Значительная часть территории РФ расположена в холодных климатических зонах (рис. 1). Около половины регионов имеют температуру наиболее холодных суток от –46 до –59 °C и среднюю температуру наиболее холодной пятидневки от –41 до –50 °C [2]. Правительственными программами [3–5] предусмотрено дальнейшее усиление экономического присутствия России в арктических и северных регионах. Эта задача неразрывно связана с проблемой создания транспортных средств, способных работать в широком диапазоне условий эксплуатации, в том числе при низких температурах окружающей среды. Одной из важнейших является необходимость обеспечения гарантированного пуска двигателя во всем диапазоне температурных условий эксплуатации, без чего функционирование этой техники в принципе невозможно. Для обеспечения гарантированного пуска двигателей, обогрева салона и грузовых отсеков транспортной техники в условиях низких температур окружающего воздуха широко используются жидкостные и воздушные отопители-подогреватели. Хорошо известны отопители компаний Eberspаcher, Webasto, Шадринского автоагрегатного завода и других производителей.
Заметим, что для обогрева салона отопитель и его вентилятор должны быть включены. Недостаток такого обогрева состоит в сравнительно высоком потреблении электроэнергии. Расход самой печки невелик, но, когда требуется обогреть салон, параллельно с ней работает салонный вентилятор, то есть потребление энергии возрастает почти вдвое. В результате, греясь таким образом несколько часов при выключенном моторе, водитель рискует «посадить» аккумулятор и уменьшить мощность стартёра из-за снижения ёмкости аккумуляторной батареи.
По данным [6], расход электрической энергии у подавляющего большинства отопителей-подогревателей лежит в диапазоне 22–490 Вт, включая отопители, предназначенные для грузовых автомобилей «УАЗ», «ЗИЛ», «ГАЗ», «КамАЗ», «МАЗ», «Урал», «КАВЗ», «БелАЗ», «НефАЗ», тракторов и другой спецтехники. Цель настоящей работы заключается в том, чтобы обеспечить неограниченную (с точки зрения потребления электроэнергии отопителем-подогревателем) продолжительность работы после его пуска с использованием энергии аккумуляторной батареи. Для достижения этой цели авторы статьи предлагают использовать энергию выбрасываемых из отопителяподогревателя продуктов сгорания (температура которых, например, у продукции Шадринского автоагрегатного завода лежит в пределах 560–880 °C [7]) для преобразования в электрическую с помощью термоэлектрического генератора, работа которого основана на эффекте Зеебека.
На рис. 2 показана установка, обеспечивающая указанным способом электрическую автономность отопителя АО «ШААЗ» «ОВ-65 Б». При пуске электродвигатель 10 подключается к аккумуляторной батарее 8 и производится пуск установки согласно инструкции. После повышения температуры в камере догорания 14 до 400 °C и выше происходит нагрев теплоносителя в тепловой трубе 3 и начинается передача теплоты к горячему теплообменнику термоэлектрического генератора 4. При нагреве термоэлектрической батареи (представляющей собой каскад термоэлементов — термопар, преобразующих тепловой поток от горячего теплообменника термоэлектрического генератора к холодному теплообменнику 6 в электроэнергию за счёт эффекта Зеебека) она начинает работать, вырабатывая электрическую энергию. Вырабатываемая термоэлектрическим генератором электроэнергия поступает к электродвигателю, который автоматически отключается при помощи переключателя 7 от аккумуляторной батареи. Дальнейшая работа установки производится автономно в плане потребления электроэнергии за счёт выработки её термоэлектрическим генератором.
Важными достоинствами предлагаемой установки является то, что тепловая труба и термоэлектрический генератор не нуждаются в периодическом техническом обслуживании, причём конструктивно последний может быть размещён на объекте в любом удобном месте, так как тепловая труба позволяет передавать энергию практически без потерь на значительные расстояния.
