Батареи отопления с регулятором температуры: принцип работы, типы устройств, установка и монтаж

термоголовка для батарей и воды в системе

Регулировка механизма

Регуляторы температуры для батарей отопления впервые запускаются следующим образом:

• Дросселем на обратке регулируется система.
• Термостатический кран на батарее полностью открывается.
• Рукоятка на термоголовке снимается и устанавливается таким образом, чтобы максимальное положение на шкале соответствовало полностью открытому клапану. Устройство устанавливается. Дальнейшая регулировка температуры производится поворотом рукояти.
• Если температура на дисплее показана в градусах, она подгоняется с помощью градусника.

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО

Используя терморегуляторы на радиаторы отопления можно добиться ряда преимуществ. С ростом цен на поставляемое тепло, экономятся средства. Прибор окупает себя за 1–2 сезона. Комфортные температурные условия препятствуют появлению простудных заболеваний, которые возникают из-за частого проветривания комнат в межсезонье. Термостат для отопления устанавливают в новую систему отопления и в уже действующую. Современные модели небольших размеров, вписываются в любой дизайн интерьера. Термоголовка для радиатора отопления должна быть в системе отопления.

Регулирующие вентили для радиаторов

Чтобы в ручном режиме отрегулировать работу отопительных приборов, используют специальные вентили. Такие краны реализуют с прямым или угловым подключением. Порядок, как регулировать батареи отопления с помощью этих устройств в ручном режиме, заключается в следующем.

При повороте вентиля опускается или поднимается запорный конус. В закрытом положении поток теплоносителя полностью перекрывается. Перемещаясь вверх или вниз, конус регулирует в большей или меньшей степени количество циркулирующей воды.

Благодаря данному принципу действия такие вентили также называют «механическими  регуляторами температуры». Устанавливают их на батареи на резьбу, а к трубам подсоединяют фитингами, чаще всего обжимного типа.

Регулировочный вентиль, используемый для отопительных приборов, имеет следующие преимущества:

• устройство отличается надежностью, ему не опасны засоры и мелкофракционные абразивные частицы, присутствующие в теплоносителе – это касается исключительно качественных изделий, у которых конус клапана произведен из металла и тщательным образом обработан;
• изделие имеет доступную стоимость.  

У регулировочных вентилей имеются и недостатки – каждый раз при использовании устройства его положение приходится менять вручную  и по этой причине довольно проблематично поддерживать стабильный температурный режим.  

Для того, кого не устраивает такой порядок, и он задумывается над тем как регулировать температуру батареи отопления другим методом, больше подойдет применение автоматических изделий, позволяющих держать под контролем степень нагрева радиаторов.

Регулировка батарей при помощи термостата

Чтобы обеспечить постоянное поддержание в помещении заданной температуры, пользуются терморегуляторами для радиаторов (термостатами). Эти устройства имеют и другие названия – терморегулирующий клапан, термостатический вентиль и т.д. Названий немало, но все они относятся к одному изделию.

Термовентиль и термоклапан – это нижняя часть устройства, а термоголовка и термоэлемент – верхняя. Большинство таких изделий работает без источников питания. Исключением являются модели, оснащенные цифровым экраном, в которых в термостатическую головку помещают батарейки. Менять их часто не придется, поскольку потребление токов незначительно.

Радиаторный термостат состоит из нескольких комплектующих:  

• термостатического клапана, который называют «корпусом», «термовентилем», «термоклапаном»;
• термостатической головки или «термостатического элемента», «термоэлемента», «термоголовки».

Производят корпус (клапан) из металла, чаще из бронзы или латуни. Внешне его конструкция напоминает ручной вентиль. Многие производители делают нижнюю часть
радиаторного термостата унифицированной. Это означает, что на один корпус можно монтировать разные типы головок вне зависимости от их изготовителя.

Таким образом, на термоклапан допускается установка термоэлемента с разным управлением – ручным, механическим или автоматическим, что очень удобно. Если появилось желание поменять способ регулировки, покупать все устройство нет необходимости, потребуется только поставить иной термостатический элемент.

Автоматические регуляторы отличаются принципом воздействия  на запорный механизм. В ручном устройстве его положение изменяют поворотом рукоятки. Что касается автоматических моделей, то в них обычно имеется сифон, который оказывает давление на  
подпружиненный механизм. В электронных изделиях рабочим процессом управляет процессор.

Сильфон является основным элементом термоэлемента (термоголовки). Имеет вид небольшого герметичного цилиндра, внутри которого находится жидкость или газ. Оба эти вещества обладают общим свойством – их объем зависит от температуры.  При нагревании газ и жидкость начинают значительно увеличиваться в объеме и тем самым растягивать цилиндр.

Сильфон при давлении на пружину перекрывает поток теплоносителя. Когда объем рабочей среды по мере ее остывания уменьшается, пружина поднимается и тем самым поток жидкости увеличивается, а радиатор нагревается вновь. Благодаря использованию такого устройства, в зависимости от его калибровки заданную температуру можно поддерживать с большой точностью – до одного градуса.

Перед тем, как пользоваться радиатором, каждый, кто решил приобрести термостат для него, должен решить, какой у него должен быть вид регулировки температуры: 

• ручной;
• автоматический;
• со встроенным или выносным датчиком.

Последовательность монтажа

Последовательность работ зависит от типа устройства – электронного или механического.

Установка электронных приборов

Электронный регулятор монтируется на батарее отопления следующим образом:

1. Подготовка радиаторов. Батарею нужно выключить, сняв вентиль и слить остатки воды. С однотрубных коммуникаций удаляются перемычки-байпасы. Теплоноситель при этом остается в остальных радиаторах и продолжает циркулировать.
2. Подготовка регулятора. Устройство нужно распаковать, снять крышку с отсека для пальчиковых батареек и поставить их. После закрытия крышки выполняется тестовое включение – дисплей должен заморгать.
3. Крепление адаптера на клапанное основание.
4. Монтаж регулятора при помощи резьбового соединения. Поверхность требуется уплотнить сантехническим льном с пропиткой или специальной лентой. Затем прибор вкручивается во впускное отверстие.
5. Проверка маркировки на клапане. Обозначение направления теплоносителя имеет вид стрелочки. Оно должно соответствовать движению воды в системе на момент работ.
6. Установка термостата. При помощи датчика можно определять температуру в комнате и контролировать механизм закрытия. Элемент ставится горизонтально на скобы. В случае использования выносного варианта он монтируется на 2 и более метров от радиаторов.
7. Калибровка и настройка регулятора по инструкции изготовителя.

Монтаж механического регулятора

Схема подключения термостата к батарее

Чтобы установить регулятор механического типа, понадобится:

1. Отрезать старый радиатор с горизонтальной батареей, снять остатки трубы и вентили.
2. Открыть краны и выпустить из радиатора воздух. При восстановлении тока теплоносителя батарея будет нагреваться.
3. Прикрутить к пробкам радиатора гайки и хвостовики новых приборов.
4. Подсоединить отопительные конструкции для подключения радиатора.
5. Установить радиатор и произвести обвязку к стояку.
6. Плотно закрыть двери и окна, чтобы не было погрешностей при регулировке.
7. Выкрутить клапан до упора, по термометру проверить температуру воздуха.
8. После набора температуры прокрутить термокран в обратном направлении и поставить его на минимальное значение.
9. Проверить показатель термометра, дождаться нужного значения.
10. Постепенно открывать регулятор до момента движения воды по трубам.

Как установить терморегулятор

Перед установкой терморегулятора, а еще лучше перед его покупкой нужно проверить, не установлен ли термостат еще на заводе. Некоторые производители встраивают клапаны в радиаторы в процессе их изготовления. В этом случае нет необходимости покупать все устройство. Понадобится лишь термостатическая головка, которая накручивается на кран термостата.

Некоторые задаются вопросом: «А куда ставить терморегулятор — на вход или на выход радиатора?» Отвечаем: «Исправное устройство проверенной марки будет эффективно работать независимо от того, где оно вмонтировано, на входе или на выходе». Главное, чтобы направление течения теплоносителя совпадало со стрелкой на регулирующем температуру устройстве. А вот от высоты установки регулятора действительно зависит качество работы, как минимум, одной батареи.

Все дело в том, что каждый терморегулятор проходит заводскую калибровку для замеров температуры на определенной высоте. Зачастую подразумевается, что терморегуляторный клапан будет установлен на высоте от 0. 6 до 0.8 м, что соответствует верхнему коллектору.

Если же система отопления не предусматривает верхних труб (такое подключение называется седельным), отчаиваться не надо. Есть несколько вариантов выхода из затруднительного положения:

• Можно постараться найти терморегулятор, специально откалиброванный для нижней установки;
• Установить выносной вариант датчика;
• Самостоятельно сделать перенастройку термоголовки (об этом ниже).

Если терморегулятор полностью соответствует конструкции радиаторов и подводки, установить его не составит труда. Нужно просто вкрутить клапан в трубу или подобрать фитинги, подходящие по диаметру и резьбе.

Если установить регулятор не на байпас, то температура будет контролироваться и у соседей, подключенных к стояку. А это не только грозит конфликтом с ними, но и может стать поводом для привлечения к установленной законом ответственности.

Также есть некоторые рекомендации по установке головки термостата на минимальном удалении от стен, подоконников и других конструкций. Это показано на схеме:

В некоторых терморегуляторах их производители не предусматривают функцию блокировки потока жидкости в отоплении. Чтобы исправить этот небольшой недостаток, нужно лишь установить перед клапаном шаровой кран.

К сведению

В одних моделях головка крепится на корпус вентиля с помощью резьбового соединения, а в других просто защелкивается. При резьбе она закручивается вручную и слегка подтягивается гаечным ключом. В устройстве с защелками нужно установить рукоятку в положение «MAX», вставить головку в соответствующий паз и надавить, пока не раздастся щелчок. Если устройство собрано правильно, термоголовка будет вращаться легко и плавно.

Некоторые думают, что для того, чтобы подключить инфракрасный обогреватель к терморегулятору, нужно действовать примерно так же, как и с жидкостной системой отопления. Но это не так, потому что подключение терморегулятора к инфракрасному обогревателю — это абсолютно не аналогичный процесс. Прежде всего из-за принципиальных различий в принципах работы регуляторов. Температура радиаторов регулируется путем перекрывания теплоносителя, текущего через термостат. В обогревателе с инфракрасным излучением жидкость не течет, и его температура регулируется путем отключения от сети в момент достижения требуемой температуры воздуха.

Еще одним принципиальным отличием в подключении терморегулятора к инфракрасному обогревателю в том, что термостат должен обязательно быть сопряжен с электросетью, питающей устройство обогрева, чтобы иметь возможность отключать его. В радиаторах системы отопления такая необходимость есть лишь для цифровых термостатов. И лишь для того, чтобы иметь возможность запрограммировать микросхему и отследить результат на дисплее.

Термостатические головки

Термостатические элементы на терморегуляторы отопления есть трех типов — ручные, механические и электронные. Все они выполняют одни и те же функции, но по-разному, предоставляют разный уровень комфорта, имеют разные возможности.

Ручные термостатические головки работают как обычный кран — поворачиваете регулятор в ту или другую сторону, пропуская большее или меньшее количество теплоносителя. Самые дешевые и самые надежные, но не самые удобные устройства. Чтобы изменить теплоотдачу надо вручную крутить вентиль.

Ручная термоголовка — самый простой и надежный вариант

Данные устройства совсем недороги, их можно поставить на входе и на выходе радиатора отопления вместо шаровых кранов. Регулировать можно будет любым из них.

Механические

Более сложное устройство, которое поддерживает заданную температуру в автоматическом режиме. Основа термостатической головки этого типа — сильфон. Это небольшой эластичный цилиндр, который заполнен температурным агентом. Температурный агент — это газ или жидкость, которые имеют большой коэффициент расширения — при нагревании они сильно увеличиваются в объеме.

Устройство терморегулятора на радиатор отопления с механической термостатической головкой

Сильфон подпирает шток, перекрывающий проходное сечение клапана. Пока вещество в сильфоне не нагрелось, шток поднят. По мере повышения температуры, цилиндр начинает увеличиваться в размерах (расширяется газ или жидкость), он давит на шток, который все больше перекрывая проходное сечение. Через радиатор проходит все меньше теплоносителя, он понемногу остывает. Остывает и вещество в сильфоне, из-за чего цилиндр уменьшается в размерах, шток поднимается, теплоносителя через радиатор проходит больше, он начинает немного разогреваться. Далее цикл повторяется.

Газовый или жидкостный

При наличии такого устройства температура в помещении довольно поддерживается точно +- 1°C, но вообще дельта зависит от того, насколько инертным является вещество в сильфоне. Он заполняться может каким-то газом или жидкостью. Газы быстрее реагируют на изменения температуры, но технологически их производить сложнее.

Жидкостный или газовый сильфон — особой разницы нет

Жидкости чуть медленнее изменяют объемы, но их производить проще. В целом, разница в точности поддержания температуры — порядка полу градуса, что заметить практически невозможно. В результате большая часть представленных терморегуляторов для радиаторов отопления оснащена термоголовками с жидкостными сильфонами.

С выносным датчиком

Устанавливаться механическая термостатическая головка должна так, чтобы она была направлена в комнату. Так измеряется температура точнее. Так как имеют они довольно приличные размеры, такой способ установки возможен не всегда. Для этих случаев можно поставить терморегулятор для радиатора отопления с выносным датчиком. Температурный датчик соединяется с головкой при помощи капиллярной трубки. Расположить его можно в любой точке, в который вы предпочитаете измерять температуру воздуха.

С выносным датчиком

Все изменения теплоотдачи радиатора будут происходить в зависимости от температуры воздуха в комнате. Единственный минус такого решения — высокая стоимость таких моделей. Но температура поддерживается точнее.

Электронные

По размерам электронный терморегулятор для радиатора отопления еще больше. Термостатический элемент еще больше. В нем кроме электронной начинки устанавливаются еще и две батарейки.

Электронные терморегуляторы на батареи отличаются большими размерами

Движением штока в клапане в этом случае управляет микропроцессор. Данные модели имеют довольно большой набор дополнительных функций. Например, возможность по часам выставлять температуру в помещении. Как это модно использовать? Врачи давно доказали, что спать лучше в прохладном помещении. Потому на ночь можно запрограммировать температуру пониже, а к утру, когда придет время просыпаться, ее можно выставить выше. Удобно.

Недостаток этих моделей — большой размер, необходимость следить за разрядом батарей (хватает на несколько лет эксплуатации) и высокая цена.

Настройка по температуре

Очень часто у домовладельца нет никакой проектной документации, а систему придумал и собрал талантливый сварщик дядя Ваня. Тогда остается только регулировать каждую батарею по температуре.

Чтобы выполнить балансировку системы отопления своими руками, надо на выходе каждого радиатора установить специальный вентиль, такой как показан на фото. Дополнительно понадобится электронный термометр, измеряющий температуру на любой поверхности.

Процесс начинается с того, что полностью открывается вентиль на самом дальнем и мощном отопительном приборе. Остальные открываются на определенное число оборотов. Например, если батарей на одной ветви – 6 шт., а клапан откручивается на 5 оборотов, то на первом радиаторе делаем 1 оборот, на втором – два и так далее, последний открываем до конца. Приблизительная балансировка двухтрубной системы отопления частного дома заключается в том, чтобы температура на выходах всех нагревателей была одинаковой.

Для этого надо измерять температуру металлического корпуса вентиля. Когда она высокая, то немного прикрывать его, если низкая – открывать. Следующий замер надо делать спустя 10 минут, чтобы температура после изменения успела стабилизироваться.

4

Неполадки отопления – контролируем температуру воды в сети

Не менее важной характеристикой работы отопительной сети является и температура теплоносителя. В двухтрубных системах оптимальными характеристиками температуры горячего и остывшего теплоносителя является соотношении 75/50 градусов или 80/60 градусов

Чтобы легко регулировать температуру, придется устанавливать в систему специальное оборудование и элементы.

Проще всего создать в сети смесительные узлы. Обязательным элементом таких узлов выступают двух- и трехходовые краны. Один патрубок смесительного узла подключается к трубе с горячей водой, а второй – к трубе с холодной водой. Третий патрубок устанавливают на участок магистрали, в котором требуется обеспечить снижение температуры жидкости, в случае возникновения такой необходимости.

Для упрощения использования смесительных узлов они комплектуются датчиками температуры и специальным термостатическим блоком управления. Датчик может подавать сигнал о температуре теплоносителя и на основе уровня температуры закрывать или открывать смесительную задвижку для регулировки отопления. Обычно такое оборудование монтируют в коллекторы теплого пола. Для эффективной регулировки температуры воды в отоплении многоквартирного дома необходимо учесть температурный режим в трубах, обычно температура труб в помещениях квартиры не превышает 45 градусов.

Сервопривод – устройство, в конструкцию которого входит блок управления приводом и термостат. Чтобы температура в комнатах всегда поддерживалась на одном уровне, необходимо установить нужное значение на термостате, а сервопривод будет автоматически открывать и закрывать приток теплоносителя в радиатор. Чтобы снизить затраты на ремонт, можно просто приобрести модель только с терморегулятором. Но в этом случае регулировка будет не такой точной.

Контролируем температуру воды в сети

Для регулировки температуры в квартирах со старыми системами отоплениями и чугунными радиаторами необходимо использовать специальные терморегуляторы. Эти устройства, однако, не позволяют изменять давление в трубах, для этого приходится применять специализированные средства.

Типы термостатических головок

Существует три вида термостатических элементов: ручной, механический и электронный. Несмотря на то, что они выполняют одни и те же функции, они могут предоставить различные уровни комфорта, поскольку обладают разными возможностями.

Ручная регулировка

Принцип работы подобных устройств достаточно простой и имеет аналогию с работой обычного запорного вентиля. Поворачивая головку терморегулятора в ту или иную сторону, добиваются определенной температуры радиатора отопления за счет объема теплоносителя. Считаются самыми надежными, самыми простыми и самыми дешевыми устройствами для регулировки температуры, но их удобство находится на самом низком уровне. Чтобы отрегулировать оптимальную температуру, приходится крутить головку вручную.

Ручная термоголовка — самый простой и надежный вариант

Их стоимость не столь высокая, а их функциональные возможности позволяют не устанавливать запорных кранов на входе и на выходе батареи.

Механическое регулирование

Подобный способ регулирования связан с некоторыми сложностями, поскольку такие терморегуляторы поддерживают температуру батарей отопления в автоматическом режиме. Основу такого терморегулятора составляет сильфон в виде эластичного цилиндра, заполненного газом или жидкостью, обладающими большим коэффициентом температурного расширения. Нагреваясь, газ или жидкость начинают увеличиваться в объеме, за счет чего и происходит регулировка.

Устройство терморегулятора на радиатор отопления с механической термостатической головкой

Сильфон связан с элементом, который перекрывает путь прохождения теплоносителя. До того, как газ или жидкость в сильфоне не нагреются, шток находится в отжатом положении и через батарею проходит максимальное количество теплоносителя. По мере нагревания газ или жидкость увеличиваются в объемах, что передается на шток, который начинает перекрывать проходное отверстие, уменьшая объемы подачи теплоносителя. По мере остывания вещества его объемы уменьшаются и шток начинает движение в обратном направлении, приоткрывая проходное отверстие и давая возможность теплоносителю поступать на батарею в больших объемах. В результате, батарея опять начинает нагреваться, повышая температуру в комнате.

Газ и жидкость

Механические терморегуляторы способны поддерживать температуру батареи с точностью до 1 градуса, при этом точность зависит от вещества, примененного в сильфоне. Газы быстрее реагируют на температурный дрейф, но подобные устройства намного сложнее конструктивно.

Жидкостный или газовый сильфон — особой разницы нет

Жидкости несколько инертнее, но их производство не связано с технологичными трудностями. Точность, хотя и несколько ниже, но полградуса вряд ли можно ощутить. В связи с этим, в основном встречаются изделия с жидкостным наполнением.

Выносные датчики

Термостатическая головка устанавливается так, чтобы она могла регулировать температуру батареи в зависимости от температуры комнаты. В связи с тем, что подобные устройства отличаются приличными размерами, такая установка связана с определенными трудностями. Решить подобную проблему может терморегулятор с выносным датчиком. Датчик температуры имеет связь с головкой за счет тонкой капиллярной трубочки. Это позволяет установить датчик в удобном месте.

С выносным датчиком

Регулировка теплоотдачи радиаторов отопления осуществляется с учетом температуры воздуха в комнатах. Недостаток подобных решений заключается в их высокой стоимости, хотя точность регулирования температуры достаточно высокая.

Термоголовка для радиаторов

Watch this video on YouTube

Электронное регулирование

Электронные терморегуляторы имеют, как свои достоинства, так и свои недостатки. К недостаткам следует отнести несколько большие размеры, по сравнению с механическими, поскольку механизм регулирования занимает больший объем, плюс еще пара батареек, а также электронная начинка. Достоинство – это большой набор функций за счет работы микропроцессора, который управляет работой всего устройства.

Электронные терморегуляторы на батареи отличаются большими размерами

Благодаря специально разработанным программам, появилась возможность программирования температуры в помещении буквально по часам, в зависимости от того, день это или ночь.

Естественно, что стоимость подобных терморегуляторов значительно выше механических. К тому же, необходимо контролировать заряд батарей, хотя их работы хватает на несколько лет.

термостата living eco – Установка

Watch this video on YouTube

Виды терморегуляторов

По принципу действия термостаты подразделяются на механические, электронные и полуэлектронные. Каждый вид отличается устройством, принципом работы, имеет определенные достоинства и недостатки.

Механические

Устройство с ручной настройкой. Прибор состоит из термо клапана и высокочувствительной головки.

Механизм работает стабильно и качественно без внешней энергии по следующему принципу:

1. Под температурным воздействием изменяется объем теплоносителя в системе.
2. Сильфон воспринимает изменения и перемещает регулирующий золотник.
3. Чувствительный элемент перемещает шток, который регулирует и контролирует подачу теплоносителя в радиатор.

Главные достоинства механических терморегуляторов:

• низкая стоимость;
• простота установки.

Но минусов у механических устройств больше:

• меньшая эффективность;
• необходимость постоянной регулировки;
• быстрый выход из строя защитного колпачка.

Электронный

Электронный терморегулятор

Внутри этого устройства установлен микропроцессор, который отвечает за прогрев радиатора. Прибор оснащен датчиком, который замеряет, нагрев теплоносителя или воздуха в помещении. Полученные данные используются для настройки. Этот вид терморегулятора можно настроить поградусно.

Для регулировки электронного устройства используют кнопочную панель. Показатели отражаются на дисплее. Электронный прибор имеет в своей конструкции механическую часть, сходную с вышеописанным прибором. Сильфон в устройстве цилиндрический, стенки выполнены в виде гофры.

Мнение эксперта
Гребнев Вадим Савельевич
Монтажник отопительных систем

Внутри находится реагирующее на окружающую температуру вещество. При нагревании оно расширяется и повышает давление внутри. Положение штока изменяется, так регулирует объем теплоносителя. При понижении температуры происходит обратный процесс. Ресурс электронного терморегулятора – не менее 10 лет.

Производители предлагают пользователям 2 вида электронных приборов:

1. закрытые – с автонастройкой;
2. открытые – все настройки нужно вводить самостоятельно.

Полуэлектронные

Принцип их работы схож с механическим, но есть некоторые отличия. Сильфонная головка ориентируется на температуру в помещении. Датчик у приборов выносной. Он соединяется с рабочей частью капиллярной трубкой.

Автоматическая регулировка

Без вмешательства человека работают терморегуляторы. Существует две конструктивные разновидности:

1. Механический.
2. Электронный.

Оба варианта регулируют размер просвета и таким образом уменьшают или увеличивают проходящий поток.

Человек выставляет на термоголовке (или на кнопках в электронном варианте) желаемую мощность, температуру, а устройство придерживается выбранных настроек.

Единожды выставив комфортный показатель можно месяцами не возвращаться к настройкам, как бы ни менялась подача с теплоцентрали и погода за окном.

Кстати, терморегулятор выполняет, в том числе, функцию запорной арматуры. Им можно полностью отключить батарею от стояка, если потребуется ремонт.

Место для установки термостата

На функционирование регулятора влияют такие обстоятельства:

• наличие прямых солнечных лучей;
• циркуляция воздуха в комнате;
• температурный режим вне здания;
• посторонние источники холода или тепла в комнате.

В частных строения термостаты, прежде всего, устанавливаются на верхних этажах, поскольку разогретый воздух идет к верху и температурная разница на верхних и нижних уровнях дома сильно разнится. Регуляторы нужно ставить по горизонтали труб, неподалеку от точки ввода в обогревательный прибор.

В частном доме рациональнее всего ставить панельные батареи малой емкости и оснащать их термостатами, быстро откликающимися на манипуляции термостатическими клапанами. Однако при этом нужно избегать радиаторов, прикрытых занавесками, декоративными покрытиями или решетками, а также другими предметами. В противном случае будет нарушена возможность правильной оценки температурного режима в помещении. Эту рекомендацию можно обойти, если установить дистанционный датчик, находящийся от клапана на расстоянии 2-7 метров, что позволит контролировать температуру возле местонахождения контролирующего устройства.

Обратите внимание! В многоквартирных домах монтаж терморегулятора нужно начинать там, где колебания температур особенно ощутимы: кухня, главная комната, помещения, подверженные прямым солнечным лучам

Принцип работы термоголовки

Наиболее распространенная, механическая термостатическая головка способна реагировать на температуру, так как внутри нее расположена емкость, заполненная веществом, которое меняет свой объем в зависимости от степени нагрева. Это может быть и жидкость, и газ. Нагреваясь, вещество расширяется и давит на нажимной шток. Емкость с газом или жидкостью получила название «сильфон». В другой разновидности термостатов — ручных — регулировка величины открывания клапана осуществляется с помощью оцифрованной вращающейся рукоятки, которая расположена на термостатической головке.

Терморегулятор на батареи отопления. Как правильно установить терморегулятор на батарею

Зачем нужен терморегулятор?

Температурный регулятор, устанавливаемый на радиаторы, позволяет контролировать количество тепла, поступающего в конкретную комнату, за счет увеличения или уменьшения потока жидкого теплоносителя. С его помощью можно не только установить комфортную температуру в каждом помещении, но и сэкономить, если квартира оборудована теплосчетчиком.

В многоквартирных домах при слишком высокой температуре в комнате хозяева вынуждены открывать форточки, отапливая при этом улицу. Если за тепло нужно платить по нормативам, как часто бывает в хрущевках, то это не так страшно. Но при наличии счетчиков тепла деньги жильцов буквально вылетают в окно. И другая ситуация: нет смысла по полной программе отапливать квартиру, когда никого нет дома.

Более выгодно положение обладателей автономных систем отопления. Они могут регулировать подачу тепла в квартиру на выходе из котла. Но без использования термостатов обеспечить комфортный температурный режим во всех комнатах не получится.

Устройство и принцип действия терморегулятора

Конструкция стандартного терморегулятора для радиатора отопления состоит из клапана и специальной термостатической головки. В рассматриваемом устройстве клапан является т.н. исполнительным прибором. В состав термостатической головки входит специальный цилиндр с рабочим веществом. Данное вещество чувствительно к изменению температуры и именно благодаря ему терморегулятор может выполнять свою главную функцию.

Терморегулятор для батареи отопления

С повышением температуры объем рассматриваемого вещества увеличивается. Уменьшение же температуры приводит к обратной реакции. При таких изменениях объема вещества происходит движение нажимного штока, сопряженного с цилиндром.

Головка терморегулятора установлена на клапане. При постоянном расширении и сжатии вещества шток сдавливает либо же отпускает специальный запирающий подпружиненный конус, который открывает либо же закрывает проходное отверстие, контролируя подачу главного теплоносителя.

Клапаны радиаторных терморегуляторов DANFOSS

Термостат для радиатора может работать с использованием газового и жидкого рабочего вещества. В соответствии с этим параметром существующие приборы подразделяются на газонаполненные и жидкостные. Терморегуляторы с газовым рабочим веществом быстрее откликаются на температурные изменения. Жидкостные же более точно реагируют на перепады давления в цилиндре, что позволяет осуществлять максимально точное регулирование температуры.

Терморегулятор

Терморегулятор работает по одинаковому принципу, как в простых однотрубных, так и в двухтрубных отопительных системах. Разница заключается лишь в величине сопротивления клапанов: в однотрубных отопительных системах этот параметр заметно ниже, чем при двухтрубном обогреве.

Подходящий терморегулятор следует подбирать еще на этапе проектирования и разработки инженерных систем. В случае же, если устройство будет устанавливаться на уже смонтированные и подключенные батареи отопления, эффективность его работы существенно снизится.

Электронный терморегулятор

В продаже доступны терморегуляторы с ручным и автоматическим программным управлением. Программные модели более удобны. Их устройство таково, что они позволяют контролировать температуру в обогреваемой комнате, подстраиваясь под разнообразные дополнительные факторы, к примеру, время суток. Электромеханические же устройства способны лишь поддерживать температуру на одном установленном уровне.

Терморегулятор радиаторный угловой

Механический терморегулятор работает по принципу утюга: прогревая комнату до заданной температуры, устройство отключается, а как только воздух остынет на пару градусов – включается снова.

Установка и регулировка

Терморегулятор работает хорошо, когда его установка выполнена по всем правилам и учетом некоторых нюансов. Чтобы его работа была эффективной, долговечной, корректной, необходимо изначально обеспечить свободный доступ, особенно если это приборы механического управления. Терморегулирующий элемент автоматического вида нельзя закрывать занавесками либо радиаторными экранами. От этого анализ температурных колебаний может иметь погрешности.

Перед непосредственной установкой терморегулятора из отопительной системы сливают всю воду. Подготавливают необходимый инвентарь и монтажный комплект для подключения, не забывая про комплектующие. Монтаж прибора нужно выполнять перпендикулярно по отношению к расположению панели радиатора. Стоит помнить, что направление потока теплоподачи должно совпадать с направлением стрелки терморегулятора.

Если положение термоголовки после монтажа будет вертикальным, это отразится на корректности работ сильфона. Однако данный нюанс не имеет отношения к приборам с выносным датчиком либо внешним блоком управления. Нельзя монтировать терморегулятор там, где на него будут постоянно попадать солнечные лучи. Кроме того, не всегда корректна работа устройства, если его местоположение находится рядом с крупной бытовой техникой с тепловым излучением. То же правило касается и вариантов скрытого типа, которые маскируют внутрь ниш для повышения эстетической привлекательности интерьера помещения.

Как делать?

Если во время подключения отопления в квартире или доме нет, необходимо открыть терморегулятор полностью. Это избавит клапан от деформирования, а регулятор – от засорения. Если монтаж выполняют в частном доме с двумя и более этажами, работу начинают с верхнего, поскольку теплый воздух всегда поднимается

Важно учесть и помещения, где колебания температуры более выражены. К ним относят кухню, комнаты, залитые солнцем, и помещения, где часто собираются домочадцы

Независимо от схемы, терморегулятор всегда устанавливают на трубе подачи. Пока клапан не готов, термоголовку не вынимают из упаковки. Трубы подводки, расположенные горизонтально, обрезают на нужном расстоянии от батареи. Если на батарее ранее был установлен кран, его отсоединяют. От клапана, а также запорного элемента откручивают хвостовики с гайками. Их фиксируют в пробки радиатора отопления.

Трубную обвязку после сборки в выбранном месте крепят к горизонтальным трубам подводки стояка. Клапан прикручивают к входу батареи, следя за тем, чтобы его положение было горизонтальным. Можно перед ним вмонтировать в системы шаровой кран

Это позволит упростить замену терморегулятора при необходимости, будет его профилактикой повышенной нагрузки, что важно при эксплуатации вентиля в качестве запорной арматуры

Клапан соединяют с магистралью, подающей теплоноситель

После этого открывают воду, заполняют ею систему и проверяют герметичность соединений, что особенно важно, когда нужно поставить прибор на старые батареи. Никаких подтеканий и просачивания воды быть не должно

Это нужно устранять путем подтягивания мест креплений. По мере необходимости выполняют предустановку клапана. Для нее оттягивают стопорное кольцо, после этого совмещают метку с необходимым делением. После этого кольцо стопорят.

Остается установить на клапан термоголовку. При этом ее могут крепить посредством накидной гайки либо защелкивающим механизмом. Устанавливать терморегулятор на батарею можно в том случае, если материалом ее изготовления является алюминий либо сталь, а также если конструкция радиатора биметаллическая. Чугунные характеризуются высокой тепловой инертностью, поэтому для таких батарей нет смысла устанавливать данные приборы.

Как настроить?

Если необходимо настроить терморегулятор во избежание путаницы в работе датчика, нужно изначально создать правильные условия в конкретном помещении.

Проводить работу можно по следующей схеме:

• закрывают окна, двери, выключают имеющиеся кондиционеры или вентиляторы;
• в комнате кладут термометр;
• клапан для подачи теплоносителя открывают полностью, поворачивая влево до упора;

• через 7-8 минут радиатор перекрывают, поворачивая клапан до упора вправо;
• ждут до тех пор, пока понижающаяся температура не станет комфортной;
• плавно открывают клапан до тех пор, пока не будет отчетливо слышен шум теплоносителя, указывающий на наиболее комфортные условия температурного фона помещения;
• вращение прекращают, оставляя клапан в данном положении;
• если нужно изменить комфортность температуры, используют регулятор термоголовки.

Как выбрать терморегулятор для радиаторов отопления

В странах постсоветского пространства до 40% энергоресурсов уходит на нужды отопления и вентиляции зданий, это в несколько раз больше, чем у продвинутых европейских стран. Вопрос энергосбережения стоит остро, как никогда, особенно на фоне постоянного повышения стоимости энергоносителей. Одним из устройств, позволяющих экономить тепловую энергию в доме, является терморегулятор для батареи, чья установка может уменьшить расход тепла до 20%. Но для этого необходимо правильно подобрать регуляторы к системе отопления и выполнить их монтаж, о чем и будет рассказано в данной статье.

Разновидности и выбор терморегуляторов

По исполнению радиаторные вентили делятся на 3 группы:

• прямые;
• угловые;
• в составе гарнитуры подключения отопительных приборов.

Если с прямыми и угловыми терморегуляторами все понятно, то о гарнитуре следует сказать отдельно. Она позволяет одновременно установить термостат на батарею и подключить ее к трубам, выходящим прямо из пола. Хотя цена подобной гарнитуры выйдет больше, чем традиционные подводки из труб, зато выглядеть подобное присоединение будет куда эстетичнее.

Гарнитура подключения радиатора со встроенным термостатом

Для двухтрубных систем с циркуляционным насосом отопления подойдет любой из перечисленных клапанов, вопрос заключается лишь в способе подключения отопительного прибора, а с технической точки зрения все они одинаковы. Другое дело – однотрубная схема, для нее лучше купить специальный регулятор температуры батареи с увеличенным проходным сечением седла. Такие терморегуляторы оказывают меньшее гидравлическое сопротивление, что хорошо видно на схеме:

Помимо клапанов, следует выбрать также и термоголовки для батарей, и тут сразу же рекомендация: клапан и головка должны быть от одного производителя, а стыковочные резьбы совпадать. Стандартная резьба на вентиле – М28 и М30. Вообще, выбор конструкций головок не слишком широк – кроме обычных элементов со встроенным сильфоном есть еще изделия с электронным блоком управления и дисплеем. Эти терморегуляторы – программируемые, их можно настраивать на поддержание различных температур в комнате в течение дня.

Совет. Выбирая программируемую термостатическую головку, помните, что она нуждается в электропитании от батарей или сети. Чтобы терморегулятор работал корректно, за наличием электропитания придется следить.

Регулятор тепла для чугунной батареи

Можно ли установить радиаторный терморегулятор на чугунную батарею и как это сделать правильно.

Автоматические радиаторные терморегуляторы уже давно стали стандартом для систем отопления в новых городских домах. Сегодня этими устройствами оборудованы батареи почти в каждой новостройке. Однако в старом жилом фонде дело обстоит иначе, поэтому его жителям зачастую приходится самим заботиться об установке терморегуляторов на радиаторы отопления. Нередко можно услышать, что в домах с чугунными батареями сделать это невозможно в принципе. Так ли это? Давайте разберёмся.

Как работает терморегулятор

Радиаторный терморегулятор – это устройство, которое регулирует подачу теплоносителя в отопительный прибор в зависимости от температуры в помещении. Он состоит из двух частей – радиаторного клапана и термоголовки.

Клапан открывает и перекрывает подачу теплоносителя в радиатор. Термоголовка реагирует на изменение температуры воздуха и управляет клапаном. Вот как это происходит:

• Вращая рукоятку термоголовки, вы задаете преднастройку температуры воздуха, которую будет поддерживать терморегулятор в помещении;
• Когда воздух прогревается до выбранной вами температуры, термоголовка срабатывает и перекрывает клапан. Теплоноситель перестаёт поступать в батарею, она постепенно остывает. Температура в комнате начинает снижаться;
• Когда температура воздуха снижается на 1 °C ниже той, которую вы установили с помощью рукоятки, термоголовка снова открывает подачу теплоносителя в радиатор. Он нагревается, температура воздуха снова растёт;
• Этот цикл всё время повторяется. Таким образом, температура в помещении всегда будет колебаться около выбранной вами установки, примерно ±2 °C.

Можно ли поставить терморегуляторы на чугунные батареи

Работа терморегулятора никак не связана с типом и конструкцией радиатора отопления. Устройство устанавливают не на саму батарею, а на трубу, по которой в неё подаётся теплоноситель. Поэтому ответ – да, терморегуляторы можно поставить на чугунные батареи, как и на любые другие.

Есть несколько мифов относительно установки терморегуляторов на чугунные батареи, которые стоит развенчать:

Миф 1. В системах отопления старых домов очень высокое давление, из-за этого радиаторный клапан может потечь. Это не так, если вы используете терморегуляторы c радиаторными клапанами Danfoss RTR-G. Они сертифицированы для России и рассчитаны на работу в отечественных системах теплоснабжения со всеми их особенностями. В частности, клапаны RTR-G, которые предназначены для однотрубных систем отопления, рассчитаны на повышенное рабочее давление 16 бар. Именно однотрубные системы присутствуют в большинстве старых домов и обычно ассоциируются со скачками давления (чтобы давление не «прыгало», выполняют балансировку системы, но это тема для отдельного разговора).

Миф 2. В наших системах отопления грязная вода, поэтому терморегуляторы выйдут из строя.

Это тоже неверно. Радиаторные клапаны RTR нечувствительны к песку и окалине, которые могут попадать в теплоноситель.

Миф 3. У чугунных батарей большая инерция (они долго остывают и нагреваются), поэтому терморегуляторы не выполняют свою функцию.

Массивный радиатор действительно дольше прогревается и дольше остывает, однако это лишь увеличивает интервалы между срабатываниями термоголовки. Если батарея перекрыта и теплоноситель через неё не течёт – нагреваться сама собой она не может, из чего бы она ни была сделана. Это противоречит законам физики.

• Совет
  С чугунными батареями используйте термоголовки с газонаполненным температурным датчиком, например, Danfoss RTR 7090. Они быстрее всего реагируют на колебания температуры. Время срабатывания газонаполненного датчика – всего 8-10 минут. Поэтому в помещении будет комфортный микроклимат с радиаторами любого типа. Ещё быстрее работают электронные термоголовки.

Подробнее об устройстве, принципе работы и выборе терморегуляторов можно почитать здесь.

Как правильно установить терморегулятор на чугунную батарею

Здесь мы будем исходить из того, что речь идёт о массивных радиаторах «гармошкой», которые являются своего рода стандартом для старого жилого фонда. Иногда можно также встретить дизайнерские чугунные батареи современного производства, но на этом мы сейчас не будем останавливаться.

Итак, говоря о старом жилом фонде, мы подразумеваем однотрубную стояковую разводку системы отопления с подводкой к радиаторам трубами из оцинкованной стали.

В этом случае есть несколько правил, которых следует придерживаться при монтаже терморегуляторов:

• В однотрубных системах между стояком и терморегулятором обязательно устанавливают перемычку – байпас. Если этого не сделать, то ваш терморегулятор будет перекрывать не только подачу теплоносителя в батарею, но и весь стояк.
• Для байпаса используйте трубу меньшего диаметра, чем подводка. Например, если подводка выполнена трубой D20, сделайте перемычку из трубы D15. Это повысит эффективность работы радиатора, особенно если он небольшого размера.
• Радиаторный клапан всегда ставят на подаче, то есть на том патрубке, по которому теплоноситель поступает в батарею. Он может быть как верхним, так и нижним: это зависит от устройства системы отопления в конкретном доме (с верхним или нижним разливом). Выяснить это нужно заранее.
• На обратном патрубке рекомендуется установить запорный шаровый кран – между радиатором и байпасом.
• Все монтажные узлы, за исключением мест присоединения радиаторного клапана и шарового крана, должны быть неразъёмными и только сварными. Надставлять стояки и патрубки посредством резьбовых соединений категорически запрещается.
• Перед началом работ необходимо спустить воду из стояка. Это нужно делать даже летом, поскольку система отопления всегда заполнена водой.
• По завершении работ необходимо провести опрессовку системы – испытать её на отсутствие протечек под давлением. Опрессовку выполняют в присутствии представителей управляющей компании, которые должны вместе с собственником квартиры подписать акт ввода в эксплуатацию.

Как правильно установить термоклапан

Иногда у пользователей возникают жалобы на течь в месте монтажа термоклапана. Чтобы избежать этого, нужно следовать некоторым простым правилам или убедиться в том, что о них знает выполняющий работу сантехник – рекомендации производителя никогда не бывают лишними:

• Перед установкой убедитесь, что ниппель радиаторного клапана чистый. При необходимости протрите его, удалите грязь и пыль.
• Клапаны выпускаются со стандартным или самоуплотняющимся (с прокладкой) ниппелем (хвостовиком). Монтаж стандартного ниппеля выполняют с герметизацией фум-лентой, льном или тефлоновой нитью. Ни в коем случае не применяйте краску! Самоуплотняющийся ниппель не требует дополнительной герметизации. Однако если радиаторная пробка имеет сколы или другие повреждения, нужно использовать уплотнение (см. выше).
• Применяйте только тот ниппель, который шёл в комплекте с термоклапаном. Шлифовка конусов ниппеля или клапана с применением абразивных материалов не допускается. Если по какой-то причине на конусах появились царапины – смажьте их поверхность высокотемпературным герметиком или силиконом. Дополнительная герметизация не требуется.
• Применяйте только стандартный инструмент и соблюдайте требуемое усилие затяжки в соответствии с рекомендациями производителя.

Правильно установленный терморегулятор прослужит долгие годы и не вызовет проблем при эксплуатации. Если они всё же появились – узнайте о способах устранения неудобств в этой статье.

часто задаваемых вопросов | Калифорния Хит

Потому что знание — это полдела

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ

Каковы гарантии на продукт? (подробности см. на нашей странице гарантии ЗДЕСЬ)

​

• 1 год — Дефекты производителя и качество изготовления

• 90 дней — все батареи

• 2 года — все контроллеры

• Пожизненная гарантия — нагревательные элементы и вилки для одежды

​

Совместима ли одежда/аксессуары с подогревом California Heat с другими брендами?

Да, некоторые бренды. Есть бренды, которые недавно изменили свои разъемы/разъемы, поэтому, пожалуйста, позвоните нам для получения более подробной информации, чтобы обеспечить наилучшие впечатления от одежды с подогревом.

​

Что делать, если одежда с подогревом, батарея 12 В или батарея 7 В намокнет?

Вся проводка нашей одежды покрыта прочным покрытием, поэтому нет риска, что она намокнет.

Аккумуляторы (и другие аксессуары с подогревом) водонепроницаемы и выдерживают большинство погодных условий. Однако батарею нельзя погружать в воду или другие жидкости.

 

Можно ли стирать одежду с подогревом?

Да. Стирайте вручную с мягким моющим средством и сушите в подвешенном состоянии. Вы также можете поместить одежду в стиральную машину, просто застегните все незакрепленные провода, поместите одежду в мешок для нижнего белья и установите стиральную машину на деликатный режим. Обязательно вынимайте батарейки и любые другие предметы из карманов. НЕ ПОДВЕРГАТЬ ХИМИЧЕСКОЙ ЧИСТКЕ. НЕ ГЛАДИТЬ. НЕ СУШИТЬ В МАШИНЕ.

​

В чем разница между одеждой с подогревом 7В и 12В?

​

ОДЕЖДА НА БАТАРЕЯХ НА 7В ДЛЯ УЛИЦА

Что это за батарея?

Это перезаряжаемый литий-ионный аккумулятор 7 В, 3500 мАч.

 

Как долго батарея 7 В будет питать мою одежду?
Продолжительность колеблется от 2 до 11 часов, но зависит от конкретного подключенного продукта и настройки температуры. Например, жилет не менее 2-8 часов против шарфа 3-11 часов.

Встроенный контроллер батареи имеет 4 уровня мощности для управления выходной температурой: 25%, 50%, 75%, 100%. Выходная температура колеблется от приблизительно 105°F до 135°F.

 

Как зарядить аккумулятор и что входит в комплект одежды?

Аккумулятор можно заряжать с помощью наших настенных или автомобильных зарядных устройств на 7 В. Обычно для полной зарядки полностью разряженной батареи требуется 3-4 часа. Вся одежда поставляется со всем необходимым для работы следующим образом:

Каков типичный срок службы батареи?

При правильном уходе срок службы до 500 циклов зарядки. Чтобы продлить срок службы аккумулятора, поддерживайте уровень заряда не менее 25 %, когда он не используется, и избегайте длительного хранения в экстремально жарких или холодных условиях.

​

Могу ли я подключить одежду на 7 В к источнику питания на 12 В?

Да! С помощью гибридного контроллера нагрева вы можете питать оборудование с подогревом с питанием от батареи 7 В, используя мотоцикл, автомобиль Powersport или любой дополнительный порт 12 В.

12V POWERSPORT & ОДЕЖДА ДЛЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

Может ли моя 12-вольтовая электрическая система справиться с розыгрышем?

Обратитесь к руководству пользователя, чтобы узнать мощность 12-вольтовой электрической системы вашего автомобиля. На изображении ниже приведены итоговые значения, основанные на подключении к источнику питания 12 В. Мы всегда рекомендуем использовать предохранитель на 15 А, уже входящий в комплект аккумуляторной батареи. Он легко справится со всем комплектом одежды с подогревом.

​

​

​

​

Почему мой контроллер мигает красным?
Обычно это вызвано обратным скачком напряжения на контроллере. Это встроенная отказоустойчивость для предотвращения перегрева контроллера. Чтобы исправить это, выключите и снова включите контроллер. Для достижения наилучших результатов заведите велосипед перед подключением к сети.

Как подключить 2 человека к одному и тому же 12-вольтовому автомобилю?

У каждого человека должны быть отдельные регуляторы температуры и независимые соединения питания (т. е. аккумуляторные жгуты). Использование только одного контроллера и подключения к источнику питания может привести к перегрузке аккумулятора или контроллера, что может привести к повреждению продуктов, их неправильной работе и/или причинить телесные повреждения.

​

В чем разница между контроллерами температуры 12 В и как они подключаются?

Вилки имеют цветовую маркировку и соответствуют вилкам на одежде с подогревом. Красный штекер предназначен для подключения жгута аккумуляторной батареи или другого коаксиального кабеля (адаптер BMW/аккумуляторного тендера или дополнительный порт 12 В).

​

Как подключить одежду с подогревом для мотоциклов/автомобилей и мотоциклов 12 В?

(см. также схему 12 В внизу страницы)

Существует несколько способов подключения одежды к источнику питания 12 В:

1. Жгут аккумуляторной батареи

Жгут аккумуляторной батареи подключается непосредственно к положительному и отрицательному полюсам аккумулятора. Он включает в себя предохранитель на 15 А, который может выдержать натяжение всего комплекта одежды с подогревом.

​

2. Вилка для принадлежностей 12 В / адаптер для вилки BMW

Адаптер подключается непосредственно к стандартной розетке постоянного тока 12 В, которая обычно используется в транспортных средствах, включая автомобили, автобусы, лодки, тракторы и т. д. Он также превращается в штекер адаптера BMW, сняв красный пластиковый колпачок. В комплекте предохранитель на 8А.
 

3. Гнездовой кабель SAE к коаксиальному кабелю)

Гнездовой кабель SAE к коаксиальному кабелю может быть подключен непосредственно к кабелю аккумуляторной батареи, однако предохранитель в аккумуляторной колодке большинства спортивных автомобилей рассчитан только на 3-5 ампер. Поэтому вы ДОЛЖНЫ заменить предохранитель, чтобы общий ток подключенной одежды не превышал максимальный ток предохранителя. Если вы решите подключиться таким образом, мы рекомендуем больше не использовать его в качестве аккумуляторной батареи, чтобы избежать неисправности, которая может привести к повреждению вашей батареи.

ВНИМАНИЕ! При всех способах подключения ВСЕГДА следует использовать регулятор температуры. Контроллер регулирует тепловую мощность, чтобы вам было комфортно и безопасно кататься. Без контроллера вы будете испытывать постоянную температуру не менее 135 ° F.

1.

2.

3.

 

 

 

Носки Meister с подогревом на батарейках — модель на 8+ часов с контролем температуры

1129HS8JGSM

---

Поделитесь этим продуктом

• Встроенный нагревательный элемент полностью согревает мысок
• Плавный контроль температуры с 4 вариантами уровня нагрева для желаемого уровня комфорта
• 8+ часов нагрева на одном заряде!
• Модель выше голени не сползает в отличие от других носков
• Батарейки удобно крепятся в верхней части голени в удобных карманах
• Уникальная смесь шерсти, хлопка и спандекса обеспечивает сочетание тепла и комфорта
• Включает 2 перезаряжаемых аккумуляторных блока большой емкости 3,7 В 4000 мАч
• Выход USB-C можно использовать для зарядки телефона
• Идеально подходит для занятий зимними видами спорта, походов, зрелищ и хронически холодных пальцев ног

Носки с подогревом Meister 8+ Hour Battery Heated созданы для любителей активного отдыха, любителей зимнего спорта, спортивных зрителей и тех, у кого хронически холодные пальцы ног!

Нагревательные элементы встроены в верхнюю часть носка и излучают тепло, согревающее всю стопу. Носки питаются от двух аккумуляторов емкостью 4000 мАч, которые обеспечивают тепло в течение всего дня. Каждая батарея весит всего 4 унции и плотно помещается в карманы в верхней части носков. Аккумуляторы могут быть настроены на 4 различных режима нагрева в зависимости от вашего уровня комфорта. Они также оснащены розеткой USB-C для зарядки телефона во время приключений (кабель для зарядки не входит в комплект).

Эти носки с подогревом Meister изготовлены из специальной смеси шерсти, хлопка и спандекса, что обеспечивает тепло, комфорт и спортивный вид. Благодаря эластичной конструкции выше голени эти носки не соскальзывают, как другие носки, в то время как аккумуляторные блоки удобно и надежно сидят над голенями.

В комплект входят 1 пара носков с подогревом Meister Battery, 2 перезаряжаемых аккумуляторных блока емкостью 4000 мАч и 1 настенное зарядное устройство переменного тока с двумя выходами. Купите носки Meister 8+ Hour Battery с подогревом сегодня и наслаждайтесь комфортом теплых пальцев ног в течение всего дня!

Все товары доставляются в течение 24 часов с нашего склада в Тигарде, штат Орегон, США.
Нужно быстро? Мы предлагаем варианты FedEx Express на 1-2 дня за дополнительную плату.

Живете где-то еще? Наши недорогие варианты доставки указаны ниже:

• Протектораты AK, HI, PR и США: FedEx Priority (3-5 дней) или USPS (3-8 дней)
• Канада и Мексика: FedEx Ground (4–8 дней), FedEx Priority (2–4 дня), UPS Mail Innovations (6–12 дней)
• Во всем мире: FedEx Priority (3-5 дней), UPS Mail Innovations (6-12 дней)

Обновление отслеживания доставки обычно занимает 1-2 рабочих дня. Вы получите уведомление об отправке и ссылку для отслеживания, как только она будет доступна. Все транзитные сроки доставки рассчитываются в рабочих днях (с понедельника по пятницу) и не включают выходные и праздничные дни.

Мы делаем все возможное, чтобы свести к минимуму любые задержки или расходы на таможне, но обратите внимание, что все таможенные пошлины, сборы и задержки являются обязанностью покупателя в его стране.

Country

United StatesCanadaFranceAustralia—AfghanistanÅland IslandsAlbaniaAlgeriaAndorraAngolaAnguillaAntigua & BarbudaArgentinaArmeniaArubaAscension IslandAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBosnia & HerzegovinaBotswanaBrazilBritish Indian Ocean TerritoryBritish Virgin IslandsBruneiBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCanadaCape VerdeCaribbean NetherlandsCayman IslandsCentral African RepublicChadChileChinaChristmas IslandCocos (Keeling) IslandsColombiaComorosCongo — BrazzavilleCongo — KinshasaCook IslandsCosta RicaCroatiaCuraçaoCyprusCzechiaCôte d’IvoireDenmarkDjiboutiDominicaDominican RepublicEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial GuineaEritreaEstoniaEswatiniEthiopiaFalkland IslandsFaroe IslandsFijiFinlandFranceFrench GuianaFrench PolynesiaFrench Southern ТерриторииГабонГамбияГрузияГерманияГанаГибралтарГрецияГренландияГренадаГваделупаГватемалаГернсиГвинеяГвинея-БисауГайанаГаитиГондура sHong Kong SARHungaryIcelandIndiaIndonesiaIraqIrelandIsle of ManIsraelItalyJamaicaJapanJerseyJordanKazakhstanKenyaKiribatiKosovoKuwaitKyrgyzstanLaosLatviaLebanonLesothoLiberiaLibyaLiechtensteinLithuaniaLuxembourgMacao SARMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMoldovaMonacoMongoliaMontenegroMontserratMoroccoMozambiqueMyanmar (Burma)NamibiaNauruNepalNetherlandsNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorfolk IslandNorth MacedoniaNorwayOmanPakistanPalestinian TerritoriesPanamaPapua New GuineaParaguayPeruPhilippinesPitcairn IslandsPolandPortugalQatarRéunionRomaniaRussiaRwandaSamoaSan MarinoSão Tomé & PríncipeSaudi ArabiaSenegalSerbiaSeychellesSierra LeoneSingaporeSint MaartenSlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSouth Georgia & South Sandwich IslandsSouth KoreaSouth SudanSpainSri LankaSt. Бартелеми Св. ЕленаСв. Китс и НевисСент. Люсия Св. МартинСт. Пьер и МикелонСв. Винсент и ГренадиныСуданСуринамШпицберген и Ян-МайенШвецияШвейцарияТайваньТаджикистанТанзанияТаиландТимор-ЛештиТогоТокелауТонгаТринидад и ТобагоТристан-да-КуньяТунисТурцияТуркменистанОстрова Теркс и КайкосТувалуСША. Отдаленные островаУгандаУкраинаОбъединенные Арабские ЭмиратыВеликобританияСоединенные ШтатыУругвайУзбекистанВануатуВатиканВенесуэлаВьетнамУоллис и ФутунаЗападная СахараЙеменЗамбияЗимбабве

Почтовый индекс

Важность контроля температуры промышленных аккумуляторов

Литий-ионные аккумуляторы находят применение во многих отраслях промышленности, где требуются мобильные источники питания.

Технология литий-ионных аккумуляторов зарекомендовала себя как не требующая особого ухода, универсальная и мощная альтернатива традиционным промышленным источникам энергии, таким как свинцово-кислотные аккумуляторы или двигатели внутреннего сгорания.

При использовании литий-ионных аккумуляторов важно помнить о температуре, как внутренней, так и внешней. Аккумуляторы могут эффективно работать при определенных рабочих температурах, поэтому очень важно понимать, как аккумулятор может работать в жарких или холодных условиях.

Несмотря на то, что литий-ионные аккумуляторы могут работать в гораздо более широком диапазоне температур по сравнению со свинцово-кислотными аккумуляторами, экстремально высокие или низкие температуры могут повлиять на работу литий-ионных аккумуляторов.

Важно понимать, как точно измерять и контролировать температуру батареи, чтобы избежать неблагоприятных последствий.

Самый простой способ измерения и контроля внутренней температуры батареи — это система управления батареями (BMS), которая напрямую измеряет температуру с помощью внутренних датчиков, а затем соответствующим образом охлаждает или нагревает батарею.

 

Что происходит с литий-ионными батареями при низких температурах?

Как правило, литий-ионные батареи можно разряжать при температуре до -4°F, но их плотность энергии и емкость могут снижаться при экстремально низких температурах.

При очень низких температурах ионы движутся через электролиты медленнее, что приводит к снижению емкости.

Кроме того, низкие температуры вызывают снижение скорости переноса заряда, что может затруднить зарядку аккумулятора. Самая низкая температура зарядки литий-ионного аккумулятора – 32°F.

Если аккумулятор заряжается при отрицательных температурах, это может вызвать постоянное накопление межфазного слоя твердого электролита (SEI) на аноде, вызывая необратимое повреждение аккумулятора.

Литий-ионные аккумуляторы в индустрии холодильных камер

Производители литий-ионных аккумуляторов смогли обойти ограничения низких температур благодаря специальной конструкции аккумуляторов, рассчитанных на низкие температуры. Батарея может быть оснащена нагревателями, которые могут поддерживать оптимальную температуру батареи в течение всей смены. Это делает литий-ионный аккумулятор одним из лучших вариантов для холодильных складов и других применений с низкими температурами.

К счастью, некоторые производители литий-ионных аккумуляторов предлагают варианты нагревателей аккумуляторных батарей для вилочных погрузчиков, специально предназначенные для более низких температур, так что вы можете воспользоваться всеми преимуществами литиевой технологии, не беспокоясь о деградации.

Управляется системой управления батареями, которая измеряет внутреннюю температуру батареи и соответствующим образом регулирует ее. Интегрируя нагреватель в аккумуляторную батарею, литий-ионные батареи могут оставаться при контролируемой температуре без ухудшения характеристик батареи. Таким образом, батареи могут храниться в морозильной камере во время использования в течение всей смены.

По мере того, как литий-ионные аккумуляторы становятся все более доступными, а технология продолжает развиваться, они смогли добиться успеха в холодильных складах. Литий-ионные батареи изменили работу многих менеджеров холодовой цепи благодаря возможности зарядки по возможности и мониторингу производительности BMS.

Что происходит с литий-ионными батареями при высоких температурах?

Как правило, литий-ионные аккумуляторы можно заряжать при температуре окружающей среды до 113°F и разряжать при температуре до 140°F.

Когда речь идет о предотвращении воздействия высоких температур, следует соблюдать осторожность: даже если внешняя среда может быть достаточно прохладной, батарея все равно может нагреваться внутри при высоком токе.

Воздействие чрезвычайно высоких температур может вызвать окисление катодного электролита, что приведет к потере емкости аккумулятора. Высокие температуры могут:

• Увеличить внутреннее сопротивление батареи, что приведет к потере мощности

• Ускорение процесса старения батареи, что приводит к более быстрому износу

При неправильном обращении или неправильном изготовлении батарей высокие температуры могут даже привести к тепловому выходу из строя, что является одной из основных угроз безопасности, связанных с литий-ионными батареями.

Выберите правильный химический состав литий-ионного аккумулятора, чтобы избежать перегрева

Литий-железо-фосфатный аккумулятор — лучший выбор для промышленного применения, поскольку он может работать в широком диапазоне температур. Мало того, что он может выдерживать повышенные температуры, его температура теплового разгона намного выше, чем у других типов литий-ионных химических соединений, таких как химические соединения лития, никеля, марганца, оксида кобальта (NMC).

Хорошо спроектированный аккумулятор имеет защиту от перегрева, запрограммированную как базовую функцию безопасности его BMS.

Не все литий-ионные аккумуляторы одинаковы. Литий-железо-фосфатные батареи имеют тепловой разгон до 518°F, что является одним из самых высоких показателей, что позволяет батарее иметь высокий запас прочности и стабильности даже при воздействии экстремальных температур.

Технология литий-ионных аккумуляторов зарекомендовала себя как универсальная альтернатива свинцово-кислотным источникам питания и источникам питания внутреннего сгорания. Благодаря широкому диапазону рабочих температур литий-ионные аккумуляторы являются одним из лучших вариантов для погрузочно-разгрузочного оборудования на складах-холодильниках.

 

Контроль температуры аккумуляторов | Группа DRÄXLMAIER

04 августа 2020 г. DRÄXLMAIER обеспечивает эффективное управление температурным режимом

Количество транспортных средств с электроприводом на дорогах по всему миру растет. Переход с автомобиля с двигателем внутреннего сгорания на электромобиль должен быть максимально простым для всех, кто решит это сделать. Он требует большой дальности, быстрой зарядки и высокой производительности, а также длительного срока службы. Для эффективного выполнения этих требований необходим правильный контроль температуры высоковольтных батарей.

Большое разнообразие
И это легче сказать, чем сделать. Большое разнообразие типов приводов и отсутствие стандарта аккумуляторных элементов приводит к большому разнообразию систем охлаждения. Таким образом, эффективное управление температурным режимом играет еще более важную роль в электромобилях.

Влияние на энергопотребление
Фундаментальная теорема термодинамики применима и к тепловым характеристикам аккумуляторов: сумма всех энергий в замкнутой системе постоянна. Помимо самонагрева, на энергетический баланс аккумуляторов влияет окружающая среда и передача энергии к радиатору. Особое внимание следует уделять разнице температур между самой холодной и самой теплой камерой. Даже незначительные различия во внутреннем сопротивлении могут вызвать различное распределение электричества в зависимости от соединения и типа ячейки. Это, в свою очередь, влияет на циклическое старение элементов батареи, которое зависит от использования, и тем самым на срок службы батареи.

Типы охлаждения аккумуляторов
Аккумуляторы можно охлаждать различными способами. Существуют активные и пассивные системы охлаждения, которые зависят от типа батареи. В последних клетки охлаждаются только за счет теплопроводности, излучения или естественной конвекции. В чисто электрических транспортных средствах для спортивного режима вождения следует предполагать стационарное охлаждение от шести до восьми киловатт. Простого пассивного охлаждения обычно недостаточно для этой цели. Активное охлаждение, с другой стороны, основано на принудительной конвекции, при которой произведенная тепловая энергия передается к радиатору через среду. Решения, работающие с хладагентами и теплообменником, особенно эффективны и поэтому часто используются для контроля температуры высоковольтных резервуаров.

Рекомендации по охлаждающей жидкости
При выборе идеальной охлаждающей жидкости необходимо учитывать многочисленные преимущества и недостатки. Системы с прямым охлаждением в настоящее время обладают наилучшей охлаждающей способностью, но также требуют большего количества охлаждающей жидкости, чем системы с непрямым охлаждением. С другой стороны, системы, охлаждаемые хладагентами, могут достигать более низких температур. Однако в этом случае ячейка не может быть нагрета средой. Более того, такие вещи, как вес, требования к безопасности, пространство для установки и адаптация к каждому типу ячеек, являются проблемой.

Синхронное проектирование
В общем, важно проанализировать не только аккумуляторную батарею, но и все источники тепла в автомобиле. Этот целостный подход также включает в себя такие детали, как распределительные коробки высокого напряжения или кабели и разъемы. Здесь стоит заранее оценить постоянные, динамические нагрузки и смоделировать их. Одновременное проектирование может повысить эффективность проектов транспортных средств, поскольку это поможет избежать ненужных циклов изменений.

О
Группа DRÄXLMAIER

Группа DRÄXLMAIER поставляет производителям автомобилей премиум-класса по всему миру сложные системы жгутов проводов, центральные электрические и электронные компоненты, эксклюзивные интерьеры и аккумуляторные системы для электромобилей. Сочетание ключевых компетенций в области внутренних, электрических, электронных и аккумуляторных систем делает компанию DRÄXLMAIER уникальной в отрасли. Таким образом, компания охватывает всю технологическую цепочку, от первоначальной идеи через процесс разработки и производства и до точной последовательной доставки продукции на сборочные линии производителей автомобилей премиум-класса. Группа DRÄXLMAIER, изобретатель жгутов проводов по индивидуальному заказу, разрабатывает новаторскую технологию жгутов проводов, а также электрические и электронные компоненты, причем все это непосредственно на предприятии. К ним относятся многовольтные и высоковольтные жгуты проводов, системы управления батареями и интеллектуальные распределители питания. DRÄXLMAIER работает над будущим безэмиссионной мобильности, предлагая решения для низковольтных и высоковольтных аккумуляторных систем. Являясь лидером на рынке внутренних систем для автомобилей премиум-класса, группа DRÄXLMAIER также поставляет производителям автомобилей премиум-класса окружающее освещение, центральные консоли, дверные и приборные панели, а также полные дверные модули и модули кабины.

Группа DRÄXLMAIER — международный поставщик автомобилей, имеющий около 65 предприятий в более чем 20 странах. Основанная в Германии в 1958 году, компания насчитывает около 72 000 сотрудников по всему миру. Для группы DRÄXLMAIER как предприятия, управляемого собственником, ответственное и дальновидное мышление всегда было основой экономического успеха. Таким образом, ключевым элементом ее стратегии является разработка бизнес-процессов и производственных процессов, а также продуктов более устойчивым образом и таким образом для повышения конкурентоспособности компании на долгосрочной основе.

В 2021 году объем продаж группы DRÄXLMAIER составил 4,6 миллиарда евро. Среди клиентов этого члена Топ-100 автомобильных поставщиков Audi, BMW, Jaguar, Land Rover, Maserati, Mercedes-Benz, MINI, Porsche и Volkswagen, а также калифорнийские производители автомобилей.

Охлаждающие батареи

КОНТАКТЫ
Austin

Новые инструменты и технологии помогают транспортным средствам с батарейным питанием регулировать температуру.

Джон Чаллен // Соавтор

Управление температурным режимом аккумуляторной батареи является серьезной проблемой в электромобилях.

Иллюстрация предоставлена ​​Audi AG

Управление температурным режимом аккумуляторной батареи является серьезной проблемой в электромобилях. Помимо увеличения риска возгорания, высокие температуры могут оказывать непосредственное влияние на дальность действия. Эффективно контролируя уровни температуры электромобиля, можно увеличить запас хода аккумулятора.

Как и в случае с автомобилями с двигателем внутреннего сгорания, электропоезд, работающий с большей нагрузкой, нагревается сильнее. Поэтому для электромобилей требуются эффективные, действенные и долговечные системы охлаждения. Управление теплом может оказать серьезное влияние не только на компоненты автомобиля, но и на его общую производительность.

Регулировка температуры в электромобилях — это деликатный баланс. К счастью, у автомобильных инженеров есть множество вариантов на выбор.

Для электромобилей требуются эффективные, экономичные и долговечные системы охлаждения.

Фото предоставлено ESI Automotive

«В электромобилях аккумуляторы с более высокой плотностью энергии, меньшие по размеру более мощные электронные двигатели и сверхбыстрая зарядка создают проблемы управления температурным режимом как для безопасности, так и для эффективности», — говорит Жиль Ле Борн, исполнительный вице-президент по проектированию. в Renault Group, которая является ведущим производителем электромобилей, таких как недавно выпущенный Mégane eVision. «В результате управление температурным режимом аккумуляторных модулей имеет важное значение для безопасности и длительного срока службы».

Инженеры Renault сотрудничали с DuPont Mobility & Materials, чтобы решить несколько проблем, связанных с нагревом. Например, они полагаются на материал термоинтерфейса Betatech, который помогает безопасно управлять и контролировать тепло от батарей с более высокой плотностью как во время зарядки, так и во время работы электромобилей.

По словам Ле Борна, это достигается за счет поддержания теплопроводности за счет хорошего контакта без зазоров между элементами батареи и охлаждающей пластиной в широком диапазоне рабочих температур. Материал термоинтерфейса Betatech доступен в виде однокомпонентного или двухкомпонентного одноразового теплопроводящего полиуретанового продукта, наносимого между аккумуляторным модулем и радиатором. Он разработан для быстрого дозирования в средах с большими объемами сборки.

Управление температурным режимом необходимо для обеспечения безопасности и длительного срока службы аккумуляторных модулей.

Фото предоставлено Renault Group

Cool Products

Еще одним поставщиком, помогающим автопроизводителям электромобилей оставаться спокойными, является Webasto Group, которая занимается разработкой новых типов аккумуляторов и систем зарядки.

«Оптимальный диапазон температур для литий-ионных элементов составляет от 10 до 45°C, — говорит Майкл Понер, менеджер по системному проектированию и аккумуляторным системам Webasto. «Если температура элемента поднимется еще выше, процесс старения батареи сначала ускорится. Температуры значительно выше 100 C могут привести к опасным ситуациям, таким как тепловой выход батареи из строя и, в конечном счете, самовозгорание.

Poehner также предупреждает, что если рабочая температура падает значительно ниже 0 C, максимально возможная выходная мощность и потребляемая мощность (зарядка) уменьшаются. «Если такую ​​холодную батарею все же зарядить большой мощностью, может произойти литиевое покрытие», — указывает он. «Это вызывает образование и накопление металлического лития, что сокращает срок службы и, в крайних случаях, может даже привести к коротким замыканиям и пожарам».

Webasto предлагает несколько продуктов для защиты от высоких температур. Во-первых, это блок управления температурным режимом батареи eBTM2.0, который обеспечивает оптимальное охлаждение, когда аккумуляторы находятся в состоянии стресса или используются в жарких погодных условиях.

Этот высоковольтный нагреватель охлаждающей жидкости решает две проблемы в одном устройстве.

Фото предоставлено BorgWarner Inc.

Кроме того, он обеспечивает тепло в очень холодных условиях окружающей среды и устанавливает оптимальную температуру для аккумуляторных элементов во время фазы зарядки или перед началом работы. Блок также может регулировать температуру на разных этапах движения, а установка plug-and-play возможна благодаря стандартизированным соединениям.

Система управления температурным режимом eBTM компании Webasto специально разработана для использования в коммерческих автомобилях. Модульная конструкция обеспечивает оптимальные температурные условия для водителей, а также для таких компонентов, как электроприводы, блоки тяговых аккумуляторов и электроника. Внутри системы тепловая энергия может распределяться между компонентами системы. Таким образом, потребление энергии снижается, что приводит к увеличению запаса хода автомобиля более чем на 25 процентов.

Высоковольтный нагреватель (HVH) предварительно нагревает батареи, чтобы получить максимальную отдачу от их производительности. Благодаря эффективной технологии нагрева покрытия он преобразует накопленную электрическую энергию в тепло практически без потерь и с КПД более 95 процентов.

Новый электрический седан Zeekr 001 оснащен высоковольтным нагревателем охлаждающей жидкости для улучшения работы аккумуляторной батареи.

Фото предоставлено Zeekr Intelligent Technology Co.

Инженеры компании BorgWarner Inc. недавно разработали усовершенствованный высоковольтный нагреватель охлаждающей жидкости (HVCH), который будет использоваться в новом электрическом седане Zeekr 001, производимом в Китае компанией Geely Auto Group. Он решает две проблемы в одном устройстве.

HVCH помогает увеличить запас хода, контролируя температуру аккумуляторной батареи на оптимальном уровне, обеспечивая при этом комфорт пассажиров, обеспечивая идеальный микроклимат в салоне. Обеспечивая равномерное распределение температуры внутри аккумуляторной батареи и ее элементов, нагреватели также могут улучшить энергетические характеристики батареи.

«Технология HVCH была разработана для удовлетворения спроса на быстродействующие решения, поскольку системы управления температурой транспортных средств все больше отделяются от двигателя внутреннего сгорания — постоянно в случае электромобилей и для более длительных частей ездового цикла в гибридных электромобилях. », — говорит Джо Фадул, президент и генеральный менеджер BorgWarnerv Emissions, Thermal and Turbo Systems.

Как Audi борется с жарой

Система литий-ионных аккумуляторов, используемая в Audi e-tron GT quattro и RS e-tron GT, опирается на сложную систему управления температурным режимом. Он объединяет 33 модуля ячеек, каждый из которых состоит из 12 ячеек-мешочков с гибкой внешней оболочкой. Каждый модуль оснащен собственным компьютером, который контролирует температуру и напряжение.

Внутренняя структура корпуса аккумулятора, окружающая его рама и верхняя крышка изготовлены из алюминия. Под ячеистым пространством батареи находится сложная конструкция из плоских экструдированных секций, через которые протекает смесь гликоля и воды. Смесь циркулирует по собственному низкотемпературному контуру.

Передача температуры между охлаждающими пластинами и пространством ячейки осуществляется через теплопроводящую пасту. Оптимальная температура аккумулятора составляет от 30 до 35 °C, а рабочий диапазон — от -30 °C до 50 °C.

Четыре отдельных контура охлаждающей жидкости, каждый со своим температурным уровнем, точно и быстро регулируют температуру высоковольтных компонентов. При необходимости они могут быть гибко соединены между собой. Если водителю несколько раз подряд требуется высокая мощность, клапаны соединяют контур хладагента аккумулятора с контуром хладагента системы кондиционирования воздуха. Такое интенсивное охлаждение поддерживает производительность накопителя на стабильно высоком уровне.

Контур хладагента также помогает при охлаждении во время быстрой зарядки постоянным током, которая может нагревать аккумулятор до 50 C. Система терморегулирования подключена к навигационной системе.

Когда водитель устанавливает терминал HPC (зарядка высокой мощности) в качестве пункта назначения, охлаждение аккумулятора усиливается уже на пути к зарядной станции, чтобы его можно было зарядить как можно быстрее. Если вскоре после запуска автомобиля в зимнее время аккумулятор остается очень холодным, он нагревается для быстрой зарядки.

Четыре отдельных контура охлаждающей жидкости регулируют температуру высоковольтных компонентов.

Иллюстрация предоставлена ​​Audi AG

«Кроме того, он позволяет за короткое время создать комфортную температуру в салоне, что улучшает впечатления от вождения и пассажиров», — утверждает Фадул. «Благодаря высокой плотности тепловой мощности и быстрому времени отклика из-за малой тепловой массы эти нагреватели также увеличивают запас хода на чистом электричестве, поскольку они потребляют меньше энергии от аккумулятора».

HVCH использует современную технологию толстопленочных элементов. Нагревательные элементы погружены в теплоноситель, что позволяет минимизировать потери мощности. Эта технология также обеспечивает прямое измерение температуры.

«HVCH доступен в двух версиях — с одной пластиной и с двумя пластинами — обе они встроены в прочный алюминиевый корпус, обеспечивающий превосходное электромагнитное экранирование», — объясняет Фадул. «Подходящий для приложений с напряжением питания от 180 до 800 вольт, HVCH предлагает диапазон мощности от 3 до 10 киловатт. Устройства защищены от перегрева, так как в случае сбоя система автоматически отключается».

Технология спекания серебра может улучшить теплопроводность электромобилей.

Иллюстрация предоставлена ​​ESI Automotive

Иммерсионное охлаждение

Компания M&I Materials Ltd. возглавляет разработку технологии аккумуляторов с иммерсионным охлаждением. Проект i-CoBat, в котором также участвуют Ricardo Ltd. и Warwick Manufacturing Group из Уорикского университета, надеется создать новый подход к управлению температурным режимом.

Основной технологией является биоразлагаемая диэлектрическая жидкость под названием MIVOLT. Эта жидкость обеспечивает более быструю зарядку, чем обычные системы, а также более производительную батарею электромобиля. Жидкость экологически безопасна, экономична и рассчитана на длительный срок службы при минимальном техническом обслуживании.

«Благодаря иммерсионному охлаждению мы можем сократить время зарядки менее чем до семи минут на расстоянии 200 миль: этого достаточно, чтобы вы могли подключить свой электромобиль, пойти выпить кофе и иметь достаточно заряда, чтобы быть в пути». — говорит Марк Лэшбрук, технический директор M&I Materials.

«Первое применение иммерсионного охлаждения [будет связано с роскошным автомобилем], но этот проект также решит проблемы его применения в обычных приложениях», — утверждает Лэшбрук. «Подтверждение новой концепции охлаждения и жидкости будет достигнуто путем моделирования и тестирования текущего метода охлаждения с помощью холодной плиты, широко используемого в автомобильной промышленности. Кроме того, будут проведены испытания для оценки способности иммерсионного охлаждения с помощью сложноэфирной жидкости предотвращать термический разгон внутри аккумуляторного модуля».

Faraday Future FF 91 будет использовать погружную бортовую систему охлаждения с жидкостными элементами.

Фото любезно предоставлено Faraday Future Intelligent Electric Inc.

Компания M&I Materials работает с инженерами Faraday Future Intelligent Electric Inc. над созданием роскошного электромобиля FF 91 стартап-компании, который будет оснащен полностью погружной системой охлаждения батареи. Производство долгожданного автомобиля планируется начать в июле 2022 года на современном заводе в Хэнфорде, Калифорния.

Усовершенствованные диэлектрические охлаждающие материалы MIVOLT будут использоваться в запатентованной бортовой системе охлаждения Faraday Future с жидкостными элементами, которая включает в себя автономную и отказоустойчивую конструкцию аккумуляторной батареи.

«Мы работаем с передовыми технологическими партнерами для продвижения наших технологических инноваций, и MIVOLT продолжает укреплять свою репутацию в области инновационных продуктов и превосходных технических знаний», — говорит Боб Круз, старший вице-президент по разработке продуктов и разработке транспортных средств в Faraday Future. ».

Иммерсионное охлаждение позволяет уменьшить размер батареи и сократить время зарядки.

Иллюстрация предоставлена ​​Mahle GmbH

«[Мы] изучили множество методов охлаждения при разработке архитектуры [нашей] переменной платформы», — объясняет Круз. «[Мы] в конце концов разработали полностью погружную систему, в которой все основные компоненты батареи погружены в охлаждающую жидкость.

«Элементы батареи лучше всего работают при комнатной температуре, но по мере того, как они выделяют или накапливают энергию, они нагреваются, — отмечает Крузе. «Поэтому схема охлаждения становится решающей для обеспечения максимальной производительности в течение всего срока службы автомобиля. Охлаждающая жидкость, которую [мы] выбрали, представляет собой непроводящую жидкость с тепловыми свойствами, которые позволяют аккумуляторной батарее иметь одинаковую температуру для всех ее компонентов».

Система охлаждения также устраняет потенциальный риск коррозии, поскольку все электрические компоненты и их соединения погружены в жидкость. Инженеры Faraday Future уменьшили расстояние между ячейками и увеличили общую плотность энергии в блоке, чтобы охлаждающая жидкость могла свободно течь.

Также обеспечивает эффект естественного демпфирования вибрации компонентов. Батарейный блок, используемый в FF 91, имеет инновационную конструкцию потока охлаждающей жидкости, которая позволяет охлаждать каждую ячейку по отдельности.

Инженеры Mahle GmbH также разрабатывают технологию иммерсионного охлаждения, позволяющую ускорить зарядку автомобиля.

«[Наша] концепция иммерсионного охлаждения включает в себя неэлектропроводный хладагент, который обтекает элементы», — говорит Мартин Бергер, вице-президент по корпоративным исследованиям и передовым разработкам Mahle. «Эта охлаждающая жидкость обеспечивает заметное падение максимальной температуры аккумулятора во время зарядки. В результате общая температура распределяется более равномерно.

Риск возгорания электромобиля на дороге

Недавний отчет IDTechEx иллюстрирует риски, связанные с недостаточным вниманием и инвестициями в технологию управления температурным режимом электромобиля.

Хотя можно ожидать возгорания после аварии или повреждения аккумулятора, одна треть возгораний электромобилей происходит, когда транспортное средство стоит на месте. Пожары также происходят, когда батареи не заряжаются, и часто нет очевидного триггера.

Эта ситуация открывает возможности для поставщиков компонентов и материалов, утверждает IDTechEx. Материалы теплового интерфейса, огнестойкие материалы или материалы для защиты от огня — все они играют свою роль.

Материалы термоинтерфейса, например, могут помочь в управлении температурой аккумуляторов электромобилей, снижая вероятность их перегрева. Огнестойкие строительные материалы и огнезащитные материалы полезны для локализации пожара или продления времени между тепловым разгоном и выходом огня из аккумуляторной батареи.

Иллюстрация предоставлена ​​IDTechEx

«Погружное охлаждение прокладывает путь к совершенно новому поколению аккумуляторных систем», — утверждает Бергер. «Поскольку иммерсионное охлаждение сокращает время зарядки в электромобилях, батареи могут быть меньше. Поэтому электромобили могут стать дешевле и ресурсоэффективнее».

На недавней выставке аккумуляторов в Нови, штат Мичиган, компания ESI Automotive продемонстрировала систему, которая также может существенно повлиять на эффективность электромобилей. Компания использует спекание серебра, чтобы помочь OEM-производителям добиться шестикратного улучшения теплопроводности соединения кристалла в инверторе электромобиля.

Приложение использует технологию спекания серебра Alpha Argomax от ESI Automotive, которая помогает улучшить характеристики автомобиля и снизить производственные затраты.

«Теплопроводность — это одна из областей, где спекание серебра может иметь значение для электромобилей», — говорит Крис Клок, директор по электрификации автомобилей в ESI Automotive. «Исследования показали, что при спекании серебра можно получить объемную серебряную связку с температурой плавления 962 C и чрезвычайно высокой теплопроводностью в диапазоне от 200 до 300 ватт на метр-кельвин (Вт/м-K), по сравнению с 26-55 Вт/м-K для припоев.

«Argomax может повысить эффективность на 40 % и уменьшить количество кристаллов и вес инвертора на 75 % и 34 % соответственно», — утверждает Клок. «Кроме того, он может удвоить удельную мощность продукта, увеличить пиковую мощность и обеспечить надежную работу в течение 2 миллионов циклов питания».

ДЕКАБРЬ 2021 | ASSEMBLYMAG.com

Батарейки | Бесплатный полнотекстовый | Влияние внутреннего обогрева переменным током на температурную однородность элементов аккумуляторов разного размера

1. Введение

Общественное давление на правительства и частные организации растет, чтобы они боролись с глобальным потеплением и его неблагоприятными последствиями для окружающей среды. Ярким примером изменений, которые вызывает это давление, является автомобильная промышленность, где произошел значительный переход от двигателей внутреннего сгорания (ДВС), работающих на ископаемом топливе, к электромобилям с аккумуляторными батареями (BEV), которые обеспечивают нулевой выброс выхлопных газов. Особенно это касается рынка легковых автомобилей.

Литий-ионные батареи лучше всего работают в относительно узком диапазоне рабочих температур примерно 15–30 °C. Поскольку они выделяют тепло во время использования в результате внутренних потерь, большое количество литературы посвящено серьезной проблеме охлаждения батарей, чтобы гарантировать, что максимальный температурный предел не будет превышен. Однако при более низких температурах их производительность также вызывает озабоченность, причем заметными проблемами являются как снижение емкости (эффективный диапазон), так и повышенная деградация (долговечность батареи) [1,2]. Это две очень важные проблемы, поскольку они напрямую влияют на воздействие на окружающую среду [3,4] и доверие потребителей к BEV [5], препятствуя их внедрению. Одним из очевидных решений является нагрев батареи перед использованием, и исследования показали, что даже когда энергия от самой батареи используется для нагрева батареи, эффективный диапазон BEV может увеличиваться из-за связанного с этим повышения производительности [6].

Внешний нагрев в настоящее время используется в большинстве BEV, который использует специальный источник тепла (обычно нагреватель PTC), питаемый либо от самой батареи, либо от внешнего источника питания, и передает это тепло батареям, как правило, посредством управления температурой батареи. система (БТМС). Теплоносителем может быть воздух или жидкостный контур, и эти виды конвективных и кондуктивных BTMS, как правило, хорошо понятны и просты в реализации, поэтому они широко распространены. Водяные системы имеют преимущества по производительности по сравнению с воздухом из-за более высокого коэффициента конвекции, чем воздух (лучшая теплопередача), хотя жидкие системы создают больше проблем при проектировании [7]. Внешние системы отопления также увеличивают стоимость и сложность за счет увеличения количества деталей, а также объема и массы [8]. Еще одним важным ограничением систем наружного обогрева является то, что скорость нагрева, которая может быть достигнута, зависит от номинальной мощности электрического нагревателя и его источника питания, коэффициентов теплопередачи между жидкостью и элементами батареи, теплопроводности нагревателя. ячеек и геометрии батареи, что означает, что для каждой упаковки требуется индивидуальное решение. Аккумуляторы большего размера, которые становятся все более популярными в автомобильном секторе (в некоторых случаях > 100 Ач), представляют собой особую трудность, поскольку их труднее равномерно нагреть и существует риск возникновения значительных температурных градиентов через них из-за уменьшенной площади поверхности на единицу объема. (более высокие числа Био).

Другим методом, вызвавшим большой интерес, является внутреннее отопление, которое можно использовать либо для дополнения внешней воздушно-водяной системы отопления и достижения более высоких скоростей нагрева, либо, возможно, для полной замены ее вместе с соответствующими системами управления. В любом случае BTMS, вероятно, потребуется сохранить контур циркуляции жидкости для целей охлаждения.

Методы внутреннего нагрева в целом можно разделить на нагрев нити или нагрев активного материала, любой из которых может быть достигнут путем применения постоянного тока (DC) или переменного тока (AC) [7]. Во всех случаях ток, протекающий через сопротивление внутри элементов батареи, вызывает выделение тепла внутри элементов. Для нагрева нити сопротивление представляет собой специальный нагревательный элемент, обычно из никелевой фольги. Преимущество этого заключается в том, что он функционально отделен от материалов активной ячейки и, таким образом, снижает риск их повреждения; однако он добавляет некоторую массу, объем и стоимость клеткам [8]. При нагреве активного материала сопротивления внутри батареи (омическое сопротивление, перенос заряда и т. д.) используются для выработки внутри нее тепла. Этот метод может быть применен к ячейкам обычной конструкции, и именно поэтому в этой статье он находится в центре внимания. Было показано, что нагрев активного материала с использованием постоянного тока очень эффективен для быстрого повышения температуры, а его управление оптимизировано для энергоэффективности и нагревательных характеристик [9].,10]; однако для этого требуются большие изменения в состоянии заряда элемента (SOC), равнозначные циклическому циклу элемента, что достижимо при подключении к сети, но непрактично, когда внешний источник / приемник энергии недоступен. Поэтому в этой статье основное внимание уделяется внутреннему обогреву переменным током, которого можно достичь без значительных изменений SOC.

Значительное преимущество этого внутреннего обогрева, особенно для ячеек большего формата, заключается в том, что он должен обеспечивать гораздо более равномерное распределение температуры, чем внешний обогрев, так как вся ячейка нагревается вместе. Однако данных, подтверждающих это широко распространенное предположение, в литературе мало. Это исследование направлено на изучение влияния внутреннего нагрева переменного тока на однородность температуры различных аккумуляторных элементов.

Остальная часть этой статьи структурирована следующим образом: в разделе 2 дается обзор соответствующей литературы, в разделе 3 описывается экспериментальная методология, использованная в этом исследовании, в разделе 4 представлены результаты и, в частности, то, как размер и формат батареи влияют на скорость самонагрева и однородность температуры, в разделе 5 обсуждается актуальность полученных данных, а в разделе 6 представлены выводы.

2. Обзор текущей работы

2.1. Температурная однородность

Внутренний нагрев элементов батареи является привлекательным решением, поскольку обеспечивает быстрое время прогрева и хорошую энергоэффективность [7,8]. Одно моделирование взаимного импульсного нагрева показало, что батареи можно нагревать от -20 до 20 °C в течение 220 с, потребляя при этом всего 5% энергии батареи [6]. Ху и др. [7] рассмотрели различные решения для внутреннего и внешнего нагрева и обнаружили, что внутренний нагрев является более перспективным в долгосрочной перспективе, особенно методы переменного тока (AC) и взаимного импульсного нагрева; однако они отметили необходимость лучшего понимания его влияния на однородность температуры как на уровне клетки, так и на уровне упаковки.

Равномерность температуры важна, так как горячие или холодные точки могут привести к тому, что система управления температурным режимом батареи неправильно диагностирует истинное состояние батареи и, таким образом, неправильно управляет элементом или блоком, вызывая деградацию или выход из строя, которых можно было бы избежать. Широко распространено мнение, что внутренний самонагрев дает возможность очень хорошей пространственной однородности температуры. Это интуитивно понятно, так как скорость выделения тепла на единицу объема должна быть примерно одинаковой по всей ячейке батареи; однако опубликовано очень мало информации, подтверждающей это предположение. Руан и др. [11] представили положительные результаты для однородности температуры цилиндрической ячейки 18 650, подвергающейся нагреву внутренним пульсирующим током, с измерением <1,6 ° C при нагреве от -15 до 5 ° C за 320 с. Чжу и др. [12] представили результаты для призматической ячейки емкостью 30 А·ч, показывающие, что колебания поверхности ячейки не превышают 2 °C; однако ток был относительно низким (1,3 ° C), что приводило к более медленному нагреву, чем во многих других исследованиях (от -23 до 0 ° C за 30 минут). Ризк и др. [13] исследовали однородность температуры призматических элементов емкостью 60 Ач с использованием нескольких термопар и тепловизионной камеры, однако это было для непрерывного циклического заряда-разряда при 1 C с периодом более 25 минут, достигнув среднего повышения температуры примерно на 10 ° C в 1 час. Они наблюдали разницу температур поверхности примерно в 2 ° C между началом активного материала рядом с выводами и противоположным концом батареи. Цзян и др. [14] исследовали влияние внутреннего самонагрева на однородность температуры модуля из 12 ячеек большого формата и сообщили об очень хорошей однородности между ячейками, где температура каждой измерялась в центре ее большой поверхности. Однако они не измеряли однородность температуры в каждой ячейке. Требуются дополнительные данные для количественной оценки достижимой скорости нагрева и результирующей однородности температуры ячейки с использованием внутреннего нагрева переменным током для различных типов и размеров ячеек.

2.2. Влияние на деградацию

Наибольшие опасения, связанные с нагревом батарей переменным током, связаны с риском увеличения скорости деградации, особенно из-за заряда/разряда при низких температурах или в результате превышения электрохимического предела элементов (в частности, пределов напряжения при очень высокий или очень низкий SOC). Однако во многих работах показано, что эти эффекты можно смягчить. Ге и др. предлагают ограничение тока для предотвращения отложения лития [15], в то время как Jiang et al. комбинировали переменный и постоянный ток во время нагрева, чтобы избежать осаждения лития, и наблюдали незначительное изменение зарядной или разрядной емкости в течение 600 циклов [14]. Чжу и др. применили сигнал нагрева переменного тока прямоугольной формы и не обнаружили явного ухудшения емкости, сопротивления постоянному току или импеданса в течение сотен циклов нагрева переменного тока, с ухудшением, эквивалентным только календарному старению [12]. Руан и др. также не обнаружено вредного влияния на самочувствие батареи после 30 циклов нагрева синусоидальным током [11].

В других исследованиях была изучена связь между пульсациями инвертора двигателя и износом батареи, но с разными результатами. Уддин и др. обнаружили снижение емкости и импеданса по мере роста частоты переменного тока, а также то, что сигнал переменного тока, наложенный на сигнал постоянного тока (DC), увеличивает деградацию батареи [16].

2.3. Схемы нагрева

Схемы, используемые для подачи синусоидального тока к элементам, варьируются от высокой стоимости до большой сложности. Некоторые использовали дорогое лабораторное оборудование, такое как Ge et al. [15], требующий наличия сильноточного потенциостата и трехконтактной ячейки для проведения измерений электроимпедансной спектроскопии каждого электрода для определения рабочих параметров. Чжу и др. [12] требовался источник постоянного тока биполярного типа, способный выдавать 80 А с программируемыми ограничениями напряжения, чтобы подавать на ячейки прямоугольный переменный ток.

Тем не менее, существует работа, которая представляет большой интерес для практического применения внутреннего нагрева батареи и, в частности, внутреннего самонагрева, когда единственное питание исходит от самой батареи. Шанг и др. создал синусоидальный нагреватель переменного тока из простых компонентов с использованием несложного метода управления. Схема имела две пары индуктор-конденсатор в «чередующейся параллельной топологии», показанной на рисунке 1, которая возбуждала батареи на резонансной частоте LC-пар [17,18]. Цзян и др. также разработал метод, использующий пару LC и четыре полевых МОП-транзистора в «резонансной схеме с мягким переключением», которая обеспечивает нагрев путем объединения синусоидального переменного и постоянного тока [14]. Эти методы не только обеспечивали эффективный и быстрый нагрев батарей без необходимости использования внешнего источника питания или дорогостоящих инверторов, но и позволяли относительно просто управлять ими.

3. Экспериментальная установка

Эксперимент был разработан для анализа однородности температуры различных типов и размеров аккумуляторных элементов, подверженных внутреннему нагреву. Экспериментальная установка уникальна, потому что она может быть достигнута только с источником питания переменного тока. В этом случае использовался лабораторный источник переменного тока, способный подавать 8,4 А при частоте до 500 Гц (GW Instek APS-7100E), но, что особенно важно, он не требует способности колебаться вокруг смещения постоянного тока. Это происходит из-за цепочки 0 В, созданной путем соединения ячеек с противоположной полярностью. Эта модификация удешевляет испытания, а принципиальная схема установки показана на рис. 2.9.0005

Резистор R1 был добавлен, чтобы не срабатывала защита от перегрузки по току (OCP) источника питания, а также использовался как способ визуализации тока через аккумулятор с помощью осциллографа и подтверждения показаний тока источника переменного тока. Мощный резистор 680 мОм на радиаторе использовался для всех ячеек, за исключением ячейки DTP Pouch емкостью 110 мАч, где второй из этих резисторов использовался последовательно, поскольку только с одним напряжение, необходимое для достижения тока 2C, было настолько малым, что источник питания обнаружил обрыв цепи и отключился. Осциллограф по-прежнему был подключен только к тому же резистору 680 мОм, что и в предыдущих тестах, а не к обоим.

Температуры измерялись с помощью термопар Т-типа и связанного с ним PicoLogger с 8 каналами, подключенного к ноутбуку. Ячейка 1 из макета на рис. 2 имела 6 термопар, прикрепленных к ней с помощью термоэпоксидной смолы в макете, показанном на рис. 3, в то время как у другого была одна термопара, прикрепленная к центру батареи. Последняя термопара использовалась для контроля температуры окружающей среды. Испытания начинали при температуре -18 °C и заканчивали, когда максимальная температура ячейки достигала 0 °C или когда было достигнуто тепловое равновесие. Ячейке с самым большим пакетом позволяли оставаться при температуре немного выше 0 °C, чтобы достичь теплового равновесия и, таким образом, обеспечить лучшее сравнение влияния размера.

Все ячейки, перечисленные в таблице 1, нагревали с использованием описанной экспериментальной установки. Для каждой пары протестированных элементов к элементам прикладывали синусоидальное напряжение частотой 300 Гц для достижения тока, эквивалентного 2C в начале испытания. Источник питания использовался в режиме регулирования напряжения (потенциостатическом), поэтому во время испытаний обычно наблюдалось небольшое падение тока по мере нагрева ячейки и падения ее внутреннего сопротивления.

4. Результаты

4.1. Влияние размера ячейки на эффективность нагрева и однородность

Обзор результатов для цилиндрических элементов показан на рис. 4, а для пакетных элементов — на рис. 5. Испытания двух меньших пакетных элементов (110 и 1000 мАч) были прекращены до того, как они достигли 0 °C, поскольку они достиг теплового равновесия при средних температурах элемента на 0,84 и 6,7 ° C выше температуры окружающей среды (которую нельзя было точно контролировать) соответственно (рис. 5) и больше не нагревался при этом токе.

С точки зрения влияния размера клеток между двумя типами клеток наблюдается заметная разница: для мешковидных клеток скорость повышения средней температуры значительно зависит от размера клетки, тогда как для цилиндрических клеток, нет, это не так. Некоторое начальное и весьма обобщенное понимание этого наблюдения может быть получено даже без детальных знаний о клетке, таких как ее импеданс: более высокое отношение площади поверхности к объему (SA:V). Это еще больше преувеличено тем фактом, что клетки мешочка были меньшей емкости и размера, что еще больше увеличивало их SA:V (таблица 2). Это более высокое значение SA:V для мешкообразных клеток объясняет их обычно более низкие равновесные температуры, поскольку существует большая площадь для потери тепла в окружающую среду по сравнению с генерируемым теплом.

Несмотря на то, что параметр SA:V полезен для первоначального понимания, его нельзя использовать в качестве предиктора теплового отклика, поскольку он не учитывает скорость тепловыделения. Принимая во внимание импеданс ячейки при частоте 300 Гц и вычисляя джоулев нагрев, мы получаем отношение тепловыделения к площади поверхности HG:SA (таблица 2). Здесь мы видим, что две цилиндрические ячейки очень близки по HG:SA, что отражается в их почти одинаковой скорости повышения температуры (рис. 4). Для мешочных элементов различия в HG:SA также объясняют различия в тепловом отклике, наблюдаемые на рисунке 5, которые не объясняются только SA:V, поскольку они очень похожи для элементов на 1000 мАч и 2000 мАч.

Согласованность результатов с ячейкой мешочка можно дополнительно изучить, рассмотрев закон охлаждения Ньютона для состояния теплового равновесия,

где Q – стационарное тепловыделение и теплоотдача в окружающую среду, Вт, h – коэффициент конвективной теплоотдачи, Вт/м ² K, A – общая площадь поверхности ячейки, м ² , Tamb – окружающая среда температура, а Tbatt — средняя температура клеточной поверхности (среднее значение по 6 измерениям). Решение для h дает результаты, показанные в таблице 3, которые находятся в пределах нормального диапазона для свободной конвекции в воздухе [19].] и согласованность которых подтверждает, что проблема может быть масштабирована и обобщена. Таким образом, соотношение HG:SA является решающим фактором в скорости нагрева, достижимой с использованием внутреннего нагрева переменного тока.

Диапазон температур каждой ячейки (между максимальной и минимальной температурой ячейки) значительно увеличивается по мере увеличения размера ячейки для обоих типов ячеек (рис. 4 и рис. 5). Для 18 650 и 21 700 цилиндрических ячеек в конце испытания наблюдаются колебания 2,88 и 6,54 °C соответственно. Для аккумуляторов емкостью 110, 1000 и 2000 мАч зарегистрированное отклонение составило 0,55, 1,9.8 и 4,44 °С соответственно. Большее изменение температуры в более крупных ячейках объясняется, например, большей концентрацией тока в токосъемниках больших ячеек, что приводит к большему диапазону плотности тока, и большими физическими размерами, которые уменьшают тепловой поток, что приводит к более высокому температурные перепады.

По мере проведения испытаний измеренная температура воздуха имеет тенденцию к повышению; во многом это связано с тем, что датчик расположен близко к ячейкам, и поэтому на него влияет выделяемое ими тепло.

4.2. Профили температуры поверхности ячейки

Изменение температуры поверхности ячейки для 2000 мАч и 18650 мАч (две ячейки с наиболее близкой емкостью) показано на рис. 6 и 7 соответственно. Для ячейки-мешка результаты показывают температурный градиент по длине ячейки с более высокими температурами вблизи язычков и самыми низкими температурами на конце, наиболее удаленном от язычков. Общая тенденция соответствует распределению температуры клеток, наблюдаемому при циклировании постоянным током [13].

Для элемента 18650 на рисунке 7 видно, что температура, измеренная на каждом конце, выше, чем температура в середине элемента, а начальная скорость нагрева намного выше и с меньшей задержкой в ​​начале теста. Термопары на каждом конце по-прежнему располагались на изогнутой поверхности ячейки, но располагались как можно ближе к концу.

В конце испытания температурный профиль в осевом направлении ячейки 18650 имеет U-образную форму, при этом самые высокие температуры фиксируются на концах, а самые низкие — в середине (рис. 8). Вероятно, это связано с более высокой теплопроводностью цилиндрических ячеек в осевом, а не в радиальном направлении [20], а это означает, что торцы более точно отражают внутреннюю температуру ячейки в сочетании с дополнительным нагревом, создаваемым концевыми соединениями (как внутри, так и внутри). снаружи) на каждом конце.

5.

Обсуждение

5.1. Влияние размера ячейки на эффективность нагрева

Результаты, показанные для ячеек мешочка на рисунке 5, демонстрируют важный аспект практичности внутреннего нагрева. Из базовой теории электротехники следует, что общее тепловыделение батареи должно быть пропорционально квадрату применяемого коэффициента С, и, следовательно, при заданном коэффициенте С тепловыделение на единицу объема батареи не зависит от всего аккумулятора. размер. Тем не менее, эффективность этого нагрева также сильно зависит от того, насколько быстро батарея отдает генерируемое тепло окружающей среде. Это ясно показано ячейками мешочка на рисунке 5, где самая большая ячейка в конечном итоге достигает 0 ° C; однако ячейки меньшего размера достигают температуры менее 10 ° C по сравнению с окружающей средой, прежде чем достигают теплового равновесия.

Для применений, в которых ячейки собраны в пакеты, эта зависимость от размера ячеек имеет гораздо меньшее значение, поскольку соседние ячейки будут обмениваться теплом друг с другом и уменьшать SA, подверженную воздействию окружающей среды, что аналогично с точки зрения теплопередачи одна большая клетка. Однако для отдельных ячеек или небольших модулей с высоким SA:V это может быть практическим ограничением.

5.2. Влияние типа элемента на температурную однородность

Неоднородность температуры поверхности пакетного элемента емкостью 2000 мАч хуже, чем у цилиндрического элемента емкостью 2600 мАч почти на 50%. Это интересное наблюдение, особенно если учесть, что цилиндрическая ячейка нагревается быстрее, и мы выдвигаем несколько возможных причин этого. Во-первых, цилиндрические элементы имеют стальной корпус, который обеспечивает лучшее распределение тепла, в отличие от мешочных элементов. Во-вторых, концевые соединения (язычки) находятся в верхней части ячейки кармана, и хорошо известно, что по мере того, как заряд собирается с электродов и переносится к соединениям, в результате увеличивается концентрация заряда (А/мм ² ) в токоприемниках вызывает большие потери в этой области. Мешочкоячейка, у которой оба терминала примыкают друг к другу и находятся в непосредственной близости, будет особенно страдать от этого эффекта, тогда как цилиндрическая клетка имеет терминалы на противоположных концах, что в некоторой степени «уравновешивает» этот эффект. Важно отметить, что подобно тому, как ячейка-мешочек с язычками на противоположных концах будет работать намного лучше, чем ячейка с язычками на одном конце для однородности температуры при нормальном циклировании [13, 21], важность этого, вероятно, будет преувеличена для внутреннего нагрева переменного тока.

Увеличивающееся изменение температуры ячейки с увеличением размера ячейки является важным фактором при реализации внутреннего обогрева переменным током. Необходимо оценить возможность температурных градиентов внутри ячеек, поскольку это может вызвать проблемы с реализацией и безопасностью внутреннего нагрева. В частности, если температура ячейки измерялась в холодной точке, то самая горячая часть ячейки может превышать безопасные рабочие пределы. Температурная неоднородность также может привести к субоптимальной энергоемкости, неравномерной глубине разряда и неравномерному старению клеток. Безусловно, необходимы дальнейшие исследования, чтобы установить, сохраняется ли эта тенденция с еще более крупными батареями или другими химическими элементами, и особенно с автомобильными аккумуляторами, которые имеют тенденцию к еще большему формату (> 60 Ач).

6. Выводы

В этой статье представлен новый метод подачи синусоидального сигнала тока к литий-ионным элементам для обеспечения внутреннего нагрева при отрицательных температурах. Этот метод устраняет необходимость в сложных и дорогих амплификаторах аккумуляторов при проверке чисто сигналов переменного тока.

Внутренний нагрев батареи оказался более эффективным для больших элементов. Это было продемонстрировано как для цилиндрических элементов NMC, так и для пакетных элементов Li-Po, и связано с более высоким отношением тепловыделения к площади поверхности (HG:SA) больших батарей. В то время как тепло, выделяемое на единицу объема, не зависит от размера батареи при фиксированном коэффициенте C, потери тепла в окружающую среду выше для небольших элементов из-за пропорционально большей площади поверхности.

В отличие от этого, размер ячеек также оказывает негативное влияние на однородность температуры, при этом более крупные ячейки показывают большее изменение температуры, благодаря конструкции и конструкции ячеек, которые могут играть ключевую роль в смягчении этого. Требуются дополнительные исследования, чтобы выяснить, сохраняется ли эта тенденция с еще более крупными элементами, такими как те, которые используются в автомобильных приложениях.

Вклад авторов

Концептуализация, HR и CV; методология, HR и CV; расследование, HR; формальный анализ, HR; ресурсы, резюме; курирование данных, HR; написание — подготовка первоначального проекта, HR и CV; написание — обзор и редактирование, HR и CV; надзор, резюме; администрирование проекта, резюме; привлечение финансирования, C.V. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.

Финансирование

Ховард Ричардс получает стипендию от Центра докторантуры EPSRC в области передовых автомобильных силовых систем (AAPS) в рамках проекта EP/S023364/1. APC финансировался Университетом Бата.

Заявление Институционального контрольного совета

Неприменимо.

Заявление об информированном согласии

Неприменимо.

Заявление о доступности данных

Неприменимо.

Благодарности

Авторы выражают признательность Фрэнку Маркену за использование оборудования электрохимической импедансной спектроскопии для измерения внутреннего сопротивления клеток.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Спонсоры не участвовали в разработке исследования; при сборе, анализе или интерпретации данных; в написании рукописи или в решении опубликовать результаты.

Ссылки

1. Арманд, М.; Тараскон, Дж. М. Создание лучших аккумуляторов. Природа 2008 , 451, 652–657. [Google Scholar] [CrossRef]
2. Чжан С.С.; Сюй, К .; Джоу, Т.Р. Низкотемпературные характеристики литий-ионных аккумуляторов. J. Источники питания 2003 , 115, 137–140. [Google Scholar] [CrossRef]
3. Babbitt, C.W. Перспективы устойчивого развития литий-ионных аккумуляторов. Чистая технология. Окружающая среда. Полис 2020 , 22, 1213–1214. [Google Scholar] [CrossRef]
4. Манчини, Л.; Эслава, Н.А.; Траверсо, М.; Матье, Ф. Оценка воздействия инициатив ответственного поиска поставщиков кобальта: выводы из тематического исследования. Ресурс. Политика 2021 , 71, 102015. [Google Scholar] [CrossRef]
5. Kwik-Fit. Доступно онлайн: https://www.kwik-fit.com/press/pandemic-has-caused-almost-14-million-uk-drivers-to-change-their-car-buying-plans (по состоянию на 10 ноября 2021 г.). ).
6. Цзи, Ю.; Ван, К.Ю. Стратегии нагрева литий-ионных аккумуляторов, работающих от минусовых температур. Электрохим. Acta 2013 , 107, 664–674. [Google Scholar] [CrossRef]
7. Hu, X.; Чжэн, Ю .; Хоуи, Д.А.; Перес, Х .; Фоли, А .; Пехт, М. Методики прогрева аккумуляторов при отрицательных температурах для автомобильных приложений: последние достижения и перспективы. прог. Энергетическое сгорание. науч. 2020 , 77, 1000806. [Google Scholar] [CrossRef]
8. «> Peng, X.; Чен, С .; Гарг, А .; Бао, Н.; Панда, Б. Обзор методов оценки и нагрева литий-ионных батарей в холодных условиях. Энергетика наук. англ. 2019 , 7, 645–662. [Google Scholar]
9. Руан, Х.; Цзян, Дж.; Солнце, Б .; Су, Х .; Он, Х.; Чжао, К. Оптимальная стратегия внутреннего нагрева литий-ионных аккумуляторов при низкой температуре с учетом как времени нагрева, так и сокращения срока службы. заявл. Энергия 2019 , 256, 113797. [Google Scholar]
10. Мохан, С.; Сигель, Дж. Б.; Стефанопулу, А.Г.; Васудеван, Р. Энергетически оптимальная стратегия прогрева литий-ионных аккумуляторов и ее приближения. IEEE транс. Контроль. Сис. Тех. 2019 , 27, 1165–1180. [Google Scholar] [CrossRef]
11. Руан, Х.; Цзян, Дж.; Солнце, Б .; Чжан, В .; Гао, В .; Ван, Л.Ю.; Ма, З. Стратегия быстрого низкотемпературного внутреннего нагрева с оптимальной частотой, основанная на постоянном напряжении поляризации для литий-ионных аккумуляторов. заявл. Энергия 2016 , 177, 771–782. [Google Scholar] [CrossRef][Green Version]
12. Zhu, J.; Солнце, З .; Вэй, X .; Дай, Х .; Гу, В. Экспериментальные исследования метода импульсного нагрева переменным током автомобильных литий-ионных аккумуляторов большой мощности при отрицательных температурах. J. Источники питания 2017 , 367, 145–157. [Google Scholar] [CrossRef]
13. Ризк Р.; Луахлия, Х .; Гуалус, Х .; Шетцель, П.; Альчичек, Г. Экспериментальный анализ локального распределения тепла литий-ионного аккумулятора. Дж. Терм. Анальный. Калорим. 2019 , 138, 1557–1571. [Google Scholar] [CrossRef]
14. Цзян, Дж.; Руан, Х .; Солнце, Б .; Ван, Л.; Гао, В .; Чжан, В. Стратегия низкотемпературного внутреннего нагрева без сокращения срока службы крупногабаритного автомобильного литий-ионного аккумулятора. заявл. Энергия 2018 , 230, 257–266. [Google Scholar] [CrossRef]
15. «> Ge, H.; Хуанг, Дж.; Чжан, Дж.; Ли, З. Температурно-адаптивный предварительный нагрев литий-ионных аккумуляторов переменным током с предотвращением осаждения лития. Дж. Электрохим. соц. 2015 , 163, А290–А299. [Google Scholar] [CrossRef]
16. Уддин, К.; Мур, AD; Бараи, А .; Марко, Дж. Влияние пульсаций тока высокой частоты на работу аккумулятора электромобиля. заявл. Энергия 2016 , 178, 142–154. [Google Scholar] [CrossRef][Зеленая версия]
17. Шан, Ю.; Лю, К .; Цуй, Н .; Чжан, В.; Чжан, К. Синусоидальная схема нагрева для самонагрева автомобильного аккумулятора при отрицательных температурах. IEEE транс. Инустр. Поставить в известность. 2020 , 16, 3355–3365. [Академия Google] [CrossRef]
18. Шан, Ю.; Лю, К .; Цуй, Н .; Ван, Н.; Ли, К .; Чжан, К. Компактный резонансный нагреватель с переключаемым конденсатором для самонагрева литий-ионных аккумуляторов при низких температурах. IEEE транс. Силовой электрон. 2020 , 35, 7134–7144. [Google Scholar] [CrossRef]
19. Венкатешан, С.П. Введение в изучение теплопередачи. В теплопередаче, 3-е изд.; Springer: Чам, Швейцария, 2021 г.; п. 14. [Google Scholar]
20. Самба, А.; Омар, Н.; Гуалус, Х .; Капрон, О .; Ван ден Босше, П.; Ван Мирло, Дж. Влияние расположения выступа на крупноформатный литий-ионный пакетный элемент на основе полностью связанного трехмерного электрохимико-термического моделирования. Электрохим. Акта 2014 , 147, 319–329. [Google Scholar] [CrossRef]
21. Дрейк, С.Дж.; Ветц, Д.А.; Останек, Дж. К.; Миллер, С.П.; Хайнцель, Дж. М.; Джейн А. Измерение анизотропных теплофизических свойств цилиндрических литий-ионных аккумуляторов. J. Источники питания 2014 , 252, 298–304. [Google Scholar] [CrossRef]

Рисунок 1. Параллельная схема с чередованием листьев для внутреннего самонагрева двух цепочек ячеек за счет резонансной частоты пар LC, как это использовалось Shang et al. [17].

Рис. 1. Параллельная схема с чередованием листьев для внутреннего самонагрева двух цепочек ячеек за счет резонансной частоты пар LC, как это использовалось Shang et al. [17].

Рисунок 2. Экспериментальная установка в Университете Бата с двумя батареями, соединенными в противоположных полярностях, с подключенным к ним источником переменного тока.

Рис. 2. Экспериментальная установка в Университете Бата с двумя батареями, соединенными в противоположных полярностях, с подключенным к ним источником переменного тока.

Рисунок 3. Расположение каналов термопары на ячейке 1 для ( a ) цилиндрической и ( b ) карманной ячеек. Для ( и ) каналы 1 и 6 были крайними, а остальные равномерно распределены вдоль осевого направления. Для ( b ) каналы 1 и 2 были ближайшими к вкладкам, каналы 5 и 6 — на дальнем конце, а каналы 3 и 4 — в среднем ряду.

Рис. 3. Расположение каналов термопары на ячейке 1 для ( a ) цилиндрической и ( b ) клетки кармана. Для ( и ) каналы 1 и 6 были крайними, а остальные равномерно распределены вдоль осевого направления. Для ( b ) каналы 1 и 2 были ближайшими к вкладкам, каналы 5 и 6 — на дальнем конце, а каналы 3 и 4 — в среднем ряду.

Рисунок 4. Обзор результатов для цилиндрических ячеек Molicel. Иллюстрирует среднюю температуру поверхности клетки, диапазон температур поверхности клетки и температуру атмосферы для каждой клетки.

Рисунок 4. Обзор результатов для цилиндрических ячеек Molicel. Иллюстрирует среднюю температуру поверхности клетки, диапазон температур поверхности клетки и температуру атмосферы для каждой клетки.

Рисунок 5. Обзор результатов для мешкообразных клеток DTP. Иллюстрирует среднюю температуру поверхности клетки, диапазон температур поверхности клетки и температуру атмосферы для каждой клетки.

Рисунок 5. Обзор результатов для мешкообразных клеток DTP. Иллюстрирует среднюю температуру поверхности клетки, диапазон температур поверхности клетки и температуру атмосферы для каждой клетки.

Рисунок 6. Изменение температуры аккумуляторной батареи емкостью 2000 мАч во время теста. Температуры T1–T6 соответствуют положениям, показанным на рис. 3.

Рис. 6. Изменение температуры аккумуляторной батареи емкостью 2000 мАч во время теста. Температуры T1–T6 соответствуют положениям, показанным на рис. 3.

рис. 7. Изменение температуры ячейки батареи Molicel 18650 во время испытаний. Температуры T1–T6 соответствуют положениям, показанным на рис. 3.

Рис. 7. Изменение температуры ячейки батареи Molicel 18650 во время испытаний. Температуры T1–T6 соответствуют положениям, показанным на рис. 3.

рис. 8. Профиль температуры в осевом направлении ячейки 18650 в конце испытания.

Рис. 8. Профиль температуры в осевом направлении ячейки 18650 в конце испытания.

Таблица 1. Детали и свойства используемых аккумуляторных элементов.

Таблица 1. Детали и свойства используемых аккумуляторных элементов.

Cell	Capacity (mAh)	Chemistry	Dimensions (mm)
Molicel INR-18650-P26A	2600	NMC	Cylindrical: Ø18 × 65
Molicel INR-21700-P42A	4200	NMC	Цилиндрический: Ø21 × 70
DTP Pouch Cell 2000 мАч	2000	LCO	5 × 47 × 62.5
DTP Pouch Cell 1000 mAh	1000	LCO	5 × 34 × 44
DTP Pouch Cell 110 mAh	110	LCO	3,5 × 14 × 21

Таблица 2. Производительность аккумуляторной батареи и характеристики теплопередачи.

Таблица 2. Производительность аккумуляторной батареи и характеристики теплопередачи.

Ячейка	Емкость (мАч)	Площадь поверхности: объем (мм −1 )	Импеданс при 300 Гц (Ом)	Тепловыделение: площадь поверхности (Вт/мм 8	6 9077 8 8 9071
Molicel INR-18650-P26A	2600	0.253	0.199	1286
Molicel INR-21700-P42A	4200	0. 219	0.088	1169
DTP Pouch Ячейка 2000 мАч	2000	0.475	0.126	289
DTP Pouch Cell 1000 mAh	1000	0.504	0.169	179
DTP Pouch Cell 110 mAh	110	0.810	0,309	18

Таблица 3. Расчет коэффициента конвективной теплоотдачи в условиях теплового равновесия.

Таблица 3. Расчет коэффициента конвективной теплоотдачи в условиях теплового равновесия.

Ячейка	Температура относительно окружающей среды (°C)	Джоулев нагрев (Вт)	Площадь поверхности (мм 2 )	Конвективный коэффициент теплопередачи
Pouch, 2000 mAh	13.62	2.016	6970	21.2
Pouch, 1000 mAh	6.68	0.676	3772	26. No related posts. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт