Отопительные приборы

Отопительные приборы – ключевой элемент любой системы отопления, на который возложена задача обогрева помещений. Чем лучшей теплоотдачей обладают батареи, тем более эффективно работает вся система, поэтому к расчету и выбору радиаторов следует подходить с особой тщательностью. Сегодня на рынке присутствует обширный ассортимент отопительных элементов различных типов, изготовленных из разных материалов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Наибольшее распространение получили алюминиевые радиаторы, популярны также стальные, чугунные и биметаллические. Каждый из этих материалов обладает определенными преимуществами и недостатками, поэтому специфика их применения обусловлена условиями работы и характеристиками конкретной отопительной системы.

Одним из лучших материалов в данной сфере является алюминий – недорогой металл, значительно (в 4-5 раз) превосходящий сталь и чугун по своей теплопроводности, а также по способности отдавать тепло воздуху. Однако использовать его можно только в индивидуальных отопительных системах с высококачественным теплоносителем. Неочищенная вода централизованной системы отопления достаточно быстро приводит алюминиевые батареи в негодность.

При подключении к городской системе отопления лучше использовать батареи из стали или чугуна. Они нечувствительны к химически активным примесям технической воды и хорошо переносят скачки давления при опрессовке, которая нередко разрушает алюминиевые батареи. Хорошей альтернативой являются также современные биметаллические радиаторы, набирающие популярность, несмотря на относительно высокую цену.

Характеристики и типы отопительных элементов

Поскольку задача любого отопительного элемента – обогрев помещения, в котором он установлен, ключевой характеристикой является эффективная мощность этого прибора. Измеряется она в киловаттах и указывается производителем в паспорте каждого экземпляра. Там же задаются условия (температуры теплоносителя и воздуха в помещении), при которых батарея отдает указанное количество энергии.

Теплоотдача любого отопительного прибора зависит от его конструкции. При этом существует всего два механизма передачи тепла в окружающее пространство: конвекция и инфракрасное излучение. Конвекционный обогрев заключается в непосредственном нагревании воздуха от поверхности отопительной батареи. Контактируя с металлом, воздух нагревается и движется вверх вдоль ребер радиатора, освобождая место для более холодного. Таким образом, постепенно прогревается весь объем помещения.

Любой отопительный прибор сочетает в себе оба механизма обогрева, но в зависимости от того, какой из них преобладает, все обогреватели делятся на радиаторы и конвекторы. При этом конвектор основную часть тепла отдаёт, нагревая воздух контактным способом, а радиатор в значительной степени прогревает помещение за счет инфракрасного излучения своей поверхности. По этой же причине возле радиатора всегда проще согреться.

 

Чтобы отопительный прибор можно было называть радиатором, он должен отдавать не менее 25% своей тепловой мощности посредством поверхностного излучения. Однако этим термином сегодня называется практически любой отопительный прибор. В частности, современные радиаторы из алюминия с большим количеством ребер основную часть тепла отдают с конвекционными потоками воздуха, однако конвекторами их никто не называет.

Установка и подключение радиаторов

От места установки отопительного элемента существенным образом зависит эффективность его работы. Если теплоотдачу радиатора, открыто установленного у стены, принять за 100%, то будучи установленным под широким подоконником, этот же радиатор будет выдавать только 70% этой мощности. Эффективность батареи отопления зависит от места установки, наличия ниши, подоконника, декоративной панели или короба, которые могут стать существенными препятствиями как для излучения, так и для конвекции.

Повлиять на мощность радиатора может и способ подключения, а также правильное соотношение характеристик с другими устройствами в отопительном контуре. Так большие радиаторы с высокой заявленной теплоотдачей будут бесполезны, если мощность котла недостаточна, или циркуляционный насос прокачивает слишком малый объём теплоносителя в единицу времени.

                                

Выбор радиаторов по мощности

Рассчитать требуемую мощность отопительной системы достаточно просто, зная климатические условия выбранного региона, площадь и некоторые другие характеристики отапливаемого помещения. На основе полученного значения определяется мощность котла, производительность циркуляционного насоса и суммарная мощность радиаторов.

Существуют специальные калькуляторы, позволяющие производить точные расчеты с учетом климата, особенностей расположения, высоты потолков, периметра здания, размеров окон и других факторов. Но для упрощения расчетов можно исходить из соотношения 0,1 кВт на каждый квадратный метр. Такой мощности с определенным запасом хватит для современного утепленного дома с высотой потолков порядка 3 метров.

 

Преимущества и недостатки разных материалов

Наиболее привычными и традиционными в нашем быту стали чугунные радиаторы. За счет своей массивности, а также большого внутреннего объема они удерживают существенное количество тепла, которое эффективно отдают в помещение посредством излучения. Кроме того, для них характерно низкое гидравлическое сопротивление, что важно как для зданий советской застройки, так и для современных многоэтажных домов.

 

 

По надежности и долговечности с чугунными радиаторами могут сравниться лишь некоторые стальные панели. Чугун хорошо выдерживает химическую активность технической воды, без последствий переносит скачки давления при опрессовке. Именно поэтому этот материал до сих пор актуален и предпочтителен для установки в современных новостройках. А благодаря минимальному гидравлическому сопротивлению радиаторы этого типа лучше всего подходят для систем с естественной циркуляцией теплоносителя.

 

Алюминиевые радиаторы среди всех отопительных приборов отличаются наилучшей теплоотдачей. Сам алюминий имеет очень высокую теплопроводность (в 4-5 раз выше, чем у стали и чугуна), благодаря чему все рёбра радиатора хорошо прогреваются и эффективно отдают тепло в окружающий воздух. Микроструктура поверхности алюминия также способствует высокой теплоотдаче (как посредством конвекции, так и посредством инфракрасного излучения).

 

Хорошие потребительские характеристики сделали алюминиевые батареи самыми популярными для установки в частных домах, поскольку только в этом случае есть уверенность в качестве теплоносителя. Однако алюминий очень чувствителен к солям и другим химическим примесям, которые могут быть растворены в технической воде, поэтому для применения в централизованной системе отопления данный тип радиаторов совершенно не подходит. Но для индивидуальных отопительных систем это лучший материал.

 

 

 

Выбирая радиаторы из алюминия, учитывайте также и то, что они могут иметь разные градации качества. Устройства, изготовленные из первичного алюминия, гораздо надежнее и долговечнее, однако и цена у них несколько выше. Вторичный алюминий, полученный после переработки, несколько дешевле, однако изделия из него не так прочны и долговечны.

 

Полностью решить проблему плохой химической стойкости алюминия позволяют биметаллические радиаторы, внутренняя часть которых изготовлена из нержавеющей стали. Стальной сердечник запрессован в алюминиевый радиатор, благодаря чему удается совместить преимущества стали и алюминия в одном отопительном приборе.

 

По уровню теплоотдачи биметаллические батареи сопоставимы с алюминиевыми аналогами. При этом они отличаются долговечностью, высокой коррозионной стойкостью и устойчивостью к скачкам давления в системе. Единственный их недостаток – сравнительно высокая цена.

 

 

 

Неплохим бюджетным вариантом является сталь. Радиаторы стальные панельные представляют собой компактные отопительные приборы с привлекательным дизайном и хорошими потребительскими характеристиками. На переднюю панель можно нанести красивый рисунок или аэрографию, что значительно улучшит эстетические свойства и никак не повлияет на тепловую эффективность.

 

Нержавеющая сталь, из которой изготавливаются панельные радиаторы, отличается высокой прочностью и долговечностью, благодаря чему стальной радиатор способен выдерживать значительные скачки давления и отлично подходит для подключения к централизованной системе отопления.

 

 

 

 

Конвекторы

Конвекторами называются отопительные приборы, обогревающие помещение преимущественно за счет контакта поверхности с циркулирующим воздухом. Для повышения теплоотдачи на него может устанавливаться вентилятор, обеспечивающий принудительный воздухообмен.

Одно из главных преимуществ конвекторов перед радиаторами – нетребовательность к температуре теплоносителя. Так радиатору стальному панельному для эффективной работы требуется, чтобы теплоноситель был разогрет до температур порядка 100 °C, конвектор же эффективен при гораздо меньших температурах.

Конвекционные нагреватели обычно имеют малую высоту и размещаются над самой поверхностью пола или даже внутри него. Обычно конвектор имеет большое количество ребер, плотно надетых на трубы с теплоносителем. Излучающих поверхностей практически нет, зато поверхность, контактирующая с воздухом, составляет несколько квадратных метров для каждого отдельно взятого элемента. Нагреваясь, воздух поднимается вверх, обеспечивая непрерывную передачу тепла в помещение.

Напольные водяные конвекторы компактны и эффективны. Модели, оснащенные вентилятором, при весьма компактных размерах справляются с обогревом достаточно больших помещений. Визуально напольные конвекционные обогреватели хорошо сочетаются с высокими панорамными окнами и остекленными террасами, а благодаря своим компактным размерам могут стать удачным элементом любого современного интерьера.

В особую группу можно выделить встраиваемые конвекторы, которые устанавливаются внутри пола. Это современное высокотехнологичное решение, позволяющее обеспечить эффективное отопление в помещениях, где по каким-либо причинам невозможна установка обычных радиаторов или конвекторов. Такие конструкции проектируются индивидуально и позволяют перенаправлять воздушные потоки для эффективной циркуляции теплого воздуха и создания воздушных завес перед большими остекленными поверхностями.

Современные радиаторы отопления

Современные радиаторы отопления

Современные радиаторы отопления

В недавнем прошлом в стране кроме чугунных радиаторов ничего не было. Сегодня ассортимент отопительного оборудования чрезвычайно разнообразен. Как правило, в процессе выбора отопительного оборудования потребитель отталкивается исключительно от его внешнего вида.

Основной критерий при выборе отопительного радиатора исключительно является внешний вид, а с другой стороны насколько соответствует реальным условиям и какими ограничения на применения этого устройства для каждого случая. В России используется система отопления зданий – однотрубная, с последовательным подключением отопительных батарей.

Для того, чтобы достичь требуемой теплоотдачи отопительных приборов в обязательном порядке следует обеспечить большой расход поставщика тепла в единицу времени, что вызывает повышение величины, как давления, так и температуры.

Кроме того, имеется еще один весьма существенный момент при эксплуатации данной системы отопления, она заполнена водой. Если в системе отсутствует вода, а находится воздух, коррозионные процессы проходят существенно интенсивней.

Обычно запуск системы производится постепенно с последующим ростом давления. В случае не соблюдения данного условия в момент запуска системы вызывает так называемый гидравлическим ударом, который просто «разрывают» радиатор.

Наиболее оптимальный вариант размещения отопительной батареи непосредственно под окном. Отопительная батарея нагревает воздух поднимается вверх полностью препятствует движению холодного воздуха от поверхности окна.

Виды современных отопительных приборов:

Стальные панельные радиаторы

Стальные панельные радиаторы

Сегодня обогревательные приборы с конвекционным излучением обладают определенными преимуществами: хорошее соотношение стоимости и качества, большим количеством типоразмеров, модный дизайн, высокая теплоотдача, отлично регулируются радиаторными термостатами.

Кроме того, имеются недостатки: не выносят полного слива теплоносителя из системы, не желательно применять для открытых систем отопления и различных системах, где используются металлические трубы мало неустойчивые к диффузии кислорода, не способны перенести гидравлических ударов нагревающейся жидкости низкого качества, полностью закрывает прямую линию в городскую застройку.

В реальных условиях такие отопительные радиаторы лучше всего подходят для коттеджного строительства с наличием автономными котельными. В индивидуальных жилых домах высокого давления в имеющейся системе отопления отсутствует.

Современным стальным панельным радиаторам характерна небольшая тепловая инерция, при помощи их намного легче проводить автоматическое регулирование температуры в данном помещении.

Сегодня распространение получили 2 типа панельных стальных приборов – с нижним и боковым подключением. В случае размещения радиаторов в помещении с нижним подключением радиаторов встраивается термостатический вентиль, куда монтируется терморегулятор температуры комнаты.

Стальные трубчатые радиаторы

Стальные трубчатые радиаторы

Металлические трубчатые приборы обладающие классическим дизайном органически вписываются в любое помещение: необходимо всегда помнить, рабочее давление соответствует 10 атм., оприссовочное составляет 15 атм, толщина металлических стенок трубы равна 1,2 — 1,5 миллиметров. Трубчатые радиаторы предназначены в первую очередь в многоэтажном строительстве.

Чугунные радиаторы

Изделия, изготовленные из чугуна – имеют отличную теплопроводностью, абсолютно нейтральны по отношению к различным теплоносителям, способны противостоять высокому давлению. Применение чугунных батарей в системах отопления домов, с плохой подготовкой теплоносителя — оптимально.

Существенный недостаток чугунных батарей является плохая способность переносимости гидравлических ударов, очень важно это учитывать при их выборе.

Кроме того, имеется еще несколько отрицательных свойств: большая трудоемкость в проведении монтажных работ, не привлекательный внешний дизайн изделий, высокую тепловую инерцию.

Алюминиевые радиаторы

Алюминиевые радиаторы

Сегодня алюминиевые радиаторы, прежде всего, это превосходное алюминиевое литье, небольшой собственный вес, секционная конструкция, отличная теплоотдача, именно эти параметры привлекают, как потенциальных потребителей, так и специалистов.

Обычно алюминиевые радиаторы изготавливаются в двух доступных типах:

1. Первый вариант – литые алюминиевые радиаторы, когда отдельная секция производителем отливается в виде цельной детали.
2. Следующий вариант – экструзионные радиаторы, как правило, секция включает в себя три детали, механически соединены между собой.

Для обеспечения хорошей герметизации соединений, как правило, используется клеевое соединение или при помощи уплотнительные элементы. Как показывает практика, в основном сборка алюминиевых секций изготавливается в виде блоков из двух, четырех и более секций.

Главная неприятность в эксплуатации алюминиевых радиаторов, в необходимости строгого поддержании значения кислотности используемого теплоносителя, в узком диапазоне величин. В городской застройке крайне проблематично выполнить, это относится и к индивидуальному строительству.

Следует обратить внимание к еще одной проблеме это газообразование в радиаторах. В обязательном порядке на каждом отопительном приборе устанавливается специальный автоматический клапан для отвода образовавшегося воздуха.

В процессе длительной эксплуатации образуется водород.

Биметаллические радиаторы

Биметаллические радиаторы

Конструктивная особенность радиаторов состоит именно в том, что имеют металлический сердечник и одновременно алюминиевую рубашку. Они специально разработаны для работы при высоком рабочем давлении теплоносителя в системе отопления.

Область применения весьма широкая от городского жилья, а так же нежилые здания и сооружения. Использование биметаллических батарей в коттеджном строительстве очень удобно и практично, как правило, высокое давление в применяемой системе отопления отсутствует.

admin 2018-04-15T19:18:04+04:00 Аккумуляторы

EV нагреваются… вот почему и как избежать проблем, связанных с перегревом

Шеннон Нотли

Шеннон Нотли

Основатель FlexeGRAPH и охлаждающих жидкостей Go Chiller Nanofluid для автомобилей и компьютеров.

Опубликовано 5 июня 2018 г.

+ Подписаться

Первоначально опубликовано на www.flexegraph.com

Беспокойство по запасу хода, возможно, является самым большим препятствием на пути быстрого перехода от автомобилей с двигателями внутреннего сгорания к электрическим силовым агрегатам. Беспокойство по поводу дальности действия относится к воспринимаемому ограниченному расстоянию вождения электромобилей до того, как аккумуляторы необходимо будет перезарядить. Несмотря на то, что плотность энергии и емкость аккумуляторов увеличиваются, расстояние на некоторых транспортных средствах превышает 500 км (или более 9 км).9% ежедневного пробега), время перезарядки по-прежнему значительно больше, чем время дозаправки автомобиля, работающего на ископаемом топливе. Действительно, даже на станции быстрой зарядки типичному электромобилю с аккумулятором потребуется не менее 30 минут, чтобы достичь 80% емкости. Зарядка в течение ночи будет удовлетворительной для многих потребителей, поскольку необходимость в быстрой зарядке отпадает.

Транспорт и логистика, однако, являются двумя областями, где требуется постоянное использование транспортных средств, и электрификация имеет решающее значение, поскольку они исторически имели высокий углеродный след.

 

Итак, решение кажется очевидным: просто заряжайте аккумулятор быстрее. Провайдеры зарядной инфраструктуры активно увеличивают мощность, однако ограничивающим фактором являются сами аккумуляторы. Это связано с тем, что ионно-литиевые батареи очень сильно нагреваются и могут привести к катастрофическому отказу при высоких температурах. Так почему аккумулятор греется при зарядке, а также при разрядке? Основная причина в том, что батарея немного похожа на тостер.

 

Поток электричества в цепи не является абсолютно эффективным. То есть, когда электроны движутся, они сталкиваются с некоторым сопротивлением со стороны ионов, что приводит к столкновениям и выделению тепла. Чем больше это внутреннее сопротивление, тем больше выделяется тепла. Это явление, известное как джоулев или омический нагрев, использовалось во многих технологиях последних 100 лет, включая лампы накаливания и нагревательные элементы электрических тостеров.

В этих приложениях высокое сопротивление необходимо для получения желаемого эффекта нагрева, однако во многих других приложениях, включая ионно-литиевые батареи, любое повышение температуры проблематично.

 

Понятно, что производители аккумуляторов стремятся поддерживать внутреннее сопротивление цепей как можно ниже, но, к сожалению, это сопротивление невозможно полностью устранить. Так батареи греются. Это наиболее проблематично, когда батареи подвергаются высоким эффективным токам (или потоку электронов). Например, удвоение тока увеличивает выделяемое тепло в четыре раза. По мере того, как современные аккумуляторы становятся все более энергоемкими, а желание быстро вернуть транспортные средства на дорогу возрастает, становится очевидным, что необходимо решать проблему перегрева.

 

Поскольку с аккумуляторами для электромобилей нынешнего поколения невозможно избежать нагрева, как можно эффективно с ним справиться? Некоторые электромобили использовали очень простые системы охлаждения, такие как воздушное.

Хотя это просто и дешево, это неэффективно при очень высоких тепловых нагрузках, возникающих при использовании больших батарей или в очень жарких условиях. Текущим стандартом является использование жидкостного охлаждения, аналогичного тому, что используется в двигателях внутреннего сгорания. Типичные водно-гликолевые хладагенты можно пропускать между элементами, блоками батарей или даже через охлаждающую пластину для управления выделяемым теплом. Одним из больших преимуществ жидкостного охлаждения является то, что один и тот же контур охлаждения можно использовать для отвода тепла от других горячих источников в силовой электронике, таких как двигатель или инвертор. Кроме того, «отработанное» тепло можно использовать для обогрева пассажирского салона, снижая нагрузку на аккумуляторную систему.

 

Усовершенствования в упаковке элементов и системах управления батареями также являются областями интенсивных исследований, направленных на снижение эффективной тепловой нагрузки во время зарядки. Кроме того, в настоящее время разрабатываются современные охлаждающие жидкости, разработанные специально для аккумуляторных систем, а не для более требовательных составов двигателей внутреннего сгорания. Наножидкие хладагенты, которые преодолевают прежние тепловые ограничения водно-гликолевых систем, также могут существенно изменить эффективность охлаждения.

 

В конечном счете, все эти стратегии лечат симптомы, а не устраняют непосредственно основную причину выделяемого тепла. Развитие новых химических элементов, а также твердотельных аккумуляторов может привести к существенному снижению внутреннего сопротивления цепей, что приведет к меньшему выделению тепла во время зарядки. Крупномасштабные инвестиции в литий-ионные гигафабрики предполагают, однако, что эти следующие поколения батарей могут появиться через некоторое время.

• Весь графен одинаковый, не так ли?

  14 февраля 2018 г.

  

• Нитрид бора: возможности наноматериалов помимо графена

  5 февраля 2018 г.

Другие также смотрели

Исследуйте темы

Охлаждение аккумулятора

EV: проблемы и решения

Заглавное фото: Холодная плита 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 воздушное охлаждение или жидкостное охлаждение . 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, поступающий 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.

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.

Как и воздушное охлаждение, существуют пассивные и активные системы. Активное жидкостное охлаждение более сложное и дорогое, но обеспечивает более высокие характеристики, такие как двигательная установка и мощность зарядки. Разница между активным и пассивным охлаждением заключается в том, что при пассивном охлаждении для управления температурой жидкости используется окружающий воздух, тогда как

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 емкости 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 могут протечь 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

Дополнительная информация: Система охлаждения Nissan Leaf

Chevrolet Volt

9008 Подробнее: CHEVY Volt System

7: MODEL 3

: MODEL 3

: TESLA модели 3

: TESLA 3

: TESLA модели 3

: TESLA модели 3

: TESLA 3

: TESLA Model. Система охлаждения Tesla Model 3

Лазеры для улучшения управления температурой в батареях

В соответствии 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 более жестких 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.