储能（工业）除湿机，掌握高效除湿关键技术，为储能电池提供更舒适的“居住环境”
储能（工业）除湿机，掌握高效除湿关键技术，为储能电池提供更舒适的“居住环境”
储能电池的稳定运行离不开适宜的环境条件，其中湿度控制是关键因素之一。本文将为您详细介绍半导体制冷除湿机的工作原理、特点和分类，并重点介绍富信科技在该领域的技术优势和产品性能。
半导体制冷除湿机的工作原理
半导体制冷属固态制冷技术，即利用半导体材料珀耳帖（Peltier）效应实现制冷，整个制冷过程只有半导体材料内部电子和空穴的微观移动完成能量搬迁，无制冷剂和机械转动部件。核心制冷部件（功能等同于压缩机，如下图1所示）为半导体制冷器TEC（Thermoelectric Cooler），当施加直流电给TEC，制冷器一端吸热制冷，温度降低；另一端放热，温度升高，吸热端（制冷端）和放热端（加热段）可以通过改变电流方向实现互换。
半导体制冷除湿机利用半导体制冷技术，以TEC为制冷核心，将空间中含有湿度的空气经过与TEC冷端连接的蒸发器，当蒸发器表面温度低于露点温度时，则在蒸发器表面会凝结空气中的水分，从而降低空气的湿度，实现所需空间的湿度调节（除湿）功能。
半导体制冷除湿机的特点和分类
特点：
- 湿度调节（控制）精度高
- 体积小、重量轻、结构紧凑
- 模块化设计，安装简便
- 绿色环保，无制冷剂
- 无机械振动
- 适用交/直流供电，直流供电除湿效率更高
分类
工业级半导体除湿机
可靠性高、除湿稳定性好（工作寿命≥5年，设计寿命10年）
适用环境温度、湿度范围广（温度0℃～55℃、相对湿度15%～95%）
储存温度范围要求高：-35℃～70℃
除湿量大（实际值500～1500ml/day）
功能多（通信、多种保护功能、各类故障报警等）
民用消费类半导体除湿机
成本低、可靠性要求低（工作寿命1～3年）
适用环境温度范围窄（温度18～32℃/5～32℃）
除湿量小(实际值≤500ml/day)、功能单一
富信科技半导体制冷工业除湿机的性能特点
专业化设计
- 半导体制冷器（TEC）优化设计
富信科技基于半导体制冷器专业仿真（仿真软件Comsol Multiphysics 6.0），图2示出了一款TEC仿真设计结果。针对不同客户具体需求，从TEC基板、热电材料特性、结构参数、制冷温差、制冷量等多维度完成制冷器专业化、定制化设计，形成不同客户需求的专用制冷器。同时，利用富信科技全产业链布局、TEC不同集成工艺，快速、高效完成从TEC样品制作到批量化生产，结合专业TEC参数检测、验证，确保TEC性能参数最优、性能匹配度最佳。
- TEC冷、热端换热器优化设计
半导体制冷也称温差电制冷，TEC冷、热端换热性能相互关联耦合，即TEC热端产生的热量不能及时与环境进行交换，首先会导致TEC热端温度升高，最终影响冷端制冷温度、制冷量及制冷效率。因此，基于第①步TEC制冷性能参数及除湿工况需求，需利用Flotherm热设计仿真软件对TEC冷、热端换热器进行设计优化（见图3），确保制冷器、冷端换热器、热端换热器三者性能参数的最佳匹配。富信科技提供的工业除湿机均经过TEC专业设计、实验校正、冷热端换热器仿真设计优化，实现了除湿机性能、功能与结构三者的有机结合，使半导体除湿机达到较高的专业化设计水平。
- 除湿性能最佳性能设计
通用半导体制冷产品只要制冷量大，对应的制冷性能一定好。除湿机则不同，除湿机追求的终极目标是除湿量最大，制冷量是除湿量的前提保证，但除湿机除湿过程是一个制冷系统综合工作过程，受其他因素影响，制冷量大不一定对应除湿效果好。富信科技以多年来对半导体除湿机除湿机理研究成果作为底层技术，对冷端换热器温度（该参数受风道结构、风量、风速、冷热端换热器结构参数、制冷性能等综合参数影响，）与露点温度参数（空气凝露温度随环境温度、湿度参数相应变化）进行了最佳匹配设计及实验测试、修正，确保富信科技除湿机的除湿性能（除湿量、除湿效率等综合参数）达到最佳。
- 储能电池柜工业除湿机专用技术设计
受储能电池柜空间结构限制，富信科技采用创新、超薄型工业除湿机结构设计及小于5°电池柜水平倾角（电池柜行业）排水控制技术（适于卧式除湿机），有效解决了小空间空气凝露除湿及冷凝水排放的问题，该技术正在专利申请。
- 储能电池柜除湿机通信、功能保护及报警需求
针对储能电池柜客户需求，富信科技工业除湿机设置了干接点、CAN、R485接口方案供不同客户选择。基于半导体制冷系统特点，设置了多重功能保护及报警，包括：过压报警及保护、欠压报警及保护、装置水平度超限报警及保护、风扇堵转报警及保护、TEC过载报警及保护、温湿度传感器异常报警及保护、主负载开路(松动)检测、整机过载异常硬件保护等。
卓越技术性能
基于前述富信科技专业化设计及性能优化，采用专用制冷器及综合技术集成，使富信科技工业除湿机获得了卓越的技术性能，主要体现在以下几个方面：
- 除湿量大、除湿效率高
富信科技工业除湿机通过冷热端风量合理分配及独有风道设计，匹配最佳冷凝工况设计，实现最大除湿量及最佳除湿效率。GYCS-WS-1000A输入功率（DC）72W，实际除湿量达1100ml/day（35℃/85%RH），除湿效率达到14.1ml/W。除湿量和除湿效率分别是目前市场竞品（对应参数400ml/day及6.5ml/W）的2.75倍和2.15倍。
- 温度、湿度工作范围宽
富信科技工业除湿机从参数设计到各个部件技术质量标准均可以满足环境温度0～55℃、相对湿度15%～95%工况除湿机的正常工作，储存温度范围-35～70℃，达到了储能电池柜使用环境及储存环境要求。默认的相对湿度控制参数为50%～70%（默认设置湿度70%，回差20%），即高于70%启动除湿功能，低于50%停止除湿，确保除湿环境湿度控制在50%～70%范围，默认湿度及回差值可根据客户要求定制设定。
- 紧凑型超薄结构
GYCS-WS-1000A外形尺寸340（W）*50（H）*129（D），单位：mm。小型化工业除湿机模块设计为嵌入不同储能柜提供了便利。
- 高精度温度、湿度感应参数
富信科技工业除湿机采用瑞士进口温湿度传感器，具有较宽的温、湿度测量范围（-40～125℃，0%～100%），能满足极端环境（储能电池柜储存温度范围-40～55℃）要求，这一点极为重要！传感器失效将会导致控制系统失控。该传感器使用寿命长、测量精度高，温度精度±0.2℃，湿度精度±2%RH，抗干扰性强，为精准湿度调节提供了支撑。目前市场竞品基本采用国产低精度温湿度传感器，温湿度测量范围窄，无法在极端环境下使用，抗干扰性差。
高可靠性及稳定性
工业除湿机与消费类除湿机除性能、功能要求不同外，最重要的在于工作可靠性及稳定性要求方面，前者要远高于后者。富信科技工业除湿机具有较高的可靠性和稳定性，具体体现在以下几方面：
- 高可靠半导体制冷器
半导体制冷器稳定性、可靠性与热电材料组分、材料制备、机械加工、表面处理到制冷器晶粒焊接集成等每一个工艺制程密切相关。在热电材料端，富信科技制冷器采用目前行业最先进的N型、P型BiTe材料热挤压制备工艺，有效解决了热电材料机械强度和热电性能之间的矛盾，机械强度比消费类区熔工艺制备晶粒高出5倍，可靠性大幅提高，制冷温差提升4～5℃。性能提升的同时，富信科技参照半导体制冷器行业最严苛GR-468-CORE和MIL-STD-883标准制定出富信科技工业制冷器件企业标准Q/FX102-2021，包括制冷器筛选、检测、老化、可靠性测试等完备的半导体制冷器综合测试，特别是多达7项的可靠性测试及环境存储测试，建立起行业内完整的TEC可靠性、老化及各种试验测试平台（图4），确保了除湿机核心关键部件TEC的可靠性及稳定性。除产品满足相关标准外，目前富信科技正在进行半导体制冷器制造最严苛 IATF16949（汽车行业质量管理体系认证），为半导体制冷技术向汽车领域拓展应用提供支撑。
- 高可靠半导体制冷系统集成技术
半导体制冷器TEC稳定性是除湿机高可靠性的第一保障，冷端换热器、TEC、热端换热器三者高可靠集成技术是除湿系统稳定性的关键技术之一，除热参数匹配及结构设计外，更重要的一点在于三者集成后系统的稳定性和可靠性。富信科技自主创新设计完成，可根据系统参数要求自适应匹配装配参数的高可靠智能工装及装配过程的数据采集分析系统，在保证三者装配达到技术要求的基础上，对整个制冷系统装配过程中，制冷器内部应力变化参数实时采集跟踪和监控，确保制冷系统装配完成后，技术性能达标，同时消除TEC在整个装配过程造成内部损伤引起的潜在失效风险，提高富信科技工业除湿机核心制冷系统的可靠性及稳定性。
- 高可靠性控制器及工业品级风扇
半导体制冷控制器是除湿机的中央控制单元，使除湿机具备了一定的智能特性。富信科技根据工业品级安全及可靠性要求，除部件达到相关标准外，还提供了多路电压转换、湿度检测、启停逻辑、人机交互界面、异常报警、馈电保护、数据通讯及异常信息上报等多重报警和保护设计，满足了不同国家电器安规认证要求。富信科技以半导体制冷器为技术核心，致力于打造半导体制冷系统+智能控制相结合的半导体制冷综合解决方案平台，满足客户不同场景的应用需求。
针对工业除湿机应用场景和可靠性需求，风扇作为关键零部件之一，富信科技优选用具有扇叶锁定保护功能的工业品级双滚珠轴承散热风扇，工作温度及湿度范围：-1070℃及15%90%(RH)；储存温度及湿度范围：-40℃70℃及15%90%(RH)。环境温度40℃、相对湿度90%条件下，寿命超过70000小时，防护等级IP56，运行稳定性好。扇叶自主保护功能防止风扇被异物卡住时持续驱动造成的风扇烧坏，并具有异物或堵转消除自动恢复功能，满足了工业除湿机应用需求。