ระบบสำรองไฟแบตเตอรี่สำหรับสภาพอากาศหนาวเย็นสำหรับตู้ควบคุมภายนอกอาคาร: การเลือกขนาดแบตเตอรี่เพื่อระยะเวลาการใช้งานและการฟื้นตัว

คำตอบโดยสรุป: เลือกขนาดแบตเตอรี่สำหรับตู้ควบคุมโดยพิจารณาจากโหลดที่จำเป็น ระยะเวลาที่ต้องการใช้งานในกรณีไฟดับ และพลังงานที่ใช้งานได้หลังจากแช่เย็น รวมถึงการใช้พลังงานจากฮีตเตอร์แบตเตอรี่ด้วย ตรวจสอบแยกต่างหากว่าการชาร์จสามารถกลับมาทำงานได้เร็วแค่ไหน และสำรองพลังงานให้เพียงพอสำหรับกรณีไฟดับครั้งที่สองได้อย่างไร

ประเด็นที่สำคัญ

• อากาศเย็นจะทำให้ความจุของแบตเตอรี่ลดลง ควรใช้ค่าตัวคูณลดความจุตามอุณหภูมิต่ำสุดของสถานที่ติดตั้งของคุณ

• เครื่องทำความร้อนช่วยให้แบตเตอรี่อุ่นอยู่เสมอ แต่ก็ใช้พลังงานเพิ่มขึ้น ควรเพิ่มค่าใช้จ่ายด้านพลังงานของเครื่องทำความร้อนเข้าไปในงบประมาณพลังงานทั้งหมดของคุณด้วย

• แบตเตอรี่ลิเธียมส่วนใหญ่ไม่สามารถชาร์จได้เมื่ออุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง ดังนั้นควรวางแผนเผื่อเวลาในการชาร์จหลังจากไฟดับ

• ตรวจสอบแบตเตอรี่ของคุณว่ามีการดับมากกว่าหนึ่งครั้งหรือไม่ การทดสอบการคายประจุเพียงครั้งเดียวไม่ได้แสดงว่าแบตเตอรี่สามารถกลับมาใช้งานได้ตามปกติ

• เลือกใช้ LiFePO4 เพื่ออายุการใช้งานที่ยาวนานในตู้กลางแจ้งที่เย็นจัด เลือกส่วนประกอบทางเคมีให้เหมาะสมกับความต้องการของสถานที่นั้นๆ

ส่วนที่ 1: โปรไฟล์การโหลดและเวลาทำงาน

1.1 โหลดต่อเนื่อง โหลดสูงสุด และโหลดขณะหยุดนิ่ง

ตัวเลขบนฉลากมักไม่ตรงกับกำลังไฟฟ้าที่ใช้จริง ตู้ควบคุมสัญญาณไฟจราจรอาจระบุตัวควบคุม วิทยุ และกล้องตามค่าที่ระบุไว้บนฉลาก แต่กระแสไฟฟ้าที่วัดได้กลับบอกเรื่องราวที่แตกต่างออกไป วิศวกรควรบันทึกกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านตู้ควบคุมตลอดรอบการทำงานเต็มรูปแบบ บันทึกนี้จะช่วยจำแนกโหลดออกเป็นสามประเภท: โหลดต่อเนื่องที่ทำงานทุกชั่วโมงรวมถึงโหลดสูงสุดที่ปรากฏขึ้นชั่วครู่ และโหลดขณะหยุดทำงานที่ยังคงทำงานอยู่ขณะที่ตู้ไม่ได้ใช้งาน

พฤติกรรมของกระแสไฟสูงสุดและกระแสไฟกระชากจำเป็นต้องมีการวัดแยกต่างหาก EnergyDawnice ตั้งข้อสังเกตว่ามอเตอร์ที่ทำงานที่ 5 กิโลวัตต์สามารถดึงกระแสไฟ 12–15 กิโลวัตต์ได้เป็นเวลาหลายวินาทีในช่วงเริ่มต้นทำงาน ตู้รักษาความปลอดภัยที่มีกล้องแพน-เอียง-ซูมและเครื่องทำความร้อนก็แสดงรูปแบบกระแสไฟกระชากที่คล้ายกัน ชุดแบตเตอรี่ ระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) และสายไฟทั้งหมดต้องรับมือกับกระแสไฟกระชากนั้น การกำหนดขนาดตามโหลดเฉลี่ยเพียงอย่างเดียวทำให้ระบบมีความเสี่ยงในเวลาที่เลวร้ายที่สุด

1.2 จากข้อกำหนดของสถานที่ไปจนถึงพลังงานที่ใช้ในการหยุดจ่ายไฟ

การคำนวณพลังงานในช่วงไฟดับนั้นง่ายมาก โปรแกรม EnergyCalcSuite ให้วิธีการดังนี้: คูณปริมาณการใช้ไฟฟ้าที่จำเป็นต่อวันในหน่วย kWh ด้วยจำนวนวันที่ไฟดับ จากนั้นเพิ่มอีก 20% สำหรับความไม่ eficiente และการใช้ไฟฟ้าที่ไม่คาดคิด ตู้เก็บไฟที่ใช้ไฟฟ้า 2 kWh ต่อวันในช่วงไฟดับ 3 วัน จะต้องการพลังงานสำรองที่ใช้งานได้ประมาณ 7.2 kWh ตัวเลขนี้ครอบคลุมเฉพาะช่วงไฟดับเท่านั้น การชาร์จไฟกลับคืนจะต้องตรวจสอบแยกต่างหาก

มีสองวิธีแก้ไขเพื่อให้ตัวเลขมีความถูกต้อง ประการแรก เปลี่ยนความจุที่ระบุไว้เป็นความจุที่ใช้งานได้ EnergyDawnice เตือนว่าแบตเตอรี่ 100 kWh ที่มีการคายประจุ 80% จะเหลือพลังงานเพียง 80 kWh และประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์ที่ใกล้เคียง 95% จะลดกำลังไฟ AC ลงไปอีก ประการที่สอง ใช้ปัจจัยการลดกำลังไฟในสภาพอากาศเย็นจากส่วนที่ 2 CE Innovators ยังตั้งข้อสังเกตอีกว่าแบตเตอรี่สองก้อนที่ระบุว่า 10 kWh อาจมีความจุที่ใช้งานได้แตกต่างกันเนื่องจากการตั้งค่าบัฟเฟอร์ภายใน ควรเปรียบเทียบระบบโดยพิจารณาจากพลังงานที่ใช้งานได้ ไม่ใช่จากฉลาก

ส่วนที่ 2: ความจุแบตเตอรี่สำรองในสภาพอากาศหนาวเย็น

2.1 การแช่เย็นและความจุที่ใช้งานได้

แบตเตอรี่ลิเธียมทำงานได้ดีที่สุดที่อุณหภูมิประมาณ 77°F (25°C) หากต่ำกว่านั้น จะให้พลังงานน้อยลงและใช้เวลาชาร์จนานขึ้น การแช่เย็นหมายถึงการที่แบตเตอรี่อยู่ในอุณหภูมิต่ำเป็นเวลานานพอที่อุณหภูมิภายในจะคงที่ ซึ่งจะทำให้ความจุที่ใช้งานได้ลดลงต่ำกว่าที่ระบุไว้ที่อุณหภูมิห้อง

เว็บไซต์ Battery University รายงานว่า เซลล์แบตเตอรี่ที่อุณหภูมิ 27°C (80°F) จะให้ความจุ 100 เปอร์เซ็นต์ แต่ที่อุณหภูมิ –18°C (0°F) เซลล์เดียวกันนี้มักจะให้ความจุเพียง 50 เปอร์เซ็นต์ และที่อุณหภูมิ –20°C (–4°F) แบตเตอรี่ส่วนใหญ่จะอยู่ที่ระดับใกล้เคียง 50 เปอร์เซ็นต์ Battery University ยังระบุอีกว่า ความเย็นจะเพิ่มความต้านทานภายในและลดความจุ และการสูญเสียนี้จะหายไปเมื่อเซลล์อุ่นขึ้นอีกครั้ง

แม้อากาศจะหนาวเย็นไม่มากก็ยังสิ้นเปลืองพลังงาน เกรโปว์รายงานว่าพลังงานจะสูญเสียไปประมาณ 75 เปอร์เซ็นต์ของค่าที่อุณหภูมิ 25°C เมื่ออยู่ที่ -10°C และประมาณ 60 เปอร์เซ็นต์เมื่ออยู่ที่ -50°C ภายใต้สภาวะความหนาวเย็น 0.2C เกรโปว์เสริมว่าการสูญเสียที่แท้จริงขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมี โครงสร้าง โหลด และสภาวะความร้อน ดังนั้นการออกแบบระบบสำรองไฟแบตเตอรี่สำหรับสภาพอากาศหนาวเย็นจึงใช้ปัจจัยลดกำลังที่เชื่อมโยงกับอุณหภูมิต่ำสุดที่คาดว่าจะเกิดขึ้นในสถานที่นั้นๆ ไม่ใช่ค่าเฉลี่ยของฤดูหนาวที่ไม่หนาวจัด

2.2 ภาระความร้อนของเครื่องทำความร้อนและงบประมาณความร้อนของตู้ควบคุม

เครื่องทำความร้อนช่วยปกป้องความจุของแบตเตอรี่ แต่ก็ทำให้แบตเตอรี่หมดเร็วด้วยเช่นกัน เว็บไซต์ Emergency Lights ระบุว่าเครื่องทำความร้อนใช้พลังงานในโหมดสแตนด์บายและโดยปกติแล้วต้องใช้ไฟ AC อย่างต่อเนื่องเพื่ออุ่นแบตเตอรี่ก่อนใช้งาน แผ่นทำความร้อนแบบควบคุมอุณหภูมิจะช่วยรักษาอุณหภูมิของแบตเตอรี่ให้อยู่ในระดับที่เหมาะสมที่สุด และใช้งานได้ดีในสถานที่ที่มีอุณหภูมิเยือกแข็งจัด หรือสถานที่ที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์องศาเป็นเวลานาน Oupes ก็กล่าวถึงประเด็นเดียวกันจากด้านการใช้พลังงานเช่นกัน คือ การให้ความร้อนเป็นครั้งคราวดีกว่าการใช้เครื่องทำความร้อนขนาดใหญ่ที่ทำงานตลอดเวลา ผ้าห่มไฟฟ้าขนาด 60–120 วัตต์ บวกกับวัสดุกันลมและแผ่นกันลม จะช่วยลดการใช้พลังงานลงอย่างมากเมื่อเทียบกับเครื่องทำความร้อนขนาด 1,500 วัตต์

งบประมาณด้านความร้อนต้องนับเครื่องทำความร้อนเป็นภาระต่อเนื่องในช่วงเวลาที่หนาวที่สุด เว็บไซต์ Emergency Lights แนะนำให้คำนวณขนาดโดยเผื่อระยะไว้ และตรวจสอบระยะเวลาการใช้งานในช่วงฤดูหนาว และแนะนำให้ใช้แบตเตอรี่ภายในอาคารที่มีหัวไฟแยกต่างหากสำหรับสภาพอากาศหนาวจัดตั้งแต่ -20 ถึง -40°F

การจัดวางโครงสร้างของตู้มีความสำคัญพอๆ กับกำลังวัตต์ของเครื่องทำความร้อน Yake Climate แนะนำให้แยกส่วนช่องใส่แบตเตอรี่และระบายอากาศ โดยใช้ลมดูดที่ลดความชื้นแล้วหากเป็นไปได้ Yake Climate ยังเตือนไม่ให้ตัดช่องระบายอากาศเพื่อความปลอดภัยเพื่อประหยัดการลดความชื้น และแนะนำให้ใช้อุปกรณ์ที่ป้องกันประกายไฟได้ในกรณีที่มีบรรยากาศอันตราย ตู้แบตเตอรี่สำหรับใช้งานภายนอกอาคารสามารถใช้ช่องระบายอากาศขนาดเล็กหรือออกแบบให้ปิดสนิทพร้อมระบบระบายความร้อน ควบคู่กับเครื่องลดความชื้นในตู้

ส่วนที่ 3: การวางแผนการฟื้นฟูและการเติมพลัง

3.1 ข้อจำกัดในการชาร์จที่อุณหภูมิต่ำ

พลังงานสำรองในกรณีไฟดับเป็นเพียงครึ่งหนึ่งของแผนเท่านั้น ระบบสำรองไฟสำหรับสภาพอากาศหนาวเย็นจะต้องสามารถฟื้นตัวได้หลังจากเหตุการณ์ดังกล่าว และสภาพอากาศหนาวเย็นจะทำให้การฟื้นตัวทำได้ยากขึ้น แบตเตอรี่ลิเธียมส่วนใหญ่จะหยุดชาร์จที่อุณหภูมิ 32°F (0°C) Savolture ระบุว่าเซลล์ LiFePO4 ไม่สามารถรับการชาร์จได้ต่ำกว่าจุดนี้ ระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) จะเปิดเส้นทางการชาร์จและรอจนกว่าแบตเตอรี่จะอุ่นขึ้น

จุดตัดการชาร์จนี้จะเปลี่ยนช่วงเวลาการฟื้นตัว ตู้แบตเตอรี่ที่ไฟดับในเวลากลางคืนในสภาพอากาศหนาวจัด อาจมีประจุไฟต่ำจนถึงรุ่งเช้า หรืออาจต้องรอจนกว่าฮีตเตอร์จะทำให้อุณหภูมิของเซลล์สูงกว่าเกณฑ์ จากนั้นแบตเตอรี่จะชาร์จในอัตราที่ช้าลงขณะที่รอให้ความร้อนเพิ่มขึ้น การออกแบบที่คาดหวังว่าจะชาร์จเต็มในเวลาไม่กี่ชั่วโมงจะไม่เป็นไปตามเป้าหมาย วิศวกรควรพิจารณาจุดตัดการชาร์จเป็นข้อกำหนดที่ตายตัว ไม่ใช่ข้อจำกัดที่ยืดหยุ่น และวางแผนช่วงเวลาการฟื้นตัวโดยอิงจากจุดตัดนี้

ตู้พลังงานแสงอาทิตย์เสริมเผชิญกับปัญหาประการที่สอง หิมะบนแผงโซลาร์เซลล์สามารถลดกำลังการผลิตลงเกือบเป็นศูนย์ในช่วงฤดูหนาวที่ไฟฟ้าดับ แบตเตอรี่จึงต้องรับภาระเต็มที่โดยไม่มีทางชาร์จไฟจนกว่าหิมะจะละลาย แผงโซลาร์เซลล์ที่ทำงานได้ดีในฤดูร้อนไม่ได้บอกอะไรผู้ออกแบบมากนักเกี่ยวกับประสิทธิภาพในเดือนมกราคม บันทึกความลึกของหิมะและการเอียงของแผงโซลาร์เซลล์มีความสำคัญมากกว่ากำลังวัตต์ที่ระบุไว้บนแผ่นป้าย

3.2 เวลาในการชาร์จไฟและการหยุดชะงักซ้ำ

การทดสอบการคายประจุเพียงครั้งเดียวพิสูจน์ระยะเวลาการใช้งานได้ แต่ไม่ได้พิสูจน์ความสามารถในการฟื้นตัว พายุฤดูหนาวมักทำให้เกิดไฟดับครั้งที่สองก่อนที่แบตเตอรี่จะชาร์จเต็มจากครั้งแรก การออกแบบต้องทนทานต่อเหตุการณ์ดังกล่าว ไม่ใช่แค่เหตุการณ์เดียว

การตรวจสอบการหยุดชะงักซ้ำช่วยอุดช่องว่างนี้ได้ การทดสอบควรปฏิบัติตามลำดับที่กำหนดไว้:

1. แช่เป้ในน้ำเย็นที่อุณหภูมิต่ำที่สุดที่คาดว่าจะพบในบริเวณนั้น

2. ทำการคายประจุจนหมดขณะหยุดทำงาน โดยใช้โหลดที่วัดได้ รวมถึงโหลดที่ใช้กับเครื่องทำความร้อนด้วย

3. ชาร์จใหม่ภายใต้สภาวะเย็นเช่นเดิม และบันทึกเวลาที่ใช้ในการชาร์จจนเต็ม

4. ทำการคายประจุครั้งที่สองก่อนที่แบตเตอรี่จะชาร์จเต็ม

5. ตรวจสอบให้แน่ใจว่าแพ็กเกจยังคงตรงตามเป้าหมายเวลาในการทำงานในอีเวนต์ที่สอง

ชุดแบตเตอรี่ที่ผ่านขั้นตอนที่ 2 แต่ไม่ผ่านขั้นตอนที่ 5 นั้นเล็กเกินไปสำหรับสถานที่นั้น วิธีแก้ไขอาจเป็นการเพิ่มความจุที่ใช้งานได้ เพิ่มขนาดฮีตเตอร์ หรือทำให้ช่องใส่แบตเตอรี่อุ่นขึ้น แต่ละวิธีมีค่าใช้จ่ายด้านพลังงานแตกต่างกัน ดังนั้นผู้ออกแบบควรเปรียบเทียบตัวเลือกต่างๆ โดยใช้งบประมาณด้านความร้อนเดียวกัน

การตรวจสอบการฟื้นตัวยังช่วยกำหนดพิกัดของเครื่องชาร์จด้วย เครื่องชาร์จที่ออกแบบมาสำหรับการชาร์จที่อุณหภูมิห้องอาจหยุดทำงานเมื่อถึงอุณหภูมิต่ำสุดที่กำหนด ซึ่งอาจทำให้แบตเตอรี่ชาร์จไม่เต็มเป็นเวลาหลายชั่วโมง การเลือกเครื่องชาร์จและฮีตเตอร์ให้เหมาะสมกับสภาวะที่เย็นที่สุดที่คาดการณ์ไว้ จะช่วยให้ช่วงเวลาการฟื้นตัวสั้นลงและคาดการณ์ได้

ส่วนที่ 4: การเปรียบเทียบเคมีของลิเธียม

4.1 ความเหมาะสมของเทคโนโลยีแบตเตอรี่สำรองสำหรับสภาพอากาศหนาวเย็น

องค์ประกอบทางเคมีของแบตเตอรี่เป็นตัวกำหนดจุดเริ่มต้นสำหรับการใช้งานในสภาพอากาศหนาวเย็น ก่อนที่จะมีการเพิ่มตัวทำความร้อนหรือปัจจัยลดกำลังใดๆ เข้าไปในการออกแบบ ช่วงค่าอ้างอิงระดับเซลล์ช่วยให้วิศวกรเข้าใจถึงข้อแลกเปลี่ยนต่างๆ แต่ก็ไม่ได้รับประกันสำหรับแบตเตอรี่ทั้งชุดเสมอไป ตารางด้านล่างสรุปแรงดันไฟฟ้าทั่วไป พลังงานจำเพาะ และอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ในระดับเซลล์

แบตเตอรี่ LiFePO4 เหมาะสำหรับสถานที่ที่มีอากาศหนาวเย็น มีการใช้งานบ่อย และต้องการอายุการใช้งานที่ยาวนาน เนื่องจากกราฟแรงดันไฟฟ้าที่ราบเรียบและจำนวนรอบการใช้งานสูง จึงเหมาะสำหรับตู้ควบคุมกลางแจ้งในระบบโครงสร้างพื้นฐาน/การขนส่ง และระบบรักษาความปลอดภัย แบตเตอรี่ NMC ให้พลังงานจำเพาะสูงกว่าเมื่อพื้นที่ภายในจำกัด เช่น บนเสาสำหรับกล้องขนาดกะทัดรัด แบตเตอรี่ LCO เหมาะสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ระดับผู้บริโภคที่มีการใช้งานน้อย แบตเตอรี่ LMO เหมาะสำหรับแอปพลิเคชันที่คำนึงถึงต้นทุนและมีการใช้งานปานกลาง แบตเตอรี่ LiFePO4 ที่ได้รับการจัดอันดับ C1D2 เป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับงาน UPS ในอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซในสภาพอากาศหนาวเย็น ซึ่งทั้งการจัดอันดับสำหรับพื้นที่อันตรายและอายุการใช้งานมีความสำคัญ

4.2 ข้อควรพิจารณาด้านการปฏิบัติตามกฎระเบียบ ต้นทุน และระบบบริหารจัดการอาคาร (BMS)

ข้อกำหนดและต้นทุนขึ้นอยู่กับการใช้งาน ตู้ควบคุมไฟฟ้าในพื้นที่อันตรายต้องใช้ชุดแบตเตอรี่ที่มีมาตรฐาน และตัวอย่าง C1D2 ข้างต้นแสดงให้เห็นว่า LiFePO4 ตรงตามมาตรฐานนั้นได้อย่างไร สถานที่ขนส่งอาจมีข้อกำหนดการรับรองเพิ่มเติม LiFePO4 มีต้นทุนต่อ kWh สูงกว่า LMO ในหลายตลาด แต่ระยะเวลาการใช้งานที่ยาวนานกว่าจะช่วยกระจายต้นทุนนั้นไปในจำนวนครั้งที่ไฟฟ้าดับมากขึ้น

ระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) รับภาระการทำงานในสภาพอากาศหนาวเย็นเป็นส่วนใหญ่ Epever ตั้งข้อสังเกตว่า ระบบป้องกันการชาร์จที่อุณหภูมิต่ำจะบล็อกการชาร์จที่อุณหภูมิต่ำกว่า 0°C (32°F) ซึ่งจะช่วยป้องกันการเกิดคราบลิเธียม และบางระบบจะให้ความร้อนแก่แบตเตอรี่ก่อนเริ่มการชาร์จ PatSnap Eureka เสริมว่า การประเมินสถานะที่แม่นยำ การปรับสมดุลเซลล์ และการตรวจจับการเกิดคราบลิเธียม ล้วนต้องการอัลกอริทึมที่คำนึงถึงอุณหภูมิ

ส่วนที่ 5: ตัวอย่างการวัดขนาดทีละขั้นตอน

5.1 การคำนวณเวลาทำงานบวกการกู้คืนที่ใช้งานได้จริง

ตู้ควบคุมระบบรักษาความปลอดภัยใช้พลังงาน 2 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อวัน และสถานที่นั้นจำเป็นต้องสำรองพลังงานไว้ใช้ในกรณีไฟดับเป็นเวลา 3 วัน พลังงานที่ต้องใช้ในกรณีไฟดับโดยเฉลี่ยคือ 2 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อวัน คูณ 3 วัน หรือ 6 กิโลวัตต์ชั่วโมง หากเผื่อพลังงานไว้ 20% จะได้พลังงานที่ใช้งานได้ 7.2 กิโลวัตต์ชั่วโมงที่อุณหภูมิห้อง นี่เป็นเพียงจุดเริ่มต้น ไม่ใช่คำตอบสุดท้าย

การลดกำลังการผลิตเนื่องจากความเย็นและการใช้พลังงานจากเครื่องทำความร้อนทำให้ตัวเลขเปลี่ยนไป ที่อุณหภูมิ 0°C (32°F) แบตเตอรี่จะให้กำลังการผลิตประมาณ 80% ของกำลังการผลิตที่กำหนด ดังนั้นตัวเลขที่อุณหภูมิห้องจึงหารด้วย 0.8 และเพิ่มขึ้นเป็น 9 kWh สถานที่ที่เย็นกว่าจะทำให้การสูญเสียพลังงานแย่ลง Battery University รายงานว่ากำลังการผลิตอยู่ที่ประมาณ 50% ที่อุณหภูมิ –18°C (0°F) เครื่องทำความร้อนแบบเทอร์โมสตัท 100 วัตต์ที่ทำงานตลอดช่วงไฟฟ้าดับ 72 ชั่วโมงจะเพิ่มพลังงาน 7.2 kWh ซึ่งเกือบจะเพิ่มความต้องการเป็นสองเท่า จากนั้นผู้ออกแบบจะตรวจสอบการฟื้นตัว: BMS จะบล็อกการชาร์จที่อุณหภูมิต่ำกว่า 32°F (0°C) ดังนั้นนาฬิกาการชาร์จจะเริ่มทำงานก็ต่อเมื่อเครื่องทำความร้อนทำให้เซลล์อุ่นขึ้นเท่านั้น ดังนั้นแบตเตอรี่สำรองสำหรับสภาพอากาศหนาวเย็นจึงต้องมีขนาดแบตเตอรี่ที่เพียงพอสำหรับพลังงานในช่วงไฟฟ้าดับบวกกับพลังงานจากเครื่องทำความร้อน และเครื่องชาร์จที่ได้รับการจัดอันดับสำหรับช่วงอุณหภูมิที่เย็นจัด

5.2 การตรวจสอบความถูกต้องด้วยการทดสอบการหยุดทำงานซ้ำ

การคำนวณบนแท่นทดสอบไม่สามารถพิสูจน์อะไรได้จนกว่าอุปกรณ์จะใช้งานได้จริงในสถานที่จริง การตรวจสอบความถูกต้องเป็นไปตามลำดับที่กำหนดไว้:

1. แช่เป้ในน้ำเย็นที่อุณหภูมิต่ำที่สุดที่คาดว่าจะพบในบริเวณนั้น

2. คายประจุไฟฟ้าตามโหลดที่วัดได้ รวมถึงกระแสไฟที่ใช้จากเครื่องทำความร้อน ตลอดช่วงเวลาที่ไฟฟ้าดับทั้งหมด

3. ชาร์จไฟภายใต้สภาวะเย็นเช่นเดิม และบันทึกเวลาที่ใช้ในการชาร์จจนเต็ม

4. เริ่มการคายประจุครั้งที่สองก่อนที่แบตเตอรี่จะชาร์จเต็ม

5. ตรวจสอบว่าค่าเป้าหมายเวลาการทำงานยังคงถูกต้องในเหตุการณ์ที่สองหรือไม่

ชุดอุปกรณ์ที่ผ่านขั้นตอนที่ 2 แต่ไม่ผ่านขั้นตอนที่ 5 จำเป็นต้องมีพื้นที่ใช้งานได้มากขึ้น ฮีตเตอร์ขนาดใหญ่ขึ้น หรือช่องเก็บของที่อุ่นกว่า การแก้ไขแต่ละวิธีมีค่าใช้จ่ายด้านพลังงานแตกต่างกัน ดังนั้นควรเปรียบเทียบโดยใช้ค่าความร้อนเดียวกัน

สูตรการคำนวณขนาดแบตเตอรี่สำรองยังคงเหมือนเดิมตั้งแต่ร่างแรกจนถึงการสร้างขั้นสุดท้าย: พลังงานที่ใช้งานได้เท่ากับกำลังไฟฟ้าที่ใช้คูณด้วยระยะเวลาการทำงาน หารด้วยปัจจัยลดกำลังไฟฟ้าเนื่องจากอุณหภูมิต่ำ บวกด้วยค่าเผื่อ ระบบแบตเตอรี่สำรองสำหรับสภาพอากาศหนาวเย็นยังต้องการปัจจัยที่สอง คือ การตรวจสอบการกู้คืน ปัจจัยลดกำลังไฟฟ้าเนื่องจากอุณหภูมิต่ำจะครอบคลุมช่วงที่ไฟฟ้าดับ การวางแผนการกู้คืนจะครอบคลุมช่วงเวลาหลังจากนั้น เมื่อการตัดการชาร์จที่อุณหภูมิ 32°F (0°C) จะทำให้การชาร์จเต็มครั้งต่อไปล่าช้าออกไป

วิศวกรควรพิจารณาเวลาการทำงานและการฟื้นตัวเป็นสองการตรวจสอบการออกแบบที่แยกจากกัน ชุดแบตเตอรี่ที่ผ่านการทดสอบการคายประจุครั้งเดียวอาจยังคงล้มเหลวในการหยุดทำงานครั้งที่สอง การทดสอบการหยุดทำงานซ้ำก่อนการใช้งานจริงจะช่วยลดช่องว่างนั้นได้ การเลือกใช้สารเคมีควรเป็นไปตามอุณหภูมิของสถานที่ อายุการใช้งาน และข้อกำหนดด้านการปฏิบัติตามกฎระเบียบ ไม่ใช่การใช้ค่าเริ่มต้นเพียงอย่างเดียว

คำถามที่พบบ่อย

อุณหภูมิที่ต่ำส่งผลต่อความจุที่ใช้งานได้ของแบตเตอรี่ลิเธียมอย่างไร?

แบตเตอรี่ลิเธียมจะให้พลังงานน้อยลงเมื่ออุณหภูมิลดลง บทความระบุว่าแบตเตอรี่อาจให้พลังงานได้เพียงประมาณ 80% ของความจุที่ระบุไว้ที่อุณหภูมิ 0°C (32°F) และประมาณ 50% ที่อุณหภูมิ –18°C (0°F) ผู้ออกแบบควรใช้ปัจจัยลดกำลังการทำงานโดยอิงจากอุณหภูมิต่ำสุดที่คาดว่าจะเกิดขึ้นในสถานที่นั้นๆ ไม่ใช่ค่าเฉลี่ยของฤดูหนาวที่ไม่รุนแรง

เหตุใดการทดสอบการปล่อยน้ำเพียงครั้งเดียวจึงไม่สามารถพิสูจน์ความพร้อมสำหรับสภาพอากาศหนาวเย็นได้?

การทดสอบการคายประจุเพียงครั้งเดียวจะยืนยันระยะเวลาการใช้งานเท่านั้น พายุฤดูหนาวมักทำให้เกิดไฟดับครั้งที่สองก่อนที่แบตเตอรี่จะชาร์จเต็ม การทดสอบที่ถูกต้องจะต้องแช่แบตเตอรี่ในที่เย็นจัด คายประจุที่โหลดที่วัดได้ ชาร์จใหม่ในที่เย็น แล้วเริ่มการคายประจุครั้งที่สองก่อนที่จะชาร์จเต็ม

ปริมาณการใช้เครื่องทำความร้อนส่งผลต่อปริมาณการใช้พลังงานอย่างไร?

เครื่องทำความร้อนแบบควบคุมอุณหภูมินับเป็นโหลดต่อเนื่องในช่วงเวลาที่อากาศหนาวที่สุด ในตัวอย่างที่ยกมา เครื่องทำความร้อนขนาด 100 วัตต์ จะเพิ่มการใช้พลังงาน 72 กิโลวัตต์ชั่วโมง ในช่วงที่ไฟฟ้าดับ 7.2 ชั่วโมง ซึ่งทำให้ความต้องการใช้พลังงานเพิ่มขึ้นเกือบสองเท่า ผู้ออกแบบควรคำนวณขนาดของชุดอุปกรณ์ให้ครอบคลุมทั้งพลังงานที่ใช้ในช่วงไฟฟ้าดับและพลังงานที่ใช้กับเครื่องทำความร้อน

การตัดการชาร์จที่อุณหภูมิ 32°F (0°C) มีบทบาทอย่างไรในกระบวนการฟื้นตัว?

แบตเตอรี่ลิเธียมส่วนใหญ่จะหยุดการชาร์จที่อุณหภูมิ 32°F (0°C) นาฬิกาจับเวลาการชาร์จจะเริ่มทำงานก็ต่อเมื่อฮีตเตอร์ทำให้อุณหภูมิของเซลล์สูงกว่าจุดนั้นแล้วเท่านั้น วิศวกรควรพิจารณาจุดตัดนี้เป็นเกณฑ์ที่แน่นอนและกำหนดพิกัดกำลังการชาร์จให้เหมาะสมกับช่วงอุณหภูมิเย็น

สารเคมีลิเธียมชนิดใดที่เหมาะสมกับตู้ควบคุมสภาพอากาศหนาวเย็น?

การเลือกใช้สารเคมีควรสอดคล้องกับอุณหภูมิ อายุการใช้งาน และข้อกำหนดของสถานที่ติดตั้ง แบตเตอรี่ลิเธียมฟอสเฟต (LiFePO4) ให้จำนวนรอบการใช้งานสูง เหมาะสำหรับตู้ภายนอกอาคารที่ใช้งานบ่อย ในขณะที่แบตเตอรี่ลิเธียมโลหะ (NMC) ให้พลังงานจำเพาะสูงกว่าเมื่อพื้นที่จำกัด แบตเตอรี่ LiFePO4 ที่ได้รับการจัดอันดับ C1D2 เหมาะสำหรับใช้งานในระบบสำรองไฟ (UPS) ในพื้นที่อันตรายระดับอุตสาหกรรม