как рассчитать теплоотдачу батарей, правильный расчет на фото и видео

Содержание:

1. Теплоотдача радиатора: что означает данный показатель
2. Порядок расчета теплоотдачи радиатора отопления
3. Теплоотдача батарей из разных материалов
4. Зависимость степени теплоотдачи от способа подключения
5. Способы, как можно увеличить теплоотдачу

Главным параметром, согласно которому определяют, насколько эффективна работа схемы теплоснабжения и всей отопительной системы, считается теплоотдача батарей отопления. Этот важный показатель для каждой модели отопительного прибора является индивидуальным. На теплоотдачу влияет вариант подключения радиатора, особенности его места установки и другие моменты. Также важно понимать, в чем измеряется отопление и как выполняется его расчет.

Теплоотдача радиатора: что означает данный показатель

Означает термин теплоотдача количество тепла, которое батарея отопления передает в помещение в течение определенного периода времени.

Для данного показателя существует несколько синонимов: тепловой поток; тепловая мощность, мощность прибора. Измеряется теплоотдача радиаторов отопления в Ваттах (Вт). Иногда в технической литературе можно встретить определение этого показателя в калориях в час, при этом 1 Вт =859,8 кал/ч.

Осуществляется теплопередача от батарей отопления благодаря трем процессам:

• теплообмену;
• конвекции;
• излучению (радиации).

Каждым прибором отопления используются все три варианта переноса тепла, но их соотношение у разных моделей отличается. Радиаторами ранее было принято называть устройства, у которых не меньше 25 % тепловой энергии отдается в результате прямого излучения, но сейчас значение данного термина существенно расширилось. Теперь нередко так называют приборы конвекторного типа.

Порядок расчета теплоотдачи радиатора отопления

В основе выбора отопительных устройств для установки в доме или квартире лежит максимально точный расчет теплоотдачи радиаторов отопления. Каждому потребителю с одной стороны хочется сэкономить на обогреве жилья и поэтому нет желания приобретать лишние батареи, но если их будет недостаточно, комфортной температуры достичь не удастся.

Способов, как рассчитать теплоотдачу радиатора, существует несколько.

Вариант первый. Это самый простой способ, как рассчитать батареи отопления, в его основе – количество наружных стен и окон в них.

Порядок вычислений следующий:

• когда в комнате всего одна стена и окно, тогда на каждые 10 «квадратов» площади требуется 1 кВт тепловой мощности приборов отопления;
• если имеется 2 наружные стены, тогда минимальная мощность батарей должна составлять 1,3 кВт на 10 м².

Вариант второй. Он более сложен, но позволяет иметь более точные данные о необходимой мощности приборов.

В данном случае расчет теплоотдачи радиатора (батарей) отопления производится по формуле:

S x h x41, где
S – площадь помещения, для которого выполняются вычисления;
H – высота комнаты;
41 – минимальная мощность на один кубометр объема помещения.

Полученный итог будет требуемой теплоотдачей для радиаторов отопления. Далее эту цифру делят на номинальную тепловую мощность, которую имеет одна секция данной модели батареи. Узнать эту цифру можно в инструкции, прилагаемой производителем к своему изделию. Результатом расчета батарей отопления станет необходимое количество секций, чтобы теплоснабжение конкретного помещения было эффективным. Если полученное число дробное, тогда его округляют в большую сторону. Лучше небольшой избыток тепла, чем его недостаток.

Теплоотдача батарей из разных материалов

Совет: Используйте наши строительные калькуляторы онлайн, и вы выполните расчеты строительных материалов или конструкций быстро и точно.

Выбирая радиатор отопления, следует помнить, что они отличаются по уровню теплоотдачи. Покупке батарей для дома или квартиры должно предшествовать внимательное изучение характеристик каждой из моделей. Нередко сходные по форме и габаритам приборы обладают разной теплоотдачей.

Чугунные радиаторы. Эти изделия имеют небольшую поверхность теплоотдачи и отличаются незначительной теплопроводностью материала изготовления. Номинальная мощность у секции чугунного радиатора, такого как МС-140, при температуре теплоносителя, равного 90°С, составляет примерно 180 Вт, но данные цифры получены в лабораторных условиях (детальнее: “Какая тепловая мощность чугунных радиаторов отопления”). В основном теплоотдача осуществляется за счет излучения, а на долю конвекции приходится всего лишь 20%.

В централизованных системах теплоснабжения температура теплоносителя обычно не превышает 80 градусов, а кроме этого часть тепла расходуется при продвижении горячей воды к батарее. В результате температура на поверхности чугунного радиатора составляет около 60°С, а теплоотдача каждой секции равна не более 50-60 Вт.

Стальные радиаторы. В них сочетаются положительные характеристики секционных и конвекционных приборов. Состоят они, как видно на фото, из одной или нескольких панелей, у которых внутри перемещается теплоноситель. Чтобы теплоотдача стальных панельных радиаторов была больше, с целью повышения мощности к панелям приваривают специальные ребра, функционирующие как конвектор.

К сожалению, теплоотдача стальных радиаторов не сильно отличается от теплоотдачи чугунных радиаторов отопления. Поэтому их преимущество заключается только в относительно небольшом весе и более привлекательном внешнем виде.

Потребителям следует знать, что теплоотдача стальных радиаторов отопления значительно уменьшается в случае снижения температуры теплоносителя. По этой причине, если в системе теплоснабжения будет циркулировать вода, подогретая до 60-70°С, показатели этого параметра могут сильно отличаться от данных, предоставляемых на эту модель производителем.

Алюминиевые радиаторы

. Их теплоотдача намного выше, чем у стальных и чугунных изделий. Одна секция обладает тепловой мощностью, равной до 200 Вт, но у данных батарей имеется особенность, ограничивающая их применение. Она заключается в качестве теплоносителя. Дело в том, что при использовании загрязненной воды изнутри поверхность алюминиевого радиатора подвергается коррозийным процессам.
Поэтому, даже при отличных показателях мощности, батареи из этого материала следует устанавливать в частных домовладениях, где используется индивидуальная отопительная система.

Биметаллические радиаторы. Данная продукция по показателю теплоотдачи ни в чем не уступает алюминиевым приборам. Тепловой поток у биметаллических изделий в среднем равен 200 Вт, но к качеству теплоносителя они не настолько требовательны. Правда их высокая цена не позволяет многим потребителям установить эти устройства.

Зависимость степени теплоотдачи от способа подключения

На теплоотдачу отопительных радиаторов влияет не только материал изготовления и температура теплоносителя, циркулирующего по трубам, но и выбранный вариант подсоединения прибора к системе:

1. Подключение прямое односторонне. Является наиболее выгодным относительно показателя тепловой мощности. По этой причине расчет теплоотдачи радиатора отопления выполняют именно при прямом подключении.
2. Диагональное подключение. Его применяют, если к системе планируется подсоединить радиатор, в котором количество секций превысит 12. Такой способ позволяет максимально понизить теплопотери.
3. Нижнее подключение. Его используют в том случае, когда батарею присоединяют к стяжке пола, в которой скрыта отопительная система. Как показывает расчет теплоотдачи радиатора, при таком подключении потери тепловой энергии не превышают 10%.
4. Однотрубное подключение. Наименее выгодный способ с точки зрения тепловой мощности. Потери теплоотдачи при однотрубном подключении чаще всего достигают 25 – 45%.

Способы, как можно увеличить теплоотдачу

Вне зависимости от мощности радиаторов владельцам домов и квартир все равно хочется повысить их теплоотдачу. Особенно актуальным такое стремление становится с приходом холодного периода года. В зимнюю стужу нередко даже при работе на полную мощность радиатор может не справиться с поддержанием комфортного температурного режима в помещении.

Существует несколько способов, позволяющих увеличить теплоотдачу приборов отопления:

1. Регулярное проведение влажной уборки с целью очистки поверхности батарей. Чем чище они будут, тем выше уровень их теплоотдачи.
2. Не менее важен момент правильного окрашивания радиатора, особенно это касается чугунных приборов. Дело в том, что многослойно нанесенная краска препятствует эффективной теплоотдаче. Перед тем, как приступить к покраске радиатора отопления, следует удалить старый слой. Не менее эффективно применение специальных эмалей, предназначенных для трубопроводов и отопительных приборов, поскольку они имеют низкое сопротивление теплоотдаче.
3. Для обеспечения максимальной мощности, необходимо правильно смонтировать эти устройства.
4. Среди основных ошибок, допускаемых при монтаже, специалисты отмечают:
   – наклон батареи;
   – установку прибора слишком близко к напольному покрытию или к стене;
   – перекрытие доступа к радиаторам предметами обстановки и установка неподходящих отражающих экранов.
5. Для повышения эффективности отопительных батарей не помешает проведение ревизии их внутренней полости. Нередко в процессе подключения батарей отопления к системе образуются заусеницы, из-за которых при эксплуатации образуются засоры, препятствующие свободному передвижению теплоносителя.
6. Можно поместить на стену за отопительным прибором теплоотражающий экран, сделанный из фольгированного материала.

Познавательное видео о теплоотдаче радиаторов отопления:

Рассчитать теплоотдачу радиатора, которая необходима для конкретного помещения, как становится ясно из выше приведенной информации, несложно. Зная ее величину, можно выбрать нужную модель, а затем собственноручно повысить мощность прибора и тем самым обеспечить себе и близким комфортные условия проживания в зимний период. Прочитайте также: “Расчет мощности батарей отопления – как рассчитать самому”.

утепление жилища и экономия семейного бюджета

От автора: здравствуйте, дорогие читатели! Проблема энергоэффективности в последнее время интересует все большее число ответственных домовладельцев. Многим из них хочется сделать свой дом максимально уютным, теплым и не расходовать средства впустую. Вопросу о том, как увеличить теплоотдачу батарей отопления, посвящены многочисленные статьи в интернете. В этом материале проанализируем самые доступные методы, которые позволяют повысить теплоотдачу системы центрального отопления в квартире.

Специалисты утверждают, что температура воздуха в помещении не всегда зависит от качества работы батарей. Прежде чем браться за расчет теплоотдачи радиатора, советуем проверить теплоизоляцию окон и дверей. Если с этими позициями все в норме, тогда можно приступать к модернизации системы отопления.

Инструкция по усилению теплоотдачи

Содержание статьи:

Основные факторы, способные положительно повлиять на качество работы отопительной системы, следующие:

• цвет батарей и чистота их поверхности;
• корректное отражение тепла;
• увеличение размера радиаторов;
• циркуляция воздуха, исходящего от источника тепла.

Каждый из этих тезисов рачительный хозяин должен принять к сведению, если его цель — жить в тепле, не оплачивая при этом астрономические счета за дополнительное отопление жилища.

Чтобы повысить эффективность работы системы отопления в квартире или частном доме, домашним мастерам для начала придется вспомнить школьный курс физики. Как известно, теплоотдача предметов темного цвета гораздо выше, чем аналогичный показатель светлых поверхностей.

Вывод напрашивается сам собой: если нужно повысить эффективность обогрева помещения, достаточно для начала перекрасить радиаторы в темный цвет. Экспериментальным путем было доказано, что батарея, покрашенная в бронзовый или коричневый цвет, дает тепла на 20–25% больше, чем аналогичный белый радиатор.

Однако, прежде чем красить всю систему отопления или ее часть, рекомендуется провести… влажную уборку! Дело в том, что слой пыли значительно уменьшает теплоотдачу всей системы отопления, выполняя роль теплоизоляции. Таким образом, поддержание чистоты батареи — это не просто соблюдение требований гигиены и эстетики жилища, но и простой метод повышения эффективности ее работы.

Пыль это не единственный «враг» теплых батарей в отопительный сезон. Многочисленные слои краски на радиаторах также выполняют роль теплоизоляции. Если вами запланирован косметический ремонт системы отопления без замены ее составляющих, то мастера советуют удалить прежние наслоения краски и только потом заново окрашивать трубы и радиаторы.

Совет: для покраски батарей лучше выбирать специальные эмали с минимальной теплоизоляцией.

Теплоотражающий экран своими руками

У батареи есть одно негативное свойство — она в одинаковой мере нагревает воздух во всех направлениях. Таким образом, часть тепла уходит во внешнюю стену. Эту ситуацию можно улучшить своими силами. Для этого понадобится закрепить на стене за батареей отражающий экран. Его роль может выполнять обыкновенная фольга, которую клеят непосредственно на стену либо на слой утеплителя.

Его закрепляют при помощи жидких гвоздей. Некоторые домовладельцы, которым не хочется уделять этому процессу слишком много времени, просто помещают за радиатор кусок фольги соответствующего размера, ничем его не фиксируя.

Вместо фольги можно использовать черную металлическую поверхность с гофрированными вертикальными ребрами. Она вбирает в себя тепло, выполняя роль дополнительного конвектора.

Больше секций — сильнее эффект

Предположим, что вы находитесь в процессе монтажа системы отопления в своем доме или квартире. Прежде чем приступить к процессу установки радиаторов, очень важно произвести детальные расчеты их мощности, необходимой для конкретного помещения. Для того чтобы узнать, какое нужно количество секций, используют следующие данные: объем помещения и номинальную мощность отопительного прибора. В приведенных ниже видео есть пошаговая инструкция расчетов этих параметров.

Если ремонт уже окончен, и в вычислении мощности системы отопления была допущена ошибка, мастер всегда может ликвидировать эту оплошность, проведя локальную реконструкцию. Батареи секционного типа «усиливают» методом добавления секций, а для панельных конструкций действует иной метод — замена панелей на более мощные. Безусловно, все работы подобного рода производятся только в летнее время, когда батареи центрального отопления отключены.

Вам не придется платить за отопление больше, если в квартире не установлены счетчики расхода теплоносителя. Вне зависимости от количества радиаторов или их размеров в отопительный сезон вы будете оплачивать фиксированные счета, но при этом температура воздуха в помещении значительно повысится.

Совет: в просторных комнатах лучше установить многосекционные батареи, ведь с увеличением площади радиатора возрастает и его КПД.
Следует заметить, что, если мощность всей системы изначально рассчитана неправильно, то увеличение количества источников тепла в сети — это не самый лучший способ повысить ее теплоотдачу. Применив этот метод, вы можете сильно увеличить нагрузку на сеть.

https://www.youtube.com/watch?v=nSewFwPhHhM

Есть несколько более простых и доступных способов увеличить площадь радиатора без приобретения дополнительных секций. Речь идет об экране из алюминия или защитном кожухе из стальных элементов, которые нагреваются непосредственно от батареи, увеличивая ее площадь и КПД.

Дополнительные устройства

Для решения проблем с отоплением можно использовать тепловентилятор. С его помощью эффективность даже небольшого радиатора будет значительно увеличена. Для этого электроприбор направляют непосредственно на батарею. Тепловентилятор или даже простой компьютерный кулер вполне могут стать временной мерой для повышения теплоотдачи батарей, особенно это касается биметаллических и алюминиевых радиаторов. Такая мера позволяет повысить температуру воздуха в помещении в среднем на 4–5 градусов.

Использование более эффективной модели

В некоторых ситуациях улучшить эффективность работы батарей можно исключительно радикальным методом, заменив их на новые. Отметим, что даже высококачественные системы отопления после двух десятков лет эксплуатации нуждаются в обновлении из-за того, что происходит выработка их ресурса. Технологии не стоят на месте, а это значит, что в радиаторах старого образца используются менее эффективные и энергоемкие материалы.

Еще один важный аргумент в пользу замены старых батарей на новые — это улучшенная конструкция последних. В современных моделях площадь теплоотдачи значительно больше, кроме того, производители разработали инновационные детали радиаторов, позволяющие увеличить их производительность. Речь идет о конвекционных окошках в верхней части прибора и вертикальных ребрах.

Подводя итог, отметим, что советы опытных мастеров, приведенные в этом материале, помогут повысить температуру в квартире на 2–4 градуса. Если же справиться с проблемой отопления своими руками не получится, тогда придется прибегнуть к услугам профессионалов. О том, как провести расчет мощности системы отопления и организовать ее монтаж, мы расскажем в одной из следующих статей. Следите за обновлениями сайта и до новых встреч!

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

По мере того, как текущая тенденция отходит 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, проверенная и сертифицированная для применения в батареях, эта смола является экологически чистой благодаря использованию полиуретана нового поколения (безвредного для здоровья и безопасности). Являясь устойчивым к высоким температурам полиуретаном, альтернативой силиконовым герметикам без выделения газов, 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, а блок аккумуляторов получает дополнительную герметизацию. В качестве термоклея в других случаях клей может служить для фиксации блоков BMS и блоков 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 автоматизированного тестирования HIL: какое сочетание 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

Основы рассеивания тепла для аккумуляторов электромобилей

Контроль огромного количества энергии, хранящейся в аккумуляторных батареях электромобилей (ЭМ), имеет решающее значение. Значительные достижения в области проектирования элементов и систем управления батареями (BMS) решают эту проблему; однако всегда существует вероятность отказа одной ячейки.

В худшем случае отказ одной ячейки вызовет отказ соседних ячеек из-за перегрева, а ячейки могут выйти из строя в результате каскада тепловых событий. Признавая эту отдаленную, но правдоподобную возможность, разработчики блоков электромобилей добавили функции, чтобы ограничить или исключить распространение отказа одной ячейки.

Все основные стратегии изоляции аккумуляторных элементов для защиты от распространения тепла имеют свои плюсы и минусы.

Фотографии предоставлены NeoGraf

Основы терморегулирования

При разработке аккумуляторного модуля или блока необходимо сбалансировать несколько конкурирующих тепловых факторов. Наиболее распространенная стратегия заключается в том, чтобы обеспечить управление температурным режимом, достаточное для достижения основных целей аккумуляторной батареи. Добавление дополнительного терморегулирующего материала только увеличивает стоимость, вес и объем.

Цели, связанные с температурой:

Максимальная скорость зарядки/разрядки – Как быстро вы можете заряжать или разряжать аккумулятор, не повреждая элементы из-за чрезмерного нагрева? Электромобиль может иметь требования к зарядке от 0,5 ° C до 2,0 ° C или даже выше в некоторых новых конструкциях.

Срок службы элемента — Срок службы элемента составляет от 1500 до 2500 циклов. Химия клеток, температура клеток и градиент температуры клеток являются определяющими факторами.

Запас хода на одной зарядке – Чем тяжелее рюкзак, тем меньше запас хода. Тип и количество терморегулирующего материала являются важными факторами удельной энергии (Втч/кг) и плотности энергии (Втч/л).

Желаемый уровень безопасности — необходимо ли предотвратить распространение огня от ячейки к ячейке или допустимо удерживать тепло от пожара в корпусе упаковки в течение установленного периода времени выхода?

Различные отрасли промышленности имеют разные цели управления теплом для растекающихся и/или изоляционных материалов.

Предотвращение распространения

Четыре основных метода предотвращения теплового распространения в призматических и карманных батареях, и каждый метод имеет значительные последствия для срока службы батареи, возможности быстрой зарядки и дальности движения. При использовании по отдельности или в сочетании каждый производитель добавляет свой опыт для достижения наилучших результатов.

1. Изоляция – Модули помещены в термостойкий пакетный корпус. В случае отказа ячейки у электромобиля будет достаточно времени, чтобы остановиться, а пассажиры могли безопасно выйти. Наиболее распространенное время эвакуации составляет пять минут.

Поскольку выход из строя отдельного элемента может привести к возникновению точки перегрева на корпусе батареи, тепло рассеивается с помощью различных теплоизоляционных и теплораспределяющих материалов. Даже при каскадном отказе тепло будет широко распределяться по поверхности корпуса, сохраняя его тепловую целостность на протяжении всего события отказа. Материалы могут включать гибкий графит, слюду, аэрогель, воздушные зазоры и керамику.

Метод изоляции часто рассматривается как наименее затратный способ соблюдения требований по времени эвакуации. Эти пакеты имеют высокую плотность энергии и высокую удельную энергию. Конструкция проста и экономична.

Однако изоляция часто приводит к неадекватному управлению температурой отдельных ячеек. Температура клетки и температурные градиенты клетки, как правило, жестко не контролируются; быстрая зарядка/разрядка может привести к перегреву и повреждению элементов, что ограничивает срок службы; а термическая деградация одной ячейки может значительно уменьшить дальность действия электромобиля.

2. Изоляция – Теплоизоляционные материалы размещаются между ячейками, предотвращая распространение тепла на соседние ячейки в случае выхода из строя одной ячейки. Сочетание различных изоляционных материалов, таких как аэрогель, стекловолокно, материалы с фазовым переходом, слюда, полиимид, керамика и воздушные зазоры, предотвращает передачу тепла. Между ячейками обычно требуется изоляционный материал толщиной от 4 мм до 6 мм, чтобы остановить распространение.

Метод изоляции не сложен и использует легкие материалы, что обычно приводит к высокой общей удельной энергии пакета.

Тем не менее, индивидуально изолированные элементы не могут отдавать тепло в окружающую среду в ходе повседневной эксплуатации так же легко, как неупакованные элементы. Быстрая зарядка может привести к перегреву элементов, что приведет к нестандартному сроку службы элементов. Дополнительная толщина между ячейками приводит к снижению общей плотности энергии пакета, что может сделать пакет слишком большим, чтобы его можно было использовать.

3. Погружение – Отдельные элементы окружены диэлектрической жидкостью, циркулирующей по всему модулю с помощью механической системы откачки и охлаждения. Окружение каждой клетки охлаждающей жидкостью — лучший способ предотвратить размножение. Если элемент выйдет из строя, жидкость унесет тепло и остановит распространение огня.

Использование охлаждающей жидкости позволяет точно контролировать температуру элементов и температурные градиенты элементов, что обеспечивает превосходную быструю зарядку/разрядку и срок службы элементов в цикле.

Необходимо учитывать размер, вес и сложность системы погружения. Могут быть насосы, чиллеры, клапаны, перегородки и трубопроводы, которые не являются частью других систем. Размер опорной плиты блока может быть значительно уменьшен, но общий вес системы может увеличиться из-за охлаждающей жидкости.

Охлаждающая жидкость также может быть опасной. Могут применяться специальные правила обслуживания, обращения и утилизации. Повышенная сложность системы приводит к более высоким первоначальным затратам, а обслуживание может быть дороже, чем для других типов систем.

4. Распространение — Тепло от отказа элемента будет распространяться через теплопроводящий материал на холодную пластину или радиатор, выделяясь в окружающую среду.

В повседневных операциях разбрасывание позволяет быстро заряжать элементы без накопления тепла. Теплораспределяющий материал также будет поддерживать низкий температурный градиент в клетках, продлевая срок службы клеточного цикла.

Гибкие графитовые ребра охлаждения (от 0,25 мм до 1,00 мм) или алюминиевые пластины (от 1 мм до 3 мм) являются наиболее распространенными теплораспределяющими материалами. Использование графита вместо алюминия улучшает плотность энергии и удельную энергию рюкзака, в результате чего рюкзаки меньше и легче с большим запасом хода.

Слой пенополиуретана и слой диэлектрического материала обычно добавляются между ячейками для поддержания физического контакта теплораспределителя с ячейкой и для дополнительной тепловой и электрической изоляции. Гибкий графитовый теплораспределяющий материал

NeoGraf использует слои графена, нанесенные на пластик.

Графит по сравнению с алюминием

В аккумуляторных батареях с более низкой производительностью алюминий был основным материалом, часто используемым для механической конструкции и распределения тепла. Для аккумуляторов с более высокими характеристиками количество алюминия, необходимое для безопасной и эффективной работы, может привести к тому, что аккумулятор станет слишком тяжелым и громоздким.

Алюминий плотный и имеет плохую теплопроводность (200 Вт/мК), а графит легкий и имеет высокую теплопроводность (от 400 Вт/мК до 1100 Вт/мК). Графитовый теплораспределитель будет вдвое меньше и втрое легче алюминиевого.

Гибкий графит состоит из сотен тысяч графеновых слоев, механически уложенных друг на друга в непрерывный лист. Слой тонкого полиэтилентерефталатного (ПЭТ) пластика повышает прочность и диэлектрическую защиту. Графит представлен в виде готового штампованного изделия с чувствительным к давлению клеем, нанесенным на одну сторону для простоты применения.

Гибкий графит широко используется для отвода тепла в мобильных телефонах, ноутбуках и телевизорах с большим экраном. Его тонкие, легкие и простые в применении свойства сделали его стандартным теплораспределяющим материалом в электронной промышленности.