Автономное электрическое отопление: индивидуальное электроотопление квартиры в многоквартирном доме, устройство отопления электричеством в частном доме, как сделать

Содержание

индивидуальное электроотопление квартиры в многоквартирном доме, устройство отопления электричеством в частном доме, как сделать

Содержание:

Разновидности
Прямой обогрев
Электрическое отопление водяного типа
Монтаж водяного отопления
Выбор автономного котла
ТЭНовые
Индукционные
Электродные
Видео

Автономное отопление жилищ имеет все преимущества перед централизованным, так как позволяет самостоятельно регулировать уровень нагрева, не завися от официально принятых дат включения и отключения. В тех случаях, когда магистральный газопровод рядом отсутствует, хорошей альтернативой является автономное электрическое отопление.

Разновидности

Индивидуальное электрическое отопление в квартире бывает:

Прямым. Электроэнергия сразу нагревает воздух.
Водяным. Электроэнергия сначала нагревает теплоноситель, доставляемый по трубам в батареи отопления.

Прямой обогрев

В системах с прямым электрическим отоплением отсутствует теплоноситель. Здесь происходит преобразование электрической энергии в тепловую, что и способствует нагреванию помещения.

Электрического отопления прямого типа делится на следующие типы:

Конвекторное. Использует принцип естественного воздухообмена, приводящего к опусканию холодного воздуха вниз. Нагретые воздушные массы двигаются вверх. Для работы этих приборов характерна бесшумность и постоянство нагревания охлажденного воздуха, благодаря чему поддерживается комфортная температура. Конвекторы не нуждаются в постоянном присутствии человека, отличаясь безопасностью функционирования. Обеспечение автоматического режима работы достигается за счет терморегуляторов, которые поддерживают заданную температуру. Конвекторы дают возможность организовать единую автономную систему, управляемую централизовано.

Инфракрасное.
Спецификой системы есть то, что нагревается не воздух, а предметы и люди, находящиеся в отапливаемом помещении. Эффективность работы инфракрасных радиаторов не страдает от сквозняков и открытых окон. Их использованием не приводит к иссушению воздуха и сжиганию содержащегося в нем кислорода. Автономное электрическое отопление квартиры в многоквартирном доме этого типа лучше всего реализуется за счет теплых полов и потолочных радиаторов. Таким образом можно добиться организации экономичного зонального обогрева, когда каждый из участков жилища будет иметь наиболее комфортную температуру.

Масляные электрические радиаторы. Нагревают воздух посредством металлического корпуса. Каждое такое устройство комплектуется внутренним ТЭНом, разогревающим минеральное масло. Наибольшей эффективностью славятся комбинированные модели, где кроме масляного обогревателя имеется также тепловентилятор. Внутри квартир подобные приборы используются в основном в качестве дополнительного обогрева или в то время, когда центральное отопление еще не включили. Создавать автономную систему с помощью масляных радиаторов дорого и неудобно.

Электрическое отопление водяного типа

В основе работы водяного автономного электроотопления лежит тот же принцип, что и в системах с газовыми, дизельными и твердотопливными котлами. Отличие касаются только использования для нагревания теплоносителя электрической энергии. Преимущество над прямым отоплением заключается в наличии тепловой инерции, позволяющей системе после прекращения подачи электричества еще какое-то время обогревать окружающее пространство, поддерживая в доме комфортную температуру.

Может показаться, что устройство электрического отопления квартиры – слишком дорогое удовольствие. Однако за разрешение на установку газового котла также приходится выложить немалые деньги. Электричество читается наиболее безопасным тепловым агентом, т.к. его использование исключает вероятность отравления, взрыва и других несчастных случаев. Чтобы установить электрический котел, не нужны специальные разрешения и создание дорогостоящих проектов.

Водяное автономное отопление в частном доме электричеством может состоять из одного или двух контуров. Во втором случае наряду с обогревом жилища получают горячую воду для бытовых нужд. Более экономным вариантом является организация двух одноконтурных систем: особенно это касается теплого времени года, когда затрачивается только 25% мощности котла.

Монтаж водяного отопления

Прежде чем монтировать электрическое отопление в многоквартирном доме, необходимо разработать схему обвязки подключения. Под обвязкой в этом случае понимается коммутация котла с другими узлами. Составляя схему, производят замеры площади и высоты помещений. После этого окончательно определяются с типом системы (одноконтурным или двухконтурным), рассчитывают мощность оборудования и место его нахождения.

Схема индивидуального электрического отопления состоит из следующих элементов:

Электрического котла.
Расширительной емкости.
Труб и отопительных батарей.
Циркуляционной помпы.
Запорной арматуры.
Термодатчиков.
Фильтров.

Преимущество электрических котлов над газовыми заключается также в возможности монтажа в любом месте квартиры. Если используется самотечная система, то нагревающий прибор рекомендуется устанавливать в самой низкой точке контура. Агрегат должен находится подальше от водопровода: таким образом исключается короткое замыкание при протечках водопровода.

Питание нагревателя организовывают посредством автономной электролинии. Расчет мощности котла предусматривает учет площади помещения, уровня теплоизоляции жилища, числа батарей, а также климатической зоны, в которой расположен дом. Квартиры площадью до 60 м² можно оснащать приборами мощностью 6-7 кВт. Местом установки радиаторов отопления традиционно выступают участки под подоконниками, при условии полного перекрывания ими ширины оконного проема. Можно применить две батареи, если одна не в состоянии перекрыть указанное расстояние.

Выбор автономного котла

Перед тем, как сделать электроотопление в квартире, необходимо выбрать подходящий котел. Для современных агрегатов характерен высокий уровень производительности, простота установки и удобная эксплуатация. Они в состоянии обеспечить обогрев больших площадей, включающих в себя несколько отдельных комнат. Классифицируются эти приборы по способу нагрева теплоносителя.

ТЭНовые

В тэновых котлах используется такой же принцип работы, как и в обычном кипятильнике для воды. В качестве нагревателя здесь выступает ТЭН – трубчатый электронагреватель. Тэновый электрокотел в состоянии нагревать любые виды теплоносителя, в том числе незамерзающие жидкости. Он является отличным вариантом в тех случаях, когда обустраивается основное электрическое отопление. Стоимость приборов этого типа отличается доступностью. Сами же котлы обладают компактными размерами и внешней привлекательностью.

Для регулировки мощности нагрева предусмотрена возможность включения и отключения отдельных нагревательных элементов. Если один ТЭН сломается, устройство не прекратит свою работу благодаря оставшимся элементам. Основным недостатком котла с ТЭНом считается нужда в постоянных чистках нагревателей от накипи, которая появляется во время работы. Из-за накипи происходит снижение КПД оборудования, что провоцирует повышение потребления электричества.

Индукционные

Для нагревания воды индукционными приборами используется метод электромагнитной индукции. Он основан на повышении температуры специальных материалов, которые изготовляются из магнитных химических соединений. Внешний вид индукционного водонагревателя напоминает трансформатор, защищенный со всех сторон металлическим корпусом. Главным элементом прибора является индукционная катушка: ее устанавливают в отдельном герметическом отсеке.

Сильными сторонами индукционного котла является очень быстрое нагревание его сердечника, что способствует значительной продолжительности его службы.
Работа прибора практически не сопровождается образованием накипи, а внутрь системы отопления можно заливать любой теплоноситель, включая антифриз. К недостаткам относят дороговизну этого оборудования, значительные габариты и возможность эксплуатации исключительно в закрытых отопительных системах.

Электродные

Работа электродных электрических котлов отопления построена на нагревании воды, когда через нее двигается электрический ток между двумя электродами. Электродные нагреватели удобны своей компактностью, небольшой стоимостью, отсутствием накипи в процессе работы, безопасностью и возможностью простой регулировки мощности.

Для электродных агрегатов характерен высокий КПД – 95-98%, что способствует максимально экономичному потреблению электроэнергии. Имеются и существенные недостатки. К примеру, в качестве теплоносителя в системах с электродными котлами запрещается применять незамерзающие жидкости и обычную воду.

Чтобы обеспечить работоспособность системы, в нее нужно заливать специальную воду, в которой растворена соль в определенном количестве. Чтобы работа происходила без сбоев, а теплоноситель не закипел, вода должна циркулировать по системе с определенной скоростью.

Чтобы подключить электрический котел, диплом с высшим образованием не потребуется, но определенные знания не помешают. Если строго выполнить все предписания и соблюдать технику безопасности, готовая схема отопления обеспечит эффективный обогрев жилища.

Автономное электрическое отопление:

Не секрет, что многие хотели бы иметь альтернативу центральному газовому обогреву; и такой альтернативой на случай аварийных ситуаций может стать автономное электрическое отопление квартиры. В этой статье мы расскажем о том, каким может быть такой обогрев, и какие устройства для него используются.

Содержание статьи

Виды автономного отопления электрического
Автономные отопительные системы с использованием теплоносителя (воды)
Особенности монтажа системы водяного электрического обогрева
Разновидности нагревательных котлов для автономных систем отопления с использованием воды
Заключение

Автономное электрическое отопление

Виды автономного отопления электрического

Как правило, сейчас такой обогрев разделяют на два основных вида: отопление, при котором нагревается теплоноситель (вода) и прямой обогрев при помощи электроэнергии. Начнем с последнего варианта.

В данном случае подразумевается система отопления вообще без использования какого-либо теплоносителя. А потому электрическая энергия сразу же преобразуется в тепловую, которая и нагревает квартиру. Но и прямого типа отопления существует несколько видов:

при конвекторном обогреве происходит естественный воздухообмен – теплые массы воздуха поднимаются вверх, а холодные опускаются вниз. Конвекторы – это бесшумные устройства, которые нагревают воздух; они оснащены специальными терморегуляторами, которые поддерживаются заданную температуру в помещении;
а вот инфракрасное автономное отопление электрическое нагревает уже не воздух, а окружающие нас предметы, и уже от них нагревается и воздух в помещении. При этом на работу такого излучателя не может повлиять ни открытые окна, ни сквозняки. Более того, они не сжигают кислород в помещении и не сушат воздух;
теплые полы и потолочные радиаторы применяются для создания зонального обогрева в помещении, например, на балконе;
еще один вариант прямого отопления электричеством – это использование современного масляного радиатора с вентилятором. Правда, в этом приборе электрический ток все же нагревает сначала масло, а потом металл, от которого тепло и передается воздуху в помещение. Однако такие приборы используются преимущественно временно, когда надо заменить не заработавшее пока централизованное отопление. Ведь мало того, что это не очень удобный способ обогрева, но еще и довольно дорогой.

Один из вариантов автономного электрического отопления

Автономные отопительные системы с использованием теплоносителя (воды)

Принцип работы такого электрического отопления не отличается о того, что мы имеем при использовании газа, твердого или жидкого топлива. Только в данном случае ничего не сжигается, и продукты сгорания не образуются. И, несмотря на необходимость использования теплоносителя, специалисты отмечают важное преимущество таких систем – даже после отключения электрического тока теплоноситель еще некоторое время сохраняет в помещении комфортную температуру, пока отдает тепло окружающей среде.

Кому-то отопление квартиры электричеством может показаться удовольствием дорогим, однако во многих случаях получение разрешение на установку газового котла в городской квартире и его монтаж выйдет еще дороже. Между тем, считается, что именно электричество – это самый безопасный источник тепловой энергии, при котором практически исключены несчастные случаи и уж тем более отравления. Более того, для того, чтобы начать им пользоваться не требуется составления дорогостоящих проектов и получения разрешений.

Водяной обогрев с использованием электрического котла может быть одноконтурным и двухконтурным. То есть, помимо собственно отопления помещения, электричество также используют и для нагрева воды в системе водоснабжения в любое время года. Так, летом электрический котел для подобных целей работать будет всего лишь на четверть своей мощности.

Особенности монтажа системы водяного электрического обогрева

Перед монтажом системы следует составить схему обвязки котла с другими элементами. А для этого необходимо измерить размеры помещений, найти место для установки оборудования, рассчитать мощность котла, и выбрать тип системы (двухконтурную либо одноконтурную). Как правило, такая схема включает:

котел нагревательный электрический;
бачок расширительный;
радиаторы и трубы отопления;
насос циркуляционный;
фильтры;
запорную арматуру;
датчики для регулировки температуры в системе.

В отличие от газовых или твердотопливных котлов, электрическое нагревательное оборудование устанавливать можно в любом месте квартиры. Однако если выбрана схема с естественной циркуляцией воды (теплоносителя), то монтаж котла рекомендуется проводить в нижней точке помещения.

Добавим, что также не следует устанавливать электрическое оборудование рядом с водопроводом, из-за возможности протечки последнего и возникновения аварийной ситуации. И вообще при подключении подобных устройств следует проводить отдельную линию электропитания во избежание перепадов напряжения в сети.

Устройство электрокотла

Мощность котла отопления всегда рассчитывается с учетом размеров помещения, теплоизоляции стен, количества окон, числа радиаторов и даже учитывается климатический пояс, в котором жилище расположено. Но для квартиры площадью не более шестидесяти квадратных метров обычно достаточно электрокотла мощностью в 6-7 киловатт.

Батареи выбираются с таким расчетом, чтобы они полностью перекрывали проем окна. Однако если теплоизоляция стен хорошая, а окна энергосберегающие и грамотно установлены, то допустимо превышение ширины окна чуть более чем наполовину.

Разновидности нагревательных котлов для автономных систем отопления с использованием воды

Основа любой автономной системы отопления – это нагревательный котел. Производимые сегодня устройства отличаются не только простотой монтажа, но и высокой производительностью и удобством эксплуатации. А потому при помощи них несложно обогреть и несколько отдельных комнат в городской квартире. Все современные приборы различаются по способу нагрева на:

электродные;
тэновые;
индукционные.

Начнем с наиболее распространенных и ставших уже традиционными тэновых котлов. А работают они по принципу кипятильника, в котором трубчатый электронагреватель (ТЭН) нагревает воду. Однако работать такое устройство может и с другими видами теплоносителя. А мощность его можно регулировать при помощи включения либо отключения нагревательных контуров. Кстати, при выходе одного из элементов из строя прибор продолжает работать, а сломавшийся элемент несложно заменить. Но есть у таких устройств и свои недостатки, один из которых – это накипь на нагревателях. Она снижает КПД, а потому котел нужно регулярно чистить.

Таких проблем не может быть при использовании котлов индукционных, поскольку вода в них нагревается при помощи электромагнитной индукции. Преимуществами такого котла также является быстрый разогрев, стабильная и длительная эксплуатация и возможность использовать практически любой теплоноситель. Однако по габаритам такие приборы больше тэновых, да и стоят они дороже. Кроме того, их можно устанавливать только в закрытые системы отопления.

Индукционный котел

А вот электродные котлы позволяют даже экономить на электроэнергии, поскольку нагревают воду посредством сопротивления последней при прохождении через нее тока. Такие агрегаты компактны, и у них приемлемая стоимость. На их элементах накипь также не образуется, и они полностью безопасны. А регулировать их мощность можно без использования сложных дополнительных устройств. Но самое главное – это КПД электродного котла – 95-98 процентов. Но все равно есть и свои недостатки. Так, нельзя использовать незамерзайку и обычную воду. Здесь вам потребуется особая вода, с определенным процентным содержанием солей. А чтобы жидкость в системе не закипела, нужна бесперебойная ее циркуляция.

Заключение

Электрическое автономное отопление – это не только выход для жителей районов, где еще нет газификации, но и возможность обезопасить себя от аварийных ситуаций для обитателей городских квартир. Можно использовать как прямой обогрев электричеством с использованием особых устройств, так и обогрев при помощи нагревательных котлов, в которых теплоносителем чаще всего выступает вода. Однако какими бы простыми и безопасными не казались такие приборы, их обвязку и монтаж должны проводить только специалисты.

YouTube responded with an error: The request cannot be completed because you have exceeded your <a href="/youtube/v3/getting-started#quota">quota</a>.

Загрузка…

Проект ТЕПЛО | Гамбургер Хохбан АГ

Будущее за автопилотом

И ВОТ КАК ПРОХОДИЛ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПРОЕКТ HOCHBAHN В ГАМБУРГСКОМ ГОРОДЕ HAFENCITY

Будучи первопроходцами в городе, мы стремимся к тому, чтобы Гамбург двигался все более гибко. Это то, что мы сделали 100 лет назад с первой U-Bahn, сегодня это электробусы. И завтра? Мы по-прежнему смело принимаем вызов. Вот почему мы провели испытания новой технологии автономного вождения в рамках нашего научно-исследовательского проекта HEAT (Hamburg Electric Autonomous Transportation) с 2019 года. до октября 2021 г.

Идея: вместе с нашими партнерами из бизнеса и науки компания HOCHBAHN исследовала, могут ли беспилотные микроавтобусы стать полезным дополнением к общественному транспорту в будущем. Например, там, где экономически нецелесообразно эксплуатировать полноразмерные автомобили — в пригороде или в непиковое время.

Автоматизированное путешествие с пассажирами – также на Всемирном конгрессе ITS

Проект был одним из первых в мире, который реализовал беспилотное управление общественным транспортом по заданному маршруту с помощником, который фактически не управляет автомобилем. В октябре 2020 года пассажиры впервые смогли занять место на борту для автоматизированной поездки по HafenCity со скоростью до 25 км/ч. С лета 2021 года и до завершения проекта HEAT курсировал с пассажирами по конечному маршруту протяженностью 1,8 км с пятью остановками. Проект сопровождался целым комплексом опросов пассажиров. Они были направлены на то, чтобы точно зафиксировать потребности людей при использовании самоуправляемой транспортной системы, а также возможные препятствия на пути ее принятия.

В качестве одного из основных моментов проекта HEAT был также представлен мировой общественности на Всемирном конгрессе ITS по интеллектуальной мобильности в Гамбурге в октябре 2021 года.

Уникальная во всем мире технология в работе

Особенность HEAT: уникальная во всем мире технология, состоящая из трех подсистем, работает в фоновом режиме. Помимо собственного восприятия автомобиля с помощью камер, радаров и лазерных измерений, микроавтобус с электроприводом также имел доступ к другим источникам. Придорожные мачты с датчиками вдоль маршрута расширили поле зрения автобуса, что обеспечило упреждающее вождение и более высокие скорости по сравнению с другими проектами. Кроме того, в автомобиле использовалась карта HD, предоставленная городом Гамбургом, с точностью до нескольких сантиметров.

Третья подсистема представляла собой непрерывный мониторинг со стороны центра управления HOCHBAHN, который отвечал за управление инцидентами, т. е. за вмешательство в случае возникновения критических ситуаций во время эксплуатации. Вы можете узнать больше о том, как взаимодействуют эти системы, в нашем пояснительном фильме HEAT.

Наш вывод из завершенного проекта таков: мы, HOCHBAHN и наши партнеры по проекту, рассматриваем HEAT как важную веху в разработке технологических решений до стадии, готовой к выходу на рынок, и создание беспилотного транспорта в качестве дополнения к существующим варианты общественного транспорта. А теперь нам нужно заняться тонкой настройкой будущего…

Больше интересных проектов:

Как автономное вождение влияет на тепловые нагрузки и размеры компонентов в Elec

Имитационная модель может использоваться для корреляции данных испытаний и количественной оценки потенциального изменения тепла, выделяемого электромобилями, когда они включают дополнительную нагрузку в виде компьютера для самостоятельного вождения.

org/Person»> Судхи Уппулури, Гаурав Патил, Дуг Колак | 24 сентября 2019 г.

Смотреть этот веб-семинар

Электрические транспортные средства представляют собой совершенно новый набор задач проектирования, а автономная забивка свай представляет собой совершенно новый уровень сложности. Например, разные уровни автономного вождения влияют на энергопотребление, регулирование температуры и тепловые нагрузки в электрифицированном транспортном средстве и, следовательно, на размеры компонентов. Высокоточная вычислительная модель может помочь инженерам-конструкторам и производителям автомобилей понять сложные взаимодействия различных систем автомобиля, чтобы количественно оценить влияние предстоящих разработок в этой области.

Инструменты моделирования могут помочь определить дополнительную нагрузку, когда электромобиль оснащен автономными инструментами. (Источник изображения: Siemens)rGa

В этой статье описывается подход, использующий совместное моделирование между двумя программными инструментами системного проектирования (один на уровне транспортного средства, а другой на уровне тепловой системы). С помощью имитационной модели, которая коррелирует с реальными данными испытаний, этот метод количественно определяет потенциальное изменение тепла, выделяемого аккумулятором, двигателями и инверторами для электромобилей, в результате дополнительной нагрузки от компьютера для самостоятельного вождения. Мы проиллюстрируем эффект, используя VW eGolf от PowertrainLive в качестве базового эталонного автомобиля.

Количественная оценка эффекта проводилась в три этапа. Во-первых, мы количественно оценили базовое энергопотребление и нагрузку на аккумулятор и двигатели для эталонного ездового цикла. Сначала мы выбрали городской ездовой цикл, поскольку он, вероятно, станет непосредственным применением для автономных транспортных средств в виде роботакси. Во-вторых, мы добавили потребление электроэнергии и изменение поведения автономного транспортного средства с помощью моделирования. Наконец, мы рассчитали влияние автономного водителя на множество реальных ездовых циклов с различными характеристиками.

Чтобы смоделировать всю эту информацию, мы применили вычислительный анализ с использованием двух инструментов: высокоточной имитационной модели транспортного средства PowertrainLive от CSEG и программного обеспечения Simcenter Flomaster для одномерной гидродинамики (CFD) от Siemens для анализа внутреннего потока и моделирования тепловые переходы в системе. Модель транспортного средства учитывала экономию топлива, запас хода батареи, а также температурные и эксплуатационные характеристики различных компонентов. Программное обеспечение для моделирования CFD позволило нам смоделировать систему охлаждения и понять ее влияние на воздушный поток.

Мы смоделировали батарею, используя представление RC, чтобы ускорить расчеты, но при этом с приемлемой точностью зафиксировать переходные процессы работы батареи. Напряжение, сопротивления и емкости зависят от состояния заряда батареи и температуры батареи. Мы разработали рабочие характеристики батареи для всего рабочего диапазона, от полностью заряженного до полностью разряженного, и температуры окружающей среды от -7 до 45 °C. Это позволяет получить точное представление о производительности батареи при всех пяти ездовых циклах EPA.

На рис. 1 показаны некоторые карты производительности батареи. Напряжение холостого хода зависит от температуры батареи и уровня заряда. Напряжение немного падает в зависимости от аккумулятора и уровня заряда. (Источник изображения: Mentor)

Рис. 1. Карты производительности батареи.

На рис. 2 показано, как эта модель батареи спрогнозировала производительность по сравнению с тестовыми данными в модели автомобиля. Приведенная ниже корреляция показывает текущий спрос на ездовой цикл USO6, агрессивный и очень неустойчивый ездовой цикл, используемый EPA. Модель транспортного средства была способна предсказывать пики и быстротечность тока достаточно хорошо, чтобы уловить иногда незаметные эффекты изменения поведения водителя.

Рисунок 2: Общая корреляция модели автомобиля с данными измерений. (Источник изображения: Ментор)

После достижения приемлемого уровня точности мы рассмотрели влияние функций автономного вождения на транспортное средство, а именно повышенное энергопотребление, увеличенный вес и менее агрессивный профиль вождения в результате повышения осведомленности об окружающей среде.

Энергопотребление автономных транспортных средств (AV) значительно варьируется в зависимости от типа используемых датчиков и зрелости технологии. Она может варьироваться от примерно 500 Вт для Tesla до 2,5 кВт для экспериментального автономного автомобиля с LIDAR и компьютерами в багажнике. В нашем исследовании мы приняли степень 900 Вт для датчиков и компьютера на основе интервью с несколькими производителями беспилотных транспортных средств.

Мы исходили из того, что вес компьютера и датчиков увеличился примерно на 50 кг. Это то, что широко известно как дополнительный вес для автономных датчиков и компьютеров.

Наконец, мы рассмотрели последствия изменения профиля вождения. Профиль автономного вождения был немного менее агрессивным и был представлен более плавным профилем вождения и с ограниченными ограничениями ускорения, которые обычно используются в целях безопасности. Модель водителя представлена на рис. 3. Обновленный профиль вождения был рассчитан по модели водителя с учетом изменения коэффициента агрессивности и ограничений на ускорение. Модель использовала ездовой цикл, дорожные условия и уклон в качестве входных данных для автономного контроллера вождения, чтобы определить положение педали акселератора и новый профиль вождения.

Рис. 3. Архитектура электромобиля от PowertrainLive. (Источник изображения: Ментор)

С готовыми расчетными моделями мы рассмотрели снижение энергопотребления базового автомобиля. Первый ездовой цикл, который мы рассмотрели, был городским ездовым циклом, типичной поездкой на городском такси (показана на рисунке 3b оранжевой линией). Базовое энергопотребление транспортного средства в этом сценарии составляет 0,47 кВт/ч при 8-минутной поездке на расстояние 3,2 мили. Этот уровень энергопотребления и профиль вождения дали нам базовый диапазон заряда батареи 99 миль. С дополнительным энергопотреблением пакета AV в 900 Вт и снижением веса на 50 кг запас хода батареи сократился с 99 до 62 миль. Более плавное вождение от автономного контроллера уменьшило пики энергопотребления и, таким образом, увеличило запас хода до 81 мили.

При управлении температурным режимом мы заметили некоторые интересные тенденции в отношении тепловой нагрузки аккумулятора и двигателя. Как пиковые, так и среднецикловые тепловые нагрузки на батарею снизились почти на 50%. Рисунок 4 иллюстрирует это на графиках переходного профиля. Почему такое резкое снижение тепловой нагрузки батареи? Нагрев батареи вызван сопротивлением внутри батареи, которое является функцией второго порядка от тока. По мере того, как потребление тока падает, тепловая нагрузка батареи падает пропорционально квадрату падения тока.

В то время как ожидалось снижение пиковых тепловых нагрузок из-за ограниченных ускорений, мы были удивлены, увидев снижение средней тепловой нагрузки за цикл даже при дополнительной электрической нагрузке на аккумулятор от компьютера и датчиков. Это было результатом уменьшения скачков тока от постоянной зарядки и разрядки. Среднецикловая тепловая нагрузка также снизилась почти на 50%. Это снижение тепловой нагрузки уменьшает размер чиллера для системы управления температурой батареи и дополнительно влияет на мощность компрессора.

Рисунок 4: Разница в тепловых нагрузках между автономным водителем (красная линия) и водителем-человеком (зеленая линия). (Источник изображения: Ментор)

Был ли этот эффект только для того ездового цикла, который мы выбрали, или он на самом деле преобладал в нескольких ездовых циклах, и представлял ли он обычное вождение? CSEG собрала множество реальных ездовых циклов в Мичигане, и мы оценили влияние на технологию AV на нескольких из этих ездовых циклов с различными ускорениями, средней скоростью и расстоянием вождения. Тенденции остались прежними, количество капель варьировалось в зависимости от ездового цикла. На Рисунке 5 показаны цифры из расчетов PowertrainLive для городского и шоссейного ездового цикла.

Рисунок 5: Результаты расчетов PowertrainLive. (Источник изображения: Ментор)

Благодаря этому исследованию мы смогли проанализировать и сравнить влияние автономного вождения электромобилей на дальность пробега и тепловые требования. Мы обнаружили, что запас хода батареи значительно сократился в городских условиях из-за энергопотребления компьютера. В то время как общее энергопотребление от батареи было выше, пиковые и средние тепловые нагрузки от батареи были ниже из-за снижения агрессивности вождения и пиков потребления тока.

Вы можете проводить аналогичные эксперименты с вашими конструкциями электромобилей, используя те же самые инструменты. Доступ к имитационной модели транспортного средства PowertrainLive и соответствующим моделям транспортных средств можно получить через интернет-браузер и по подписке. Модель транспортного средства может быть интегрирована с вашими текущими инструментами проектирования, такими как FloMaster. Вы также можете взять Flomaster на бесплатный тест-драйв в облаке.

Для получения дополнительной информации и данных исследования, пожалуйста, напишите автору по адресу [email protected]

Судхи Уппулури — технический директор CSEG, создателя PowertrainLive. Он имеет 20-летний опыт моделирования автомобильных силовых агрегатов. Он также читает лекции по моделированию транспортных средств в Университете Висконсина в Мэдисоне и имеет различные технические публикации по смежным темам в журналах SAE и AIAA.

Дуг Колак (Doug Kolak) — менеджер по развитию бизнеса в подразделении механического анализа компании Mentor, A Siemens Business. Он присоединился к команде Flomaster в 2007 году в качестве инженера CFD, за это время он много работал с ведущими компаниями в аэрокосмической, автомобильной и технологической отраслях по всему миру, чтобы понять возникающие проблемы и разработать программные инструменты для лучшего удовлетворения этих требований.