Как увеличить теплоотдачу батареи?

23 декабря 2021

Радиатор системы отопления — основной теплообменник, посредством которого тепловая энергия от циркулирующей жидкости передается в атмосферу помещения. Трубы, даже учитывая их значительную длину, служат для доставки жидкости в секции. 

Незначительная, сравнительно, площадь поверхности труб оказывает мало влияния на общее количество поступающего в помещение тепла. От того, как батарея отопления обеспечивает нагревание воздуха в помещении, зависит как температура внутри дома, так и экономность расхода энергоносителей (газа, угля, дров, электричества).

От чего зависит уровень теплоотдачи батареи отопления?

Количество тепла, которое поступает в помещение от радиатора, зависит от ряда факторов:

• материала батареи;

• количества секций;

• скорости циркуляции жидкого теплоносителя;

• варианта подключения;

• температуры жидкости.

Как видно из списка, уровень теплоотдачи зависит как от характеристик самого радиатора, так и от параметров системы. Но при прочих равных условиях, разные виды теплообменников отличаются по эффективности. От выбора батареи зависит очень много. Но все преимущества даже самого совершенного нагревателя могут потеряться при неправильной эксплуатации.

Похожие статьи

• Проблемы с радиатором отопления
• Шум в радиаторе отопления

Причины уменьшения теплоотдачи батареи отопления

Также на качество обогрева влияет ряд обстоятельств, которые приводят к тому, что радиаторы отопления работают не в полную силу. Это:

• низкая мощность котла;

• загрязнение внутренних проходов в трубах и секциях;

• использование коробов;

• неправильная установка секций;

• окраска толстым слоем краски;

• загрязнение поверхности.

Часто при увеличении площади дома, достройке мансарды, или веранды, установке дополнительных секций батарей в расчете на то, что станет теплее, не принимают во внимание мощность котла. Принятая усредненная формула, что на 10 м2 площади дома нужно 1 кВт мощности котла справедлива не всегда. Например, при наличии контура ГВС потребуется 1,2 кВт, а при подсоединении бойлера косвенного нагрева, 1,25 кВт. 

Если высота потолков более 3 м, в доме предусмотрены просторные залы, а стены и потолки не утеплены, то может не хватить и 1,5 кВт на 10 квадратных метров. Для расчета оптимальной мощности котла необходимо привлечь инженера-теплотехника. Только в случае правильного выбора, можно приниматься за усовершенствование, или замену радиаторов.

Если в систему залита вода, которая не подвергалась предварительной очистке и подготовке, то внутри труб и секций накапливаются отложения. Если в металлопластиковых трубах их меньше, то в металлических, как и проходах батарей, они могут занимать до 50% полезного сечения.  

Кроме сужения сечения прохода, отложения обладают очень низкой теплопроводностью. Повышения теплоотдачи можно добиться, просто очистив протоки. Делать это рекомендуется перед каждым запуском системы отопления осенью. Ни в коем случае не сливайте воду на  лето. Если внутрь труб и радиаторов попадет воздух, уничтожить систему можно за несколько месяцев.

Еще одна причина недостаточной теплоотдачи батареи — ошибки при монтаже. 

Наиболее распространенные причины маленькой теплоотдачи батареи:

• установка батареи в нише;

• слишком широкие подоконники;

• плотные шторы, закрывающие всю поверхность;

• декоративные короба.

Если устранить все препятствия для циркуляции воздуха, то температуру в доме можно повысить на несколько градусов без увеличения расхода энергоносителей. 

Неплохой эффект дает установка теплоотражающих экранов из фольгированных материалов со стороны стены. Еще на 1 – 2 градуса повысит температуру вентилятор, установленный под углом к поверхности радиатора. Теплый воздух быстрее отводится от секций, что увеличивает интенсивность теплообмена.

При использовании батарей, особенно чугунных, владельцы квартир и домов стараются сделать их более привлекательными по виду. Для этого при каждом косметическом ремонте чугунные радиаторы, да и нередко, стальные, красят эмалью или алкидной краской. Если система работает давно, то слоев краски может набраться несколько, каждый из которых создает препятствие для теплопередачи. 

В случае, когда старая краска растрескалась и местами отслоилась, лучше всего снять радиатор, очистить  поверхность при помощи болгарки, загрунтовать о покрасить специальной краской, выдерживающей нагрев до 100о С и выше. Цвет краски лучше всего выбирать темный или серебристый. Алюминиевая краска очень хорошо проводит тепло, практически не снижая теплоотдачи.

Какой радиатор выбрать?

Но главное, от чего зависит уровень теплоотдачи — вид батареи. Интернет-магазин отопления и водоснабжения boiler.ua предлагает на выбор все существующие виды и модели радиаторов. Неспециалисту сложно разобраться, какой именно выбрать для конкретных условий применения. Замечание об условиях использования не случайно — каждый из видов имеет право на существование, нет абсолютно плохих, или исключительно хороших. Каждый из видов проявляет свои плюсы только в определенных обстоятельствах, как, впрочем, и минусы.

На современном рынке представлены радиаторы:

• чугунные;

• стальные;

• биметаллические;

• алюминиевые.

Каждый из них обладает определенным коэффициентом теплоотдачи, который измеряется в Вт/м∙К, или калориях в час. Коэффициент перевода — 1 Вт/м∙К = 859,8452279 кал/ч.

Но из приведенных данных не следует, что стальные радиаторы лучше чугунных, или хуже алюминиевых. Например, в домах с централизованным отоплением ставить ни стальные, ни алюминиевые радиаторы не рекомендуется. При опрессовке системы, которая проводится регулярно, они не выдержат давления и выйдут из строя. 

Если выбирать батареи для дома с автономным отоплением, то лучше всего подходят биметаллические радиаторы. Это легкие, эффективные и долговечные теплообменники с высоким КПД. Но цена их не всегда устраивает владельца дома. Алюминиевые батареи дешевле, мало отличаются от биметаллических по уровню теплоотдачи, но значительно уступают по долговечности. Для их производства используют не чистый металл, сплавы и порошки с относительно небольшим содержанием алюминия.

Чугунные радиаторы идеально подходят для систем централизованного отопления. Но у них есть небольшие недостатки — вес и устаревший дизайн. По долговечности — это самые устойчивые к внешним воздействиям батареи.

Стальные отличаются легкостью и компактностью, современным дизайном и высоким КПД, но устойчивость к коррозии вызывает вопросы.

Способы повышения теплоотдачи радиаторов

Таких способов несколько, но действуют они в комплексе:

• обеспечение свободной циркуляции воздуха;

• регулярная очистка каналов;

• установка дополнительных секций, если позволяет мощность котла;

• использование циркуляционных насосов;

• профессиональная разработка проекта системы отопления;

• правильный выбор вида радиатора.

Купить все для отопления лучше всего в одном магазине. Так обойдется дешевле за счет скидок на крупную покупку, и вы воспользуетесь возможностью получить исчерпывающие консультации по выбору и эксплуатации оборудования. 

Поделится

Поделится

Новый комментарий

Войти с помощью

Отправить

повышаем температуру в отопительный сезон

Часто в квартирах, особенно старой застройки, с каждым годом зимой становится всё холоднее. Людям приходится приобретать и использовать электрические отопительные приборы, что приводит к существенному повышению стоимости коммунальных услуг. Но зачем переплачивать за перерасход электроэнергии, если есть более дешёвые варианты исправления ситуации? Сегодня мы расскажем о простых способах увеличения теплоотдачи батарей отопления, которые не требуют значительных затрат, воплотить в жизнь которые вполне по силам любому домашнему мастеру. Стоит рассмотреть и причины, приводящие к снижению температуры в помещении.

Забитые каналы секций радиатора – частая причина снижения температуры в помещении

Содержание статьи

• 1 Частые причины уменьшения теплоотдачи батареи отопления
  • 1.1 Используем экран-отражатель: применение вспененного полиэтилена
  • 1.2 Увеличение теплоотдачи при помощи дополнительных приспособлений и окраски
  • 1.3 Улучшение конвекции, путём увеличения циркуляции воздуха
• 2 Общие правила улучшения теплоотдачи радиаторов отопления
• 3 Подведём итог

Частые причины уменьшения теплоотдачи батареи отопления

Чаще всего причиной уменьшения теплоотдачи радиаторов становится накипь и ржавчина, скапливающаяся внутри. Если сам радиатор промыть (что должны делать коммунальные службы ежегодно), то теплоотдача значительно увеличится. То же касается и стояков отопления. Однако, своими силами такую процедуру произвести не удастся по причине того, что при производстве подобных работ (даже летом) необходим слив воды из системы. Без помощи специалистов здесь не обойтись. Это же касается и замены радиаторов с чугунных на биметаллические – они имеют большую теплоотдачу. Поэтому на столь сложных и трудоёмких вариантах мы останавливаться не будем. Лучше рассмотрим более простые способы, выполнить которые сможет любой домашний мастер, даже не имеющий опыта работ в подобной области.

Теплоотдача биметаллических радиаторов выше, чем у чугуна

Используем экран-отражатель: применение вспененного полиэтилена

Использование отражающего экрана – довольно популярный метод увеличения теплоотдачи. Вспененный полиэтилен с фольгированным покрытием с одной стороны прекрасно подходит для этих целей. Такой экран (он должен быть больше самого радиатора) помещается за батареей фольгой в направлении комнаты и фиксируется на стене на двухсторонний скотч или жидкие гвозди. Вспененный полиэтилен обеспечивает дополнительное утепление, а фольга отражает тепло, которое до установки экрана прогревало стену, направляя его в помещение.

Важная информация! Лучше всего, когда такие моменты продумываются ещё на этапе монтажа батарей отопления. В этом случае за радиатором можно закрепить стальной ребристый щит, который будет накапливать тепло, после чего направлять его в комнату. Такие щиты удобны, если часто происходят отключения отопления.

Примерно так выглядит экран из фольгированного вспененного полиэтилена

Также в роли экрана неплохо себя зарекомендовали базальтовые плиты с алюминиевым покрытием.

Увеличение теплоотдачи при помощи дополнительных приспособлений и окраски

Для увеличения температуры воздуха в помещении используют специальные кожухи из алюминия, которые одеваются на радиатор. С их помощью увеличивается площадь батареи отопления и, как следствие, их теплоотдача. Стоимость подобных кожухов невелика, а эффект довольно значителен.

Цвет, в который окрашены батареи отопления, тоже имеет большое значение. Лучше для этих целей выбрать более тёмные оттенки. К примеру, радиатор, окрашенный в коричневый цвет имеет теплоотдачу больше, чем белые, на 20-25%.

Такой кожух улучшает внешний вид и увеличивает теплоотдачу

Улучшение конвекции, путём увеличения циркуляции воздуха

Каждый знает, что улучшение циркуляции воздуха способствует более быстрому прогреву помещения. Для этих целей можно использовать вентилятор, который устанавливается таким образом, чтобы достигнуть максимального потока тёплого воздуха в сторону помещения.

Полезная информация! Если дома имеются кулеры от компьютеров, которые не используются, можно их установить под радиатором, направив поток воздуха вверх. Это максимально увеличит конвекцию, в результате чего в комнате станет значительно теплее.

Увеличить конвекцию (если радиатор утоплен под подоконником) можно, прорезав в подоконнике отверстия и закрыв их экранами или декоративными крышками. Таким образом, тёплый воздух не будет задерживаться в нише, что улучшит циркуляцию.

Эту страну не победить! Самостоятельный монтаж вентиляторов для улучшения конвекции:

Общие правила улучшения теплоотдачи радиаторов отопления

Для того чтобы в будущем не сталкиваться с уменьшением теплоотдачи батарей, стоит об этом подумать ещё на этапе монтажа радиаторов. Основными правилами являются:

• обязательное утепление стены за радиатором, возможная установка стального экрана;
• установка биметаллических батарей взамен чугунных;
• монтаж кранов на входе и выходе радиатора (это позволит при необходимости самостоятельно промыть секции или добавить дополнительные без отключения и слива всей системы).

Если соблюдать эти нехитрые правила при монтаже, впоследствии будет намного проще увеличить температуру в помещении без обращения за помощью к специалистам. А это дополнительная экономия семейного бюджета.

Не очень удачное решение:решётка перекрывает путь теплу, а подоконник добавляет проблем с конвекцией

Подведём итог

Способов увеличить теплоотдачу радиаторов отопления очень много. Сегодня мы рассмотрели лишь основные из них. Однако, следует помнить, что всегда проще всё продумать заранее, на стадии монтажа, чем прикладывать множество усилий впоследствии, без уверенности в том, что результат будет значительным. К сожалению, в России всё делается на «авось». Заключительным советом редакции Homius.ruбудет такая рекомендация: думайте о будущем и не жалейте средств при монтаже. Сэкономленные сегодня финансовые средства могут завтра обернуться затратами, которые в разы превысят Вашу экономию.

Наиболее оптимальный вариант – всё тепло поднимается вверх, благодаря чему создаётся нормальный теплообмен

Надеемся, что изложенная в сегодняшней статье информация была интересна и полезна нашему Уважаемому читателю. Несмотря на то, что мы постарались изложить всё достаточно подробно, возможно, у Вас остались вопросы по материалу. В этом случае задавайте их в обсуждениях ниже – редакция Homius.ru с удовольствием на них ответит в максимально сжатые сроки. Если вы знаете способ улучшить теплоотдачу радиаторов, который не нашёл отражения в сегодняшней статье, просим поделиться им с другими домашними мастерами – эта информация будет весьма полезна. А напоследок предлагаем посмотреть короткий, но достаточно информативный видеоролик по сегодняшней теме.

Watch this video on YouTube

Обсудить38

Предыдущая

Инженерия🔥 Невидимое тепло: гипсокартонное инфракрасное отопление

Следующая

Инженерия☀ Тепловая завеса на входную дверь: комфортная температура в помещении при любом морозе

заряженных электромобилей | Как улучшить отвод тепла и увеличить срок службы батареи электромобиля

Опубликовано 7 февраля 2022 г. автором Charged EVs и размещено в разделе «Спонсируемый контент», The Tech.

При поддержке Von Roll

Клеевые продукты нового поколения для аккумуляторных батарей

Как улучшить рассеивание тепла, производительность и срок службы аккумуляторных модулей и блоков

Поскольку текущая тенденция заключается в переходе от традиционных систем силовой передачи с ДВС (двигатель внутреннего сгорания) к полностью или гибридным электрическим системам, существует большой спрос и потребность в материалах нового поколения для аккумуляторных платформ на 48 В, 400 В и 800 В. Von Roll специализируется на электроизоляционных материалах, таких как пропитка, герметизация и смолы для покрытия, а также на гибких ламинатах для электротехники, электроники и аккумуляторов. Для всех типов аккумуляторов мы исторически известны технологией прокладок ячеек, основанной на химическом составе слюды и клеевых системах 

Обычно различают две клеевые технологии: самонивелирующиеся клеи и термоклеи.

Самонивелирующиеся клеи также часто называют «герметизирующими клеями» — как следует из названия, это клеи с низкой вязкостью, используемые в сборке аккумуляторных батарей для различных целей. Они предлагают идеальное сочетание заполнения зазоров и фиксации клеток, что мы называем подходом «отлил и забыл», наряду с гашением термических и механических ударов. Поскольку самовыравнивающиеся клеи обеспечивают равномерное рассеивание тепла от батареи, они также способствуют увеличению срока службы батареи в целом. С точки зрения эксплуатации они также обладают другими преимуществами, поскольку позволяют сократить производственные циклы и устраняют необходимость в дополнительных материалах для заполнения зазоров.

На модульном уровне наши самонивелирующиеся клеи в основном используются для трех различных целей. В качестве защиты вентиляционного колпачка они очень эффективны против коррозии и способствуют контролируемому выбросу вентиляционного газа с пониженным риском возгорания, а также фиксируют и защищают соединительную проводку. При использовании для фиксации нижней части самовыравнивающиеся клеи обеспечивают превосходное рассеивание тепла, демпфирование ударов и повышенную ударопрочность без необходимости использования заполнителей или конструкционных клеев. В полная заливка по сценарию , самовыравнивающиеся клеи обеспечивают высочайший уровень защиты модуля с наиболее эффективным однородным рассеиванием тепла, защитой от теплового разгона и максимальным демпфированием ударов.

Для крупносерийного производства комбинация защиты вентиляционного колпачка и герметизации для фиксации нижней части может быть очень эффективным решением, поскольку нет необходимости в дополнительных продуктах, таких как заполнители зазоров, прокладки для зазоров, структурные клеи или механическая фиксация. Для получения дополнительной информации об этом комплексном подходе посмотрите следующие видеоролики:

Дозировка Damival® 13682 в аккумуляторных модулях

Дозировка Damival® 13682 в аккумуляторах электровелосипедов

Чтобы продемонстрировать эффект рассеивания тепла нашими самовыравнивающимися клеями, мы провели термографическое сравнение теплового потока в отдельных элементах батареи. Было достигнуто значительно более однородное распределение температуры по сравнению с обычным заполнителем зазоров, пеной или прокладкой зазоров.

Рисунок 1: Сравнение рассеивания тепла между заполнителем и нашим Damival 1368x Series

Для герметизированных модулей серии 1368x характеристики теплового разгона были протестированы в полностью герметизированных модулях высоковольтных батарей. Результат: под герметичными участками без доступа кислорода реакции не наблюдалось – пламя гасили за 3 секунды. Температурный разгон также значительно замедлился – через 15 минут превосходное рассеивание тепла уже приводило к заметному снижению максимальной температуры, которая опускалась ниже 40°C через 50 минут. Полный и подробный отчет предоставляется по запросу.

Рис. 2. Испытание на термический разгон полностью герметизированного модуля с помощью Damival® 13682

Следующий уровень: Damival серии 1368x

Протестированная, испытанная и сертифицированная для применения в батареях, эта смола является экологически чистой благодаря использованию полиуретана нового поколения (безвредного для здоровья и безопасности). Будучи устойчивым к высоким температурам полиуретаном, не выделяющим газы альтернативой силиконовым герметикам, он подходит для использования при температурах до 150°C, обладает высокой эластичностью при удлинении до 200% и демонстрирует отличные характеристики при термическом ударе. Имея широкий спектр разрешений, этот продукт является негорючим, самозатухающим и классифицируется как неопасный товар для легкой транспортировки. В целом универсальный материал подходит для целого ряда применений, от заливки печатных плат (печатных плат) до использования в качестве клея.

Термические клеи также известны как термоклеи и в основном используются для механической фиксации и термического соединения модулей или пакетов с системой охлаждения. Они могут обеспечить дополнительную герметизацию для предотвращения миграции влаги, которая может повлиять на долгосрочную работу батареи.

• Фиксация на уровне модуля/пакета для теплового соединения с системой охлаждения
• Демпфирование термических и механических ударов
• Хорошая адгезия к широкому спектру подложек
• Более высокая производительность – замена механической фиксации и дополнительная герметизация
• Высокая теплопроводность более 2,5 Вт/мК для отвода тепла

на модулях или пакетах во всех технологиях с использованием ячеек, таких как призматические, пакетные или цилиндрические ячейки.

На уровне модуля термические клеи обеспечивают соединение и фиксацию ячеек, соединение ячеек с системой охлаждения и поддержку герметизации модулей. При использовании для фиксации на уровень пакета , модули механически прикрепляются к блоку, закрепляется блок BMS (Battery Management System), устанавливается соединение с системой охлаждения пакета, и блок аккумуляторов получает дополнительную герметизацию. В качестве термоклея в других случаях клей может служить для фиксации блоков BMS и пакетов ячеек, обеспечивать однородный отвод тепла, гасить удары, повышать устойчивость к сбоям и выполнять функцию уплотнения от влаги и влаги.

Термические клеи следующего уровня на основе Damival Series

Протестированный и проверенный на практике в области аккумуляторов, этот клей безвреден для здоровья и безопасности благодаря использованию полиуретана нового поколения (безвреден для здоровья и безопасности). В качестве альтернативы силиконовым герметикам, не содержащей силикона и не выделяющей газов, он подходит для использования при температурах до 150°C. Эта высокоэластичная смола демонстрирует отличные характеристики при термическом ударе, а в дополнение к высокой теплопроводности 2,5 Вт/м·К низкая температура стеклования (ниже -45°C) позволяет сохранять высокую эластичность даже при низких температурах. Негорючий, самозатухающий и классифицируемый как неопасный товар, его легко и безопасно транспортировать.

Если у вас есть какие-либо вопросы о наших продуктах и ​​о том, как они могут быть лучше всего для вас, пожалуйста, свяжитесь с нашими экспертами напрямую: [email protected] или по адресу www.vonroll.com

Von Roll — одна из самых традиционных промышленных компаний Швейцарии. Истоки восходят к 1803 году. Уже более 100 лет Von Roll поддерживает наших клиентов в решении задач электрификации и производства энергии. Являясь лидером в области систем электроизоляции, Von Roll продвигает глобальную электрификацию. Эти продукты необходимы для непрерывного промышленного перехода к нулевым выбросам.

При поддержке Von Roll

Теги: Институт фон Ролла

Зарегистрироваться. Уже зарегистрирован? Авторизоваться

Не пропустите нашу следующую виртуальную конференцию 17-20 апреля 2023 года.
Зарегистрируйтесь на бесплатные вебинары ниже и зарезервируйте место, чтобы посмотреть их в прямом эфире или по запросу.

Квалификация элементов аккумуляторной батареи для электромобилей

Новый легко заменяемый нанокомпозитный анодный порошок на основе кремния обеспечивает на 20 % большую плотность энергии литий-иона

Основы тестирования аккумуляторных элементов, модулей и блоков электромобилей

Создание надежной, оптимизированной и ориентированной на будущее инфраструктуры для тестирования аккумуляторов

Скорость благодаря нормативным требованиям по подключению электромобилей и электромобилей к сети (V2G, VGI)

Посмотрите, что обеспечивает более 5000 каналов тестирования аккумуляторов электромобилей по всему миру.

И почему

Тестирование аккумуляторов электромобилей: инновационные решения для тестирования аккумуляторов, отвечающие растущим требованиям к аккумуляторам

Характеристика современных батарей: проблемы и возможности

Измерение тепловых и механических нагрузок на высоковольтные компоненты

Преимущества автоматизации в тестировании HIL. Какая смесь подходит именно вам?

Измерение мощности и эффективности электрифицированных транспортных средств

Более безопасные и эффективные системы электрических коммерческих автомобилей: решения для распределения электроэнергии высокого напряжения и зарядки электромобилей

Лаборатории для высокоэффективных испытаний аккумуляторов: снижение потребности вашего предприятия в электроэнергии с помощью интеллектуальных испытательных систем

Выход за пределы 800 В для дорожных электромобилей

Адаптируйте эффективный и производительный инвертор SiC с эталонным дизайном от Silicon Mobility и CISSOID

Улучшение конструкции и тепловых характеристик аккумуляторов электромобилей с помощью липких лент

Принятие решений на основе данных для сокращения времени простоя и риска при одновременном повышении производительности на вашем автомобильном заводе

Эффективность привода благодаря химическому составу элементов аккумуляторной батареи

Принципы управления температурным режимом для повышения безопасности и производительности аккумуляторов

Использование искусственного интеллекта для проверки аккумуляторов с помощью 3D-рентгеновской микроскопии и компьютерной томографии

Обеспечение превосходной мобильности с помощью портфолио TE для подключения к данным

Как виртуальная разработка электрических машин может снизить стоимость и риск

Ускорение проектирования электроприводов с помощью интегрированного мультифизического рабочего процесса

Проблема Златовласки: уравновешивание внутренних сил внутри модуля или батареи электромобиля

Выбор правильной ленты при проектировании электрической изоляции аккумуляторов электромобилей

Моделирование аккумуляторов с помощью COMSOL Multiphysics®

Расшифровка UN 38.

3 Транспортные испытания аккумуляторов для электромобилей

Увеличьте срок службы батареи электромобиля с помощью интеллектуальных производственных решений

Применение ультразвуковой сварки металлических шин в электромобилях

Преимущества и применение двунаправленных контакторов постоянного тока на открытом воздухе

Соответствие новым требованиям к высоковольтному зарядному устройству для электромобилей

Потенциал пластиковых компонентов для xEV будущего

Жидкости с формулой

: усовершенствование иммерсионного охлаждения аккумуляторов

Усовершенствование специализированных жидкостей для трансмиссии нового поколения с помощью новых возможностей тестирования

Есть ли у ваших инженеров необходимые инструменты? Как максимизировать партнерские отношения с поставщиками

Роль тестирования в обеспечении функциональности, качества и надежности систем управления батареями

Оптимизация трансмиссии электромобиля с помощью стека облачного программного обеспечения

Знакомство с заполнителем теплового зазора, ориентированным на углеродное волокно

Многозазорные тороидальные трансформаторы и катушки индуктивности для преодоления краевых потерь в ВЧ резонансных преобразователях

Новые автомобили заслуживают лучших линий охлаждения: представляем Zytel LCPA Resin и Santoprene TPV

Зарядка постоянным током повышает эффективность рекуперации энергии

Разработка общей архитектуры аккумуляторной батареи для питания нескольких типов коммерческих автомобилей

Демонстрация инвертора двойной тяги с микроконтроллерами NXP S32K39

ЗАГРУЗИТЬ БОЛЬШЕ СЕАНСОВ

EV Охлаждение аккумуляторов: проблемы и решения

Заглавное фото: Холодная пластина предоставлена ​​ Lucid Motors

Современные технологии позволяют более эффективно использовать и контролировать тепловую энергию в электромобилях. Управление температурой оптимизировано между такими компонентами, как аккумулятор, система HVAC (отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха), электродвигатель и инвертор. Это делается с помощью так называемой системы управления температурой батареи (BTMS).

Например, когда двигатель нагревается, тепло может быть перенаправлено в кабину или аккумулятор для наилучшего использования энергии.

Чтобы лучше понять производственные проблемы и решения, связанные с аккумуляторами для электромобилей, давайте рассмотрим следующие темы:

• Методы охлаждения аккумуляторов электромобилей
• Почему аккумуляторы электромобилей необходимо охлаждать
• Проблемы управления температурным режимом
• Примеры систем терморегулирования аккумуляторов
• Лазеры для улучшения управления температурой в батареях

Методы охлаждения аккумуляторов EV

Аккумуляторы EV можно охлаждать с помощью воздушного охлаждения или жидкостного охлаждения . Жидкостное охлаждение — это предпочтительный метод, отвечающий современным требованиям к охлаждению. Давайте рассмотрим оба метода, чтобы понять разницу.

Воздушное охлаждение

Воздушное охлаждение использует воздух для охлаждения батареи и существует в пассивной и активной формах.

Пассивное воздушное охлаждение использует воздух снаружи или из салона для охлаждения или обогрева аккумулятора. Обычно тепловыделение ограничивается несколькими сотнями ватт.

Активное воздушное охлаждение получает воздух от кондиционера, который включает в себя испаритель и нагреватель для контроля температуры воздуха. Обычно она ограничивается 1 кВт охлаждения и может использоваться для охлаждения или обогрева салона.

Активное охлаждение более сложное и дорогое, но обеспечивает более высокие характеристики, такие как мощность движения и зарядки. Он также более эффективен при отводе тепла от батареи, но требует больше энергии для контроля температуры батареи. Разница между активным и пассивным охлаждением заключается в том, что пассивное охлаждение не требует для работы какой-либо внешней системы, тогда как активное охлаждение предполагает использование внешних устройств или систем для охлаждения батареи, таких как вентиляторы, радиаторы и охлаждающие жидкости (в случае жидкостного охлаждения).

Жидкостное охлаждение

Жидкостное охлаждение — самая популярная технология охлаждения. Для охлаждения батареи используется жидкий хладагент, такой как вода, хладагент или этиленгликоль. Жидкость проходит через трубки, охлаждающие пластины или другие компоненты, окружающие клетки, и переносит тепло в другое место, например радиатор или теплообменник. Компоненты, несущие жидкость, предотвращают прямой электрический контакт между ячейками и жидким хладагентом.

Поскольку для жидкостного охлаждения используются насосы, вентиляторы и другие устройства для активного извлечения и перенаправления тепла, это активная форма охлаждения.

В некоторых системах управления температурным режимом используется среда прямого контакта, такая как масло или другие диэлектрические жидкости, непосредственно контактирующие с элементами. Это в основном используется в электромобилях, не предназначенных для потребителей, поскольку они менее безопасны и обеспечивают менее эффективную изоляцию между ячейками и окружающей средой.

Методы охлаждения с течением времени

В настоящее время большинство аккумуляторов имеют жидкостное охлаждение с использованием активного охлаждения, поскольку оно позволяет лучше контролировать температуру. Жидкости являются лучшими проводниками тепла, чем воздух — в сотни раз лучше, если быть точным, — что облегчает управление температурой.

Поскольку в начале революции электромобилей производство батарей было намного дороже, производители делали все, чтобы минимизировать производственные затраты, что сделало пассивное воздушное охлаждение более привлекательным. Но стоимость аккумуляторов за последнее десятилетие снизилась, а быстрая зарядка, которая требует более жестких требований к охлаждению, приобрела популярность. В результате технология пассивного воздушного охлаждения утратила свою популярность.

Например, в начале 2010-х у вас было два варианта примерно по одинаковой цене: Nissan Leaf с воздушным охлаждением и аккумулятором большей ёмкости или Chevy Volt с активным жидкостным охлаждением, но с меньшим запасом хода, но более мощным аккумулятором. . Большая дальность действия, мощная батарея с активным охлаждением была бы слишком дорогой в то время.

Одна из причин, по которой активное охлаждение является более дорогим, заключается в том, что оно включает в себя больше компонентов, таких как тепловой насос, теплообменник, циркуляционный насос, клапаны и несколько датчиков температуры. Однако результаты охлаждения намного надежнее.

Почему аккумуляторы электромобилей необходимо охлаждать

Аккумуляторы электромобилей имеют определенные рабочие диапазоны, которые имеют решающее значение для срока службы и производительности аккумуляторов. Они предназначены для работы при температуре окружающей среды, которая составляет от 68°F до 77°F (от 20°C до 25°C). Лучший контроль над температурой аккумуляторов повышает их производительность и срок службы.

• Во время работы они могут выдерживать температуру от -22°F до 140°F (от -30°C до 50°C) 
• Во время перезарядки они могут выдерживать температуры от 32°F до 122°F (от 0°C до 50°C)

Аккумуляторы выделяют много тепла во время работы, и их температура должна быть снижена до рабочего диапазона. При высоких температурах (от 158°F до 212°F или от 70°C до 100°C) могут возникать тепловые выходы из строя, вызывающие цепную реакцию, которая разрушает аккумуляторную батарею.

Во время быстрой зарядки батареи должны быть охлаждены. Это связано с тем, что большой ток, поступающий в батарею, производит избыточное тепло, которое необходимо отводить, чтобы сохранить высокую скорость зарядки и не перегревать батарею.

Иногда их также необходимо нагревать, когда температура слишком низкая, или для повышения производительности. Например, аккумуляторы нельзя заряжать при температуре ниже 32°F (0°C). Или такие компании, как Tesla, предлагают предварительный подогрев батареи в некоторых моделях для достижения высокой производительности, разгона от 0 до 60 миль в час менее чем за 2 секунды.

Проблемы управления температурным режимом

Наиболее распространенными проблемами управления температурным режимом аккумуляторов электромобилей являются утечки, коррозия, засорение, климат и старение. Как вы увидите, системы жидкостного охлаждения создают проблемы, которых нет у систем воздушного охлаждения.

• Утечки могут возникать только в системах жидкостного охлаждения, соединения трубопроводов которых имеют риск утечек по мере старения батареи. Любая утечка быстро ухудшит производительность и срок службы батареи. Они могут даже привести к тому, что электромобиль перестанет работать, если влажность воздействует на электрическую изоляцию аккумулятора. Аккумуляторные модули, соединения, насосы и клапаны должны оставаться целыми.
• Коррозия может возникать только в системах жидкостного охлаждения, охлаждающие пластины которых могут подвергаться коррозии по мере старения жидкого гликоля. Поэтому охлаждающая жидкость должна быть заменена в рамках технического обслуживания автомобиля.
• Засорение представляет собой риск, связанный с сотнями небольших каналов, по которым проходит жидкость в аккумуляторе.
• Климатические условия по всему миру создают различные тепловые проблемы для батарей. Примеры включают оставление автомобиля под палящим солнцем в течение длительного времени или проживание в месте с чрезвычайно низкими температурами зимой. Аккумуляторы должны постоянно выдерживать широкий диапазон температур. Для этого система охлаждения аккумуляторной батареи должна работать, даже когда автомобиль не используется.
• Старение вызывает проблемы управления температурным режимом, которые необходимо планировать. По мере того, как батареи стареют, большая часть энергии теряется в виде тепла. Система управления температурным режимом должна быть построена для этих более жестких условий, которые возникают позже в течение срока службы батареи, а не только для типичных условий в течение первых лет.

Примеры систем терморегуляции аккумуляторов

На следующих схемах показаны системы терморегуляции в известных электромобилях.

Nissan

Подробнее: Система охлаждения Nissan Leaf

Chevrolet Volt

Подробнее: Chevy Vol система охлаждения

Tesla Model 3

Дополнительная информация: Система охлаждения Tesla Model 3

Лазеры для улучшения управления температурой в батареях

С новой тенденцией к структурным батареям элементы прикрепляются непосредственно к шасси автомобиля. Материалы теплового интерфейса (TIM), такие как заполнитель зазоров и клеи, используются для механического соединения элементов батареи и охлаждающих пластин при регулировании температуры батареи.

Лазерная технология становится неотъемлемой частью производства аккумуляторов для удовлетворения все возрастающих требований к охлаждению.

• Лазерная очистка: TIM всегда должны оставаться приклеенными. Лучший способ улучшить качество и долговечность склеивания – правильно очистить склеиваемые детали. Лазеры обеспечивают быстрый, точный и эффективный способ достижения этой цели.
• Лазерное текстурирование: теплопередача зависит от площади поверхности материала, передающего тепло: чем больше площадь поверхности, тем лучше теплопередача. Лазеры могут текстурировать поверхность, создавая шероховатость, улучшающую теплопередачу.

Вот видео, показывающее, как лазеры могут подготовить поверхность батареи.

По мере того, как аккумуляторы электромобилей достигают новых характеристик, производители автомобилей как никогда нуждаются в оптимизации управления теплом и охлаждением. Лазеры являются одним из важнейших инструментов, которые помогут производителям электромобилей достичь этих целей. Также проводится много исследований TIM для улучшения теплопередачи при сохранении хорошей электрической изоляции и безопасности.