供热及加湿系统

第十一章供热及加湿系统1第十一章供暖及加湿系统常用的加热设备：蒸汽采暖（利用蒸汽机车产生的蒸汽进行采暖，效率最低）燃煤锅炉独立温水采暖装置（作简单的背景介绍）电加热取暖（效率最高）热泵（制冷系统的反向循环）2供热形式：

1、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；2、空气预热用电预热器，补偿加热用温水、电热两种加热器；3、采用预热、补偿全电热采暖方式；4、热泵采暖。第十一章供暖及加湿系统3（一）电热元件

空调客车上使用的电热采暖装置采用的电热元件有多种形式，如电热管式、电热板式、半导体式等几种。

管状电热元件的使用是根据电流热效应原理，让电流通过电阻丝而产生热量，然后把热量传给流过的空气。它具有表面温度均匀、热量稳定、结构紧凑、控制方便等特点。为了提高管状电热元件的换热效果，可在金属管外表面缠上不锈钢绕片。在特别需要防腐的地方使用（如厕所），采用不锈钢管上缠不锈钢绕片。

第十一章供暖及加湿系统4管状电热元件基本结构1-连线端子；2-绝缘垫；3-金属套管；4-电热丝；5-绝缘粉末；6-封口材料。第十一章供暖及加湿系统5（二）电预热器电预热器由电热元件和框架组成，在使用时与通风机实现电气联锁，与制冷机实现电气互锁。电热元件一般分成两组，通过空调温度控制器根据室内空气温度自动控制其一组工作、两组工作或停止工作。与电预热器相接部分的风道，应采用不易燃烧的耐热保温材料。为了防止电预热器在缺风时工作而导致表面温度过高，特设有两道缺风：温度超过70℃，继电器跳开；温度超过139℃，熔断器熔断。从而切断控制电路和主回路，使电预热器停止工作。

第十一章供暖及加湿系统6与电预热器相接部分的风道，应采用不易燃烧的耐热保温材料。第十一章供暖及加湿系统驾驶台下的放脚处有表面温度较低（大约为+30℃）的电热器，安放在侧板的后面，类似的一个电热器放在踏脚板的下面。举例：分体式空调第十一章供暖及加湿系统第十一章供暖及加湿系统四通阀用支架构成一体，两端活塞1和2上各有小孔，以使活塞两端能互相通气。三根毛细管中，C、D管接在四通阀两端，E管接2。第十一章供暖及加湿系统热泵（制冷系统的反向循环）蒸汽采暖（利用蒸汽机车产生的蒸汽进行采暖，效率最低）电加热器采用了内藏于空调装置的小型、轻量的供热方式，利用与输送冷气时相同的通道供热。热泵中四通转换阀在制冷与制热时工作位置比较电预热器由电热元件和框架组成，在使用时与通风机实现电气联锁，与制冷机实现电气互锁。制冷剂由压缩机—管4—四通阀—管3—冷凝器—毛细管—蒸发器—管1—滑块—管2——压缩机电热空气预热器（a）预热器结构；（b）保护电路。1-框架；2-熔断器；3-绕片式电热元件；4-温度继电器。第十一章供暖及加湿系统7

（三）回顾制冷方式1、吸收热量2、放出热量——制冷量——散热负荷3、压缩机做功4、能量守恒5、制冷系数第十一章供暖及加湿系统8（四）热泵原理制冷的热平衡式：Qk=Q0+W

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W，这部分的功转变为热的形式并和热量Q0一起传给高温介质。

因为Qk»W，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放热，比直接利用电能加热所能获得的热量大得多。这种从外界低温空气中将热量“泵”入室内的装置通常就称为“热泵”。

第十一章供暖及加湿系统9

（五）热泵方式1、吸收的热量（来自室外）2、放出热量（来自室内）3、制热系数式中——制冷系数举例：分体式空调冷暖型（冷：制冷；暖：热泵）第十一章供暖及加湿系统10（六）制冷机与热泵的区别制冷机吸热对象室温度较低的物体，放热对象是温度较高的环境；而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。第十一章供暖及加湿系统11制热时的系统原理（a）夏季制冷状况；（b）冬季热泵状况。第十一章供暖及加湿系统12

显然，热泵的工作循环就是制冷循环，只是目的不同而已。热泵系统中，作为蒸发器的换热器（制冷系统中的冷凝器）在冬季有可能表面结霜，以致堵塞空气流动通路，影响换热，所以在系统中应采取适当的融霜措施。

热泵系统中的核心元件是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统。四通阀有四根接管1、2、3、4和三根毛细管C、D、E，阀体内还装有滑块和2个活塞。第十一章供暖及加湿系统13温度超过139℃，熔断器熔断。第十一章供暖及加湿系统1、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；制冷剂由压缩机—管4—四通阀—管1—冷凝器—毛细管—蒸发器—管3—滑块—管2——压缩机。第十一章供暖及加湿系统应急时的新风量10m3/h•人。第十一章供暖及加湿系统在通过台两侧装有两组辅助加热器，功率分别为800W和400W。司机室的供暖系统由设置在操纵台腿前部的2台暖风机实现，暖风机安装在操纵台内，加热器采用正温度特性的热敏电阻(具有正温度系数的热敏电阻元件)。司机室有一套空调系统，受客车空调系统的控制器控制。CRH2动车组的每节车厢均配置有独立的空调系统，供热方式采用装入空调系统的电加热装置，暖气控制方式：电热器多级控制。第十一章供暖及加湿系统当2、3连通时，1、4就通过四通阀体而连通。热泵中四通转换阀在制冷与制热时工作位置比较显然，热泵的工作循环就是制冷循环，只是目的不同而已。

四通阀用支架构成一体，两端活塞1和2上各有小孔，以使活塞两端能互相通气。1号管与蒸发器出口连接，2号管与压缩机吸气管连接，3号管与冷凝器进口连接，4号管与压缩机排气管连接，而滑块好像一个三通阀门，可以将1与2连通起来，也可以将2与3连通。当1、2连通时，3、4就通过四通阀体而连通；当2、3连通时，1、4就通过四通阀体而连通。三根毛细管中，C、D管接在四通阀两端，E管接2。电磁阀由阀体、阀芯A和B、弹簧1、2、衔铁及电磁线圈组成，阀芯A和B与衔铁连成一体，并一起移动。第十一章供暖及加湿系统14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时的工作原理四通转换阀制热时的工作原理ECD节流节流下页上页第十一章供暖及加湿系统15制冷剂由压缩机—管4—四通阀—管1—冷凝器—毛细管—蒸发器—管3—滑块—管2——压缩机。第十一章供暖及加湿系统第十一章供暖及加湿系统第十一章供暖及加湿系统四通转换阀制热时的工作原理第十一章供暖及加湿系统不同位置的电热器由其附近的室内温度传感器控制相应的继电器控制接通或者断开，每一个电加热器还有一个超温保护器。四通阀用支架构成一体，两端活塞1和2上各有小孔，以使活塞两端能互相通气。在特别需要防腐的地方使用（如厕所），采用不锈钢管上缠不锈钢绕片。第十一章供暖及加湿系统冬季：在气温为-15℃时，司机室温度可保持在20℃以上。第十一章供暖及加湿系统电热器罩的表面温度不会超过+60℃。冷暖型（冷：制冷；经加热后送入车内的空气，有可能使车内相对湿度过低，而不能满足舒适性的要求。

制冷状态下，线圈断电而衔铁由弹簧顶向左端，阀芯A关闭连接D管的右阀孔，而左面阀孔被阀芯B打开，管路C、E连通；

制冷剂由压缩机—管4—四通阀—管3—冷凝器—毛细管—蒸发器—管1—滑块—管2——压缩机制热状态下，线圈接通电源而产生磁场时，衔铁被磁场吸引而动作，使阀芯向右移动，阀芯B关闭左阀孔，而右面阀孔被阀芯A打开，管路D、E连通。制冷剂由压缩机—管4—四通阀—管1—冷凝器—毛细管—蒸发器—管3—滑块—管2——压缩机。

第十一章供暖及加湿系统16第十一章供暖及加湿系统

加热过程分析：一、热平衡式中——车内需要的热量二、湿平衡1、加湿量2、加热量有回风：混合点C。17

冬季，外气温度较低，即使在外界空气相对湿度比较高的南方，其含湿量也是较低的。经加热后送入车内的空气，有可能使车内相对湿度过低，而不能满足舒适性的要求。为此，可采用加湿的方法，以适当提高车内空气的相对湿度。空气加湿的方法，以将蒸汽直接与空气混合最为简便。因此，电极式加湿器应用得较为广泛。第十一章供暖及加湿系统18电极式加湿器1-接线柱；2-外壳；3-保温层；4-电极；5-进水管；6-橡皮短管；7-溢水管；8-蒸汽出口。第十一章供暖及加湿系统191、CRH1动车组供暖系统的核心部件侧墙加热器布置在车体纵向侧墙内侧，窗口上面安装有散热格栅，并通过空调系统控制器进行控制，制热能力为30kW。不同位置的电热器由其附近的室内温度传感器控制相应的继电器控制接通或者断开，每一个电加热器还有一个超温保护器。

二、CRH系列动车组供暖系统

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CRH2动车组的每节车厢均配置有独立的空调系统，供热方式采用装入空调系统的电加热装置，暖气控制方式：电热器多级控制。

电加热器采用了内藏于空调装置的小型、轻量的供热方式，利用与输送冷气时相同的通道供热。2、CRH2型动车组

完全由装入空调机组的电加热装置来完成。暖气输送时，从回风道吸入空气，与新鲜外空气混和，通过设置在空调装置回风口的过滤网，由电热器加热，然后通过与冷气输送时相同的通道送暖。没有设置其他辅助采暖装置。

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2、主要技术参数暖气能力：2kW/台以上。3/min以上。冬季：在气温为-15℃时，司机室温度可保持在20℃以上。送风路径：从回风道吸入空气，与新鲜外气混合，通过设置在空调装置回风口的过滤器，由电热器加热。第十一章供暖及加湿系统22

司机室的供暖系统由设置在操纵台腿前部的2台暖风机实现，暖风机安装在操纵台内，加热器采用正温度特性的热敏电阻(具有正温度系数的热敏电阻元件)。其内部有3个发热元件，可分别选用“强暖”（输出功率2000Ｗ）、“中暖”（输出功率1500Ｗ）、“弱暖”（输出功率1000Ｗ）。暖风机的构成包括：轴流风扇、暖风组件、风向板组件等。暖风机背面的进风口部位，安装有可拆装的防尘网。

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3、CRH5动车组（1）司机室1、总体布置司机室有一套空调系统，受客车空调系统的控制器控制。通过空气分配可保证司机室内的温度平均分配。当列车的时速为200公里或者环境温度在-36℃时，内墙板（墙和天花板）的表面温度不会比司机室的气温低5℃以上。第十一章供暖及加湿系统24第十一章供暖及加湿系统四通阀用支架构成一体，两端活塞1和2上各有小孔，以使活塞两端能互相通气。温度超过139℃，熔断器熔断。车内温度24℃；应急时的新风量10m3/h•人。第十一章供暖及加湿系统司机室的两侧墙上装有1500W电热器，并在司机台内侧装有两个370W小型电热器。CRH5动车组每个客室空调机组中装有两组电热空气预热器，制热能力分别为和，其总制热能力为29kW。第十一章供暖及加湿系统热泵（制冷系统的反向循环）四通转换阀制热时的工作原理外界温度–25℃；第十一章供暖及加湿系统四通阀用支架构成一体，两端活塞1和2上各有小孔，以使活塞两端能互相通气。电加热取暖（效率最高）

司机室的两侧墙上装有1500W电热器，并在司机台内侧装有两个370W小型电热器。电热器的供电是230V交流电，在电热器内部安装了一个+70℃恒温器。电热器罩的表面温度不会超过+60℃。驾驶台下的放脚处有表面温度较低（大约为+30℃）的电热器，安放在侧板的后面，类似的一个电热器放在踏脚板的下面。第十一章供暖及加湿系统25

电热器的布置可以保证在车内形成空气对流状态，以充分利用加热功率。供热系统设计参数：外界温度–25℃；车内温度24℃；新风量