第十一章 供熱及加濕系統(tǒng)

第十一章供熱及加濕系統(tǒng)1第1頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第十一章供暖及加濕系統(tǒng)常用的加熱設(shè)備：蒸汽采暖（利用蒸汽機(jī)車產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)行采暖，效率最低）燃煤鍋爐獨(dú)立溫水采暖裝置（作簡(jiǎn)單的背景介紹）電加熱取暖（效率最高）熱泵（制冷系統(tǒng)的反向循環(huán)）2第2頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期三供熱形式：

1、空氣預(yù)熱器和地面加熱器均分別采用了溫水加熱和電加熱兩種形式；2、空氣預(yù)熱用電預(yù)熱器，補(bǔ)償加熱用溫水、電熱兩種加熱器；3、采用預(yù)熱、補(bǔ)償全電熱采暖方式；4、熱泵采暖。第十一章供暖及加濕系統(tǒng)3第3頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（一）電熱元件

空調(diào)客車上使用的電熱采暖裝置采用的電熱元件有多種形式，如電熱管式、電熱板式、半導(dǎo)體式等幾種。

管狀電熱元件的使用是根據(jù)電流熱效應(yīng)原理，讓電流通過(guò)電阻絲而產(chǎn)生熱量，然后把熱量傳給流過(guò)的空氣。它具有表面溫度均勻、熱量穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)緊湊、控制方便等特點(diǎn)。為了提高管狀電熱元件的換熱效果，可在金屬管外表面纏上不銹鋼繞片。在特別需要防腐的地方使用（如廁所），采用不銹鋼管上纏不銹鋼繞片。

第十一章供暖及加濕系統(tǒng)4第4頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期三管狀電熱元件基本結(jié)構(gòu)1-連線端子；2-絕緣墊；3-金屬套管；4-電熱絲；5-絕緣粉末；6-封口材料。第十一章供暖及加濕系統(tǒng)5第5頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（二）電預(yù)熱器

電預(yù)熱器由電熱元件和框架組成，在使用時(shí)與通風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)電氣聯(lián)鎖，與制冷機(jī)實(shí)現(xiàn)電氣互鎖。電熱元件一般分成兩組，通過(guò)空調(diào)溫度控制器根據(jù)室內(nèi)空氣溫度自動(dòng)控制其一組工作、兩組工作或停止工作。與電預(yù)熱器相接部分的風(fēng)道，應(yīng)采用不易燃燒的耐熱保溫材料。為了防止電預(yù)熱器在缺風(fēng)時(shí)工作而導(dǎo)致表面溫度過(guò)高，特設(shè)有兩道缺風(fēng)保險(xiǎn)：溫度超過(guò)70℃，繼電器跳開；溫度超過(guò)139℃，熔斷器熔斷。從而切斷控制電路和主回路，使電預(yù)熱器停止工作。

第十一章供暖及加濕系統(tǒng)6第6頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期三電熱空氣預(yù)熱器（a）預(yù)熱器結(jié)構(gòu)；（b）保護(hù)電路。1-框架；2-熔斷器；3-繞片式電熱元件；4-溫度繼電器。第十一章供暖及加濕系統(tǒng)7第7頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

（三）回顧制冷方式1、吸收熱量2、放出熱量——制冷量——散熱負(fù)荷3、壓縮機(jī)做功4、能量守恒5、制冷系數(shù)第十一章供暖及加濕系統(tǒng)8第8頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（四）熱泵原理制冷的熱平衡式：Qk=Q0+W

上式說(shuō)明，設(shè)每小時(shí)從被冷卻物體中獲得的熱量為Q0，所消耗的機(jī)械功等于W，這部分的功轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬男问讲⒑蜔崃縌0一起傳給高溫介質(zhì)。

因?yàn)镼k?W，所以，利用制冷機(jī)從低溫外氣中吸熱而在溫度較高的室內(nèi)空氣中放熱，比直接利用電能加熱所能獲得的熱量大得多。這種從外界低溫空氣中將熱量“泵”入室內(nèi)的裝置通常就稱為“熱泵”。

第十一章供暖及加濕系統(tǒng)9第9頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

（五）熱泵方式1、吸收的熱量（來(lái)自室外）2、放出熱量（來(lái)自室內(nèi)）3、制熱系數(shù)式中——制冷系數(shù)舉例：分體式空調(diào)冷暖型（冷：制冷；暖：熱泵）第十一章供暖及加濕系統(tǒng)10第10頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（六）制冷機(jī)與熱泵的區(qū)別制冷機(jī)吸熱對(duì)象室溫度較低的物體，放熱對(duì)象是溫度較高的環(huán)境；而熱泵吸熱對(duì)象是溫度較低的環(huán)境，放熱對(duì)象是溫度較高的物體。第十一章供暖及加濕系統(tǒng)11第11頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期三制熱時(shí)的系統(tǒng)原理（a）夏季制冷狀況；（b）冬季熱泵狀況。第十一章供暖及加濕系統(tǒng)12第12頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

顯然，熱泵的工作循環(huán)就是制冷循環(huán)，只是目的不同而已。熱泵系統(tǒng)中，作為蒸發(fā)器的換熱器（制冷系統(tǒng)中的冷凝器）在冬季有可能表面結(jié)霜，以致堵塞空氣流動(dòng)通路，影響換熱，所以在系統(tǒng)中應(yīng)采取適當(dāng)?shù)娜谒胧?/p>

熱泵系統(tǒng)中的核心元件是四通轉(zhuǎn)換閥它是用毛細(xì)管把電磁閥和四通閥連接而成的一個(gè)換向系統(tǒng)。四通閥有四根接管1、2、3、4和三根毛細(xì)管C、D、E，閥體內(nèi)還裝有滑塊和2個(gè)活塞。第十一章供暖及加濕系統(tǒng)13第13頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

四通閥用支架構(gòu)成一體，兩端活塞1和2上各有小孔，以使活塞兩端能互相通氣。1號(hào)管與蒸發(fā)器出口連接，2號(hào)管與壓縮機(jī)吸氣管連接，3號(hào)管與冷凝器進(jìn)口連接，4號(hào)管與壓縮機(jī)排氣管連接，而滑塊好像一個(gè)三通閥門，可以將1與2連通起來(lái)，也可以將2與3連通。當(dāng)1、2連通時(shí)，3、4就通過(guò)四通閥體而連通；當(dāng)2、3連通時(shí)，1、4就通過(guò)四通閥體而連通。三根毛細(xì)管中，C、D管接在四通閥兩端，E管接2。電磁閥由閥體、閥芯A和B、彈簧1、2、銜鐵及電磁線圈組成，閥芯A和B與銜鐵連成一體，并一起移動(dòng)。第十一章供暖及加濕系統(tǒng)14第14頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期三熱泵中四通轉(zhuǎn)換閥在制冷與制熱時(shí)工作位置比較四通轉(zhuǎn)換閥制冷時(shí)的工作原理四通轉(zhuǎn)換閥制熱時(shí)的工作原理ECD節(jié)流節(jié)流下頁(yè)上頁(yè)第十一章供暖及加濕系統(tǒng)15第15頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

制冷狀態(tài)下，線圈斷電而銜鐵由彈簧頂向左端，閥芯A關(guān)閉連接D管的右閥孔，而左面閥孔被閥芯B打開，管路C、E連通；

制冷劑由壓縮機(jī)—管4—四通閥—管3—冷凝器—毛細(xì)管—蒸發(fā)器—管1—滑塊—管2——壓縮機(jī)制熱狀態(tài)下，線圈接通電源而產(chǎn)生磁場(chǎng)時(shí)，銜鐵被磁場(chǎng)吸引而動(dòng)作，使閥芯向右移動(dòng)，閥芯B關(guān)閉左閥孔，而右面閥孔被閥芯A打開，管路D、E連通。制冷劑由壓縮機(jī)—管4—四通閥—管1—冷凝器—毛細(xì)管—蒸發(fā)器—管3—滑塊—管2——壓縮機(jī)。

第十一章供暖及加濕系統(tǒng)16第16頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第十一章供暖及加濕系統(tǒng)

加熱過(guò)程分析：一、熱平衡式中——車內(nèi)需要的熱量

二、濕平衡1、加濕量2、加熱量有回風(fēng)：混合點(diǎn)C。17第17頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

冬季，外氣溫度較低，即使在外界空氣相對(duì)濕度比較高的南方，其含濕量也是較低的。經(jīng)加熱后送入車內(nèi)的空氣，有可能使車內(nèi)相對(duì)濕度過(guò)低，而不能滿足舒適性的要求。為此，可采用加濕的方法，以適當(dāng)提高車內(nèi)空氣的相對(duì)濕度?？諝饧訚竦姆椒ǎ詫⒄羝苯优c空氣混合最為簡(jiǎn)便。因此，電極式加濕器應(yīng)用得較為廣泛。第十一章供暖及加濕系統(tǒng)18第18頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期三電極式加濕器1-接線柱；2-外殼；3-保溫層；4-電極；5-進(jìn)水管；6-橡皮短管；7-溢水管；8-蒸汽出口。第十一章供暖及加濕系統(tǒng)19第19頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期三1、CRH1動(dòng)車組供暖系統(tǒng)的核心部件側(cè)墻加熱器布置在車體縱向側(cè)墻內(nèi)側(cè)，窗口上面安裝有散熱格柵，并通過(guò)空調(diào)系統(tǒng)控制器進(jìn)行控制，制熱能力為30kW。不同位置的電熱器由其附近的室內(nèi)溫度傳感器控制相應(yīng)的繼電器控制接通或者斷開，每一個(gè)電加熱器還有一個(gè)超溫保護(hù)器。

二、CRH系列動(dòng)車組供暖系統(tǒng)

第十一章供暖及加濕系統(tǒng)20第20頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

CRH2動(dòng)車組的每節(jié)車廂均配置有獨(dú)立的空調(diào)系統(tǒng)，供熱方式采用裝入空調(diào)系統(tǒng)的電加熱裝置，暖氣控制方式：電熱器多級(jí)控制。

電加熱器采用了內(nèi)藏于空調(diào)裝置的小型、輕量的供熱方式，利用與輸送冷氣時(shí)相同的通道供熱。2、CRH2型動(dòng)車組

完全由裝入空調(diào)機(jī)組的電加熱裝置來(lái)完成。暖氣輸送時(shí)，從回風(fēng)道吸入空氣，與新鮮外空氣混和，通過(guò)設(shè)置在空調(diào)裝置回風(fēng)口的過(guò)濾網(wǎng)，由電熱器加熱，然后通過(guò)與冷氣輸送時(shí)相同的通道送暖。沒(méi)有設(shè)置其他輔助采暖裝置。

第十一章供暖及加濕系統(tǒng)21第21頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

2、主要技術(shù)參數(shù)暖氣能力：2kW/臺(tái)以上。循環(huán)風(fēng)量：暖氣時(shí)為2.0m3/min以上。冬季：在氣溫為-15℃時(shí)，司機(jī)室溫度可保持在20℃以上。送風(fēng)路徑：從回風(fēng)道吸入空氣，與新鮮外氣混合，通過(guò)設(shè)置在空調(diào)裝置回風(fēng)口的過(guò)濾器，由電熱器加熱。第十一章供暖及加濕系統(tǒng)22第22頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

司機(jī)室的供暖系統(tǒng)由設(shè)置在操縱臺(tái)腿前部的2臺(tái)暖風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)，暖風(fēng)機(jī)安裝在操縱臺(tái)內(nèi)，加熱器采用正溫度特性的熱敏電阻(具有正溫度系數(shù)的熱敏電阻元件)。其內(nèi)部有3個(gè)發(fā)熱元件，可分別選用“強(qiáng)暖”（輸出功率2000Ｗ）、“中暖”（輸出功率1500Ｗ）、“弱暖”（輸出功率1000Ｗ）。暖風(fēng)機(jī)的構(gòu)成包括：軸流風(fēng)扇、暖風(fēng)組件、風(fēng)向板組件等。暖風(fēng)機(jī)背面的進(jìn)風(fēng)口部位，安裝有可拆裝的防塵網(wǎng)。

第十一章供暖及加濕系統(tǒng)23第23頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

3、CRH5動(dòng)車組（1）司機(jī)室1、總體布置司機(jī)室有一套空調(diào)系統(tǒng)，受客車空調(diào)系統(tǒng)的控制器控制。通過(guò)空氣分配可保證司機(jī)室內(nèi)的溫度平均分配。當(dāng)列車的時(shí)速為200公里或者環(huán)境溫度在-36℃時(shí)，內(nèi)墻板（墻和天花板）的表面溫度不會(huì)比司機(jī)室的氣溫低5℃以上。第十一章供暖及加濕系統(tǒng)24第24頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

司機(jī)室的兩側(cè)墻上裝有1500W電熱器，并在司機(jī)臺(tái)內(nèi)側(cè)裝有兩個(gè)370W小型電熱器。電熱器的供電是230V交流電，在電熱器內(nèi)部安裝了一個(gè)+70℃恒溫器。電熱器罩的表面溫度不會(huì)超過(guò)+60℃。駕駛臺(tái)下的放腳處有表面溫度較低（大約為+30℃）的電熱器，安放在側(cè)板的后面，類似的一個(gè)電熱器放在踏腳板的下面。第十一章供暖及加濕系統(tǒng)25第25頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

電熱器的布置可以保證在車內(nèi)形成空氣對(duì)流狀態(tài)，以充分利用加熱功率。供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)：外界溫度–25℃；車內(nèi)溫度24℃；新風(fēng)量10m3/h?人；應(yīng)急時(shí)的新風(fēng)量10m3/h?人。（2）客室第十一章供暖及加濕系統(tǒng)26第26頁(yè)，共27頁(yè)，20