеродное волокно, которое одновременно служит электродом, проводником и несущим материалом. Их последний научный прорыв открывает путь к практически безмассовому хранению энергии в транспортных средствах и других технологиях.

Аккумуляторы в современных электромобилях составляют значительную часть веса транспортных средств, не выполняя никакой несущей функции. С другой стороны, структурная батарея — это батарея, которая работает и как источник энергии, и как часть конструкции, например, в кузове автомобиля. Это называется «безмассовым» накопителем энергии, потому что, по сути, вес аккумулятора исчезает, когда он становится частью несущей конструкции. Расчеты показывают, что этот тип многофункционального аккумулятора может значительно снизить вес электромобиля.

Разработка структурных батарей в Технологическом университете Чалмерса продолжалась в течение многих лет исследований, включая предыдущие открытия, связанные с определенными типами углеродного волокна. Помимо того, что они жесткие и прочные, они также обладают хорошей способностью накапливать электрическую энергию химическим способом. Эта работа была названа Physics World одним из десяти крупнейших научных достижений 2018 года.

Первая попытка создать конструктивную батарею была предпринята еще в 2007 году, но до сих пор оказалось трудным производить батареи с хорошими электрическими и механическими свойствами.

Доктор Джоанна Сюй с недавно изготовленным структурным элементом батареи в лаборатории композитов Чалмерса, который она показывает Лейфу Аспу. Ячейка состоит из электрода из углеродного волокна и электрода из фосфата лития и железа, разделенных стекловолоконной тканью, пропитанных структурным электролитом батареи для комбинированной механической и электрической функции. Три структурные батареи были соединены последовательно и ламинированы как часть более крупного композитного ламината. Каждый структурный элемент батареи имеет номинальное напряжение 2.8 В. Ламинат имеет полное напряжение 8,4 В и жесткость в плоскости чуть более 28 ГПа. Предоставлено: Маркус Фолино, Технологический университет Чалмерса,

.

Но теперь разработка сделала реальный шаг вперед: исследователи из Чалмерса в сотрудничестве с Королевским технологическим институтом KTH в Стокгольме представили структурную батарею со свойствами, которые намного превосходят все, что когда-либо было замечено, с точки зрения хранения электроэнергии, жесткости и сила. Его многофункциональные характеристики в десять раз выше, чем у предыдущих прототипов структурных батарей.

Батарея имеет плотность энергии 24 Втч / кг, что означает примерно 20-процентную емкость по сравнению с сопоставимыми литий-ионными батареями, доступными в настоящее время. Но поскольку вес транспортных средств может быть значительно уменьшен, для управления электромобилем потребуется меньше энергии, а меньшая плотность энергии также приведет к повышению безопасности. А с жесткостью 25 ГПа структурная батарея действительно может конкурировать со многими другими широко используемыми строительными материалами.

«Предыдущие попытки создать структурные батареи привели к получению элементов либо с хорошими механическими свойствами, либо с хорошими электрическими свойствами.Но здесь, используя углеродное волокно, нам удалось спроектировать структурную батарею с конкурентоспособной емкостью хранения энергии и жесткостью », — объясняет Лейф Асп, профессор Chalmers и руководитель проекта.

Сверхлегкие электрические велосипеды и бытовая электроника скоро могут стать реальностью

Новая батарея имеет отрицательный электрод из углеродного волокна и положительный электрод из алюминиевой фольги, покрытой фосфатом лития-железа. Они разделены стеклотканью в матрице электролита.Несмотря на их успех в создании структурной батареи, в десять раз лучше, чем все предыдущие, исследователи не выбирали материалы, чтобы пытаться побить рекорды — скорее, они хотели исследовать и понять влияние архитектуры материала и толщины разделителя.

В настоящее время реализуется новый проект, финансируемый Шведским национальным космическим агентством, в котором характеристики структурной батареи будут еще больше увеличены. Алюминиевая фольга будет заменена углеродным волокном в качестве несущего материала в положительном электроде, обеспечивая как повышенную жесткость, так и плотность энергии.Сепаратор из стекловолокна будет заменен ультратонким вариантом, который даст гораздо больший эффект, а также более быстрые циклы зарядки. Ожидается, что новый проект будет завершен в течение двух лет.

Лейф Асп, который также возглавляет этот проект, оценивает, что такая батарея может достичь плотности энергии 75 Втч / кг и жесткости 75 ГПа. Это сделало бы батарею такой же прочной, как алюминий, но при сравнительно меньшем весе.

Лейф Асп, профессор кафедры промышленных наук и материаловедения Технологического университета Чалмерса.Он опубликовал свою первую статью о структурных батареях в 2010 году, и теперь ему удалось продемонстрировать многофункциональные характеристики в десять раз выше, чем у любого предыдущего прототипа структурной батареи. Предоставлено: Маркус Фолино, Технологический университет Чалмерса,

.

«Структурная батарея следующего поколения имеет фантастический потенциал. Если вы посмотрите на потребительские технологии, то через несколько лет вполне возможно будет производить смартфоны, ноутбуки или электрические велосипеды, которые будут весить вдвое меньше, чем сегодня, и будут намного компактнее », — говорит Лейф Асп.

И в более долгосрочной перспективе вполне возможно, что электромобили, электрические самолеты и спутники будут спроектированы с использованием структурных батарей и питаться от них.

«Здесь мы ограничены только нашим воображением. Мы получили много внимания со стороны самых разных компаний в связи с публикацией наших научных статей в этой области. Понятно, что эти легкие и многофункциональные материалы вызывают большой интерес », — говорит Лейф Асп.

Ссылка: «Структурная батарея и ее многофункциональность» Лейфа Э. Аспа, Карла Бутона, Дэвида Карлстедта, Шанхонг Дуана, Росс Харден, Вильгельма Йоханниссона, Маркуса Йохансена, Матса К.Г. Йоханссона, Горана Линдберга, Фанг Лю, Кевина Певота, Линна. М. Шнайдер, Йоханна Сюй и Дэн Зенкерт, 27 января 2021 г., Advanced Energy & Sustainability Research .
DOI: 10.1002 / aesr.202000093

Подробнее о: Исследования по конструкционным батареям

В конструкционной батарее в качестве отрицательного электрода используется углеродное волокно, а в качестве положительного электрода — алюминиевая фольга, покрытая фосфатом лития-железа.Углеродное волокно служит хозяином для лития и, таким образом, накапливает энергию. Поскольку углеродное волокно также проводит электроны, отпадает необходимость в медных и серебряных проводниках, что еще больше снижает вес. И углеродное волокно, и алюминиевая фольга способствуют механическим свойствам структурной батареи. Два материала электродов разделены стекловолоконной тканью в матрице структурного электролита. Задача электролита — транспортировать ионы лития между двумя электродами батареи, а также передавать механические нагрузки между углеродными волокнами и другими частями.

Проект осуществляется в сотрудничестве между Технологическим университетом Чалмерса и Королевским технологическим институтом KTH, двумя крупнейшими техническими университетами Швеции. Аккумуляторный электролит был разработан в KTH. В проекте участвуют исследователи из пяти различных дисциплин: механика материалов, материаловедение, легкие конструкции, прикладная электрохимия и технология волокон и полимеров. Финансирование поступило от исследовательской программы Европейской комиссии Clean Sky II, а также от ВВС США.

Внутри секретной лаборатории батарей QuantumScape и ее прорыв в 20 миллиардов долларов

Керамический сепаратор QuantumScape.

Фотограф: Келси Макклеллан для Bloomberg Green

Компания QuantumScape сообщает, что ее технология готова к переносу из лаборатории в представительства VW. Но этот скрытный стартап хорошо знаком с неудачами.

Акшат Рати
Из Bloomberg Green и Hyperdrive

14 апреля 2021 г.

Будущее аккумуляторов, к которому десятилетиями стремились ученые, стартапы и корпоративные армии НИОКР, — вполне возможно, — очень узкое лист керамического материала, достаточно гибкий, чтобы его можно было согнуть двумя пальцами.Но никому за пределами стартапа Кремниевой долины не разрешается знать, из чего он сделан. Даже цвет этого искусственного вещества держится в секрете, поэтому, конечно, он никогда не подвергался независимому анализу.

И этот материал батареи уже сделал Джагдипа Сингха миллиардером, задолго до того, как он стал одним из электромобилей. Его компания QuantumScape Corp. вышла из скрытого режима в конце прошлого года для публичного листинга акций, подкрепленного многообещающими данными, но отсутствием коммерческого продукта и нулевой выручкой.В кратчайшие сроки компания превзошла оценку Ford Motor Co., которая продала более полумиллиона легковых и грузовых автомобилей в США в последнем квартале 2020 года. диапазон электромобилей на целых 50% по сравнению с сегодняшней литий-ионной технологией, при этом сокращая время зарядки при длительной поездке до 15 минут. Инвесторы, охваченные манией Уолл-стрит по приобретению компаний специального назначения, или SPAC, по-видимому, особенно ценят стартапы, связанные с батареями, без прибыли.Стоимость претензий QuantumScape сейчас составляет около 20 миллиардов долларов. Чтобы понять почему, нужно посмотреть на состав самой батареи. История QuantumScape — это история, в которой сотни инженеров и ученых провели круглосуточные лабораторные смены, переосмысливая каждый атом в современной литий-ионной батарее. Ничего конкретного до недавнего времени не показывал публике. Или даже сказать, кто что сделал.

А, вроде, что вообще батарея?

«Я не хочу называть вас имен, — говорит Сингх, соучредитель, занимающий пост генерального директора, — потому что я не хочу рисковать, чтобы другие люди переманивали их.Компания даже потребовала использовать фильтр с изменением цвета, прежде чем фотограф сможет делать снимки, чтобы истинный оттенок материала не давал намеков.

Секретность — стандарт при разработке батарей. Причина в том, что QuantumScape далеко не одинок в своем стремлении: такие стартапы, как Solid Power, ProLogium Technology и Ilika, а также крупные компании, такие как Toyota Motor и Samsung Electronics, стремятся получить большой и трудный приз в виде накопителей энергии следующего поколения.

Учтите, что литий-ионные батареи с небольшими обновлениями захватили мир с момента их первого коммерческого использования в 1991 году, питая все, от потребительских устройств до электрических сетей.Поскольку только за последние 10 лет затраты упали более чем на 90%, производительность батареи с каждым годом улучшается лишь незначительно. Этот дополнительный выигрыш стал результатом постепенного уменьшения количества материалов, необходимых для хранения того же количества энергии, или небольшого изменения химического состава.

Компания QuantumScape утверждает, что полностью заменила два из четырех основных материалов в литий-ионных батареях. «Невозможно представить себе еще несколько десятилетий с этой химией», — говорит Сингх, который стремится радикально модернизировать электромобили и расширить сферу применения аккумуляторов для других технологий, таких как летающие такси.

Возможно, самое большое препятствие на пути заглянуть в будущее батарей, помимо всей секретности, заключается в том, что немногие из нас знают много, если вообще что-нибудь, о том, как развивались батареи. Нажмите на педаль акселератора внутри электромобиля, и то, что происходит снаружи, почти такое же, как и раньше. Машина уезжает, минус врум. Что происходит внутри? Это то, что средний фанат Tesla может с трудом описать. Что странно, поскольку миллиарды взрослых носят с собой одну и ту же литий-ионную технологию весь день и спят рядом с ней каждую ночь.

Микроскоп для компонентного анализа.

Фотограф: Келси Макклеллан для Bloomberg Green

Невидимая внутренняя жизнь батареи заключается в том, что триллионы заряженных атомов лития проносятся между двумя электродами — катодом и анодом — в жидком электролите, который делает возможным быстрое движение. Поставьте электромобиль или смартфон на зарядку, и то же самое произойдет в обратном порядке. И так же, как шины изнашиваются во время использования, батарея страдает от разрушения с каждым возвратно-поступательным движением большого куска составляющих ее атомов.

Прорыв, обещанный QuantumScape, подтверждается лишь ограниченными предварительными данными, опубликованными с декабря. В значительной степени это было достигнуто за счет замены жидкого электролита чем-то твердым — долгожданное достижение, получившее новое название: твердотельная батарея. Но есть ошеломляющий риск, если поверить в чье-то невидимое изобретение. Немногие производители аккумуляторов подвергают свои технологии независимой проверке, поэтому сравнения практически невозможны.Легко найти предостерегающие истории о чрезмерно разрекламированных достижениях в области аккумуляторных батарей. Британскому производителю бытовой техники Dyson Ltd. пришлось отказаться от сделки по приобретению стартапа Sakti3 Inc. за $ 90 млн, обещавшего выпуск твердотельной батареи. Предполагается, что компания Pellion Technologies Inc. создала литиевую батарею следующего поколения только для того, чтобы инвесторы отключили ее, когда стоимость производства взлетела до сотен миллионов долларов.

Изучите динамические обновления ключевых данных на Земле

Крупнейшим акционером QuantumScape является Volkswagen AG, а это значит, что крупнейший в мире автопроизводитель выстроился в очередь, чтобы стать его первым клиентом.В марте на ярком пиар-мероприятии, получившем название «День силы», руководители VW изложили план по электрификации почти всего своего автопарка. Трансформация, вероятно, будет стоить сотни миллиардов долларов. Из-за этой новости цена акций VW на той неделе выросла на 23%; Акции QuantumScape также выросли. «Твердотельные батареи — это« конечная цель для литий-ионных аккумуляторных элементов », — сказал руководитель отдела аккумуляторных батарей VW Фрэнк Блум.

Революция батарей не могла произойти в лучшее время. Правительства ужесточают правила по сокращению выбросов, и каждый автопроизводитель спешит предлагать электрические модели.«Очень редко можно взять одну из крупнейших отраслей и буквально выкинуть из-под нее сердце этой отрасли, — говорит Сингх. «Вот что мы делаем».

Но продвижение полупроводниковых устройств не поможет сократить выбросы, если они не выходят на массовый рынок. И это представляет собой вторую огромную пропасть инноваций, которую QuantumScape и ее инвесторам придется преодолеть. Не только тайное создание нового материала для аккумуляторов, но и совершенствование производства в промышленных масштабах, которое может поставлять сотни тысяч автомобилей всего за несколько лет.Неудача на любом этапе означала бы изобретение еще одной вышедшей из строя батареи.

«Пять лет назад, учитывая количество проблем, связанных с твердотельными батареями, был скептицизм, смогут ли они когда-либо работать», — говорит Джеймс Фрит, глава отдела хранения энергии BloombergNEF. «Это уже не так».

На фундаментальные инновации в аккумуляторных батареях уходит не одно поколение, а процесс, разработанный командой Сингха, обещает сэкономить как минимум несколько лет, а возможно, и намного больше. Миру потребуется больше достижений для решения проблемы климата, а это означает, что многим технологиям придется как можно быстрее пройти путь от лаборатории до рынка.Вот почему попытка QuantumScape заново изобрести батарею может преподнести реальные уроки, даже если есть опасность, что ее технология не сработает.

К сожалению, ваш браузер не поддерживает встроенные видео.

Как батареи не менялись за 200 лет

Источник: Bloomberg

Сингх — стройный бывший марафонец, который носит тюрбан как практикующий сикх. Он родился в Нью-Дели и приехал в США, когда его отец работал статистиком во Всемирной организации здравоохранения. Он поступил в колледж в 15 лет, изучал информатику в Университете Мэриленда и начал работать в подразделении передачи данных Hewlett-Packard к 19 годам.Шесть лет спустя он основал свою первую компанию.

Его одержимость батареями началась за рулем Tesla Roadster. Это был 2009 год, вскоре после дебюта первого автомобиля, проданного будущим миллиардером Илоном Маском, работающим от аккумуляторов. Количество подключаемых к сети автомобилей по всему миру по-прежнему исчислялось тысячами, и единственный способ достичь дальности пробега около 200 миль с использованием новейших технологий — это потратить на автомобиль более 100 000 долларов. «Я все думал, что это может быть будущее автомобильной промышленности», — говорит 53-летний Сингх, вспоминая свои поездки по Северной Калифорнии.«Но кто-то должен создать лучшую батарею».

В то время Сингх был серийным основателем, который возглавил свой четвертый стартап Infinera Corp., производителя оборудования, используемого для оптической передачи данных, путем успешного первичного публичного размещения акций. Он решил уйти в отставку и взять на себя роль «постоянного предпринимателя» в венчурном фонде, которым управляет инвестор Винод Хосла, легендарный деятель Кремниевой долины.

Чтобы получить лучшее представление о батареях, Сингх начал посещать лекции в Стэнфорде.Именно там в 2009 году он познакомился с физиком Фридрихом Принцем, исследовательская группа которого занимается вопросами энергетики в атомном масштабе. Принц и аспирант Тим ​​Холм работали над полностью электронной батареей, что считалось идеей, намного опередившей свое время. С тех пор, как они были впервые изобретены в 1799 году, батареи оставались химическими устройствами, которые перемещают заряженные частицы, известные как ионы, взад и вперед как средство перемещения безмассовых электронов наружу к устройствам питания. Стэнфордский дуэт хотел покончить с громоздкими ионами, что теоретически могло позволить хранить больше энергии в меньшем пространстве.Идея была настолько привлекательной, что правительство США выделило лаборатории 1,5 миллиона долларов в рамках исследовательской программы, которую Холм называет «высокорисковой и высокооплачиваемой». Деньги поступили из пакета стимулов времен Обамы, принятого в разгар финансового кризиса. Tesla Inc., которая тогда изо всех сил пыталась представить свой немного менее дорогой седан Model S, получила бы гораздо больший ссуду из-за того же стимула.

Фотограф: Келси Макклеллан для Bloomberg Green

Материал, который должен был поддерживать полностью электронную батарею, представлял собой тип квантовой точки с отличительными электрическими свойствами, возникающими в результате странностей атомного масштаба.Этот материал послужил источником вдохновения для названия компании, которую Holme and Singh основали в 2010 году, когда Принц присоединился к совету директоров. QuantumScape родился благодаря ранним инвестициям звездной группы, в которую входили Билл Гейтс, Khosla Ventures и Kleiner Perkins.

Стартап вложил часть первоначальных инвестиций в трехлетнюю аренду офисных помещений на Северной Первой улице в Сан-Хосе. «Что, если мы выйдем из бизнеса менее чем через три года?» Сингх помнит, как думал. Это не было беспричинным беспокойством.В течение следующих нескольких лет его запуск по производству аккумуляторов терпел неудачу за неудачей.

Чтобы понять траекторию QuantumScape, мы должны открыть черный ящик, который представляет собой батарею.

Содержимое можно разделить на четыре компонента: анод, катод, сепаратор (для предотвращения соприкосновения анода и катода, что вызывает опасное короткое замыкание) и жидкий электролит (через который протекают ионы). Эта стандартная конфигурация не менялась более двух столетий; химический состав литий-ионных технологий не изменился и за три десятилетия работы.Катод обычно содержит кобальт. Анод почти всегда изготавливается из графита, разновидности углерода. Жидкий электролит часто представляет собой соль лития в химическом веществе на основе углерода. Сепаратор представляет собой тонкий лист пористого пластика. «Химический состав батарей не меняется очень быстро, — говорит Сингх.

Когда QuantumScape начал работать над полностью электронным аккумулятором, он создавался как бы с нуля. Что произойдет, если инженеры заменит все четыре основных ингредиента? Это было великое обещание квантовых точек, которое убедило всех, от федеральных бюрократов до соучредителя Microsoft Corp.вложить миллионы долларов в стартап — и в первую очередь теорию, которая привела Сингха в Стэнфорд.

Аккумулятор QuantumScape в чехле.

Фотограф: Келси Макклеллан для Bloomberg Green

Но большая идея не сработала, и QuantumScape отказалась от квантовых точек в течение года. Сингх и Холм рано поняли, что пытаться заново изобрести батарею было слишком сложно. «Наша миссия по созданию компании не была основана на конкретной технологии», — говорит Сингх. Он настаивает на том, чтобы создать более плотную, безопасную и быстро заряжающуюся батарею, независимо от того, из чего она сделана.

Поскольку первая неудача произошла так быстро, денег осталось много. На тот момент в компании было около 30 сотрудников, и основатели сделали то, что любой в Кремниевой долине сделал бы перед лицом неудачной технологии: провели неловкую встречу с людьми, работающими с деньгами, а затем переключились на что-то другое. Была менее радикальная, но все же довольно сложная идея, которую они хотели реализовать.

«Мы сказали нашим инвесторам:« Послушайте, ребята, мы не знаем, может ли этот подход быть успешным. Но что мы действительно знаем, так это то, что в случае успеха он может изменить мир », — говорит Сингх.«К счастью, основные инвесторы были достаточно дальновидными».

К этому времени, в 2012 году, отсутствие каких-либо ощутимых успехов, помимо успокоения инвесторов, привело к странным последствиям — привлечению еще более крупных инвесторов. Принц обратил внимание на QuantumScape руководителей Volkswagen, с которыми у него были отношения. VW еще не был вовлечен в скандал с Dieselgate 2015 года, когда компания призналась в установке программного обеспечения, которое позволяло обмануть ее при лабораторных испытаниях на выбросы. Последствия этого привели к финансовым штрафам на сумму более 30 миллиардов долларов и в конечном итоге вынудят немецкого автопроизводителя ускорить переход на электромобили — настолько быстро, что к следующему году VW собирается продать больше электромобилей, чем Tesla.

Однако десять лет назад VW не предлагал полностью электрический автомобиль. Это было в то время, когда Tesla выглядела так, будто это могло быть больше, чем раздражение, возможно, оправдывая небольшую ставку на будущее с батарейным питанием. VW в конечном итоге инвестирует 300 миллионов долларов в QuantumScape.

В лаборатории материалов компании.

Фотограф: Келси Макклеллан для Bloomberg Green

Следующая идея батареи от команды Сингха была вдохновлена ​​прошлым. Самая первая литий-ионная батарея была изобретена в 1970-х годах исследователями Exxon Corp., из всех мест. Это была эпоха нефтяного эмбарго ОПЕК, когда даже одна из крупнейших нефтяных компаний сомневалась в будущем бензина. В оригинальном прототипе Exxon на аноде был металлический литий. В аккумуляторе, который вращается вокруг заряженных частиц лития, нет более энергоемкого анода, чем чистый металлический литий.

Но возникла неразрешимая проблема, связанная с полностью литиевой конструкцией. Взгляните на батарею через электронный микроскоп, исследуя материалы на атомном уровне. Полностью литиевый анод, вероятно, будет покрыт волосковидными структурами, называемыми дендритами, — проклятие инженеров по батареям.Такие наноструктуры способны пробить тонкий пластиковый разделитель батареи и достичь катода, вызывая короткое замыкание и возгорание. Поскольку батареи представляют собой плотно упакованные энергетические материалы, тушение возгорания батареи требует гораздо больше воды и осторожности, чем сопоставимая ситуация с двигателем внутреннего сгорания. Это одна из причин, по которой Exxon отказалась от исследований в области аккумуляторов и остановилась на бурении нефтяных и газовых скважин.

Исследователи 80-х годов обнаружили, что графит стал более стабильным анодом, и он стал основой литий-ионных батарей, которые начали появляться в потребительских товарах, таких как громоздкие видеокамеры.Тем не менее, мечта победить дендриты и вернуться к металлическому литию не умерла в академических лабораториях. К тому времени, когда QuantumScape начал рассматривать возможность переключения, у ученых появилась идея, которая могла бы стать решением проблемы. Это привело к следующему важному вопросу: можно ли заменить жидкий электролит чем-то твердым, не оказывая отрицательного воздействия на характеристики батареи?

Каждая компания, производящая батареи нового типа, в действительности ориентируется на новые материалы. Не найдя новых материалов, невозможно было изготовить батарею, которую хотел Сингх.Провал первого года обидел, но не стал неожиданностью. Поиск материалов, которые могут работать в экстремальных условиях, — действительно сложная проблема.

Когда QuantumScape приступила к поискам твердого электролита, Сингх и Холм вернулись к чертежной доске. Команда перечислила свойства, которые должен иметь материал: 1) сопротивляться дендритам и 2) позволять ионам лития свободно течь. «Мы не знали, существует ли в природе материал, который мог бы удовлетворить требованиям», — говорит Сингх. «Тем более, что мы сможем его найти.”

Для решения такой задачи у ученых есть одно главное оружие: грубая сила. Проведите как можно больше экспериментов, учитесь на каждой итерации и настраивайте тесты, чтобы проводить еще больше экспериментов. Просто, но дорого и медленно. К счастью, у QuantumScape был избыток денег. Так началось строительство того, что Сингх называет одной из лучших лабораторий материалов для любого стартапа, оснащенной компьютерами, способными обрабатывать огромные объемы данных. Для фаната аккумуляторов лаборатория QuantumScape станет желанным местом работы независимо от того, какой тип аккумулятора вы хотите исследовать.Сингх хвастается, что его набор научных инструментов может превзойти только то, что предлагается в ведущих университетах мира.

Защитное снаряжение имеет решающее значение в лаборатории.

Фотограф: Келси Макклеллан для Bloomberg Green

Чтобы сократить время, необходимое для прорыва, если не сократить расходы, компания превратила научную работу в круглосуточную работу без выходных. Эта практика продолжается и сегодня, спустя почти 10 лет, и в ней работает 300 сотрудников. Процесс создания нового материала начинается с создания виртуальных прототипов внутри суперкомпьютеров и проверки их теоретических возможностей в грубом приближении.Это похоже на версию репликатора из «Звездного пути», способную создавать любой материал из огромной базы данных — только в цифровом виде. Такое теоретизирование, подкрепленное мощными вычислениями, ускорило инновации в физических науках.

Компьютерное исследование сузило список материалов, которые QuantumScape действительно должен был производить, хотя круглосуточные лабораторные команды по-прежнему производили множество десятков различных материалов. Сингх не стал бы приводить примеры, но портфель патентов компании завален экзотическими веществами, такими как оксид лития, лантана, циркония.

С 2010 по 2015 год, говорит Холм, компания провела «миллионы испытаний» этих материалов. Ни один не работал. Волосы нанометрового размера преследовали каждого. «После того, как вы увидите, что каждый вкус материала, который вы пробовали, по-прежнему образуют дендриты, это как бы влияет на вас», — говорит Сингх. «Честно говоря, было время, когда я впадал в депрессию. Я подумал: «Дендриты могут быть одной из тех проблем, которые вы не можете решить» ».

В конце концов лаборатории повезло. Он обнаружил не один, а два материала, которые казались устойчивыми к дендритам.Две команды ускорили работу над соответствующими материалами, и последовало дружеское соревнование по тестированию и доработке. К 2015 году QuantumScape определился с победителем.

Сингх не будет вдаваться в подробности о материале, кроме как сказал, что это устойчивая к дендритам керамика, которая пропускает ионы лития, «как по шоссе». Он также хочет показать, что на катоде остается какая-то жидкость, а это означает, что его прототип на самом деле больше похож на полутвердотельную батарею. Полный отказ от жидкости, если это возможно, будет целью будущей итерации, которая может еще больше увеличить емкость хранилища.

Найти материал — это только половина дела. QuantumScape потратил следующие пять лет, с 2015 по 2020 год, пытаясь его усовершенствовать. «Это может показаться долгим сроком, — говорит Венкат Вишванатан, доцент кафедры машиностроения в Университете Карнеги-Меллона, который выступает в качестве консультанта, — но это сколько времени нужно, чтобы решить проблему« и »».

Твердый электролит, который QuantumScape обнаружил, должен удовлетворять нескольким критериям «и»: он должен был позволить ионам лития течь и останавливать дендриты; он также должен был быть достаточно гибким, чтобы его нельзя было сломать внутри батареи и чтобы его было легко производить в больших масштабах.Сингх говорит об этом по-другому: «Вы не можете проверить крыло самолета на то напряжение, которое оно будет испытывать в реальных условиях полета. Вам придется испытать его в гораздо более тяжелых условиях ». Если вы хотите, чтобы аккумулятор электромобиля был заряжен за 15 минут, лучше иметь запас материала, чтобы выдержать даже более быструю зарядку без сбоев.

Поскольку научные препятствия потенциально устранены, все еще нет доказательств того, что QuantumScape решила задачу производства нового типа материала в масштабах, требуемых Volkswagen — компанией, которая продала более 6 миллионов автомобилей в 2019 году — при сохранении всех этих дополнительных качества.QuantumScape заявляет, что до того, как поставить аккумулятор в тестовые автомобили, осталось почти три года. Не ожидайте увидеть его в местном представительстве VW до 2026 года, если все пойдет хорошо.

Даже на производстве QuantumScape решает задачу, на которую решились немногие. Ни один американский стартап за последнее десятилетие не построил свой собственный гигантский завод — этот термин популяризировал Маск для обозначения завода, производящего батареи на гигаватт-час в год, которых достаточно, по крайней мере, для 200000 автомобилей. Все существующие крупные аккумуляторные заводы в США.S. либо принадлежат азиатским компаниям, таким как LG Chem Ltd. или SK Innovation Co., либо были построены в партнерстве с этими заграничными гигантами, такими как оригинальный гигантский завод Tesla-Panasonic за пределами Рино, штат Невада. Фрит говорит, что может собрать миллиарды долларов, необходимые для строительства гигафабрик, и вместо этого лицензировать технологию существующим производителям.

Но это не конечная цель для QuantumScape сейчас, когда он сидит почти на 1,5 миллиарда долларов после того, как в марте собрал 450 миллионов долларов.К 2023 году компания планирует построить пилотный завод в Сан-Хосе, где будут изготавливаться испытательные ячейки для других автопроизводителей. На предприятии будут также разрабатываться приложения, отражающие то, что Сингх описывает как растущий интерес со стороны компаний, производящих бытовую электронику, и зарождающейся индустрии летающих автомобилей. К 2024 году компания планирует построить крупный завод в неопределенном месте в качестве совместного предприятия с Volkswagen, чтобы начать поставки аккумуляторов некоторым брендам VW, включая Audi и Porsche.

«Это то, что одна компания может сделать с большими деньгами», — говорит Фрит.«Когда деньги текут через отрасль, представьте, чего смогут достичь все другие компании, будь то стартапы или гиганты».

Эта конкуренция начинает расти. В марте General Motors Co. объявила о сотрудничестве с корпорацией SolidEnergy Systems Corp. из Массачусетса над созданием твердотельной батареи. В том же месяце европейский производитель аккумуляторов Northvolt AB приобрел калифорнийский стартап Cuberg Inc. Ранее Ford и BMW AG инвестировали в стартап Solid Power Inc. из Колорадо.Daimler AG работает с Blue Solutions SA над твердотельными технологиями.

И некоторые из этих конкурентов производят батареи следующего поколения, не сталкиваясь с проблемой, которую QuantumScape ставит перед собой. Cuberg, например, построил литий-металлическую батарею, которая, возможно, решила проблему дендритов для своего жидкого электролита.

Есть также давление со стороны того, что она является крупнейшей публичной американской компанией по производству аккумуляторов. Сохранять секретность становится труднее, когда вы должны ежеквартально отчитываться о достигнутом прогрессе и предлагать инвесторам некоторую прозрачность — хотя бы в отношении ожидания получения дохода.После того как в декабре аналитик Sanford C. Bernstein предупредил, что производственный риск QuantumScape высок, цена акций компании упала на 24%. В феврале, когда он объявил о техническом триумфе раньше, чем ожидалось, цена подскочила на 17%.

«Мы не устанавливаем ожиданий, которых мы не можем оправдать», — говорит Сингх. «Потому что как публичная компания, если вы не оправдываете ожиданий, реакция будет быстрой и беспощадной».

Команда США заявляет о крупном прорыве в области аккумуляторных батарей для электромобилей

Ученые из Пенсильванского государственного университета разработали аккумулятор для электромобиля, способный заряжаться на 400 км всего за 10 минут.

(Фото: лаборатория Чао-Янга Вана, штат Пенсильвания)

Описанная в Nature Energy , литий-железо-фосфатная батарея (LFP) способна быстро самонагреваться до 60 градусов Цельсия во время зарядки и разрядки, а затем быстро остывать, когда это не так. в использовании. В нем используется тонкая никелевая фольга, один конец которой прикреплен к отрицательному выводу, а другой выходит за пределы ячейки, чтобы создать третий вывод. Когда электроны текут, они быстро нагревают никелевую фольгу за счет резистивного нагрева и нагревают внутреннюю часть батареи.Как только внутренняя температура достигает 60 ° C, переключатель размыкается, и аккумулятор готов к быстрой зарядке или разрядке.

Britishvolt выбирает участок в Нортумберленде для установки гигапланта аккумуляторных батарей

«Мы разработали довольно умную батарею для электромобилей массового потребления, стоимость которой не уступает по стоимости автомобилям с двигателями внутреннего сгорания», — сказал Чао-Ян Ван, профессор химического машиностроения, материаловедения и инженерии и директор Центра электрохимических двигателей в Пенсильвании.

«Больше не нужно беспокоиться о дальности, и эта батарея доступна по цене».

Ван говорит, что батарея мощностью 40 кВт / ч может генерировать 300 кВт энергии, чего достаточно, чтобы разогнать электромобиль от 0 до 100 км / ч примерно за три секунды. Тем не менее, Nissan Leaf мощностью 40 кВт / ч имеет запас хода всего 230 км, поэтому неясно, потребуется ли более одной батареи для обеспечения вышеупомянутого диапазона 400 км.

Команда смоделировала аккумулятор, используя сочетание существующих технологий и инновационных подходов. Они утверждают, что метод самонагрева позволяет использовать относительно недорогие материалы по сравнению с современной технологией аккумуляторов.Катод представляет собой термостойкий фосфат лития-железа и не содержит дорогих и дефицитных материалов, таких как кобальт, в то время как анод изготовлен из графита с очень крупными частицами, безопасного, легкого и недорогого материала.

По словам инженеров Пенсильванского университета, технология самонагрева также предотвращает неравномерное осаждение лития на аноде, которое может вызвать образование дендритов, что часто приводит к выходу из строя литий-ионной батареи. Утверждается, что потенциальный срок службы аккумулятора электромобиля составляет около двух миллионов миль — на несколько порядков больше, чем у современных технологий.

«Эта батарея уменьшила вес, объем и стоимость», — сказал Ван. «Я очень рад, что мы наконец нашли аккумулятор, который принесет пользу массовому потребительскому рынку… именно так мы собираемся изменить окружающую среду, а не вносить свой вклад только в роскошные автомобили».

Как обращаться с вздувшим аккумулятором в вашем ноутбуке или смартфоне

Это может начинаться с чего-то незаметного, например, с трекпада, который просто не щелкает, как раньше, или с ноутбука, который не совсем прилегает к стол больше — или это может быть что-то явно очевидное, например, чемодан для ноутбука, который начинает деформироваться и расти, как пакет с попкорном в микроволновке.

В любом случае, вы имеете дело с современным технологическим эквивалентом чумы — раздутой литий-ионной батареей. Хотя это может показаться интересной неисправностью, на самом деле это чрезвычайно опасно. Литий-ионные батареи нестабильны, и сегодня они используются в большинстве наших технических устройств.

В этой статье я покажу вам, как безопасно обращаться с вздувшейся батареей вашего ноутбука, смартфона или других высокотехнологичных устройств.

Почему полезны литий-ионные батареи?

Литий-ионные батареи имеют несколько основных преимуществ по сравнению с батареями другого химического состава.Литий-ионные батареи очень энергоемкие, а это означает, что большое количество электроэнергии может храниться в относительно небольшом и легком пространстве.

Батареи имеют очень большую продолжительность цикла и срок хранения, что означает, что их можно заряжать и разряжать много сотен раз до потери эффективности. Их легко заряжать с помощью недорогих, низкотехнологичных зарядных устройств, и их можно заряжать довольно быстро по сравнению с аккумуляторами других типов. У них низкая скорость саморазряда, что означает, что заряженный аккумулятор может некоторое время находиться в перерывах между использованием без потери значительного количества энергии.

У этой химии батарей есть некоторые недостатки. Одним из недостатков является то, что батареи имеют возможность войти в цикл теплового разгона (т.е. они загорятся), если батарея подвергается определенным нагрузкам. По этой причине любое устройство, использующее литий-ионный элемент, должно включать схему, которая может обнаруживать эти циклы разгона и отключать аккумулятор.

Литий-ионные аккумуляторы уязвимы в условиях высоких температур и не могут заряжаться при высоком напряжении. При низких температурах батареи работают нормально, но их нельзя быстро перезарядить без серьезных повреждений.

Наконец, тепловая опасность, которую представляет плохо построенная батарея, означает, что их транспортировка требует мер предосторожности и регулируется многочисленными правилами.

Несмотря на эти недостатки, преимущества литиевых батарей таковы, что технология стала чрезвычайно полезной, а литий-ионные батареи используются практически во всех высокотехнологичных приложениях.

Что вызывает вздутый аккумулятор?

Существует ряд возможных причин вздутия литий-ионной батареи.

Наиболее частой причиной является чрезмерный заряд аккумулятора, который вызывает химическую реакцию между электродами и электролитом, что приводит к выделению тепла и газов, которые расширяются внутри аккумулятора, вызывая разбухание или даже раскалывание корпуса.

Набухание также может быть результатом дефекта производителя. Механическое повреждение аккумулятора, такое как удар о твердую поверхность и вмятина на корпусе, может вызвать вздутие, а также воздействие чрезмерно высоких температур.

Наконец, литий-ионные аккумуляторы могут набухать в результате глубокого разряда элементов; обычно литий-ионные батареи управляются схемой (иногда называемой системой управления батареями или BMS), которая предотвращает это.

В любом случае, независимо от основной причины вздутия, внутри батареи возникает слишком большой ток внутри данной ячейки батареи. Согласно статье Дона Садоуея, профессора химии материалов Массачусетского технологического института в журнале Electronics Weekly : «Существуют строгие ограничения на то, какой ток может проходить через литий-ионный элемент.”

Это означает, что может произойти сбой литий-ионного аккумулятора, и когда это произойдет, это может привести к катастрофе.

Обычный аккумулятор MacBook Pro рядом с сильно раздутым аккумулятором MacBook.

Как избежать вздутия батареи

Существует ряд вещей, которые можно предпринять, чтобы минимизировать риск выхода батареи из строя. Вы не можете полностью исключить риск, потому что всегда есть вероятность заводского дефекта, но неправильное обращение владельца с аккумулятором является наиболее частой причиной вздутия аккумулятора.

Эти советы помогут не только предотвратить вздутие аккумулятора, но и продлить срок его службы.

Всегда используйте подходящее зарядное устройство . Используйте только качественные зарядные устройства от известных производителей, а не зарядные устройства сторонних производителей, произведенные безымянным заводом. Если у вас нет оригинального зарядного устройства, поставляемого с аккумулятором, приобретите зарядное устройство с той же выходной мощностью, что и исходное зарядное устройство. Тот факт, что вилка для зарядки подходит, НЕ означает, что она подходит для вашей конкретной конфигурации аккумулятора!

Не оставляйте устройство включенным постоянно .Это особенно актуально для пользователей портативных компьютеров, которые в основном используют свой ноутбук дома. Устройство все время находится подключенным к стене, и батарея не может использовать свою емкость. Для пользователей Mac бесплатный инструмент coconutBattery может напомнить вам, когда пора отключить шнур питания и дать батарее завершить цикл разрядки и зарядки. Пользователи Windows могут воспользоваться рядом опций, которые предлагают аналогичные функции, например BatteryCare (бесплатно) и BatteryBar Pro (8 долларов США).Если это то, что вы делаете, ознакомьтесь с нашей статьей.

Храните аккумулятор в прохладном, сухом месте. . Редко использовать на солнце, но не храните ноутбук или смартфон в жаркой машине или во влажной среде.

Замените аккумулятор, если он разрядился или поврежден . Батареи являются расходным материалом; они предназначены для постепенного снижения производительности с течением времени. Поэтому, если ваша батарея больше не держит заряд или если она повреждена из-за падения или удара, обязательно замените ее, прежде чем может произойти катастрофический сбой.

Как поступить с вздувшимся аккумулятором

Если вы подозреваете, что в вашем устройстве вздулся аккумулятор, в первую очередь следует проявлять осторожность. Проколоть батарею в любом состоянии невероятно опасно, но набухшие батареи особенно уязвимы для взлома, поскольку их корпус уже находится под напряжением из-за скопившихся внутри газов. Короче говоря, обращайтесь с любым устройством с подозрением на вздутый аккумулятор с осторожностью.

Далее, если в вашем устройстве есть съемный аккумулятор, вы можете попробовать осторожно извлечь его.Обратите внимание, что вздутый корпус аккумулятора может затруднить извлечение. Если вы столкнетесь с каким-либо необычным сопротивлением при извлечении батареи, остановитесь и следуйте приведенным ниже советам для тех, у кого есть устройства, содержащие не съемные пользователем батареи.

Если, тем не менее, вам удастся удалить набухший аккумулятор, поместите его в безопасный прохладный контейнер, чтобы он не был подвержен проколам. Корпуса батарей

разработаны с возможностью расширения, чтобы сдерживать вздутие, но более уязвимы для проколов.

Не выбрасывайте аккумулятор в мусорное ведро или в другое место. Это может серьезно повредить здоровью санитарных работников, которые могут соприкоснуться с аккумулятором, а также окружающей среде.

Вместо этого, всегда утилизируйте батареи — вздутые или нет — на авторизованном предприятии по утилизации батарей .

Во многих мастерских по ремонту компьютеров есть оборудование и процедуры для безопасного обращения с вздутыми батареями. Например, если у вас Apple MacBook Pro, отнесите аккумулятор в ближайший магазин Apple Store. Другие розничные продавцы электроники, такие как Best Buy, также предлагают услуги по переработке и утилизации.Лучше всего позвонить заранее и предупредить продавца о том, что вы приносите разбухшую литий-ионную батарею, чтобы они могли подготовиться к обращению с ней.

Если вы не можете найти подходящее место для утилизации аккумулятора, обратитесь за инструкциями в местные органы власти.

Lynn Watson / Shutterstock

Если ваше устройство , а не , имеет заменяемую пользователем батарею, не пытайтесь извлечь ее самостоятельно. Просто перенесите все устройство в одно из указанных выше мест для получения помощи.

Обратите внимание, что до тех пор, пока вы не замените вздутый аккумулятор, вам не следует подключать устройство к источнику питания или использовать его.Раздутые батареи могут взорваться, если с ними не обращаться должным образом, поэтому вам не следует предпринимать никаких действий, которые могут ускорить наступление этого неприятного события.

Прежде всего, будьте осторожны. Не пытайтесь проткнуть аккумулятор, не оставляйте его в горячей машине или в месте, где его могут подобрать дети или домашние животные, и не игнорируйте это. Ваш ноутбук или смартфон, скорее всего, продолжат работать с раздутой батареей, по крайней мере, некоторое время. Но игнорирование проблемы и продолжение использования аккумулятора только увеличит риск прокола или взрыва, что может привести к тяжелым травмам.Разумеется, утечки и взрывы батарей случаются редко, но вы не хотите испытывать шансы.

Что делать, если ваша батарея начинает дымиться

При так называемом «событии разряда батареи» набухшая литий-ионная батарея может начать дымиться или даже загореться. Вы также можете услышать «шипящий» звук, но не увидите никаких видимых признаков пламени. Если вы оказались в ситуации, когда это происходит, важно понимать, как с этим справиться.

НЕ используйте воду для тушения батареи, это может привести к выделению излишка водорода, что сделает его еще более летучим.