Почему алюминиевые батареи внизу холодные а вверху горячие: Верх батареи горячий а низ холодный, что делать? Основные причины и способы их устранения

Радиаторы горячие, а в помещении холодно?

Проблемы с новой системой отопления обычно проявляются в холодный период года, когда радиаторы не могут нагреть помещение до санитарной температуры внутреннего воздуха. В основном подобный сбой внутридомовой системы отопления, вызван ошибками в расчетах тепловой сети и подбором мощности приборов и числа их секций. В конечном итоге, их площади нагрева недостаточно для обеспечения комфортной температуры воздуха и поддержания теплового баланса в доме.

Содержание

• 1 Когда приходится наращивать секции радиаторов отопления?
• 2 Особенности конструкций биметаллических и алюминиевых приборов
• 3 Поэтапные работы по присоединению секций батареи
  • 3.1 Инструкция по наращиванию площади отопительных радиаторов
  • 3.2 Расчет числа секций
• 4 Как добавить секции к биметаллическому радиатору
  • 4.1 Техника увеличения площади биметаллической батареи
• 5 Как увеличить алюминиевый радиатор ?
  • 5. 1 Алгоритм увеличения алюминиевых секций
• 6 Фотографии по тексту для наглядности о сказанном
• 7 Видео к тексту

Когда приходится наращивать секции радиаторов отопления?

Конечно, причины низкотемпературного режима могут быть разными, и связаны не только с радиаторами, но и с источником нагрева и трубной системой. Тем не менее, если этот сбой вызван плохой работой батарей, то его можно просто установить. Тепловые сети рассчитывают таким образом, что падение температуры на батареях должно происходить от 15 до 25 С при самых низких температурах наружного воздуха. Если этот диапазон не выдерживается и при этом устройства новые и не забиты шламом от сетевой воды, а температуры на входе и выходе в батареи практически равны, то в этом случае нет теплосъема с батареи. Это свидетельствует о том, что площадь нагрева батарей недостаточна и ее надо нарастить.

Кроме того перед тем как нарастить батарею отопления потребуется проверить их на чистоту по внутреннему объему. Эту процедуру выполняют обязательно, особенно если они проработали несколько лет без промывки, которая должна проводиться ежегодно, перед отопительным сезоном. С целью проверки, что приборы отопления чистые и не завоздушены, необходимо открыть вентиля на радиаторах и слить небольшое количество теплоносителя. Если из крана будет выходить воздух и грязная вода, потребуется промывка системы отопления.

Особенности конструкций биметаллических и алюминиевых приборов

Эти современные приборы отопления появились на рынке после того, как собственники домов и квартир начали в массовом порядке, делать евроремонты. Обе разновидности радиаторов обладают похожим принципом действия, и отличается только конструкционным материалов, из которого они выполнены.

Алюминий имеет очень высокую теплопроводность, приблизительно в 4 раза больше, чем стальные поверхности нагрева. Такие характеристики дают возможность быстро прогреваться стенкам корпуса отопителя. Горячие стенки обогревателя передают тепло двумя методами: радиационный нагрев в инфракрасном диапазоне, на его долю приходится около 50 – 60% объема переданной тепловой энергии и конвективный нагрев воздушных потоков, через прямую теплопередачу от стен прибора к омывающему воздуху.  

Под воздействием гравитационных процессов естественной циркуляции, горячие массы воздуха перемещаются вверх по межреберному пространству конвектора, а новые холодные потоки поступают в радиатор снизу. Их движение имеет вихревой характер, что увеличивает теплоотдачу отопительного устройства.

Биметаллические приборы характеризуются самой большой прочностью, выдерживают давление среды до 40 атм., что намного больше, чем у стальных и чугунных батарей. Сочетание двух металлов в одной греющей конструкции создало непревзойденные теплотехнические характеристики отопителя, выше, чем у всех известных на сегодня радиаторов. Внутренние поверхности его выполнены из стали, а ребристая, отдающая тепловую энергию в комнату — из напыления алюминия. Вот почему они отличаются высоким периодом функционирования, просты в обслуживании и монтаже.

Поэтапные работы по присоединению секций батареи

Перед наращиванием батареи, ее потребуется демонтировать и провести подготовительные работы. С радиатора убирают пыль и коррозионные отложения. Далее выполняют ревизию резьбовых соединений, необходимых для коммутации прибора с внутридомовыми трубами отопления. Если при осмотре будут обнаружены наросты, от них нужно будет очистить. Для этой цели применяют наждачную бумагу, обрабатывая ею поврежденные поверхности с особенной тщательностью, чтобы не осталось инородных отложений, которые в будущем могут стать причиной утечек и свищей.

Инструкция по наращиванию площади отопительных радиаторов

Собственник жилого помещения, который решил нарастить приборы отопления, должен понимать, что прибавляют их в точности по типоразмерам и маркам отопителя, которые уже установлены. Иначе эти планы потерпят неудачу из-за несоответствия типоразмеров и площади сечения входного отверстия, геометрических характеристик и разновидности материалов из которых выполнены радиаторы.

Все работы на батареях в жилом многоквартирном доме проводят только с разрешения эксплуатационной организации. Лучше всего в летнее время, когда не работают центральные тепловые сети, поскольку в процессе выполнения работ потребуется полностью дренировать воду из внутридомовой сети.

В частном доме с одним абонентским вводом потребителя, такую работу можно проводить и в межсезонье, при условии плюсовых температур наружного воздуха и имеющихся резервных источников отопления. Такая гарантия нужна на тот случай, если работа по наращиванию температур затянется на продолжительное время.

После перекрытия общей подачи воды и дренажа ее из системы, потребуется также слить воду из самой батареи. Это происходит самотеком при отвинчивании футарки. Когда вода будет полностью слита, на соединение накладываются ниппели, а поверху межсекционные уплотнительные прокладки. Ниппель обладает двухсторонней резьбой. Правосторонний ниппель вводится при условии, что добавляться новые секции будут с левой стороны и наоборот.

Расчет числа секций

Когда собственник квартиры решился на такой ответственный шаг, как наращивание батарей, потребуется знать требуемое количество секций. Мощность указывается в паспорте прибора отопления, ее также можно узнать из справочной литературы или в интернете, зная модификацию батареи.

Перед тем как определить количество секций нужно знать нагрузку на отопление, которую требуется обеспечить в жилой комнате или доме для поддержания санитарных температурных показателей. Существует простая зависимость, проверенная практикой: на 10 м2 площади потребуется 1 кВт тепловой мощности. Это усредненный показатель, он больше подходит к центральным районам России, для северных и южных областей потребуется вводить соответствующие поправочные коэффициенты.

Например для комнаты в 20 м2, тепловая мощность составит 2 Квт

Тепловая мощность 1 элемента алюминиевого радиатора равна 190 Вт, а биметаллического – 200 Вт.

Для нагрева комнаты понадобится секций:

• Алюминиевых – 2000 : 190 = 10.5, округляем 11 секций;
• биметаллических 2000 : 200 = 10 секций.

Дальше нужно будет сделать поправки на вид разводки, уровень остекления и уровень тепловой изоляции здания.

Как добавить секции к биметаллическому радиатору

Снятую и очищенную батарею необходимо уложить на предварительно приготовленную прямолинейную плоскость. Это очень важно, поскольку объединить биметаллические секции нужно без перекосов, даже очень маленьких. Незаметные на первый взгляд, они смогут в дальнейшем спровоцировать серьезную аварию.

Техника увеличения площади биметаллической батареи

Наращивание секций у такого вида выполняется в такой очередности:

1. Освобожденный прибор размещают на ровную поверхность, а рядом укладывают нужную секцию. Берут ниппель, так, чтобы достичь совпадения резьбы на объединяемых узлах. Дальше его поворачивают на левый разрез радиатора, прокручивая только на один резьбовой виток.
2. Далее выполняют похожие действия для нижнего резьбового соединения радиатора.
3. Далее две части, выбранные для соединения, крепко сжимают друг с другом. Между ними укладывают уплотнительные прокладки, измерив, промежуток до ниппеля.
   Его вставляют на проверенный размер в узкоспециализированный проем на обратном торце батареи. Для возможности прокрутки радиаторного ключа, применяется трубный.
4. Заворачивая ниппель, нужно достигнуть того состояния, чтобы он углублялся внутрь элементов.
5. По окончанию операции, радиаторным ключом выполняются последние 3 оборота. В таком случае, ниппель будет закреплён крепко.
6. На последующей стадии радиаторный ключ перемещается на противоположную сторону батареи. Технология накручивания производится в аналогичном порядке. Принципиальное условие – в конце, коммутация секций должна быть предельно плотной.
7. По окончанию выполняется установка боковых пробок с паронитовыми прокладками. Для таких целей потребуется трубный ключ.

Как увеличить алюминиевый радиатор ?

Такие радиаторы считаются наиболее теплыми. Именно благодаря хорошему коэффициенту теплопроводимости алюминия, даже небольшой прибор обладает высокой тепловой мощностью. Изготовители алюминиевых батарей начали использовать специализированные противокоррозионные напыления, что позволяет его максимально использовать в разнообразных системах теплоснабжения.

Алгоритм увеличения алюминиевых секций

Нарастить такие батареи довольно легко. Мужчина в доме способен сделать подобную работу самостоятельно. В этом вопросе только важно не спутать резьбу на ниппеле.

Процедура наращивания алюминиевых секций:

1. Выполняется демонтаж радиатора.
2. Вводят в обе конструкции ниппель с уплотнительной прокладкой.
3. Вворачивают ниппель поочередно по пару витков вверху/внизу до того времени, пока они не соединятся.
4. Выполняют завершающую затяжку ниппеля, осторожно чтобы не повредить резьбу.

Фотографии по тексту для наглядности о сказанном

Устройство биметаллического радиатора

Устройство алюминиевого радиатора

Установка ниппель-гайки

Ниппельный ключ

Радиаторный ключ для наращивания батарей

Вкручивание ниппеля в алюминиевый прибор

Процедура добавления секций

Промывка радиатора

Соединение секций алюминиевых батарей

Видео к тексту

Как очевидно, добавление секций у радиатора внутридомовой системы теплоснабжения не представляет большого труда. Когда мужчина в доме умеет обращаться со слесарными инструментами он эту процедуру  может выполнить своими силами. А в том случае, когда подобный вариант не под силу жильцам, всегда можно пригласить специалистов.

Усиленные биметаллические радиаторы отопления

Характеристики и отзывы о них

По желанию заказчиков биметаллические радиаторы могут быть собраны с любым числом секций. Нужное количество секций определяют с учетом теплопотерь конкретного помещения, параметров системы, расположения радиатора и схемы подключения

Выбирают обычно радиаторы отопления по двум главным критериям:

• способность выдерживать давление;
• теплоотдача.

Коль скоро биметаллические радиаторы обрели особенную популярность за последние годы, имеет смысл рассмотреть их достоинства и недостатки не только на основании заявленных характеристик производителей, но и на основании отзывов пользователей.  Сделаем это на примере некоторых самых востребованных моделей.

Содержание

• Радиаторы Рифар и отзывы о них
• Радиаторы  Global и отзывы о них
• Радиаторы Sira и другие
• Как правильно выбрать радиатор отопления

Радиаторы Рифар и отзывы о них 

Вначале предлагаю (если пожелаете) посмотреть небольшой видео ролик о технических характеристиках радиаторов Рифар, а затем рассмотрим, какие имеются отзывы реальных потребителей об этом типе батарей.

Компания под названием «РИФАР»появилась на нашем рынке относительно не так давно, основана она в 2002 г. в Оренбургской области (город Гай). Несмотря наммолодость,  компания на сегодня уже стала одним из ведущих производителей новых разработок —  биметаллических и алюминиевых радиаторов вполне приемлемого качества. Используются в производстве батарей итальянские плавильные печи, автоматизированный конвейер с механическими роботами марки MOTOMAN и ABB, а также новая высокотехнологичная линия порошкового окрашивания ITW Gema GmbH.

Отзывы о радиаторах Rifar

Сергей Б.:

Приятное удивление испытал от качества наших радиаторов Рифар, честно сказать, предполагал, что они будут хуже импортных образцов. Но пока что различия только по цене — отечественное дешевле! А  это  приятный сюрприз.

Анна Лесникова:

Поставили в доме Рифар, бюджетные вроде, а пока не подводили, работают хорошо.

Николаев:

Для наших условий нормально,  сойдут. Зато дешевле итальянских.

Дима С.:

Сделали в доме ремонт,старенькие батареи поменяли на новые как раз Rifar. Радовался я недолго, Как начался отопительный сезон, по всей квартире пошел такой гул, как будто ракета в космос запускается, это что то!

Бомбила:

Пару месяцев назад в частном доме поменял всю систему отопления. В интернете по изучал и в магазине насоветовали алюминиевые, потому что у нас свой котел — Бакси двухконтурный. Выского давления в системе нет, типа хватит тебе и алюминиевых. Но вода у нас не очень, из за чего алюминий портится, у нас сосед с этим проблему имел будь здоров, решил поставить биметалл, не поскупился взял rifar b500, пока семейство довольно выбором,греют так что обжигает пальцы, при чем и  сверху и снизу).

Рита:

Летом поставили  биметалл Рифар В 500, пришла зима и заметили, что стало заметно холодней, чем чем раньше.  Секции греются почему -то так что только сверху горячие, а внизу остаются холодные. Устанавливали нормальные вроде спецы. В магазине заверяли, что у этих батарей хорошая теплоотдача. Что можно сделать,чтоб вся батарея полностью прогревалась?

Лавров:

У вас может быть просто неполное открытие клапана .

Виктор:

Спецы значит были такие, что установили неправильно. Раз низ холодный, а вверху жарит, попробуйте  вытравить воздух.

Лелько:

У нас такие же радиаторы. Кран Маевского не дает абсолютно ничего, даже если слить воду хоть 10 литров. А в управляющей компании мне вообще сказали,  что в теплоносителе дело. Наверху, на 5-м этаже жарит, а пока до нас доходит, вода холодная.  Так что как вы советуете —  вытравить воздух, это проблему не решит.

Татур:

Может,  просто у  у вас обратка, вот и плохо греет, и тут уже ничего не поделать. Добавлять секции никакого смысла тоже нет.
Можно попробовать вариант. Если есть перемычка, т.е. участок трубы между входящей и выходящей трубой перед кранами-американками, убрать ее или же поставить на нее  шаровый кран и и закрыть его, так чтоб вода только сквозь радиатор проходила.

Хоть и мала вероятность, но всё-таки же можно радиатор снять и промыть его, может,  где-то камушек застрял или ещё что-то.  Засор, короче.
Возможны разные причины, а так по моему радиаторы нормальные, и немало вам их установили. Хотелось еще маленькую  просьбу производителю озвучить: межсекционные ниппеля поменять на однозубчатые, как у алюминиевых. Тогда откручивать и закручивать будет проще. Двухзубчатые иногда срываются. В остальном без претензий, по моему нормальные радиаторы.

Радиаторы  Global и отзывы о них 

Для начала посмотрите видео о  биметаллических радиаторах Global (Глобал). Очень полезная информация, даже если кто-то и не новичок в этом деле:

Отзывы о радиаторах Глобал

С. Ферра:

Давно собирался свои чугунные радиаторы поменять наконец на биметаллические. Нет против чугунных ничего против не имею в целом, вроде говорят, теплоотдача у них хорошая, но у меня явно что-то не так было установлено. Вот дошли руки, приурочил к ремонту. Друг в строительной фирме работает, с ним посоветовался, купил в итоге 6-секционный радиатор Global Style 500. Подключили уже.

В комнате на самом деле очень тепло стало. Приятно, что тепло это его прибавлять или убавлять на усмотрение, т.е. стоят регулировочные вентили. Зима теперь в доме не чувствует, и теперь-то я понимаю, как раньше намучились. Сейчас ну совершенно ни малейшего дискомфорта. Да еще к тому плюс прекрасный вид и эргономика — батарея отлично вписалась в комнату. И ещё напомню,  господа, как отопительный сезон закончили, не забудьте обязательно перекрыть вентиля, вода ведь сливается со стояков и радиатор корродирует, оно вам надо? В общем, считаю, что тестирование прошло успешно, теперь на зал точь такой поставлю.  На зал хочу теперь установить точно такой же радиатор, только уже 8-секционный.

Вальдек: 

Нормальные, да если б еще так не жарили, вообще б цены им не было ))) .

Николай Р.:  

Продавцы твердят, что они вдвое сильней греют. А нас сосед-слесарь отговорил такое ставить. У этих батарей мощность отдачи тепла 170 Вт/ секция. У чугуняк старых  лишь сотня. Но у  чугунных новых конструкций секции почти в полтора раза уже делают. И выходит разница только по секциям есть, а ширина та же.

Лариса: 

Жара, духотища невозможная!

Тамерлан: 

Так всегда можно ж регулировать! Зависит от подключения к центральной системе, какая схема смотря. Если параллельная — крантик  просто на входе к батарее. А для последовательных — параллельно ей надо байпас установить,  и тогда при перекрытии батареи вода пойдет по нему…

Радиаторы Sira и другие 

Посмотрите вначале интересный видеоролик, посвященный радиаторам Sira (Сира):

Отзывы

Родион А.:

Помогите выбрать биметаллические радиаторы, возникла нужда заменить старые чугунные батареи, т. к. в сезон дома невыносимая жар, даже в мороз открытые окна не спасают. Какие модели выбрать?

Николай Р.: 

Так вы регуляторы поставьте, не зависимо от того, поменяете или нет ли радиаторы. А кстати, если ничего не получится, зимой можно накрывать батареи подходящей «попонкой». ))

Сергей К.: 

После жарких споров решили  ставить биметаллические. Если мне не изменяет память, мощность и алюминия и биметалла (секции) повыше чугунной будет. Так что когда поменяете радиатор на такое же кол-во секций,  ещё теплее станет. А если поставить новый радиатор существенно по длине меньше, могут всплыть другие неприятные эффекты.

Алексеев:

Выбрал Sira. Хотя чуть было Global не купил.  Но вроде как Sira по теплоотдаче лучше.

Global Style Plus — 185 Вт
Sira RS Bimetal -199 Вт

Козловский:

Разница не такая уж большая, и я думаю, она вызвана тем, что у радиаторов SIRA коллекторная часть алюминиевая,  а у Global стальная, вот и теплопередача выходит разная. Мне нравится, что у Global межколлекторный канал заметно шире, значит, все же меньше вероятность засоров.

Алла:

Плюсую! И дизайн у Global  получше!

М. Баришполь:

Global Style Plus отличается от Global Style дизайном. В положительную сторону. У SIRA мне не очень нравится выпуклость, больше люблю строгий дизайн. Хотя это дело вкуса, дизайн.

Как правильно выбрать радиатор отопления 

BU-502: Разрядка при высоких и низких температурах

Как и люди, батареи лучше всего работают при комнатной температуре. Прогревание умирающей батареи в мобильном телефоне или фонарика в джинсах может обеспечить дополнительное время работы благодаря улучшенной электрохимической реакции. Это, вероятно, также причина, по которой производители предпочитают указывать батареи при температуре 27 ° C (80 ° F). Эксплуатация батареи при повышенных температурах повышает производительность, но длительное воздействие сокращает срок службы.

Как известно всем водителям в холодных странах, прогретая батарея крутит двигатель автомобиля лучше, чем холодная. Низкая температура увеличивает внутреннее сопротивление и снижает емкость. Аккумулятор, обеспечивающий 100-процентную емкость при температуре 27°C (80°F), как правило, обеспечивает только 50-процентную емкость при –18°C (0°F). Мгновенное снижение емкости зависит от химического состава батареи.

Сухая твердая полимерная батарея требует температуры 60–100°C (140–212°F), чтобы стимулировать поток ионов и стать проводящим. Аккумуляторы этого типа нашли свою нишу на рынке стационарных источников питания в жарком климате, где тепло служит катализатором, а не недостатком. Встроенные нагревательные элементы обеспечивают постоянную работу батареи. Высокая стоимость батареи и соображения безопасности ограничивают применение этой системы. В более распространенных литий-полимерных используется гелеобразный электролит для повышения проводимости.

Все батареи имеют оптимальный срок службы при температуре 20°C (68°F) или чуть ниже. Если, например, батарея работает при температуре 30°C (86°F) вместо более умеренной более низкой комнатной температуры, срок службы сокращается на 20 процентов. При 40°C (104°F) потери подскакивают до колоссальных 40 процентов, а при зарядке и разрядке при 45°C (113°F) срок службы составляет лишь половину того, что можно ожидать при использовании при 20°. С (68°F). (См. также BU-808: Как продлить срок службы литиевых батарей)

Производительность всех батарей резко падает при низких температурах; однако повышенное внутреннее сопротивление вызовет некоторый эффект нагрева из-за потери эффективности, вызванной падением напряжения при подаче тока нагрузки. При –20°C (–4°F) большинство аккумуляторов работают примерно на 50-процентном уровне производительности. Хотя NiCd может опускаться до –40°C (–40°F), допустимый разряд составляет всего 0,2°C (5-часовой режим). Специальные литий-ионные аккумуляторы могут работать при температуре до –40°C, но только при уменьшенной скорости разряда; о зарядке при такой температуре не может быть и речи. При использовании свинцово-кислотного электролита существует опасность замерзания электролита, что может привести к растрескиванию корпуса. Свинцовая кислота замерзает быстрее при низком заряде, когда удельный вес больше похож на воду, чем при полном заряде.

На рис. 1 показано напряжение разряда литий-ионного аккумулятора 18650 при различных температурах. Разряд 3А элемента емкостью 2,8 Ач соответствует C-скорости 1,07C. Уменьшенная емкость при низкой температуре применяется только тогда, когда ячейка находится в этом состоянии, и восстанавливается при комнатной температуре.

Рисунок 1. Напряжение разряда литий-ионного элемента 18650 при 3 А и различных температурах AlO2 (НКА)

Аккумуляторы одинаковой емкости играют важную роль при разрядке при низкой температуре и большой нагрузке. Поскольку элементы в батарейном блоке никогда не могут быть идеально согласованы, отрицательный потенциал напряжения может возникнуть на более слабом элементе в многоэлементном блоке, если разрядка продолжается за пределами безопасной точки отсечки. Известная как инверсия клетки, слабая клетка подвергается стрессу до такой степени, что возникает постоянное короткое замыкание. Чем больше количество ячеек, тем больше вероятность реверсирования ячеек под нагрузкой. Чрезмерная разрядка при низкой температуре и большой нагрузке является основной причиной выхода из строя аккумуляторных батарей беспроводных электроинструментов. (См. BU-803a: Сопоставление и балансировка ячеек)

Запас хода электромобиля между зарядками рассчитывается при температуре окружающей среды. Водителей электромобилей уведомляют о том, что холодная температура снижает доступный пробег. Эта потеря вызвана не только электрическим нагревом салона, но и естественным замедлением электрохимической реакции аккумулятора, что снижает емкость в холодном состоянии.

---

Каталожные номера

^[1] Источник: Мюнхенский технический университет (TUM)

Аккумуляторы в портативном мире

Материал по Battery University основан на обязательном новом 4-м издании « Аккумуляторы в портативном мире — Справочник по перезаряжаемым батареям для не инженеров », которое можно заказать на Amazon. ком.

Охлаждение батареи EV: проблемы и решения

Заглавное фото: Пластина охлаждения предоставлена ​​ Lucid Motors

Современные технологии позволяют более эффективно использовать и контролировать энергии 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 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 возможны только в системах жидкостного охлаждения, соединения трубопроводов которых имеют риск протечек 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

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 высоких 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.