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1、动车组空调5 供暖及加湿系统电子课件 第五章 供暖及加湿系统第一节第一节 供热系统的形式供热系统的形式 供热系统的形式供热系统的形式1.1.对送入车内空气进行预热对送入车内空气进行预热;2.2.对车内空气进行补偿加热。对车内空气进行补偿加热。空空气气的的预预热热是是使使空空气气流流过过空空气气预预热热器器来来实实现现的的。根根据据热热媒媒不不同同，空空气气预预热热器器有有温温水水空空气气预预热热器器和和电电热热空空气气预预热热器器两两种。种。空气的补偿加热，由设在车内两侧地板上面的加热器来空气的补偿加热，由设在车内两侧地板上面的加热器来完成。根据热媒的不同，地面加热器也有温水加热器和电热完成。
2、根据热媒的不同，地面加热器也有温水加热器和电热加热器两种。加热器两种。列车供热系统的任务列车供热系统的任务 供热系统的形式供热系统的形式 1 1、空气预热器和地面加热器均分别采用了温水空气预热器和地面加热器均分别采用了温水加热和电加热两种形式；加热和电加热两种形式；2 2、空气预热用电预热器，补偿加热用温水、电、空气预热用电预热器，补偿加热用温水、电热两种加热器；热两种加热器；3 3、采用预热、补偿全电热采暖方式；、采用预热、补偿全电热采暖方式；4 4、热泵采暖。、热泵采暖。供热形式供热形式 供热系统的形式供热系统的形式常用的加热设备常用的加热设备蒸汽采暖（利用蒸汽机车产生的蒸汽进行采暖，效率
3、最低）蒸汽采暖（利用蒸汽机车产生的蒸汽进行采暖，效率最低）燃煤锅炉独立温水采暖装置燃煤锅炉独立温水采暖装置电加热取暖（效率最高）电加热取暖（效率最高）热泵（制冷系统的反向循环）热泵（制冷系统的反向循环）电加热供热装置电加热供热装置第二节第二节 电加热供热装置电加热供热装置 电加热供热装置电加热供热装置（一）电热元件（一）电热元件 空空调调客客车车上上使使用用的的电电热热采采暖暖装装置置采采用用的的电电热热元元件件有有多多种种形式，如电热管式、电热板式、半导体式等几种。形式，如电热管式、电热板式、半导体式等几种。管管状状电电热热元元件件的的使使用用是是根根据据电电流流热热效效应应原原理理，让让电
4、电流流通通过过电电阻阻丝丝而而产产生生热热量量，然然后后把把热热量量传传给给流流过过的的空空气气。它它具具有有表面温度均匀、热量稳定、结构紧凑、控制方便等特点。表面温度均匀、热量稳定、结构紧凑、控制方便等特点。为为了了提提高高管管状状电电热热元元件件的的换换热热效效果果，可可在在金金属属管管外外表表面面缠缠上上不不锈锈钢钢绕绕片片。在在特特别别需需要要防防腐腐的的地地方方使使用用（如如厕厕所所），采用不锈钢管上缠不锈钢绕片。采用不锈钢管上缠不锈钢绕片。电加热供热装置电加热供热装置管状电热元件基本结构管状电热元件基本结构1-连线端子；连线端子；2-绝缘垫；绝缘垫；3-金属套管；金属套管；4-电热
5、丝；电热丝；5-绝缘粉末；绝缘粉末；6-封口材料。封口材料。（一）电热元件（一）电热元件 电加热供热装置电加热供热装置（二）电预热器（二）电预热器 电电预预热热器器由由电电热热元元件件和和框框架架组组成成，在在使使用用时时与与通通风风机机实实现现电电气气联联锁锁，与与制制冷冷机机实实现现电电气气互互锁锁。电电热热元元件件一一般般分分成成两两组组，通通过过空空调调温温度度控控制制器器根根据据室室内内空空气气温温度度自自动动控控制制其其一一组组工工作作、两两组组工工作作或或停停止止工工作作。与与电电预预热热器器相相接接部部分分的风道，应采用不易燃烧的的风道，应采用不易燃烧的耐热保温材料耐热保温材料
6、。为为了了防防止止电电预预热热器器在在缺缺风风时时工工作作而而导导致致表表面面温温度度过过高高，特特设设有有两两道道缺缺风风保保险险：温温度度超超过过7070，继继电电器器跳跳开开；温温度度超超过过139139，熔熔断断器器熔熔断断。从从而而切切断断控控制制电电路路和和主主回回路路，使使电预热器停止工作。电预热器停止工作。电加热供热装置电加热供热装置电热空气预热器电热空气预热器（a）预热器结构；（）预热器结构；（b）保护电路。）保护电路。1-框架；框架；2-熔断器；熔断器；3-绕片式电热元件；绕片式电热元件；4-温度继电器。温度继电器。（二）电预热器（二）电预热器 电加热供热装置电加热供热装置
7、（二）电预热器（二）电预热器 Filter 过滤器过滤器Evaporator 蒸发器蒸发器Heater加热器加热器Supply air fan unit 供供风风电电扇扇单单元元condenser fan 冷凝器电扇冷凝器电扇Compressor压缩机压缩机Condenser冷凝器冷凝器 电加热供热装置电加热供热装置（三）电加热器（三）电加热器 电电加加热热器器是是地地面面加加热热器器的的一一种种，用用以以补补偿偿车车体体的的热热损损失失。该该装装置置也也分分成成两两组组，与与通通风风机机联联锁锁而而与与制制冷冷机机互互锁锁，工工作作时时通通过过温温度度控控制制器器实实现现自自动动控控制制，使
8、使电电加加热热器器一一组组工工作作，两两组组工工作作或或停停止止工工作作。电电热热器器的的结结构构简简单单，应应用用时时一一般般除除车车种种不不同同，暖暖气气功功率率有所区别之外，其结构变化不大。有所区别之外，其结构变化不大。电加热供热装置电加热供热装置（三）电加热器（三）电加热器 1、SYZ25型双层空调客车电加热器的结构与布局型双层空调客车电加热器的结构与布局 该型车每个电加热器均由一根绕片式电热管、隔热层及外该型车每个电加热器均由一根绕片式电热管、隔热层及外罩等部件组成，由四个螺钉固定在车内侧墙下部，如图罩等部件组成，由四个螺钉固定在车内侧墙下部，如图5-3所所示。示。电加热供热装置电加
9、热供热装置（三）电加热器（三）电加热器 该车共设该车共设17组电加热器，分别布置在下层和中层。每台功率组电加热器，分别布置在下层和中层。每台功率为为400W，总功率为，总功率为6800W。其中下层客室两侧各设置六组，。其中下层客室两侧各设置六组，一位端中层设置两组，二位端中层设置三组。其布局如图一位端中层设置两组，二位端中层设置三组。其布局如图5-4图所示。图所示。电加热供热装置电加热供热装置（三）电加热器（三）电加热器 2、电热元件结构形式、电热元件结构形式 电热元件主要由电阻丝、导热介质、不锈钢管、不锈钢绕电热元件主要由电阻丝、导热介质、不锈钢管、不锈钢绕片及接线柱等组成（见图片及接线柱等
10、组成（见图5-5）。）。钢管表面缠绕不锈钢绕片，可降低电热管表面热负荷，提高钢管表面缠绕不锈钢绕片，可降低电热管表面热负荷，提高换热效果，延长使用寿命。换热效果，延长使用寿命。电加热供热装置电加热供热装置（三）电加热器（三）电加热器 3、电加热器的维护、电加热器的维护 电加热器在使用过程中应进行电加热器在使用过程中应进行定期检查定期检查，使电热管表面保，使电热管表面保持干燥、清洁。电加热器一般在环境温度持干燥、清洁。电加热器一般在环境温度-20+40、空气相对湿度空气相对湿度90%的条件下使用。的条件下使用。每年冬使用前，应在每年冬使用前，应在保证电热管干燥、清洁、绝缘良好和接线牢固的前提下保
11、证电热管干燥、清洁、绝缘良好和接线牢固的前提下进行试开，符合电气标准要求及电热管性能要求后方可进行试开，符合电气标准要求及电热管性能要求后方可正常使用。正常使用。发现下列情况时，应给予更换发现下列情况时，应给予更换（电热管端部（电热管端部及电热器罩壳上均有生产厂家标记、标牌）：及电热器罩壳上均有生产厂家标记、标牌）：电热管绝缘值下降，低于标准；电热管绝缘值下降，低于标准；电热管通电不发热或发热量小，不符合要求；电热管通电不发热或发热量小，不符合要求；电热管表面发红、温度过高、不符合要求；电热管表面发红、温度过高、不符合要求；通电后电热管有闪络等现象发生。通电后电热管有闪络等现象发生。电加热供热
12、装置电加热供热装置（三）电加热器（三）电加热器 4、电加热器使用注意事项、电加热器使用注意事项电热管发生击空或闪络现象，应关闭电源，进行检查更改；电热管发生击空或闪络现象，应关闭电源，进行检查更改；旅客不得随意将手伸入罩内，触摸电热管等配件，以免烫旅客不得随意将手伸入罩内，触摸电热管等配件，以免烫伤或触电；伤或触电；不得随意踩踏电加热器，以免踩坏电热器罩；不得随意踩踏电加热器，以免踩坏电热器罩；不能将水或杂物倒入电热器罩内；不能将水或杂物倒入电热器罩内；电加热器停止使用时，应切断电加热控制总电源电加热器停止使用时，应切断电加热控制总电源。热泵热泵第三节第三节 热热 泵泵 热泵热泵 1、吸收热量
13、、吸收热量2、放出热量、放出热量制冷量制冷量散热负荷散热负荷3、压缩机做功、压缩机做功4、能量守恒、能量守恒5、制冷系数、制冷系数回顾制冷方式回顾制冷方式 热泵热泵热泵原理热泵原理 制冷的热平衡式制冷的热平衡式 ：Q Qk k=Q=Q0 0+W+W 上式说明，设每小时从被冷却物体中获得的热量为上式说明，设每小时从被冷却物体中获得的热量为Q0，所消耗的机械功等于所消耗的机械功等于W，这部分的功转变为热的形式并和热，这部分的功转变为热的形式并和热量量Q0一起传给高温介质一起传给高温介质。因为因为Qk W，所以，利用制冷机从低温外气中吸热而在，所以，利用制冷机从低温外气中吸热而在温度较高的室内空气中
14、放热，温度较高的室内空气中放热，比直接利用电能加热所能获得比直接利用电能加热所能获得的热量大得多的热量大得多。这种从。这种从外界外界低温空气中将低温空气中将热量热量“泵泵”入室内入室内的装置通常就称为的装置通常就称为“热泵热泵”。热泵热泵 1、吸收的热量（来自室外）、吸收的热量（来自室外）2、放出热量（来自室内）、放出热量（来自室内）3、制热系数、制热系数式中式中制冷系数制冷系数 举例：分体式空调举例：分体式空调 冷暖型（冷：制冷；暖：热泵）冷暖型（冷：制冷；暖：热泵）热泵方式热泵方式 热泵热泵 制冷机吸热对象是温度较低的物体，放热制冷机吸热对象是温度较低的物体，放热对象是温度较高的环境；对象
15、是温度较高的环境；热泵吸热对象是温度较低的环境，放热对热泵吸热对象是温度较低的环境，放热对象是温度较高的物体。象是温度较高的物体。制冷机与热泵的区别制冷机与热泵的区别 热泵热泵制热时的系统原理制热时的系统原理（a）夏季制冷状况；（）夏季制冷状况；（b）冬季热泵状况）冬季热泵状况。制冷机与热泵的区别制冷机与热泵的区别 热泵热泵 显显然然，热热泵泵的的工工作作循循环环就就是是制制冷冷循循环环，只只是是目目的不同而已。的不同而已。热热泵泵系系统统中中，作作为为蒸蒸发发器器的的室室外外换换热热器器（制制冷冷系系统统中中的的冷冷凝凝器器）在在冬冬季季有有可可能能表表面面结结霜霜，以以致致堵堵塞塞空空气气
16、流流动动通通路路，影影响响换换热热，所所以以在在系系统统中中应采取适当的融霜措施应采取适当的融霜措施。制冷机与热泵的区别制冷机与热泵的区别 热泵热泵热泵系统中的热泵系统中的核心元件核心元件是是四通转换阀四通转换阀 它是用毛细管把电磁阀和四通阀连接而成的一个换向系它是用毛细管把电磁阀和四通阀连接而成的一个换向系统。统。四通阀有四根接管四通阀有四根接管1 1、2 2、3 3、4 4和三根毛细管和三根毛细管C C、D D、E E，阀体内还装有滑块和阀体内还装有滑块和2 2个活塞。个活塞。四通转换阀四通转换阀 热泵热泵 四四通通阀阀用用支支架架构构成成一一体体，两两端端活活塞塞1 1和和2 2上上各各
17、有有小小孔孔，以以使使活塞两端能互相通气。活塞两端能互相通气。1 1号号管管与与蒸蒸发发器器出出口口连连接接，2 2号号管管与与压压缩缩机机吸吸气气管管连连接接，3 3号号管管与与冷冷凝凝器器进进口口连连接接，4 4号号管管与与压压缩缩机机排排气气管管连连接接，而而滑滑块块好像一个三通阀门，可以将好像一个三通阀门，可以将1 1与与2 2连通起来，也可以将连通起来，也可以将2 2与与3 3连通。连通。当当1 1、2 2连连通通时时，3 3、4 4就就通通过过四四通通阀阀体体而而连连通通；当当2 2、3 3连连通通时时，1 1、4 4就就通通过过四四通通阀阀体体而而连连通通。三三根根毛毛细细管管中
18、中，C C、D D管管接接在在四通阀两端，四通阀两端，E E管接管接2 2。电电磁磁阀阀由由阀阀体体、阀阀芯芯A A和和B B、弹弹簧簧1 1、2 2、衔衔铁铁及及电电磁磁线线圈圈组组成，阀芯成，阀芯A A和和B B与衔铁连成一体，并一起移动。与衔铁连成一体，并一起移动。四通转换阀四通转换阀 热泵热泵热泵中四通转换阀在制冷与制热时工作位置比较热泵中四通转换阀在制冷与制热时工作位置比较四通转换阀制冷制冷时的工作原理四通转换阀制热制热时的工作原理ECD节流节流下页上页 热泵热泵 制制冷冷状状态态下下，线线圈圈断断电电而而衔衔铁铁由由弹弹簧簧顶顶向向左左端端，阀阀芯芯A A关关闭闭连连接接D D管管
19、的的右右阀阀孔孔，而而左左面面阀阀孔孔被被阀阀芯芯B B打打开开，管管路路C C、E E连通；连通；制制冷冷剂剂由由压压缩缩机机管管44四四通通阀阀管管33冷冷凝凝器器毛毛细细管管蒸发器蒸发器管管11滑块滑块管管22压缩机压缩机 制制热热状状态态下下，线线圈圈接接通通电电源源而而产产生生磁磁场场时时，衔衔铁铁被被磁磁场场吸吸引引而而动动作作，使使阀阀芯芯向向右右移移动动，阀阀芯芯B B关关闭闭左左阀阀孔孔，而而右面阀孔被阀芯右面阀孔被阀芯 A A打开，管路打开，管路D D、E E连通。连通。制制冷冷剂剂由由压压缩缩机机管管44四四通通阀阀管管11冷冷凝凝器器毛毛细细管管蒸发器蒸发器管管33滑块
20、滑块管管22压缩机。压缩机。空气加湿系统空气加湿系统第四节第四节 空气加湿系统空气加湿系统 空气加湿系统空气加湿系统 冬冬季季，外外气气温温度度较较低低，即即使使在在外外界界空空气气相相对对湿湿度度比比较较高高的南方，其含湿量也是较低的。的南方，其含湿量也是较低的。经经加加热热后后送送入入车车内内的的空空气气，有有可可能能使使车车内内相相对对湿湿度度过过低低，而而不不能能满满足足舒舒适适性性的的要要求求。为为此此，可可采采用用加加湿湿的的方方法法，以适当提高车内空气的相对湿度。以适当提高车内空气的相对湿度。对对空空气气加加湿湿可可以以采采用用直直接接喷喷水水蒸蒸气气加加湿湿、直直接接喷喷水水雾
21、雾加加湿湿、水水表表面面自自然然蒸蒸发发加加湿湿和和电电热热加加湿湿等等。这这些些加加湿湿方方法法可可归归成成两两类类：一一类类是是将将水水蒸蒸气气混混入入空空气气进进行行加加湿湿，即即等等温温加加湿湿；另另一一类类是是由由于于水水吸吸收收空空气气中中的的显显热热而而气气化化进进入入空空气气的加湿，即的加湿，即等焓加湿等焓加湿。空气加湿系统空气加湿系统电极式加湿器电极式加湿器1-接线柱；接线柱；2-外壳；外壳；3-保温层；保温层；4-电极；电极；5-进水管；进水管；6-橡皮短管；橡皮短管；7-溢水管；溢水管；8-蒸汽出口。蒸汽出口。蒸气加湿器蒸气加湿器 空气加湿的方法，以将蒸汽直接与空气加湿的
22、方法，以将蒸汽直接与空气混合最为简便。因此，在小型空气混合最为简便。因此，在小型空调设备中，电极式加湿器应用得空调设备中，电极式加湿器应用得较为广泛。较为广泛。空气加湿系统空气加湿系统 喷水加湿器常用于某些喷水加湿器常用于某些余热量较大、余湿量较余热量较大、余湿量较小，又要求保持较高温度小，又要求保持较高温度的室内加湿。这类加湿器的室内加湿。这类加湿器是直接将常温水雾化，利用水雾吸收室内空气热量是直接将常温水雾化，利用水雾吸收室内空气热量蒸发成水蒸气来加湿空气。常用的喷水加湿器有高蒸发成水蒸气来加湿空气。常用的喷水加湿器有高压喷水雾加湿器、离心式加湿器、超声波加湿器等。压喷水雾加湿器、离心式加湿器、超声波加湿器等。1、高压喷水雾加湿器、高压喷水雾加湿器2、离心式加湿器、离心式加湿器3、超声波加湿器、超声波加湿器 喷水加湿器喷水加湿器