Chłodzenie cieczą

Chłodzenie wodne elektroniki w zakresie aplikacji dużych mocy jest znanym od lat sposobem chłodzenia i odprowadzania ciepła. Transformatory zanurzone w oleju, półprzewodniki mocy zamontowane na radiatorze z kanałami, przez które przepływa ciecz, to rozwiązanie wydajne, ciche i bardzo trwałe. Pozwala odprowadzić dużą ilość ciepła na daleką odległość i zapewnić stabilne warunki pracy urządzenia nawet w bardzo trudnych warunkach środowiskowych. Systemy chłodzenia wodnego są w stanie zapewnić także niezbędny kompromis po stronie kosztów rozwiązania i masy systemu chłodzącego w systemach, gdzie ilość wydzielanego ciepła jest duża. Część odbierająca ciepło wewnątrz obudowy jest niewielka, nie zajmuje więc cennego miejsca i nie ogranicza cyrkulacji powietrza.

Pomijając zastosowania dużej mocy, cała reszta związana z chłodzeniem cieczą to aplikacje niszowe i specjalistyczne, np. używane w sprzęcie medycznym, farmach serwerów i w sprzęcie telekomunikacyjnym. Gdy skala instalacji jest duża, takie rozwiązanie jest nierzadko korzystne od strony ekonomicznej, ponieważ pozwala na odbieranie ciepła od wielu elementów za pomocą jednej instalacji, która oplata wszystkie gorące punkty.

Wadą takiego chłodzenia jest skomplikowanie i duże wymiary całości, gdyż składa się ono z pompy, przewodów transportujących ciecz, chłodnicy i radiatora odbierającego ciepło. Kłopotliwe jest też napełnianie, a więc obsługa techniczna oraz serwis. Niemniej w sytuacji, gdy konieczne jest zapewnienie wydajnego chłodzenia w systemie zamkniętym, wewnątrz szczelnie zamkniętych szaf, takie rozwiązania pozwalają na zachowanie wysokiego stopnia ochrony środowiskowej tych ostatnich, są one najczęściej jedynym dostępnym wyborem.

Najważniejsze czynniki negatywne dla rynku #9

 

Na liście najważniejszych zjawisk przeszkadzających w rozwoju rynku górne miejsce zajęły długie czasy dostaw, które w ostatnim roku są głównym problemem branży elektronicznej oraz zawirowania w biznesie wywołane wojną i pandemią. Głownie chodzi o logistykę towarów oraz to, że na Dalekim Wschodzie dalej walczy się z wirusem m.in. za pomocą lockdownów. Poza tymi czynnikami, związanymi z warunkami w gospodarce, dalej już mamy typowe problemy: dużą konkurencję, tanie i kiepskie produkty oraz wysokie ceny. Metale takie jak aluminium i miedź znacząco podrożały, co wywołało duży skok cen radiatorów.

Bardzo możliwe, że nowym obszarem aplikacyjnym dla chłodzenia cieczą stanie się elektromobilność. Baterie akumulatorów montowane w pojazdach o napędzie elektrycznym wymagają dobrego chłodzenia. Ciasno upakowane ogniwa oraz duże prądy płynące w takich obwodach powodują wydzielanie ciepła, które trzeba odprowadzić. Ogniwa grzeją się podczas pracy i ładowania i to znacznie, a z punktu widzenia użytkowego bateria takich ogniw nie może być duża, gdyż nie dałoby się jej zintegrować w pojeździe.

Znalezienie kompromisu dla małej objętości, dużej wydajności prądowej, zapewniającej nie tylko dynamikę samochodu, ale także możliwość szybkiego ładowania, a także dużej pojemności akumulatora przekładającej się na zasięg, wymusza często chłodzenie cieczą. Nie bez znaczenia jest też konieczność zapewnienia bezpieczeństwa elektrycznego oraz w zakresie niekontrolowanego (lawinowego) wzrostu temperatury. Ogniwa litowe trzeba chłodzić, gdyż inaczej mogą się zapalić, z kolei w niskich temperaturach trzeba je podgrzewać, gdyż wówczas dostępna pojemność znacznie się zmniejsza.

W samochodach hybrydowych chłodzenie udaje się zrobić za pomocą strumienia powietrza i wentylatorów, gdyż bateria jest mniejsza, a gdyby się za bardzo nagrzała, to zawsze można ją odłączyć i używać wyłącznie silnika spalinowego. Chłodzenie w samochodach elektrycznych baterii ogniw coraz częściej polega na zalaniu całości układu płynem freonowym. Z jednej strony umożliwia on sprawne odprowadzanie ciepła, z drugiej zapewnia dobrą izolację elektryczną. Jest to chyba najnowsza odsłona systemów chłodzenia cieczą, bo analogiczne rozwiązania wykorzystuje się już od dawna do odbierania ciepła z ładowarek takich pojazdów, w tym w szczególności do chłodzenia przewodów łączących ładowarkę z pojazdem i przyłącza.

Ocena znaczenia biznesowego komponentów i materiałów do zarządzania ciepłem #3

 

Materiały i komponenty do zarządzania ciepłem bardzo rzadko tworzą specjalizację fi rmy i trzon jej biznesu. W typowym przypadku jest to jeden z wielu produktów w ofercie lub znacząca grupa tworząca pion biznesowy.
Komponenty i materiały do chłodzenia i grzania wydają się idealnym dodatkiem do wielu obszarów dystrybucji, a ich uniwersalny i utylitarny charakter ma z pewnością w tym spory udział. Największy potencjał specjalizacji dają materiały termoprzewodzące, bo cały czas są one postrzegane jako perspektywiczna nowość.