سخانات الفيلم السميك مقابل سخانات PTC:
مبادئ،الاختلافات ودليل الاختيار
في الإدارة الحرارية لمركبات الطاقة الجديدة،سخانات فيلم سميكةوسخانات بي تي سيهما حلان رئيسيان للتدفئة الكهربائية. ولكل منها مزاياه وعيوبه، وهي مناسبة لسيناريوهات مختلفة. ستحلل هذه المقالة بشكل شامل مبادئها واختلافاتها وتوصيات الاختيار.
1. ما هو سخان PTC؟
PTC هو اختصار لمعامل درجة الحرارة الإيجابية. تستخدم سخانات PTC سيراميك تيتانات الباريوم كعنصر تسخين. السمة الأساسية لها هي أن المقاومة تزداد مع درجة الحرارة.
مبدأ العمل
تعمل سخانات PTC بناءً على خصائص درجة الحرارة-ذاتية التحديد:
بدء التشغيل بدرجة حرارة منخفضة-: عند درجات الحرارة المنخفضة، يتمتع سيراميك PTC بمقاومة منخفضة وتيار مرتفع وتسخين سريع.
التسخين السريع: يتم توليد كمية كبيرة من الحرارة، وترتفع درجة الحرارة بسرعة.
-درجة الحرارة المحددة: عندما تصل درجة الحرارة إلى نقطة كوري (حوالي 80-150 درجة)، تزداد المقاومة بشكل حاد، وينخفض التيار تلقائيًا، وتنخفض الطاقة.
الحالة المستقرة: تستقر درجة الحرارة تلقائيًا بالقرب من نقطة كوري، ولا تتطلب أي تحكم إضافي في درجة الحرارة.
هذه الخاصية تجعل سخانات PTC آمنة بطبيعتها-فلا ترتفع درجة حرارتها أو تشتعل فيها النيران حتى عند الاحتراق الجاف-.
نوعان من سخانات PTC
الهواء-نوع PTC:يسخن الهواء مباشرة؛ يتم نفخ الهواء الساخن بواسطة المروحة.
بنية بسيطة، استجابة سريعة:تستخدم أساسا لتدفئة المقصورة المساعدة.
نوع الماء-PTC:مع ارتفاع درجات الحرارة المبرد. يتم نقل الحرارة من خلال دوران السائل.
قوة عالية يمكن تسخين البطارية والمقصورة في وقت واحد. مصدر الحرارة الرئيسي لمركبات الطاقة الجديدة السائدة.
2.ما هي سخانات الفيلم السميك؟
يستخدم سخان الفيلم السميك تقنية طباعة الشاشة لطباعة عجينة مقاومة (مثل المواد الأرضية النادرة مثل RuO₂) على سطح الركيزة المعدنية (الفولاذ المقاوم للصدأ أو السيراميك). بعد التلبيد بدرجة حرارة عالية-، يتم تشكيل دائرة تسخين بمستوى ميكرون-.
ببساطة، لا يتضمن الأمر لف أسلاك المقاومة على الركيزة، بل "طباعة" دائرة التسخين مباشرة على سطح المدفأة، مثل "لوحة الدوائر المطبوعة".
مبدأ العمل: يعمل سخان الغشاء السميك- على أساس تأثير تسخين جول. العملية الأساسية هي كما يلي:
الكهربة: يتدفق التيار عبر الطبقة المقاومة السميكة -المطبوعة.
التسخين: تولد الطبقة المقاومة حرارة جول (Q=I²Rt).
التوصيل: يتم توصيل الحرارة بسرعة من خلال طبقة الركيزة إلى القناة السائلة.
التبادل الحراري: يمتص سائل التبريد المتدفق الحرارة، فترتفع درجة حرارته.
نظرًا للمسافة القصيرة للغاية بين الطبقة المقاومة والقناة السائلة (سمك الركيزة فقط)، تكون المقاومة الحرارية في حدها الأدنى، مما يؤدي إلى سرعة استجابة سريعة للغاية.
الخصائص الرئيسية
لا يحتوي السخان ذو الطبقة السميكة- على وظيفة تحديد درجة الحرارة- المضمنة. يتطلب الأمر مستشعرًا لدرجة الحرارة ونظام تحكم لتحقيق -تحكم في درجة حرارة الحلقة المغلقة (عادةً بدقة تبلغ ±1 درجة). وهذا يجعل التحكم في درجة الحرارة أكثر دقة، ولكن النظام أيضًا معقد نسبيًا.
3. السيناريوهات الموصى بها لاستخدام سخانات PTC
| سيناريو | سبب |
| المركبات الكهربائية الاقتصادية النقية (منصة 400 فولت) | تكلفة منخفضة، تكنولوجيا ناضجة، متطلبات طاقة معتدلة |
| المركبات الكهربائية الهجينة | متطلبات الطاقة المنخفضة (2-3 كيلو واط)، PTC كافية |
| أنظمة تخزين الطاقة | تكلفة-حساسة، وقوة متوسطة، ومعامل PTC موثوق به |
| سيارتان كهربائيتان-ذات عجلات/منخفضة السرعة- | في سيناريوهات الطاقة-المنخفضة، تتمتع شركة PTC بميزة التكلفة الواضحة |
| السيناريوهات ذات متطلبات تعقيد النظام المنخفضة | لا يتطلب PTC أي تحكم إضافي في درجة الحرارة، فهو بسيط وموثوق |
4. السيناريوهات الموصى بها لاستخدام سخانات الفيلم السميك
| سيناريو | سبب |
| مركبات ذات منصات عالية الجهد بقوة 800 فولت- | تحمل PTC خطر الانهيار تحت الجهد العالي؛ الفيلم السميك مناسب بشكل طبيعي. |
| -المركبات الكهربائية النقية عالية الجودة | متابعة التسخين السريع والتحكم الدقيق في درجة الحرارة والعمر الطويل. |
| High Power Requirements (>5 كيلو واط) | يوفر الفيلم السميك مزايا كبيرة من حيث التكلفة؛ كلما زادت الطاقة، أصبحت -أكثر فعالية من حيث التكلفة. |
| المركبات في مناطق الشتاء الباردة | استجابة سريعة، هواء دافئ فوري عند دخول السيارة، مما يوفر تجربة أفضل للمستخدم. |
| المركبات المدمجة | حجم أصغر بنسبة 30% تقريبًا، مما يسهل عملية التثبيت. |
| يتطلب التسخين المتزامن لدوائر متعددة | يمكن للطبقة السميكة-المزدوجة تسخين البطارية والمقصورة في نفس الوقت. |
| بالتزامن مع أنظمة المضخات الحرارية | توفر الطبقة السميكة استجابة سريعة، ومناسبة كمصدر حرارة مساعد في الظروف شديدة البرودة. |
