供熱及加濕系統(tǒng)

第十一章供熱及加濕系統(tǒng)1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（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，讓電流通過電阻絲而產(chǎn)生熱量，然后把熱量傳給流過的空氣。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（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，通過空調(diào)溫度控制器根據(jù)室內(nèi)空氣溫度自動控制其一組工作、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)時工作而導(dǎo)致表面溫度過高，特設(shè)有兩道缺風(fēng)：溫度超過70℃，繼電器跳開；溫度超過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。第十一章供暖及加濕系統(tǒng)駕駛臺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，類似的一個電熱器放在踏腳板的下面。舉例：分體式空調(diào)第十一章供暖及加濕系統(tǒng)第十一章供暖及加濕系統(tǒng)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。三根毛細(xì)管中，C、D管接在四通閥兩端，E管接2。第十一章供暖及加濕系統(tǒng)熱泵（制冷系統(tǒng)的反向循環(huán)）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）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，利用與輸送冷氣時相同的通道供熱。熱泵中四通轉(zhuǎn)換閥在制冷與制熱時工作位置比較電預(yù)熱器由電熱元件和框架組成，在使用時與通風(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。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)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

（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（四）熱泵原理制冷的熱平衡式：Qk=Q0+W

上式說明，設(shè)每小時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

（五）熱泵方式1、吸收的熱量（來自室外）2、放出熱量（來自室內(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（六）制冷機(jī)與熱泵的區(qū)別制冷機(jī)吸熱對象室溫度較低的物體，放熱對象是溫度較高的環(huán)境；而熱泵吸熱對象是溫度較低的環(huán)境，放熱對象是溫度較高的物體。第十一章供暖及加濕系統(tǒng)11制熱時的系統(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

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個活塞。第十一章供暖及加濕系統(tǒng)13溫度超過139℃，熔斷器熔斷。第十一章供暖及加濕系統(tǒng)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；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)應(yīng)急時的新風(fēng)量10m3/h?人。第十一章供暖及加濕系統(tǒng)在通過臺兩側(cè)裝有兩組輔助加熱器，功率分別為800W和400W。司機(jī)室的供暖系統(tǒng)由設(shè)置在操縱臺腿前部的2臺暖風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)，暖風(fēng)機(jī)安裝在操縱臺內(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)。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。CRH2動車組的每節(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：電熱器多級控制。第十一章供暖及加濕系統(tǒng)當(dāng)2、3連通時，1、4就通過四通閥體而連通。熱泵中四通轉(zhuǎn)換閥在制冷與制熱時工作位置比較顯然，熱泵的工作循環(huán)就是制冷循環(huán)，只是目的不同而已。

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號管與蒸發(fā)器出口連接，2號管與壓縮機(jī)吸氣管連接，3號管與冷凝器進(jìn)口連接，4號管與壓縮機(jī)排氣管連接，而滑塊好像一個三通閥門，可以將1與2連通起來，也可以將2與3連通。當(dāng)1、2連通時，3、4就通過四通閥體而連通；當(dāng)2、3連通時，1、4就通過四通閥體而連通。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。第十一章供暖及加濕系統(tǒng)14熱泵中四通轉(zhuǎn)換閥在制冷與制熱時工作位置比較四通轉(zhuǎn)換閥制冷時的工作原理四通轉(zhuǎn)換閥制熱時的工作原理ECD節(jié)流節(jié)流下頁上頁第十一章供暖及加濕系統(tǒng)15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)第十一章供暖及加濕系統(tǒng)第十一章供暖及加濕系統(tǒng)四通轉(zhuǎn)換閥制熱時的工作原理第十一章供暖及加濕系統(tǒng)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，每一個電加熱器還有一個超溫保護(hù)器。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。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)冬季：在氣溫為-15℃時，司機(jī)室溫度可保持在20℃以上。第十一章供暖及加濕系統(tǒng)電熱器罩的表面溫度不會超過+60℃。冷暖型（冷：制冷；經(jīng)加熱后送入車內(nèi)的空氣，有可能使車內(nèi)相對濕度過低，而不能滿足舒適性的要求。

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)生磁場時，銜鐵被磁場吸引而動作，使閥芯向右移動，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第十一章供暖及加濕系統(tǒng)

加熱過程分析：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

冬季，外氣溫度較低，即使在外界空氣相對濕度比較高的南方，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)相對濕度過低，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)空氣的相對濕度。空氣加濕的方法，以將蒸汽直接與空氣混合最為簡便。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)191、CRH1動車組供暖系統(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，每一個電加熱器還有一個超溫保護(hù)器。

二、CRH系列動車組供暖系統(tǒng)

第十一章供暖及加濕系統(tǒng)20

CRH2動車組的每節(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，利用與輸送冷氣時相同的通道供熱。2、CRH2型動車組

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

第十一章供暖及加濕系統(tǒng)21

2、主要技術(shù)參數(shù)暖氣能力：2kW/臺以上。3/min以上。冬季：在氣溫為-15℃時，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，通過設(shè)置在空調(diào)裝置回風(fēng)口的過濾器，由電熱器加熱。第十一章供暖及加濕系統(tǒng)22

司機(jī)室的供暖系統(tǒng)由設(shè)置在操縱臺腿前部的2臺暖風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)，暖風(fēng)機(jī)安裝在操縱臺內(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

3、CRH5動車組（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)列車的時速為200公里或者環(huán)境溫度在-36℃時，內(nèi)墻板（墻和天花板）的表面溫度不會比司機(jī)室的氣溫低5℃以上。第十一章供暖及加濕系統(tǒng)24第十一章供暖及加濕系統(tǒng)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。溫度超過139℃，熔斷器熔斷。車內(nèi)溫度24℃；應(yīng)急時的新風(fēng)量10m3/h?人。第十一章供暖及加濕系統(tǒng)司機(jī)室的兩側(cè)墻上裝有1500W電熱器，并在司機(jī)臺內(nèi)側(cè)裝有兩個370W小型電熱器。CRH5動車組每個客室空調(diào)機(jī)組中裝有兩組電熱空氣預(yù)熱器，制熱能力分別為和，其總制熱能力為29kW。第十一章供暖及加濕系統(tǒng)熱泵（制冷系統(tǒng)的反向循環(huán)）四通轉(zhuǎn)換閥制熱時的工作原理外界溫度–25℃；第十一章供暖及加濕系統(tǒng)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。電加熱取暖（效率最高）

司機(jī)室的兩側(cè)墻上裝有1500W電熱器，并在司機(jī)臺內(nèi)側(cè)裝有兩個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+70℃恒溫器。電熱器罩的表面溫度不會超過+60℃。駕駛臺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，類似的一個電熱器放在踏腳板的下面。第十一章供暖及加濕系統(tǒng)25

電熱器的布置可以保證在車內(nèi)形成空氣對流狀態(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