Современные системы СВКО для тяжелой техники становятся все умнее и «электричнее»

По мере электрификации внедорожной техники и оснащения машин функциями, обеспечивающими их взаимодействие с другими машинами и устройствами, растут требования, предъявляемые к таким системам, как системы СВКО.

Комфортные условия для работы оператора являются важным аспектом общей производительности и эффективной работы машины. В распоряжении OEM-производителей существует много разных способов, позволяющих повысить уровень комфорта для оператора. Сюда относится использование систем кондиционирования, вентиляции и отопления (СКВО).

«Когда в кабине тяжелой техники для оператора созданы комфортные условия работы, работника легче удержать, повышается его удовлетворенность своей работой. Найти работника легче, когда вы можете предложить комфортные условия труда, — говорит вице-президент по продажам и маркетингу компании Sy-Klone International Остин Браун (Austin Browne). – Для создания комфортных и безопасных условий труда важно поддерживать качество воздуха в кабине машины. Это можно сделать с помощью высокоэффективной непрерывно работающей системы вентиляции и кондиционирования».

По мнению Остина Брауна, при проектировании оборудования для OEM-производителей и их клиентов ключевыми критериями являются здоровье и безопасность труда персонала. Эти же аспекты следует учитывать при проектировании и интеграции систем СКВО. Решения для очистки воздуха, включая высокоэффективные фильтры и наддув, интегрированные в системы СКВО, помогут обеспечить защиту здоровья и безопасность труда персонала.

Современные системы СКВО способны удовлетворить все эти потребности. И по мере того, как производители тяжелой техники расширяют свои усилия по электрификации машин и использованию интеллектуальных систем, системы СКВО также подвергаются модернизации, чтобы соответствовать этим отраслевым тенденциям.

Электрификация означает внедрение новых технологий и появление новых требований к обогреву и охлаждению

По мере того, как все больше OEM-производителей и клиентов переходят к использованию альтернативных приводных решений для тяжелой техники, потребность в системах СКВО, которые подходят для использования на этих машинах, будет расти.

Вице-президент компании Red Dot Мэтт Джун (Matt Jun) говорит, что электрификация оказала огромное влияние на системы СКВО. Традиционно эти системы состояли из четырех компонентов – компрессора, испарителя, терморегулирующего вентиля и конденсатора. Для интеграции системы в оборудование имелось несколько шлангов. Однако электрификация техники привела не только к увеличению компонентов систем, но и к изменению задач, которые выполняли системы СКВО, установленные на машинах.

«Системы СКВО постепенно превращаются из «желательной, но не обязательной опции» которая имеет чрезвычайно важное значение как охраны здоровья оператора, так и для работы машины», — говорит Мэтт Джун. Сегодня, помимо обогрева и охлаждения воздуха для создания комфортных условий в кабине, системы СКВО выполняют задачи по обогреву и охлаждению аккумуляторных батарей и электродвигателей, зарядных устройств и прочей электроники.

Сегодня в системах СКВО используются компоненты, которые не использовались ранее. Это и охладители воздуха, и электронные терморегулирующие вентили (ЭРВ) и другие компоненты, которые, по словам Мэтта Джуна, усложняют сами системы СКВО. Также растут требования к мощности систем, дополнительно усложняя производителям задачу по проектированию таких систем.

Мэтт Джун отметил, что в электрифицированных транспортных средствах золотым стандартом эффективности становятся тепловые насосы. Принцип работы тепловых насосов чем-то напоминает принцип работы реверсивных воздушных кондиционеров. Как и реверсивные кондиционеры, вместо отработанного тепла от двигателя тепловые насосы забирают тепловую энергию из окружающей среды и преобразуют ее в полезное тепло для обогрева воздуха в кабине оператора. По словам Мэтта Джуна, это более эффективный метод, позволяющий уменьшить расход заряда аккумуляторных батарей. «Более разумно забирать тепловую энергию не только из окружающей среды, но и улавливать и переносить в кабину отработанное тепло от двигателей, аккумуляторов и электроники. Это то, что мы сейчас делаем с помощью теплонасосных систем».

Поскольку у многих OEM-производителей нет такого большого опыта в электрификации систем СКВО, Мэтт Джун говорит, что компания Red Dot готова работать с производителями на начальном этапе процесса проектирования, чтобы обеспечить разработку надлежащей архитектуры систем отопления и охлаждения.

По словам Остина Брауна, чистый воздух важен не только для охраны здоровья операторов, но и для бесперебойной работы электрических и автономных транспортных средств. «Присутствующая в воздухе пыль и частицы грязи могут вызывать интенсивный износ деталей и послужить причиной выхода из строя чувствительной электроники и элементов управления, которые играют ключевую роль в работе автономных транспортных средств, — объясняет Остин Браун. — Установка системы фильтрации приточного воздуха и поддержание положительного давления в кабине автономного транспортного средства обеспечивают чистоту воздуха для правильной работы электроники и компонентов машины».

Остин Браун также отметил, что на гибридных и полностью электрических машинах более широко используются электрические шкафы, которые защищают микросхемы, датчики и другие микрокомпоненты от воздействия внешних факторов. Поскольку в эти шкафы также может попадать пыль и грязь, компания Sy-Klone предлагает OEM-производителям технологию RESPA, создающую в электрошкафа повышенное давление воздуха, предотвращая проникновение потенциально опасных частиц.

В системе подготовки воздуха RESPA воздух сначала очищается от пыли и грязи с помощью запатентованной технологии очистки воздуха. Затем воздух проходит через высокоэффективный фильтр, который улавливает мельчайшие частицы пыли. После этого очищенный воздух подается в зону, в которой установлена система RESPA. С помощью системы RESPA создается защитная оболочка из воздуха высокой степени очистки, обеспечивающая положительное давление воздуха в кабине или других отсеках машины, таких, например, как электрические шкафы.

Создание более умных систем

Так называемые интеллектуальные технологии постепенно проникают во все аспекты проектирования компонентов тяжелой техники. Системы СКВО не являются исключением.

Существует множество вариантов интеллектуальных систем. Компания Sy-Klone, например, представила мониторы RESPA Advisor+ и RESPA Advisor, предназначенные для установки в кабине машин. Мониторы служат для предупреждения оператора о потенциальных проблемах в кабине, таких как небезопасный уровень углекислого газа (CO2) или потеря давления воздуха в кабине. Монитор RESPA Advisor+ отвечает требованиям недавно введенного в действие стандарта по системам контроля качества воздуха кабины оператора ISO 23875, действие которого распространяется на горную промышленность. Стандарт призван обеспечить охрану здоровья и безопасность труда операторов спецтехники.

Остин Браун отмечает, что с целью охраны здоровья и обеспечения безопасности труда рабочих компания Sy-Klone проводит при сотрудничестве с Национальным институтом охраны труда и промышленной гигиены (NIOSH) Центра по контролю и профилактике заболеваний США (U.S. Center for Disease Control) исследования в области использования интеллектуальных технологий для создания автономных систем управления качеством воздуха в закрытых пространствах, в которых работают операторы машин. «Исследование направлено на определение лучшей из применяемых на практике интеллектуальных систем активного мониторинга параметров, определяющих качество воздуха в кабине. Оценивается также способность системы регулировать параметры в режиме реального времени для оптимизации качества воздуха при работе в самых суровых и сложных условиях», — рассказывает Остин Браун.

В сентябре 2020 года, компания Mahle вывела на рынок свою интеллектуальную систему кондиционирования воздуха. По словам компании, ключевой особенностью системы являются встроенные непосредственно в систему датчики мелкодисперсных частиц, которые обеспечивают мгновенное получение информации о качестве воздуха как в кабине оператора, так и снаружи. На основании полученных данных система способна быстро и точно выполнить соответствующую корректировку. Благодаря тому, что датчики интегрированы непосредственно в систему, система получилась более компактной и несложной для установки.

Компания протестировала систему на легковом автомобиле, но утверждает, что интеллектуальная система кондиционирования воздуха также может использоваться на большегрузных дорожных и внедорожных транспортных средствах. Для испытания системы кондиционирования воздуха в нее были интегрированы два датчика мелкодисперсных частиц. Чтобы обеспечить более чистый воздух в салоне, в систему был также интегрирован новый фильтр тонкой очистки, обеспечивающий высокую эффективность в плане улавливания мелкодисперсных частиц.

В ходе испытания интеллектуальной системы кондиционирования воздуха компании Mahle были получены положительные результаты. Результаты испытаний показали также наличие потенциала для других преимуществ в будущем за счет внедрения новой технологии фильтрации и датчиков качества воздуха. Система фильтрации кондиционера может реагировать на изменение рабочих условий, обеспечивая дополнительную фильтрацию, когда это необходимо, или выполняя фильтрацию воздуха по требованию.
Встроенные датчики могут также облегчить обслуживание системы, отслеживая уровень заполнения фильтров и предупреждая о необходимости их замены. В этом случае можно гарантировать, что замена фильтров будет производиться только тогда, когда это действительно необходимо. Возможности сетевого взаимодействия позволяют воспользоваться целым рядом мобильных сервисов, например, сервисом заказа новых фильтров.

«Я думаю, что одна из областей, где могут помочь интеллектуальные технологии, — это электронный блок управления нашей системы, — говорит Мэтт Джун. – Можно сделать так, чтобы электронный регулятор системы был способен самостоятельно отслеживать и контролировать температуру в кабине оператора, в зоне аккумуляторов и электронных устройств, а также запускать обогрев или охлаждение, когда это необходимо. «Мы хотим. чтобы электронный блок управления нашей системы делал это автоматически, что позволило бы уменьшить рабочую нагрузку и одновременно повысить уровень комфорта для оператора».

Будущее систем СКВО

Забегая вперед, можно сказать, что ключевым фактором при проектировании систем СКВО станет их эффективность. Традиционно, говорит Мэтт Джун, эффективность этих систем не имела приоритетного значения. Но сдвиг в сторону электрификации сделает эффективность этих систем более приоритетной задачей. «Также мы должны тщательно продумать как эффективно управлять энергопотреблением систем СКВО», — говорит Мэтт Джун. — Это будет ключевым фактором продвижения вперед».

Автономная работа машин приведет к возникновению новых потребностей и новых требований к конструкции систем СКВО. По мнению Мэтта Джуна, требования к системам СКВО для автономных транспортных средств будут другими, но в то же время немного похожими на требования для электромобилей. Как и для электромобилей, по-прежнему будет необходим обогрев и охлаждение кабины, а также охлаждение электродвигателей и аккумуляторов. Даже после отказа от кабин операторов сохранится потребность в охлаждении электрических компонентов, которое может обеспечить система СКВО.

В целом, потребности клиентов будут по-прежнему оставаться ключевым фактором при проектировании систем СКВО. Будут доступны новые возможности и функции, но основная цель — обеспечение безопасности и комфортных условия труда для операторов машин – останется прежней.

Передает Информационный портал Заполнители