TOPLOTNA STIKALA - Laboratorij za hlajenje in daljinsko energetiko

FisMat 2025, Benetke

admin — Thu, 10 Jul 2025 12:22:51 +0000

Na letošnji FisMat konferenci, ki je potekala v Benetkah, je potekala posebna delavnica o hlajenju elektronike in senzorjev. V sklopu te delavnice je Katja Klinar imela vabljeno predavanje z naslovom Aktivne in pasivne metode hlajenja elektronike in senzorjev. Delavnica je bila odlična priložnost za poglobljen vpogled v najnovejše raziskave in inovativne rešitve na enem izmed ključnih področij sodobne elektronike. Kakovost predstavitev, raznolikost pristopov in zanimive razprave so resnično pokazale, kako pomembno in aktualno je to področje.

Iskrena hvala organizatorjem za skrbno pripravljeno in vsebinsko delavnico. Vedno je spodbudno videti skupnost, ki je tako predana napredku – tako na znanstveni kot na aplikativni ravni.

Več informacij: https://eventi.cnism.it/fismat2025

The post FisMat 2025, Benetke first appeared on Laboratorij za hlajenje in daljinsko energetiko.

TCCbuilder: an open-source tool for the analysis of thermal switches, thermal diodes, thermal regulators, and thermal control circuits

admin — Mon, 11 Nov 2024 07:15:08 +0000

Raziskovalci laboratorija LAHDE Fakultete za strojništvo, Univerza v Ljubljani, so razvili odprtokodno orodje za enodimenzionalno modeliranje toplotnih tokokrogov, TCCbuilder. To je prvo tovrstno orodje, ki omogoča hitro in enostavno modeliranje toplotnih tokokrogov zaradi grafičnega uporabniškega vmesnika in pridružene knjižnice materialov, ki se uporabljajo za izdelavo toplotnih kontrolnih elementov.

Poleg knjižnice materialov je pripravljena tudi knjižnica že izdelanih toplotnih kontrolnih elementov iz literature. Raziskovalci z različnih področij so vabljeni k dopolnjevanju obeh knjižnic kot tudi k dodajanju funkcionalnosti v orodje. Tako je TCCbuilder ne le dobrodošel pripomoček za simulacije, temveč tudi platforma za izmenjavo informacij in povezovanje raziskovalcev s področja prenosa toplote in materialov.

Orodje je predstavljeno v članku TCCbuilder: an open-source tool for the analysis of thermal switches, thermal diodes, thermal regulators, and thermal control circuits, kjer so opisani validacija ter primeri uporabe orodja. Članek je objavljen v reviji iScience (IF = 4.6), Special Issue: Advanced thermal control: fundamentals and applications.

Članek je odprtega dostopa in je dostopen na povezavi: https://doi.org/10.1016/j.isci.2024.111263

Povzetek:

In the area of thermal management, thermal control elements (TCEs) and thermal control circuits (TCCs) are proving to be innovative solutions to the challenges of temperature control and heat dissipation in various applications, ranging from electronic cooling to energy conversion and temperature control in buildings. Their integration promises to improve power density, energy efficiency, system reliability and system life expectancy. With the aim of connecting researchers in the field of thermal management and accelerating the development of TCEs and TCCs, we have developed an open-source TCC simulation tool called TCCbuilder that enables a quick and easy time-dependent 1D numerical analysis of the behavior of TCEs and TCCs. It uses the heat conduction equation to solve temperature profiles in different devices. The TCCbuilder application offers features not previously available with any other TCC modelling tool: a large adjacent library of materials and TCEs as well as a user-friendly graphical user interface (GUI).

The post TCCbuilder: an open-source tool for the analysis of thermal switches, thermal diodes, thermal regulators, and thermal control circuits first appeared on Laboratorij za hlajenje in daljinsko energetiko.

TCCbuilder WS: odkrivali smo možnosti modeliranja toplotnih tokokrogov

admin — Mon, 16 Sep 2024 04:23:08 +0000

V četrtek, 5. septembra smo izvedli spletno delavnico, na kateri smo spoznali funkcionalnosti odprtokodnega orodja za modeliranje toplotnih kontrolnih elementov in toplotnih tokokrogov, TCCbuilder.

Odkrivali smo možnosti modeliranja toplotnih tokokrogov na različnih področjih uporabe, kar je spodbudilo razpravo udeležencev delavnice – raziskovalcev z različnih delov sveta – v smeri nadaljnjega razvoja orodja.

Vsem udeležencem se zahvaljujemo za udeležbo na delavnici in vabimo k nadaljnjemu sodelovanju.

The post TCCbuilder WS: odkrivali smo možnosti modeliranja toplotnih tokokrogov first appeared on Laboratorij za hlajenje in daljinsko energetiko.

Spletna delavnica: uporaba TCCbuilderja

admin — Wed, 14 Aug 2024 12:21:43 +0000

Laboratorij za hlajenje in daljinsko energetiko (LAHDE) vabi vse študente, raziskovalce in ostale zainteresirane na brezplačno spletno delavnico, kjer boste imeli priložnost spoznati prvo odprtokodno orodje na svetu za toplotne tokokroge – TCCbuilder.

Kdaj? Četrtek, 5. september 2024, ob 14:00 uri.
Več informacij in prijava: https://tccbuilder.org/

Prijavite se lahko do 1. septembra preko zgornje povezave. Registracija je obvezna, a brezplačna.

The post Spletna delavnica: uporaba TCCbuilderja first appeared on Laboratorij za hlajenje in daljinsko energetiko.

Uspešen zaključek ICR2023

lahde — Wed, 30 Aug 2023 11:23:41 +0000

Ponosno sporočamo, da je ekipa LAHDE uspešno zaključila svojo aktivno udeležbo na 26. Mednarodnem kongresu o hlajenju (ICR 2023) v osupljivem Parizu! To edinstveno in izjemno pomembno srečanje, poteka vsake 4 leta, in morda je bilo letos toliko bolj posebno, ker se je vrnilo v svoje rojstno mesto. Kongres je bil namreč ustanovljen leta 1908 v Parizu, nazadnje pa je tam potekal pred 40 leti.

Naša ekipa je imela priložnost sodelovati v raznolikih predavanjih in delavnicah (s katerimi prispevki smo se predstavili lahko preberete tu), kjer so v ospredje postavljene najnovejše inovacije na področju hlajenja. Obisk kongresa je bila neprecenljiva izkušnja, ki je omogočila našim strokovnjakom, da smo poglobili svoje znanje in se povezali z kolegi raziskovalci s celega sveta.

Kongres je prinesel vpogled v najsodobnejše tehnologije, trajnostne pristope ter prihodnje izzive, ki jih bo treba nasloviti na področju hlajenja. Razprave so se dotaknile vseh vidikov, od energetske učinkovitosti do okoljske trajnosti. Prav tako smo se imeli priložnost povezati s kolegi in partnerji iz industrije ter izmenjati dragocene izkušnje, ki bodo zagotovo pripomogle k nadaljnjemu napredku naše skupine.

Z veseljem že pričakujemo naslednjo 27. izvedbo kongresa, ki bo leta 2027 v Seulu. Prepričani smo, da bomo tudi takrat aktivno sodelovali in prispevali k razpravam ter inovacijam na področju hlajenja. Naša zavezanost napredku in trajnostnemu razvoju ostaja nedotaknjena.

Skupaj gradimo pot k bolj učinkoviti, trajnostni in inovativni prihodnosti na področju hlajenja!

The post Uspešen zaključek ICR2023 first appeared on Laboratorij za hlajenje in daljinsko energetiko.

Konceptualna zasnova toplotno stikalnega kondenzatorja v magnetokalorični napravi

lahde — Mon, 24 Jul 2023 11:26:19 +0000

Raziskovalci laboratorija LAHDE (Laboratorij za hlajenje in daljinsko energetiko, Procesno strojništvo) so v sodelovanju z raziskovalci iz laboratorija TINT eksperimentalno karakterizirali toplotne lastnosti toplotno stikalnega kondenzatorja ter jih uporabili v numeričnih simulacijah na primeru magnetokaloričnega hladilnega sistema. Rezultate raziskav so objavili v reviji Journal of Physics: Energy (IF = 7.528)

Večina današnjih prototipov magnetokaloričnih hladilnih naprav zajema aktivno magnetokalorično regeneracijo, pri čemer delovni medij oscilira skozi matriko magnetokaloričnega materiala aktivnega magnetokaloričnega regeneratorja. Neizogibne nepovračljivosti zaradi viskoznosti, visoka raba energije za črpanje delovnega medija ter kratek čas prenosa toplote med delovnim medijem ter kaloričnim materialom omejujejo delovno frekvenco magnetokalorične hladilne naprave in s tem povezano majhno hladilno moč. Prizadevanje za boljše delovanje kaloričnih naprav je privedlo do razvoja toplotnih kontrolnih elementov (toplotnih stikal, toplotnih diod, toplotnih kondenzatorjev), ki bi nadomestili aktivni kalorični regenerator in s tem omejeno delovanje kaloričnih naprav.

Raziskovalci so v sklopu raziskave obravnavali mehanski toplotno stikalni kondenzator, pri čemer je eden glavnih parametrov, ki vpliva na njegovo delovanje, toplotna kontaktna upornost. Ravno dani parameter velikokrat v literaturi ni poznan, prav tako pa se nemalokrat izkaže, da teoretične vrednosti močno odstopajo od eksperimentalno rezultatov. V omenjeni raziskavi so raziskovalci eksperimentalno karakterizirali toplotno kontaktno upornost med posameznimi elementi v stiku pri različnih tlačnih obremenitvah in temperaturah. Eksperimentalni rezultati toplotnih lastnosti in toplotne kontaktne upornosti so služili za numerično evaluacijo toplotno stikalnega kondenzatorja v magnetokalorični hladilni napravi napravi. Rezultati kažejo, da bi pri analiziranih pogojih delovanja naprava lahko dosegla hladilno moč 970 W m⁻² pri frekvenci obratovanja 5 Hz.

Povezava do članka: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/2515-7655/ace288

Slika: Primerjava toplotne kontaktne upornosti pri različnih tlačnih obremenitvah ter pri petih različnih temperaturah za primer materialov v stiku (a) Gd/SU-8, (b) Gd/Kapton, (c) Si/SU-8, (d) Si/Kapton.

The post Konceptualna zasnova toplotno stikalnega kondenzatorja v magnetokalorični napravi first appeared on Laboratorij za hlajenje in daljinsko energetiko.

MRS 2023 letos ponovno v živo

lahde — Tue, 16 May 2023 10:38:38 +0000

Po obdobju virtualnih MRS srečanj, je pomladno srečanje 2023 ponovno potekalo v živo. Okrog 2000 raziskovalcev, inženirjev in predstavnikov podjetij z vsega sveta je v San Franciscu predstavilo rezultate svojih raziskav materialov in njihovih aplikacij.

Svoje rezultate je na srečanju predstavilo kar 6 članov laboratorija LAHDE:

– vabljeno predavanje prof. dr. Andrej Kitanovski (Thermal Management in Caloric Devices),

– doc. dr. Jaka Tušek (Improving Efficiency of Elastocaloric Cycles by Applying Novel Thermodynamic Cycles and Proper Training Regime),

– dr. Urban Tomc (Digital Microfluidic Thermal Switch in Magnetocaloric Cooling),

– dr. Stefano Dall’Olio (Fatigue Resistant Elastocaloric Regenerative Cooler / Heat Pump Showing High Performance),

– dr. Katja Klinar (TCCbuilder: an Open-Source Tool for the Design and Evaluation of Thermal Circuits in Calorics and Other Applications),

– Nada Petelin (Thermal Switch Capacitor in a Magnetocaloric Device).

Več informacij je na voljo na povezavi.

The post MRS 2023 letos ponovno v živo first appeared on Laboratorij za hlajenje in daljinsko energetiko.

Akademija strojništva 2022: TCCbuilder

lahde — Thu, 24 Nov 2022 08:06:12 +0000

Na Akademiji strojništva 2022 smo predstavili projekt TCCbuilder: Odprtokodno simulacijsko orodje za toplotne tokokroge.

Prispevek je na voljo v novembrski reviji Svet strojništva:

https://www.zveza-zsis.si/2022/11/22/svet-strojnistva-akademija-strojnistva-2022/

The post Akademija strojništva 2022: TCCbuilder first appeared on Laboratorij za hlajenje in daljinsko energetiko.

Numerična evalvacija delovanja toplotnega kontrolnega elementa v magnetokalorični hladilni napravi

lahde — Mon, 21 Nov 2022 11:45:10 +0000

V članku The numerical study on performance evaluation of a thermal switch capacitor in a magnetocaloric cooling device, ki je bil objavljen v reviji iScience (IF 6.107), raziskovalci iz Laboratorija za hlajenje in daljinsko energetiko Fakultete za strojništvo numerično analizirajo delovanje toplotnega kontrolnega elementa (toplotnega stikalnega kondenzatorja) v magnetokalorični hladilni napravi. Izbran koncept delovanja je bil nato uporabljen za aktivno hlajenje baterijskega sistema.

Članek je na voljo na sledeči povezavi: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2589004222017898

Povzetek

Compact, solid thermal control devices offer a new way to control the intensity and direction of heat flow between the components of a system, which is crucial for both optimized performance and safety. In this work we study a thin, silicon thermal switch capacitor (TSC) used for heat transport in a magnetocaloric cooling system. A numerical model was developed to quantify the effects of various operating conditions and design parameters on the performance of a magnetocaloric device with an embedded TSC. Based on realistic material properties, a maximum cooling-power density of 4000 Wm^-2 (2025 ) was obtained for a zero temperature span and an operating frequency of 20 Hz. The use of the presented device was demonstrated on a battery system, motivating further experimental studies to develop a new, compact cooling device that can be directly attached to a heat reservoir, making it desirable for a variety of applications.

The post Numerična evalvacija delovanja toplotnega kontrolnega elementa v magnetokalorični hladilni napravi first appeared on Laboratorij za hlajenje in daljinsko energetiko.

Renesansa upravljanja s toploto: od Nevidnega Moža do toplotnih superračunalnikov

lahde — Sun, 25 Sep 2022 08:01:35 +0000

Raziskovalki Katja Klinar in Katja Vozel stapredstavili uporabo toplotnih kontrolnih elementov pri upravljanju s toploto v Skodelici znanosti. Posnetek si lahko ogledate na povezavi.

Ključni temelj digitalizacije so polprevodniški materiali, saj so glavni gradniki elektronskih komponent kot so na primer diode in tranzistorji. Potreba po polprevodnikih na trgu je tako velika, da ji proizvodnja ne more več slediti. Petdeset let po Moorovem zakonu, ki pravi, da se približno na vsako leto in pol podvoji zmogljivost integriranih elektronskih vezij, je količina procesne moči v majhni prostornini že tako velika, da posamezne komponente vedno težje hladimo. Hlajenje je eden izmed procesov, ki jim pravimo upravljanje s toploto, in niso pomembni samo pri elektronskih komponentah. Na primer, baterije v elektromobilnosti morajo imeti stabilno temperaturo, vendar se pri delovanju segrevajo, poleg tega pa temperatura okolice, v kateri so, lahko niha. Sateliti, vesoljska plovila in postojanke v vesolju so izpostavljeni zelo velikim obremenitvam od ultranizkih do zelo visokih temperatur, pred katerimi jih je treba čim bolje zaščititi.

Ali obstajajo energetsko učinkovite rešitve, ki jih lahko uporabimo pri vseh omenjenih in tudi ostalih primerih nihanj temperature in gretja zaradi visoke gostote moči? Ali lahko zasnujemo samoodzivne »pametne« materiale in sisteme, ki bi s toploto upravljali kar sami? Je mogoče, da bi namesto raznovrstnih elektronskih senzorjev in mikro-elektronskih vezij izdelali njim analogna, a samodelujoča toplotna vezja? Bi lahko izdelali toplotni računalnik? Kako pa bi izgledal toplotni ščit ali celo obleka za Nevidnega Moža?

Katja Klinar in Katja Vozel sta raziskovalki v Laboratoriju za hlajenje in daljinsko energetiko na Fakulteti za strojništvo Univerze v Ljubljani.

The post Renesansa upravljanja s toploto: od Nevidnega Moža do toplotnih superračunalnikov first appeared on Laboratorij za hlajenje in daljinsko energetiko.