Prawidłowo skonfigurowana obudowa o podwójnych ściankach może przyczynić się do lepszej termoregulacji, bezpieczeństwa i wydłużenia żywotności szafy bateryjnej. Zasada działania polega na zapewnieniu kontrolowanego przepływu powietrza między ściankami, co pozwala na odprowadzanie ciepła z ważnych elementów bez bezpośredniej ekspozycji systemu baterii na środowisko zewnętrzne. W przypadku użytkowania szaf bateryjnych na zewnątrz, taka konstrukcja zapewni dodatkową ochronę przed wodą, kurzem, promieniowaniem słonecznym i uszkodzeniami mechanicznymi. Skontaktuj się z nami, aby uzyskać indywidualne projekty obudów bateryjnych.

Czym jest szafka akumulatorowa z podwójnymi ściankami?

Obudowa bateryjna o podwójnych ściankach składa się z obudowy wewnętrznej i zewnętrznej, a przestrzeń między nimi tworzy komorę powietrzną lub kanał termiczny.

Ściana wewnętrzna odpowiada za ochronę akumulatorów, części elektrycznych i kontrolerów. Ściana zewnętrzna służy jako zewnętrzna osłona środowiskowa. W zależności od wymagań konkretnego zastosowania, komora powietrzna może być wentylowana naturalnie lub sztucznie.

Takie podejście jest bardzo korzystne w przypadku zewnętrznych systemów magazynowania energii, w których szafa musi pracować w warunkach wewnętrznej produkcji ciepła i wahań temperatury zewnętrznej.

Jak działa kanał wentylacyjny

Koncepcja jest dość prosta. Powietrze dostaje się przez otwór w dolnej części obudowy zewnętrznej, przepływa przez kanał, odbiera ciepło z zewnętrznej powierzchni obudowy wewnętrznej i wydostaje się przez górny otwór.

Tworzy stały układ przepływu powietrza.

Do najczęstszych cech systemu wentylacji pasywnej zalicza się:

• Otwór wlotu powietrza u dołu
• Sam kanał wentylacyjny
• Powierzchnia do przenoszenia ciepła
• Otwór na powietrze u góry
• Żaluzje lub ekrany ochronne
• Urządzenia uszczelniające i drenażowe

W miarę jak powietrze w kanale staje się cieplejsze, jego gęstość maleje, a powietrze naturalnie unosi się ku górze. Powstaje efekt komina, który pozwala na odprowadzanie ciepła bez użycia wentylatora.

Jednak efektywność naturalnej wentylacji w dużym stopniu zależy od geometrii szafki, różnicy temperatur, rozmiaru otworu i oporu powietrza.

Ważne czynniki projektowe

1. Szerokość kanału wentylacyjnego

Przestrzeń między ścianami wewnętrzną i zewnętrzną musi być wystarczająco szeroka, by zapewnić stały przepływ powietrza, lecz nie powinna być zbyt szeroka.

Wąski kanał może powodować duży opór przepływu powietrza. Zbyt szeroka przestrzeń zwiększy rozmiar szafki i ilość użytego materiału, nie zapewniając jednocześnie większych korzyści termicznych.

Dlatego też, idealną szerokość kanału należy wybrać w oparciu o następujące kryteria:

• Rozmiar szafki
• Ilość ciepła wytwarzanego przez baterie
• Pożądany zakres temperatur
• Kierunek przepływu powietrza
• Temperatura otoczenia na zewnątrz
• Zastosowany system wentylacji (wymuszony/pasywny)

2. Lokalizacja otworów wlotowych i wylotowych powietrza

Położenie otworów wentylacyjnych ma duży wpływ na wydajność systemu.

W przypadku wentylacji naturalnej otwór wlotowy znajduje się zazwyczaj w dolnej części obudowy, natomiast otwór wylotowy bliżej jej górnej części. Umożliwia to unoszącemu się, ogrzanemu powietrzu przepływ w górę pionowego kanału wentylacyjnego.

Otwory wentylacyjne muszą być wykonane w taki sposób, aby zminimalizować ryzyko przedostawania się deszczu do wnętrza szafki.

Żaluzje mogą być skierowane w dół lub zainstalowane za konstrukcjami ochronnymi, jednocześnie należy zapewnić drogi odpływowe, aby woda deszczowa, która dostanie się do zewnętrznej strefy wentylacyjnej, nie mogła przedostać się do komory akumulatora.

3. Minimalizowanie ryzyka zwarcia w przepływie powietrza

Innym częstym błędem popełnianym podczas projektowania jest to, że powietrze wlotowe przepływa bezpośrednio do układu wydechowego, pomijając powierzchnie wymiany ciepła.

Kanał wentylacyjny musi umożliwiać przepływ powietrza nad chłodzonymi elementami.

Można to osiągnąć poprzez zastosowanie wewnętrznych przegród, płyt prowadzących i odpowiednio rozmieszczonych otworów.

Z punktu widzenia inżynierii same otwory wentylacyjne nie wystarczą – konieczne jest zaprojektowanie całego kanału przepływu powietrza.

Wentylacja pasywna a wentylacja wymuszona

W szafach bateryjnych o podwójnych ścianach może być zastosowana wentylacja pasywna lub wymuszona.

Wentylacja pasywna charakteryzuje się stosunkowo prostą konstrukcją i nie wymaga wentylatorów ani zasilania. Ta opcja jest odpowiednia do zastosowań o umiarkowanym obciążeniu cieplnym i temperaturach mieszczących się w dopuszczalnym zakresie.

Wentylacja wymuszona wymaga użycia wentylatorów. Ten rodzaj wentylacji zapewnia większą kontrolę i może być stosowany w systemach akumulatorowych o większej mocy.

Jednakże wentylacja wymuszona wiąże się z dodatkowymi wyzwaniami związanymi z wentylatorami, takimi jak:

• Awarie wentylatora
• Odsysanie pyłu
• Hałas
• Zużycie energii
• Konserwacja
• Ocena IP

W niektórych systemach akumulatorowych można zastosować rozwiązanie hybrydowe. Konstrukcja z podwójnymi ściankami zapewnia podstawowy poziom ochrony termicznej, a wentylatory zaczynają działać, gdy temperatura wewnętrzna osiągnie wartość zadaną.

Konstrukcja z podwójnymi ściankami i ochrona zewnętrzna

Zarządzanie ciepłem nie jest jedyną przyczyną stosowania obudów o podwójnych ściankach.

Zewnętrzna ściana może również pomóc w ochronie wnętrza obudowy przed bezpośrednim działaniem promieni słonecznych. Przy intensywnym nasłonecznieniu zewnętrzna powierzchnia metalu może nagrzewać się znacznie bardziej niż otaczające powietrze. Szczelina wentylacyjna między ścianami zapobiega przedostawaniu się ciepła bezpośrednio do komory akumulatora.

Konstrukcję o podwójnej ścianie można również wykorzystać w celu zapewnienia ochrony przed:

• Deszcz
• Kurz
• Promieniowanie UV
• Cząsteczki przenoszone przez wiatr
• Wpływ
• Korozja

Poziom zapewnianej ochrony będzie zależał od konstrukcji całej szafy.

Materiały i konstrukcja

Ściany zewnętrzne i wewnętrzne mogą być wykonane z materiałów takich jak ocynkowana stal, stal nierdzewna lub aluminium, w zależności od zastosowania.

W przypadku zewnętrznych obudów akumulatorów, kluczowe znaczenie ma również obróbka powierzchni tych konstrukcji. Zastosowanie powłoki proszkowej, zabezpieczenia antykorozyjnego i odpowiednich uszczelniaczy wydłuży żywotność obudowy.

Konstrukcja musi mieć odpowiednią wytrzymałość mechaniczną, a jednocześnie umożliwiać niezbędną wentylację.

Połączenia kablowe, drzwi, zawiasy, system zamykania i punkty wentylacyjne muszą być uwzględnione już na wczesnym etapie projektowania. Uwzględnienie punktów wentylacyjnych po ustawieniu konstrukcji może prowadzić do pewnych kompromisów.

Indywidualny projekt obudowy szafy bateryjnej

Szafy bateryjne niekoniecznie są produktami standaryzowanymi. Wymagania dotyczące konstrukcji obudowy będą zróżnicowane dla różnych typów ogniw bateryjnych, konstrukcji BMS, urządzeń PCS, systemu chłodzenia i środowisk.

At HighJouleOferujemy niestandardowe projekty obudów szaf akumulatorowych, dostosowane do potrzeb projektu. Obejmują one m.in. rozmiar szafy, podwójne ściany, konstrukcję kanałów wentylacyjnych, lokalizację wlotów i wylotów powietrza, wewnętrzną konstrukcję montażową, drzwi, wejścia kablowe oraz wykończenie zewnętrzne.