Пластинчатые батареи отопления: особенности старых стальных приборов, видеоинструкция и фото

Трубчатые, пластинчатые и панельные радиаторы отопления. Преимущества и недостатки

На эффективность работы радиаторов отопления оказывает влияние не только материал, из которого они изготовлены, но и их форма и некоторые конструктивные особенности. 

Судите сами, трубчатые, пластинчатые и панельные радиаторы отопления изготовлены из стали, но при этом имеют различные теплотехнические характеристики.

Трубчатые радиаторы

Как и следует из названия, в основе конструкции трубчатого радиатора лежит стальная труба. По внешнему виду трубчатый радиатор напоминает своего «чугунного старшего брата». Его также можно разделить на секции, каждая из которых состоит из трех стальных труб, присоединенных к верхнему и нижнему коллектору. 

Вертикальное расположение труб не препятствует свободному движению воздуха и способствует естественной конвекции. Сталь имеет высокую теплопроводность, что обеспечивает нагрев внешней поверхности радиатора практически до температуры теплоносителя.

Коллекторные части радиаторов могут быть соединены между собой при помощи ниппелей, а могут быть приварены друг к другу. 

Преимущества

Тепловая мощность стального трубчатого радиатора, а также их размер, зависит от количества его секций. Основным достоинством стальных трубчатых радиаторов является их высокая прочность и надежность. При использовании сварного способа соединения коллекторов, радиаторы выдерживают давление в сети до 60 атмосфер, хотя рассчитаны на эксплуатацию при сетевом давлении, не превышающем 20 атмосфер. Все это делает их идеальными отопительными приборами для установки в домах с центральным отоплением, где не исключены резкие перепады давления.

Стальные трубчатые радиаторы легко мыть, они не имеют острых углов и выступающих частей, что позволяет устанавливать их даже в детских учреждениях. 

Недостатки

Следует признать, что теплоотдача стальных трубчатых радиаторов все же ниже, чем алюминиевых или биметаллических отопительных приборов.

 

Пластинчатые радиаторы 

Пластинчатые радиаторы, они же конвекторы, являются одними из самых распространенных отопительных приборов, используемых в многоквартирных домах с центральным отоплением. Они имеют предельно простую конструкцию и представляют собой две трубы, на которые надеты металлические пластины. Не зря говорится, что все гениальное просто. Это утверждение как нельзя лучше подходит к пластинчатым радиаторам отопления. 

Преимущества

1. Простота конструкции
2. Надежность (в них просто нечему ломаться)
3. Высокая эффективность
4. Низкая стоимость

К пластинчатых радиаторов следует отнести и тот факт, что они отлично переносят скачки сетевого давления и могут использоваться даже при 20 атмосферах. 

Принцип действия пластинчатых радиаторов предельно прост: воздушный поток поднимается вверх, увлекая за собой холодный воздух, нагревается и переносит тепло. Пластинчатые радиаторы имеют низкую тепловую инерцию, что позволяет легко регулировать процесс передачи тепла.

 

Недостатки

Пластинчатые радиаторы передают тепло только конвекцией, теплового излучения в этом случае практически нет, ведь пластины разделены между собой воздушной прослойкой и температура нагрева их поверхности значительно ниже температуры теплоносителя. При их работе нагретый воздух устремляется вертикально вверх.

Все это делает пластинчатые радиаторы непригодными для отопления помещений с высокими потолками, ведь основное тепло концентрируется вверху комнаты. 

При снижении температуры сетевой воды эффективность пластинчатых радиаторов резко падает, проигрывая по сравнению с инерционными отопительными приборами (чугунными и стальными радиаторами). К тому же в пластинах собирается пыль и их очень трудно мыть. 

Панельные радиаторы

Панельные радиаторы представляют собой простые, но при этом высокоэффективные отопительные приборы, передающие тепловую энергию теплоносителя в окружающее пространство при помощи теплового излучения и конвекции. Излучается тепло внешними стальными панелями, а нагрев воздушных потоков, необходимых для конвективного теплообмена, происходит внутри радиатора, при прохождении воздуха между стальных панелей. 

Преимущества

Панельные радиаторы отопления имеют низкую тепловую инерцию, что позволяет легко управлять процессом отопления помещения. Для этого достаточно установить на отопительный прибор терморегулятор, уменьшающий или увеличивающий расход теплоносителя в зависимости от температуры воздуха в помещении. Панельные радиаторы отопления могут выпускаться любого размера, они недороги и очень удобны. 

Недостатки

Панельные радиаторы чувствительны к качеству сетевой воды и не переносят перепадов давления, поэтому их лучше использовать для установки в домах с автономной отопительной системой.

особенности конструкции тонких панельных батарей, преимущества и недостатки вертикальных настенных видов, а также пластинчатые модели из стали

Когда потребитель останавливает свой выбор на стальных батареях отопления при замене старых, это вполне обоснованное и выгодное во многих отношениях решение.

Панельные, как и стальные пластинчатые радиаторы отопления обладают рядом преимуществ, которые делают их весьма популярными не только на отечественном рынке, но и мировом и связано это, прежде всего, с технологией их производства.

Радиатор отопления стальной (плоский): особенности конструкции

Как известно, сталь прекрасно передает тепло, а это первый и самый важный признак хороших отопительных устройств. Радиатор отопления стальной (плоский) изготавливают из листовой стали высшего качества не менее 1.2 мм толщины.

Репутация этого металла не слишком высока, когда разговор заходит о его слабой устойчивости к коррозии, а значит, и к особенно трепетному «взаимоотношению» с носителем. Так было раньше, но, к сожалению, этот стереотип до сих пор еще жив в умах потребителей.

Современные производители научились обходить слабые стороны стали, обрабатывая изделия специальными антикоррозийными составами.

Так же не менее интересно выглядят тонкие панельные радиаторы, так как принцип их изготовления слегка изменился в лучшую сторону:

1. Основа стальных батарей осталась прежней. Листовую тонкую сталь штампуют и во время этого процесса на ее внутренней стороне образуются два горизонтальных канала, проходящих вверху и внизу изделия и множества вертикальных (точнее по 3 на каждые 10 см). Именно по ним проходит теплоноситель, когда радиатор подключен к сети отопления.
2. Два штампованных элемента при помощи сварки соединяются воедино, образуя панель будущего радиатора.
3. К ней подсоединяются остальные детали, например, конвектор и монтажная арматура.
4. Готовое изделие подвергается наружной окраске. Современные технологии делают это весьма эффективно.

Выбирая радиатор плоский стальной в качестве обогревателя в квартиру, особое внимание следует уделить способу его окраски. Эти сведения указываются в техпаспорте каждого изделия. Именно от того, какая технология при этом применялась, и насколько качественно была произведена, зависит долговечность конструкции. Самым лучшим принято считать способ катодного электрофореза, который не только придает изделию красивый товарный вид, но и защищает от коррозии и механических повреждений.

Кроме метода окраски в техпаспорте изделия указывается, под каким давлением оно проходило испытания. Это еще один важный фактор, так как батарея отопления стальная плоская, выдержавшая нагрузку 13 атмосфер, гарантированно прослужит 10-15 лет.

Классификация батарей

Как известно даже не специалистам, чем больше площадь обогревателя, тем он мощнее, а значит, быстрее нагревает помещение. Стальной штампованный радиатор отопления может быть эффективным не только из-за своего размера.

Для большей теплоотдачи к некоторым моделям панельных батарей подсоединяются конвекторы, задача которых распространять нагретый воздух по помещению.

Таким образом, эти обогреватели разделяются на следующие типы:

1. Однопанельные, состоящие лишь из основного элемента и монтажных арматур. Подобный радиатор хорош там, где окно не является причиной теплопотерь. Такое изделие выпускается под номером 10.
2. Однопанельный с теплообменником – это модель помощнее, так как имеет оребрение. В таблице классификации идет под номером 11. Как правило, первый и второй вариант – это самые недорогие типы изделий.
3. Двух панельные радиаторы так же могут состоять либо только из основных элементов (тип 20), либо к ним добавляются 1 или 2 оребрения (21 и 22 соответственно). Последние являются оптимальным вариантом по цене и эффективности работы.
4. Трех панельные модели оснащены тремя элементами и конвекторами (тип 33). Это наиболее мощные, более тяжелые и дорогие изделия.

Каждый из перечисленных типов батарей хорош, главное, чтобы система отопления и площадь помещения соответствовали их техническим характеристикам. Для радиаторов класса 21, 22 и 33 свойственно иметь боковые и верхние кожухи, которые придают им более стильный вид.

Панельные радиаторы – фото:

Соотношение размера и мощности

Как правильно все виды стальных радиаторов разделяются не только по своему типу, но и размерам – высоте и длине, от которых зависит их мощность.

Например, наименьшую теплоотдачу имеют изделия 10 и 11 типа с высотой 300 мм и длиной 400 мм – всего 265 Вт, тогда как при тех же габаритах у модели 21 типа она равна 370 Вт, а у 22-ой – 476 соответственно.

Высота стальных панельных радиаторов варьируется от 300 мм (самые маленькие) до 600 мм, а длина от 400 мм до 3000 мм.

Таким образом, можно вычислить, какого размера и типа приобрести радиатор для каждого отдельного помещения с учетом теплопотерь в нем и его площади.

Вертикальные модели

Кроме привычных батарей, обычно монтируемых под окном, существуют такие интересные дизайнерские варианты, как вертикальные панельные радиаторы отопления. Им свойственна большая высота – от 1000 мм и выше.

Подобные батареи чаще всего используются, как дополнение или украшение интерьера помещения с возможностью его качественного обогрева (просьба не путать их с высокими панельными радиаторами, высота которых до 900 мм).

Как правило, вертикальный панельный радиатор с нижним типом подключения пользуется большей популярностью, так как его можно установить в любом свободном углу или возле стены, в нише или перегородке.

Это позволяет сэкономить жизненное пространство и придать комнате более эстетичный вид, убрав все трубы в пол. Кроме этого, обогрев воздуха на высоте человеческого роста считается более эффективным. Подобные модели могут стоять на красивых декоративных ножках или вешаться на стену, быть оформлением зеркала и приносить пользу в качестве вешалки или полотенцедержателя.

Настенный панельный радиатор может быть выполнен под заказ и иметь либо строгий классический однотонной вид, либо содержать на своей поверхности изображения или различные цветовые гаммы.

Далеко не все производители выпускают подобные конструкции, поэтому следует сразу быть готовым, что у них высокая стоимость.

К недостаткам вертикальных радиаторов следует отнести тот факт, что они могут создавать воздушную подушку в комнате, особенно это касается настенных моделей. Их достаточно сложно монтировать, поэтому без специалистов не обойтись, особенно если учесть, что при малейшей ошибке они будут неравномерно нагреваться, снижая тем самым их эффективность.

Тепло в квартире должно превалировать над красотой интерьера, поэтому следует взвесить все плюсы и минусы вертикальных радиаторов отопления и найти максимально компромиссное решение.

Плюсы и минусы устройства

Если рассматривать стальные батареи в качестве отопительных устройств в квартире с централизованной системой обогрева, то лучше хорошо изучить их недостатки, чтобы не пожалеть о последствиях:

1. Панельные радиаторы выдерживают атмосферное давление от 6 до 10 Бар, тогда как перепады в системе могут достигать 15 Бар. Может сразу утечка или прорыв и не произойдут, но если подобные скачки частые, о чем можно узнать у управляющей организации, то стоит отказаться от их установки.
2. Качество теплоносителя так же немаловажно. В централизованной системе отопления, приспособленной для чугунных секционных батарей, не имеет значение его чистота, хотя многие владельцы таких конструкций знают, что со временем даже они засоряются. Внутри панелей находятся каналы, по которым носитель движется, и они достаточно малы, чтобы пропускать взвеси и мусор. Такая батарея засорится быстрее и выйдет из строя, а так как она цельная, то менять придется всю панель.
3. Если она останется на длительное время без носителя, например, на летний сезон, то сталь подвергнется коррозии. Именно поэтому производители рекомендуют эти батареи для автономных систем отопления.

Есть и хорошие новости об этих радиаторах:

1. Их легко монтировать.
2. У них высокий уровень теплоотдачи, особенно у моделей с конвекторами, например, радиаторы стальные панельные (рвс 21 или любой другой тип). Чем больше размер панели, тем теплее будет комнате, при условии, что расчеты были произведены правильно.
3. Небольшое количество носителя внутри системы значительно экономит средства, так как его легче и быстрее нагреть.
4. Они безопасны, так как не имеют острых ребер.
5. Имеют стильный вид.

Панельные радиаторы – это оптимальный вариант обогревателя для автономных систем отопления по доступной цене и в стильном исполнении.

Пластинчатые радиаторы из стали

Панели далеко не единственный вариант батарей. Еще в советские годы на замену чугунным «гармошкам» пришел радиатор пластинчатый стальной. Чаще всего его можно было встретить в госучреждениях и подъездах многоквартирных домов.

В основе пластинчатых стальных радиаторов из труб, трубка, на которую «нанизаны» пластины для теплообмена. Современные модели мало похожи на те, что были во времена СССР, да и эффективность у них на порядок выше.

Явным преимуществом таких батарей является их способность выдерживать давление в системе до 20 атмосфер. Горячая вода под таким сильным напором движется по трубам, те разогреваются и отдают часть своего тепла пластинам. Так как они своей поверхностью контактируют с воздухом, то нагревают его достаточно быстро.

Эти виды стальных радиаторов имеют низкую стоимость. Среди их недостатков – это непрезентабельный вид, а если пластины теплообменники открыты, то еще и быстрое загрязнение, наверное, поэтому их по-прежнему устанавливают в госучреждениях, а не в частных домах.

В заключение можно сказать, что преимуществ у стальных панельных радиаторов намного больше, чем недостатков, и даже для централизованного отопления можно подобрать модель, соответствующую его параметрам. Чтобы действительно знать, что выбранный тип подходит, лучше позволить специалисту произвести все расчеты по его мощности и эффективности, и грамотно встроить в систему.

Оптимизация охлаждающей пластины аккумуляторной батареи электромобиля | Блог

Эффективное и точное охлаждение охлаждающей пластины батареи электромобиля имеет решающее значение для обеспечения их оптимальной производительности, надежности батареи и окупаемости инвестиций в течение жизненного цикла. Высокие затраты на разработку можно снизить благодаря доступу к быстрым и точным результатам моделирования с помощью инженерного моделирования в облаке. Например, дополнительные расходы на НИОКР, прототипирование и механическую обработку сокращаются за счет получения оптимизированной и менее сложной конструкции на более ранних этапах цикла проектирования.

В этой статье представлены исследования проектирования и моделирования технологии охлаждающих пластин аккумуляторов для электромобилей. Инженерное моделирование используется для выполнения полностью связанного анализа теплопередачи охлаждающей плиты для динамического управления температурой. Кроме того, с помощью усовершенствованного дозвукового CFD-решателя выполняется исследование конструкции для оценки характеристик давление-расход в проточном канале охлаждающей пластины. Параллельное моделирование в облаке используется для анализа сценариев как для геометрических вариантов, так и для нескольких расходов теплоносителя. В этом примере наши рабочие процессы моделирования показывают пользователям, как настроить и запустить полный анализ теплопередачи и потока охлаждающей пластины, включая перепад давления и температуру при различных скоростях потока охлаждающей жидкости. Инженеры могут следовать этому примеру, чтобы узнать, как быстро выполнить параметрическое проектное исследование в SimScale и ответить на ключевые вопросы проектирования .

Теплопередача и CFD-анализ пластинчатого теплообменника аккумуляторной батареи электромобиля.

Достижение оптимальной надежности батареи с помощью CFD и теплопередачи

SimScale имеет множество типов анализа, доступных в зависимости от приложения. В этом примере для анализа оптимизации охлаждающей пластины батареи для аккумуляторов электромобилей использовались два типа анализа. Тип дозвукового анализа в SimScale создает автоматизированную и надежную шестигранную ячеистую сетку, используя метод декартовой сетки с подгонкой тела, который значительно сокращает время создания сетки на порядок. Алгоритм создания сетки с высокой степенью параллелизма дает сетку более высокого качества, требующую гораздо меньшего количества ячеек для достижения точности, сравнимой с традиционными схемами дискретизации. Это приводит к более быстрой сходимости и, следовательно, более быстрому моделированию.

Дозвуковой тип анализа используется для моделирования как несжимаемого, так и сжимаемого потока, при этом турбулентность моделируется с использованием уравнений RANS и модели турбулентности k-эпсилон. Мощной функцией этого типа анализа является встроенная параметрическая возможность определения граничных условий скорости на входе. На этапе настройки моделирования пользователи могут одновременно определить несколько расходов на входе, которые затем моделируются одновременно. Тип анализа сопряженной теплопередачи (CHT) в SimScale позволяет проводить анализ теплопередачи между твердой и жидкой областями. Типичные применения типа анализа CHT включают анализ теплообменников, охлаждение электронного оборудования и корпусов электроники, а также проектирование светодиодных светильников. Сетка жидкость/твердое тело требуется для моделирования CHT с четкими определениями границ раздела жидкости и твердого тела, также называемых контактами. Сетка автоматически генерируется в SimScale, а продвинутые пользователи могут выполнять локальное уточнение. В случае охлаждающей пластины батареи дозвуковой анализ используется для моделирования потока охлаждающей жидкости через канал охлаждающей пластины, чтобы установить оптимальные скорости потока с учетом перепада давления. Решатель CHT используется для демонстрации эффективности теплообменника и тепловых характеристик.

Решатель дозвуковой CFD в SimScale используется для моделирования внутренних потоков и имеет встроенную параметрическую возможность для выполнения быстрого анализа сценариев, например, для параллельного моделирования нескольких расходов на входе.

Улучшение конструкции охлаждающей пластины аккумулятора

Целью данного исследования является максимизация динамического управления температурой новой конструкции охлаждающей пластины аккумулятора, используемой для охлаждения аккумуляторных блоков электромобилей. Мы рассмотрим два варианта пластинчатого теплообменника. Оригинальная конструкция (V1) является распространенным компонентом, широко используемым в промышленности, и имеет один змеевидный канал охлаждения. Известно, что такая конструкция вызывает появление горячих точек, что приводит к проблемам с долговечностью батареи. Инженер-теплотехник разработал новую конструкцию (V2), в которой используется лабиринтный охлаждающий канал со значительно увеличенной площадью поверхности для обмена тепловой энергией. Это ранняя стадия проверки концептуального дизайна, требующая моделирования для проверки прогнозируемой производительности и сравнения ее с исходной версией.

Используя SimScale, инженер может быстро и точно оценить обе конструкции. Обе конструкции охлаждающих пластин аккумуляторов имеют один вход и один выход. Вход скорости используется для определения массового расхода хладагента (воды), который является основным механизмом отвода тепла для извлечения тепла из батарей. Охлаждающей пластине батареи назначается алюминий из библиотеки материалов SimScale, вода используется в качестве хладагента, а источник питания применяется для представления тепла, выделяемого батареей. При импорте файла САПР версии 2 ассоциативность между файлами САПР автоматически применяется в SimScale, сохраняя соглашения об именах для деталей/граней из модели САПР версии 1. Это означает, что при обмене файлами САПР для сравнительных исследований пользователям не нужно переназначать граничные условия, настройки сетки или выходные данные управления результатами, что значительно ускоряет сравнение двух или более вариантов САПР одного продукта.

Модель двух конкурирующих конструкций охлаждающих пластин аккумулятора. Оригинальная испытанная охлаждающая пластина V1 (слева) и новая конструкция (v2) с увеличенной площадью поверхности для теплопередачи (справа). Вход для обоих находится внизу слева, а выход виден вверху слева.

Анализ теплопередачи показывает, что, несмотря на большую площадь контактной поверхности в V2, тепловые результаты намного хуже по сравнению с исходной конструкцией V1, поскольку V2 демонстрирует более высокие температуры на охлаждающей пластине батареи. Дизайн V2 нуждается в дальнейшем моделировании и оптимизации. Чтобы помочь разрешить эти противоречивые результаты, инженер-конструктор анализирует поток отдельно.

Термический анализ двух конструкций охлаждающих пластин. Новая конструкция (справа) имеет худшие тепловые характеристики, хотя имеет большую площадь теплообмена.

Результаты анализа дозвукового потока жидкости, решение которого занимает всего четыре минуты, дают дополнительные сведения. Поток в V1 поддерживает постоянный поток 3,5 м/с на всем протяжении одного канала. В конструкции V2 наблюдается сильное изменение скорости теплоносителя по каналам лабиринта. Во многих областях наблюдается почти застойный поток в областях пиковой температуры, поэтому охлаждающие каналы не эффективно отводят тепло от этих областей, что приводит к ухудшению тепловых характеристик. Мы можем использовать анализ потока жидкости, чтобы посмотреть исключительно на скорость потока, чтобы лучше понять падение давления на охлаждающей пластине. Суммарное падение давления в любых двух точках можно извлечь из SimScale с помощью меню управления результатами. В этом случае при постоянном расходе теплоносителя 0,13 кг/с V1 имеет 29Перепад давления между входом и выходом составляет 2 кПа, а V2 в десять раз меньше при 22,7 кПа. Это могло бы иметь некоторые преимущества, если бы тепловые характеристики V2 были сравнимы с V1, например, меньшая мощность накачки и, следовательно, энергия, необходимая для работы насоса. Однако сначала нам нужно попытаться повысить его тепловые характеристики. Поскольку у нас достаточно перепада давления, мы можем попытаться увеличить поток охлаждающей жидкости через V2.

Моделирование потока жидкости двух конструкций охлаждающих пластин. Оригинальный дизайн (слева) имеет 29Падение давления 2 кПа по сравнению с новой конструкцией (справа), которая имеет падение давления всего 22,7 кПа.

Используя параметрические входные данные в типе дозвукового анализа, мы можем указать несколько расходов в граничных условиях на входе для параллельного выполнения. Simscale распознает, что у нас есть параметризованная установка исследования, и все прогоны (все скорости потока) моделируются параллельно в облаке на серверах SimScale. Это освобождает ваш локальный ПК/ноутбук и не потребляет ресурсы компьютера. SimScale отправит пользователям уведомление по электронной почте, когда все запуски будут успешно завершены.

Более высокий массовый расход 0,3 кг/с дает повышенную скорость потока в V2 и улучшенные тепловые характеристики. Падение давления на охлаждающей пластине значительно увеличилось, но все еще на 60% ниже, чем в оригинальной конструкции V1. Новая конструкция охлаждающей пластины V2 обеспечивает более низкую среднюю температуру, хотя и менее равномерную, с более высокой скоростью потока, но гораздо меньшим перепадом давления, чем у V1. Дополнительные итерации проекта потребуются для дальнейшего улучшения распределения температуры и надежности батареи в V2. Инженеры, желающие оптимизировать эту пластину охлаждения батареи, могут параметризовать модель САПР, скорость потока охлаждающей жидкости и температуру на входе для более детального изучения конструкции. Замена материалов также проста благодаря обширной библиотеке материалов SimScale.

Исследование расхода охлаждающей плиты новой конструкции. Расход 0,13 кг/с (слева) дает падение давления 292 кПа, а расход 0,3 кг/с (справа) дает падение 111 кПа. Исследование теплового анализа новой конструкции охлаждающей плиты с двумя скоростями потока. Скорость потока 0,13 кг/с (слева) дает более равномерную температуру, хотя более высокая скорость потока 0,3 кг/с (справа) показывает более низкие температуры в целом.

Моделирование теплопередачи в облаке

Доступ к моделированию на ранних стадиях проектирования продукта необходим для достижения требуемых тепловых характеристик конструкций охлаждающих пластин аккумуляторов при одновременном снижении затрат на физическое прототипирование. С облачной платформой SimScale инженеры и проектировщики могут использовать передовые решатели, которые учитывают связанные анализы проводимости, конвекции и излучения, чтобы получать точные результаты в различных предметных областях и масштабах.

---

Посмотрите нашу демо-версию «Оптимизация характеристик охлаждения аккумуляторов электромобилей», чтобы узнать, как можно быстро выполнить параметрическое исследование конструкции и выполнить полный тепловой анализ охлаждающей пластины, включая перепад давления и температуру при различных скоростях потока охлаждающей жидкости:

---

Охлаждающие пластины для электромобилей

Введение

При создании новой серии аккумуляторов для электромобилей (EV) ведущий производитель аккумуляторов обратился к Boyd с просьбой спроектировать новые пластины жидкостного охлаждения для аккумуляторных блоков. Новые аккумуляторные батареи будут использоваться в больших электрических специальных транспортных средствах (таких как пожарные и мусоровозы), которые требуют большого количества энергии, что приводит к строгим требованиям к тепловому и весовому контролю.

Заказчик:

• Производитель аккумуляторов для электромобилей

Применение:

• Специальные аккумуляторы для электромобилей

Технология:

• Пластины для жидкого охлаждения

Промышленность:

• Электромобильность

Местонахождение:

• США

Задача по охлаждению аккумулятора электромобиля

Заказчик обнаружил несколько проблем во время первоначальной разработки аккумуляторной батареи. Имея опыт создания небольших аккумуляторов для электроинструментов и крытых транспортных средств, они переходили к созданию аккумуляторных блоков для больших специализированных электромобилей.

Потребность в мощности для специальных транспортных средств потребовала новых, более крупных аккумуляторных блоков для каждой модели электромобиля, что привело к высоким тепловым нагрузкам. Чтобы большие аккумуляторные блоки оставались достаточно холодными для работы в течение всего срока службы автомобиля, заказчику требовались специальные пластины с жидкостным охлаждением (LCP), разработанные специально для этого применения. Каждой батарее также потребуется высокоэффективный TIM (материал теплового интерфейса) для контакта с источником тепла батареи и минимизации потерь тепла во время передачи на пластины жидкостного охлаждения и систему жидкостного охлаждения.

Первоначально вес не считался большой проблемой при разработке, учитывая уже большой размер аккумуляторных батарей и весь специальный автомобиль. Однако во время оценки и тестирования росли опасения по поводу размера LCP, потенциально влияющего на запас хода батареи. Чтобы добавочный вес LCP минимально влиял на диапазон батарей, также стало важным, чтобы охлаждающие пластины были как можно более компактными и легкими.

Решение Boyd’s EV Liquid Cold Plate Solution

Работа началась в одном из специализированных проектных центров Boyd, где был проведен обширный термический анализ для каждого из новых размеров аккумуляторных батарей, чтобы определить точные и оптимальные тепловые требования для проекта. Как только эти параметры были определены, Бойд представил несколько различных прошлых примеров охлаждающих пластин, которые были успешно реализованы в батареях электромобилей с аналогичными требованиями. Также было представлено несколько ТИМов, каждый из которых имел разные тепловые свойства.

После оценки вариантов инженеры Boyd совместно с заказчиком решили, что оптимальным решением будет алюминиевая охлаждающая пластина с армированной волокном термопрокладкой. Инженеры конструкторского центра Boyd немедленно приступили к разработке чертежей на основе потребностей каждого отдельного аккумуляторного блока. В то время как первоначальные конструкции были эффективны в соответствии с требованиями к управлению температурным режимом, охлаждающие пластины были относительно большими, и дополнительный вес батареи стал проблемой.

Компания Boyd использовала свой обширный опыт в области конструирования охлаждающих пластин и начала работать над способами снижения веса. После некоторых экспериментов инженеры Boyd значительно снизили вес охлаждающей пластины батареи, оптимизировав размер и форму каждой охлаждающей пластины для каждой отдельной батареи. Новая конструкция эффективно охлаждала экстремально высокую температуру аккумуляторной батареи, уменьшая при этом общий вес на 40% по сравнению с первоначальной конструкцией.

Как только проект был завершен, команда Бойда по прототипированию быстро приступила к созданию штампованных и паяных CAB-прототипов холодных пластин для оценки.