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热电半导体(TEC)空调系统在电池柜中的应用

来源:机房360 作者:姜大伟 更新时间:2010-3-5 20:07:18

摘要:近年来,在全球节能减排,绿色环保的大环境下,电池智能化管理技术越来越受到制造商和用户的普遍重视。而在电池智能化管理技术中的温度控制,尤其是移动通信基站室外电池柜的恒温控制中,就显得更为重要。

  热电半导体(TEC)制冷/制热芯片(以下简称:TEC芯片)及其空调系统(以下简称:TEC空调系统)以其独特的技术优势在上述的应用中取得了长足的进展。并且逐渐成为电池智能化管理技术中,特别是移动通信基站室外电池柜恒温控制中的主流选择。
  
  下面,结合我们近两年来对TEC空调系统的研发、设计和应用实践总结如下:
  
  1.关于热电半导体(TEC)技术及其特点
  
  TEC技术是基于半导体的“珀尔贴”效应。当TEC芯片两端通入直流电后,一端制冷,另一端则制热,两端温差可高达68℃以上。
  
  TEC技术具有如下特点:
  
  ●零污染、零排放。安全可靠;
  
  ●体积小、可门式安装。便于实现智能温控及远程监控;
  
  ●可连续运行、静音运行。免维护;
  
  ●可制冷、可制热。转换方便。
  
  2、关于TEC芯片
  
  TEC芯片是由很多对半导体粒子按规则组合在陶瓷基片上而形成产品的基础器件。TEC芯片有普通(常规)芯片和高级专用(高性能、高可靠性)芯片之分。而这一点并不是很多人都清楚的。甚至一些业内人士也并不是完全了解。目前,我们国内的TEC芯片制造商几乎都在生产普通(常规)芯片。而这种芯片只能应用在饮水机、车载小冰箱等间歇性工作环境中(单纯制冷而不能制热),并且其TEC空调系统仅仅是由单片TEC芯片组成。其产品故障率大约在1%左右。而高级专用(高性能、高可靠性)TEC芯片是指通过一些特殊的制造设备和工艺手段制造出来的TEC芯片产品。其和普通(常规)芯片的根本区别在于:高级专用(高性能、高可靠性)必须要通过严格的“万次寿命试验”,并且达到合格。这种产品在制冷、制热频繁转换的环境下,其工作寿命可达到8万小时以上。这对普通(常规)芯片来说是绝对做不到的。
  
  “万次寿命试验”方法为:
  
  具体条件:环境温度25℃±2℃;
  
  工作电压12V;
  
  试验方法每个循环周期为10分钟(即一次)。试验总次数为一万次。每试验2000次检测一次。
  
  合格判定:试验前后芯片最大温差或电阻参数变化率≯5%。   

  ◆普通(常规)与高级专用(高性能、高可靠性)TEC芯片“万次寿命试验”对比结果:   

  上述试验清楚表明:普通(常规)TEC芯片在2000次以下已全部失效,而高级(专用)TEC芯片在10000次以上仍然完好。
  
  3关于TEC空调系统
  
  TEC空调系统应用对比:  

  上表表明:如果用普通(常规)器件串联使用,在特殊应用场合如:室外电池柜的恒温控制环境中,其故障率随着芯片数的增加而成倍的增加。并且在制冷、制热转换使用的情况下,在早期就会全部失效。
  
  4.解决方案
  
  以移动通信基站为例:
  
  移动通信基站实现“双温区”,已被证明是运营商节能减排的最有效措施。所以独立的“蓄电池恒温控制柜”将是基站节能方案中的最佳选择。
  
  ◆传统机房。使用民用空调(1000w以上)温控方式。空调启动温度设定为20℃~25℃,需要较高的能耗和费用支出。
  
  独立的“蓄电池恒温控制柜”,采用TEC空调系统(380w)精密温控。可提升机房空调启动温度设定为30℃~40℃,节约用电达40%~60%。如果再配合采用室外新风方案,节约用电可高达60%以上。
  
  ◆室外型基站设备。室外环境温度对蓄电池性能及使用寿命影响极大。
  
  独立的“蓄电池恒温控制柜”,采用TEC空调系统精密温控。可延长蓄电池使用寿命3~5年。可有效的保证基站设备运行的安全性。并且在室外低温条件下可制热!   

  上述解决方案中的TEC空调系统也可应用于各种专用机柜的恒温控制中,以取代传统的压缩机制冷方式。
  
  5.应用案例
  
  (1))我们为北京某科技公司提供的6芯片的TEC空调系统800余套,他们已成功的安装在内蒙古,河北等移动基站的一体化机柜中。在制冷、制热的环境下取得了满意的效果。
  
  (2)我们为国外某公司单独开发、设计和制造的12芯片的TEC空调系统,用于气候控制电池柜和机柜中。09年先期供货500套已安装应用,今年上半年的1000套订单也在陆续的供货中。
  
  总结:
  
  随着高级专用(高性能、高可靠性)芯片及其空调系统的成熟和完善,在当前节能减排、绿色环保的背景下,TEC空调系统必将越来越广泛的应用于汽车、通信、军工、航天、医疗等各个领域中。
  
  责任编辑:许剑

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