Un involucro a doppia parete configurato correttamente può contribuire a una migliore termoregolazione, sicurezza e durata operativa di un armadio per batterie. Il principio si basa sulla creazione di un flusso di ventilazione controllato tra le pareti, che permette di dissipare il calore dagli elementi vitali senza esporre direttamente il sistema di batterie all'ambiente esterno. Nel caso in cui gli armadi per batterie vengano utilizzati all'esterno, tale configurazione offre una protezione aggiuntiva contro acqua, polvere, radiazioni solari e danni meccanici. Contattateci per armadi per batterie progettati su misura.

Che cos'è un armadio per batterie a doppia parete?

L'armadio per batterie a doppia parete comprende un involucro interno e uno esterno, dove il volume tra di essi forma una cavità d'aria o canale termico.

La parete interna ha il compito di proteggere le batterie, i componenti elettrici e i controller. La parete esterna funge da barriera contro gli agenti atmosferici esterni. A seconda delle specifiche esigenze applicative, la cavità d'aria può essere ventilata naturalmente o artificialmente.

Un simile approccio risulta particolarmente vantaggioso per i sistemi di accumulo di energia per esterni, dove l'armadio deve funzionare in presenza di produzione di calore interna e fluttuazioni della temperatura esterna.

Come funziona il canale di ventilazione

Il concetto è piuttosto semplice. L'aria entra dall'apertura nella parte inferiore dell'involucro esterno, passa attraverso il canale, assorbe il calore dalla superficie esterna dell'involucro interno ed esce dall'apertura superiore.

Crea un sistema di flusso d'aria costante.

Le caratteristiche più comuni dei sistemi di ventilazione passiva sono le seguenti:

• Apertura di aspirazione dell'aria nella parte inferiore
• Il canale di ventilazione stesso
• Superficie per il trasferimento di calore
• Apertura per l'aria nella parte superiore
• Lamelle o schermo di protezione
• Dispositivi di tenuta e drenaggio

Man mano che l'aria nel canale si riscalda, la sua densità diminuisce e tende a salire naturalmente. Questo fenomeno crea l'effetto camino, consentendo di dissipare il calore senza bisogno di utilizzare la ventola.

Tuttavia, l'efficienza della ventilazione naturale dipende fortemente dalla geometria del mobile, dalla differenza di temperatura, dalle dimensioni dell'apertura e dalla resistenza dell'aria.

Importanti fattori di progettazione

1. Larghezza del canale di ventilazione

Lo spazio tra le pareti interne ed esterne deve essere sufficientemente ampio da garantire un flusso d'aria costante, ma non eccessivo.

Un canale stretto potrebbe comportare un'elevata resistenza al flusso d'aria. Uno spazio eccessivamente ampio, al contrario, aumenterebbe le dimensioni del mobile e la quantità di materiale utilizzato, senza tuttavia offrire maggiori vantaggi in termini di isolamento termico.

Pertanto, la larghezza ideale del canale dovrebbe essere scelta in base ai seguenti criteri:

• Dimensioni dell'armadio
• Quantità di calore generata dalle batterie
• Intervallo di temperatura desiderato
• Direzione del flusso d'aria
• Temperatura esterna dell'aria
• Sistema di ventilazione utilizzato (forzato/passivo)

2. Posizione delle aperture di aspirazione e scarico dell'aria

La posizione dei fori di ventilazione influisce notevolmente sulle prestazioni del sistema.

In caso di ventilazione naturale, il foro di aspirazione è solitamente posizionato vicino alla parte inferiore, mentre l'apertura di scarico si trova più vicino alla parte superiore del contenitore. Ciò consente all'aria calda ascendente di fluire verso l'alto attraverso il canale di ventilazione verticale.

Le aperture di ventilazione devono essere realizzate in modo da ridurre al minimo la possibilità che la pioggia penetri all'interno dell'armadio.

Le griglie di ventilazione possono essere inclinate verso il basso o installate dietro strutture protettive, mentre è necessario prevedere dei canali di drenaggio affinché l'acqua piovana che penetra nell'area di ventilazione esterna non possa raggiungere il vano batterie.

3. Ridurre al minimo il rischio di cortocircuito del flusso d'aria

Un altro errore frequente in fase di progettazione è quello di far fluire l'aria in ingresso direttamente nello scarico senza passare attraverso le superfici di scambio termico.

Il canale di ventilazione deve favorire il flusso d'aria sugli elementi raffreddati.

Ciò può essere ottenuto mediante l'inserimento di divisori interni, piastre di guida e fori opportunamente posizionati.

Dal punto di vista ingegneristico, i soli fori di ventilazione non bastano: è necessario progettare l'intero condotto di flusso d'aria.

Ventilazione passiva vs ventilazione forzata

Nei quadri elettrici a doppia parete per batterie può essere presente sia una ventilazione passiva che una ventilazione forzata.

La ventilazione passiva ha una struttura relativamente semplice e non necessita di ventilatori né di alimentazione elettrica. Questa opzione è adatta per applicazioni con carico termico moderato e temperature entro limiti accettabili.

La ventilazione forzata implica l'utilizzo di ventilatori. Questo tipo di ventilazione offre un maggiore controllo e può essere applicabile a sistemi di batterie di potenza elevata.

Tuttavia, la ventilazione forzata presenta ulteriori problematiche legate ai ventilatori, quali:

• Guasti dei tifosi
• Raccolta di polvere
• Rumore
• Consumo di energia
• Manutenzione
• Grado di protezione IP

Una soluzione ibrida può essere applicata ad alcuni sistemi di batterie. La struttura a doppia parete offre un livello base di protezione termica, mentre le ventole si attivano quando la temperatura interna raggiunge il valore impostato.

Struttura a doppia parete e protezione dagli agenti atmosferici.

La gestione del calore non è l'unica motivazione per l'utilizzo di un involucro a doppia parete.

Una parete esterna può anche contribuire a proteggere l'interno del case dagli effetti diretti della luce solare. In condizioni di forte irraggiamento solare, la superficie metallica esterna può riscaldarsi molto più dell'atmosfera circostante. L'intercapedine di ventilazione tra le pareti impedisce che il calore si propaghi direttamente al vano batteria.

Una struttura a doppia parete può essere utilizzata anche per fornire protezione contro:

• Pioggia
• Polvere
• Radiazioni UV
• particelle trasportate dal vento
• Impact
• Corrosione

Il livello di protezione offerto dipenderà dalla struttura complessiva dell'armadio.

Materiali e struttura

Le pareti esterne e interne possono essere realizzate con materiali quali acciaio zincato, acciaio inossidabile o alluminio, a seconda dell'applicazione.

Nel caso di contenitori per batterie da esterno, anche il trattamento superficiale di queste strutture è fondamentale. L'utilizzo di verniciatura a polvere, trattamenti anticorrosivi e sigillanti adeguati aumenterà la durata del contenitore.

La struttura deve possedere una resistenza meccanica sufficiente, garantendo al contempo la ventilazione necessaria.

Fin dalle prime fasi della progettazione è necessario tenere conto di collegamenti via cavo, porte, cerniere, sistema di chiusura e punti di ventilazione. L'inserimento di punti di ventilazione dopo la realizzazione della struttura potrebbe comportare dei compromessi.

Progettazione personalizzata per l'involucro del vano batterie.

Gli armadi per batterie non sono necessariamente prodotti standardizzati. Esistono requisiti diversi per la struttura dell'involucro a seconda del tipo di celle della batteria, della progettazione del BMS, delle apparecchiature PCS, del sistema di raffreddamento e degli ambienti di utilizzo.

At HighJouleÈ possibile fornire progetti personalizzati per armadi per batterie in base alle esigenze del progetto. Ciò include le dimensioni dell'armadio, le doppie pareti, il design dei canali di ventilazione, la posizione delle prese d'aria e delle uscite, la struttura di montaggio interna, le porte, l'ingresso dei cavi e la finitura esterna.