Портал
промышленной
продукции
Тульской области

Новости


TA-AA-500-48-HF Термоэлектрическая сборка для шкафов уличного применения
06.03.2019

Термоэлектрическая сборка (охладитель Пельтье) для индустриального применения в оборудовании уличного размещения.

Автор данной статьи понимает, что не может быть полностью объективным в вопросах компетенции производителей уличных шкафов. В написанном ниже он не стремится указывать на недостатки и конструктивные ошибки. Главной целью является попытка реабилитировать термоэлектрическое охлаждение в промышленных применениях и представить на внутреннем рынке России инновационные решения в области термостабилизации, основанные на термоэлектрических сборках Пельтье.

outdoor thermoelectric assembly

Термоэлектрическая, фланцевая сборка на элементах Пельтье для шкафов уличного исполнения TA-AA-500-48-HF

Производитель: ООО НПО «Кристалл»

Как часто бывает, что передовые технические средства, давно и повсеместно эксплуатируемые за границей, не получают широкого распространения в нашей стране. Российская компания ООО НПО «Кристалл» с 2003 года производит и поставляет термоэлектрические охладители Пельтье в развитые регионы мира: Европу, Северную Америку, Азию и прочие. Высокие технические и ресурсные характеристики элементов Пельтье, произведенных в НПО «Кристалл», были подтверждены производителями термоэлектрических устройств с мировым именем. Эти качества обуславливают использование нашей продукции, прежде всего в индустриальном и специальном применениях.

Совместный патент с компанией «Matsushita Electric Works LTD», полученный в далеком 1998 году, подтверждает уникальность нашей технологии производства элементов Пельтье. Сегодня поддержание этого и многих других патентов осуществляется нами в таких странах как: Германия, Япония, Тайвань, Америка, Китай, Россия.

Анализ рынка термоэлектрических устройств показывает, что лидирующие позиции в индустриальном применении занимают Термоэлектрические сборки Воздух-Воздух. Термоэлектрическая сборка это устройство на твердотельных охладителях (Пельтье), которое объединяет в себе две функции, охлаждение и нагрев. Успешное, многолетнее применение во многих странах таких миниатюрных, малоинерционных, безжидкостных кондиционеров не осталось незамеченным Российскими производителями оборудования. По нашей оценке первые появления на внутреннем рынке серийной продукции с термоэлектрическими сборками в качестве климатических систем пришлись на 2010-2011г.г. Таким образом, отставание от развитых стран в массовом промышленном применении Пельтье составило порядка 7-8 лет. Интенсивное развитие телекоммуникационного рынка России давало на тот момент прогнозную оценку емкости рынка термоэлектрических кондиционеров примерно 20-22 тысяч шт. в год с суммарной мощностью охлаждения 10-11 МВт. Однако, ни существующий спрос, ни огромный мировой опыт не привели к массовому распространению термоэлектрических климатических систем в нашей стране.

К тому времени компания «Кристалл» имела на рынке репутацию производителя и поставщика надежных, высокопроизводительных термоэлектрических устройств. В 2013 году компания начала продажи сборок Воздух-Воздух в нашей стране. Будучи вовлеченными в процесс освоения передовыми Российскими производителями «нового» способа термостабилизации, мы стали свидетелями всплеска спроса на элементы Пельтье для индустриального применения. Однако спустя 1-1,5 года коммерческие службы компании фиксирует нарастающий спад интереса к охлаждению с помощью термоэлектричества и даже разочарование некоторых производителей и заказчиков шкафов. При этом, локализовав серийное производство в городе Богородицк Тульской области и экспортируя термоэлектрические, полупроводниковые устройства, мы видим, что потребность в них на сегодняшний день, как минимум, не падает даже в таких жарких странах как Китай и Индия. Так в чем же здесь дело? Почему новое и прогрессивное приходит в Россию в виде конечного продукта, а не создается отечественным производителем? Является ли причиной только курс национальной валюты, при котором до недавнего времени выгодней было ввозить, а не производить на месте? Либо есть другие причины?

Научно-производственное объединение «Кристалл» пройдя путь становления инжиниринговой компании и оставаясь таковой сегодня, заинтересовано в развитии на внутреннем рынке передовых, экологически чистых способов преобразования энергии. Вот почему наши инженеры и ученые решили разобраться в причинах дискредитации способа термостабилизации с помощью элементов Пельтье и постараться исправить существующее положение.

Основными драйверами этой работы являлись: 
а. Огромный опыт работы на рынке термоэлектрических устройств различного применения. 
б. Поддержка государством работ по созданию высокоэффективных термоэлектрических сборок для внутреннего рынка. Помощь была оказана в виде выделения субсидии через «Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере». Данная работа была начата в 2013 году. 
в. Наличие команды ученых и инженеров высочайшей квалификации. Креативность мышления технических специалистов компании Кристалл кроется в фундаментальных знаниях, полученных в ведущих Российских ВУЗах:

  • Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"
  • Новосибирский национальный исследовательский государственный университет НГУ
  • Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана
  • Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ"
  • Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева

Огромную роль в поиске новых применений охладителей Пельтье имеют постоянные контакты, обмен опытом и знаниями с коллегами по всему миру. 
г. Активная гражданская позиция руководства и собственников компании. Ее основа заложена в желании жить и работать в России. Развивать здесь и сейчас инновационные, высокорентабельные, наукоемкие производства.

Как уже было сказано выше, в конце 2013 года НПО «Кристалл» выиграл конкурс, проводимый «Фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере» и получил поддержку от государства в формате софинансирования проекта с рабочим названием: «Разработка модулей Пельтье с улучшенными технико-экономическими параметрами и энергоэффективных узлов климатических систем на их основе».

Наряду с разработками новых, более эффективных и более дешевых устройств на элементах Пельтье командой наших маркетологов, инженеров и ученых была собрана и проанализирована информация об эксплуатации термоэлектрических кондиционеров. Общая картина о работе твердотельных охладителей в шкафах уличного исполнения сложилась на основе информации от потребителей, ежегодного участия в выставках, в том числе «Связь Экспокомм» и международных научно-практических конференциях.

Причины столь вялого использования Пельтье в России относятся к разным категориям. При более глубоком анализе пришло понимание того, что многие проблемы являются, отчасти, следствием менталитета наших сограждан, их неуважения к чужому труду и имуществу. Возвращаясь из области мышления философскими категориями к фактам, мы можем констатировать 2 очевидных причины, приведших к текущей низкой востребованности термоэлектрических сборок Воздух-Воздух для Outdoor шкафов.

ПЕРВАЯ причина - необходимость защитить кондиционер от несанкционированного вскрытия и разворовывания.

Сегодня, во втором десятилетии 21 века, производство оборудования в антивандальном исполнении так же актуально, как и 25 лет назад. Защита имущества от собственных граждан в нашей стране есть проблема, на которую необходимо тратить колоссальные средства. Для нашей темы это превращается в необходимость убрать модуль теплосброса под основательный, металлический кожух. Существенное ограничение воздухообмена внутри кожуха; нагрев самого кожуха от тепла, отводимого сборкой и как следствие, увеличение температуры на входе вентилятора наружного контура; множество шпилек для монтажа кожуха к стенке, которые одновременно служат мостами холода; застойные зоны внутри кожухов, где скапливается и цементируется пыль и мусор. Все это приводит к уменьшению холодопроизводительности и увеличению температуры на внутреннем радиаторе. Как правило, в этом кроются причины основных претензий производителей шкафов к производителям климатических систем на Пельтье. Основа претензий в том, что последние не находят подтверждения паспортным значениям холодопроизводительности. На самом же деле в таком «закупоренном» состоянии внешнего блока теплосброса производительность сборки Пельтье может падать на 15 – 40%.

ВТОРАЯ причина - желание производителей экономить на капитальных затратах в ущерб качеству.

- Использование элементов Пельтье, несоответствующих требованиям к полупроводниковым приборам промышленного назначения.

Компоненты, которые производятся по принципу «Китайского башмака». То есть, товар должен иметь минимальную цену и минимальный срок эксплуатации. Такой подход обеспечивает постоянное производство для восполнения вышедших из эксплуатации вещей.

Наши испытания термоэлектрических модулей Китайского производства, приобретенных через развитые сети интернет магазинов, свидетельствуют об их низких ресурсных характеристиках. Практически все Китайские производители дешевых модулей Пельтье экономят на термостабилизации. Из технологического цикла исключаются так называемые процессы «отжига». В результате, используемый «сырой» продукт начинает «плыть» во время эксплуатации. Снижение холодопроизводительности такого модуля за 6 месяцев может достигать 37% от первоначального значения. Есть на рынке элементы Пельтье не защищенные от попадания в них влаги. Специалисты классифицируют такие термоэлектрические охладители как негерметизированные. Не вдаваясь в технические детали, можно быть абсолютно уверенным в том, что результатом эксплуатации негерметизированных модулей Пельтье будет их выгорание и обрыв цепи. Справедливости ради нужно отметить, что сегодня в Китае есть производители с мировым именем и высоким качеством. ООО НПО «Кристалл» в 2008 году увеличил долю экспорта в Китай в 18 раз. Наличие в этой стране продукции high quality относится ко всем электронным компонентам, в том числе к элементам Пельтье. Но такая продукция дороже как минимум на 40%.

Таким образом, при исследованиях и анализе мы столкнулись с многочисленными предложениями на внутреннем рынке термоэлектрических охладителей не индустриального, а бытового, неответственного применения. К сожалению, некоторые производители поспешили применить Пельтье с низкими параметрами в своих изделиях.

- Использование алюминиевых радиаторов без анодирования поверхности.

Наиболее распространённым на сегодня способом производства теплообменников из алюминия является экструзия. Для возможности выдавить алюминий через фильеру в него добавляют легирующие присадки - пластификаторы. Легирующие присадки меди, кремния, марганца, никеля, кобальта и железа снижают коррозионную стойкость алюминия. Следует учесть, что скорость коррозии алюминия и его сплавов в 1%-ном растворе НСl равна 42 г/м2 в сутки (при 50°С), в 1%-ном растворе Н3РO4 5,6 г/м2 (при 20°С), в 1%-ном растворе H2SO4 11,9 (при 50°С) и в 1%-ном растворе HNO3 1,5 г/м2 (при 20°С). В щелочах алюминий корродирует значительно. Безводные жирные кислоты вызывают усиленную коррозию алюминия. Пренебрежение защитой поверхности радиатора приводит к утолщению оксидной пленки, залипанию на поверхности грязи и частиц растений, что ведет к увеличению сопротивления движения воздуха вдоль ребер наружного блока теплосброса. Следствие этого увеличению его термического сопротивления и снижению интенсивности теплопередачи к воздуху.

Видя основные проблемные места, команда Кристалл, постаралась максимально их устранить в новом типе оборудования – Термоэлектрическая сборка на фланцевом соединении для уличных шкафов. Это охлаждающие/нагревающие агрегаты вертикального или горизонтального исполнения, которые монтируются на дверь, стенку или крышу Outdoor шкафа. Данный вид оборудованию имеет антивандальное исполнение и не требует установки дополнительных устройств от несанкционированного вмешательства в его работу. В качестве опции заказчик может заказать у нас изготовление двери с вмонтированной в нее термоэлектрической сборкой. Установка таких климатических систем в существующее оборудование не требует специальных навыков и специфичного оборудования.

Инновационные охладители нового поколения, разработанные и производимые в НПО «Кристалл», могут успешно применяться, как при реконструкции и модернизации сетей связи, так и при создании нового оборудования.

В линейке климатических систем на фланцевом сопряжении со стенкой или дверью шкафа планируется производить модели:

  • в диапазоне до 10А (±5%), рабочем напряжении в диапазоне 44-56В и холодопроизводительности: 200Вт, 250Вт,300Вт, 350Вт, 400Вт, 500Вт, 600Вт.
  • в диапазоне до 20А (±5%), рабочем напряжении в диапазоне 22-27В и холодопроизводительности: 200Вт, 250Вт,300Вт, 350Вт, 400Вт, 500Вт, 600Вт.
  • в диапазоне до 20А (±5%), рабочем напряжении в диапазоне 44-56В и холодопроизводительности: 700Вт, 800Вт, 900Вт, 1000Вт, 1200Вт.
  • в диапазоне до 40А (±5%), рабочем напряжении в диапазоне 22-27В и холодопроизводительности: 700Вт, 800Вт, 900Вт, 1000Вт, 1200Вт.

Далее хотелось бы обратить внимание на некоторые важные конструктивные особенности кондиционеров, разработанных и испытанных в НПО «Кристалл».

ВНИМАНИЕ Мы должны предостеречь желающих незаконно копировать новый дизайн нашей термоэлектрической сборки. Компанией НПО «Кристалл» в настоящее время начата процедура его патентования.

Основные технические преимущества термоэлектрических сборок Пельтье на фланцевом присоединении в шкафах уличного исполнения:

Все резьбовые соединения выполняются с использованием теплоизоляционных шайб и защитных кожухов. Это позволяет максимально снизить переток тепла из шкафа на улицу зимой и с улицы в шкаф летом.

Использование теплоизоляционного уплотнителя ZoteFoom гарантирует 100% герметичность в местах соединения радиаторов с фланцем и фланца со стенкой шкафа, что исключает попадание наружного воздуха внутрь шкафа. Данный вид теплоизоляционного материала не поддерживает горение, так как имеет закрытые поры, наполненные азотом.

 

 

Использование алюминиевых радиаторов с анодированной поверхностью позволяет избежать атмосферной коррозии алюминия.

Разрезанные ребра на всем протяжении радиатора позволяют добиваться турбулентного характера движения воздуха вдоль ребра, что увеличивает процесс теплопередачи к воздуху.

 

 

 

 

 

Использование модулей Пельтье, только собственного производства, с высокими рабочими и ресурсными параметрами. Модули были разработаны специально для этого типа сборки.

Использование паст с теплопроводностью 5Вт/м*К в диапазоне температур 0°С ÷ +50°С. Диапазон рабочих температур от -60°С до +200°С.

 

 

 

 

Защитный кожух изготовлен из стали толщиной 1,5мм (по дополнительному требованию заказчика может поставляться из стали толщиной 2мм или алюминия толщиной до 3мм). Защита от воздействия атмосферной коррозии обеспечена оцинкованием (для стали) и порошковой покраской.

Зона нагнетания воздуха не связана с зоной выхлопа конструктивно, что исключает перетекание тепла к стенкам камеры воздухозабора.

Контур врезки после монтажа закрывается защитным кожухом.

Таким образом, защитный кожух наружного теплосброса выполняет сразу несколько функций:

  1. Разделяет потоки входящего «холодного» и выходящего «горячего» воздуха, не снижая холодопроизводительности сборки.
  2. Выполняет функцию дополнительного теплообменника, будучи спряженным с радиатором контура теплосброса.
  3. Защищает кондиционер от несанкционированного доступа.
  4. Прижимает посадочный фланец к стенке шкафа, обеспечивая герметичность в месте установки.
  5. Закрывает проем, вырезанный для установки термоэлектрического кондиционера, тем самым сохраняя эстетичный внешний вид оборудования.

Для эффективного управления климатической системой на внутреннем кожухе может быть смонтирован Контроллер СВ2-2.2.48.15-25.000.БК

Для тех применений, где в оборудовании нет постоянного тока, мы можем установить на внутренней стороне импульсный источник постоянного тока.

Все необходимые крепежные и защитные элементы доступны в комплекте поставки термоэлектрической климатической системы на фланцевом соединении. В руководстве по эксплуатации заказчик сможет найти подробное описание монтажа и подключения. Если у потребителя останутся вопросы, специалисты компании «Кристалл» всегда готовы помочь. Гарантия на данный тип термоэлектрических сборок 2 (два) года.

Дополнительно.

Для всей линейки термоэлектрических сборок Воздух-Воздух, производства ООО НПО «Кристалл» начиная со сборки мощностью охлаждения 70Вт (на рисунке ниже) сейчас доступны защитные кожуха для внешнего модуля теплосброса.

thermoelectric assembly

Для получения дополнительной информации можно связаться с коммерческой службой ООО НПО «Кристалл» любым удобным для Вас способом: 
Тел. +7-495-664-24-31 
+7-495-519-00-69 
+7-495-519-88-52 
E-mail: info@crystalltherm.com

×