空气加热器的调节原理

空气加热器的空气调节原理     

空气调节的任务，在于按照使用的目的，对房间或公共建筑物内的空气状态参数进行调节，为人们的工作和生活，创造一个温度适宜，湿度恰当的舒适环境。对舒适性空调，关键是空气温度、湿度的控制。    

1. 温度调节     按照人类的生理特征和生活习惯，常要求居住和工作环境与外界的温差不宜过大。从保健的角度来看，以5℃左右对人体健康比较有益，夏日里，如温差过大，则人由室外进入室内时将受到冷冲击，而由室内走到室外，又将受到热冲击，这两种情况都会使人体感到不舒适。因此对于大多数人，居住室温夏季保持在25～27℃，冬季保持在16～20℃是比较适宜的。    

2. 湿度调节     生活经验得知，空气过于潮湿或过于干燥都将使人感到不舒适。一般来说，相对湿度冬季在 40%～50%之间，夏季在 50%～60%之间，人的感觉比较良好。假如温度适宜，相对湿度即便在 40%～70%的范围内变化，人们也能基本适应。    

3. 调温调湿设备    

 (1) 空气的加热设备     空气的加热是通过加热器来实现的。空调系统中所用的加热器一般是以热水或蒸汽为热煤的空气加热器或电加热器。      以热水或蒸汽为热煤的空气加热器一般均采用翅片管式换热器。它是由几排（每排有数根）翅片管和联箱组成的。      当热水或蒸汽在管内流动，空气在翅片管间流动时，空气被高温的翅片表面及基管加热。管内水或排汽的流速越大，加热越快；热水与空气间的温差越大，加热越快；空气与加热器接触面积越大，加热也越快。因此可通过增加空气和水的流速，或靠增加排数来增大加热器面积的办法达到室内快速升温的目的，但此时加热器的空气阻力和水阻力均增加，风机和水泵的耗电也增加。     

翅片管式空气加热器一般作为空调系统的一次或二次加热器。一次加热器的任务在冬季是负责将一次回风和新风混合后的空气加热到指定温度，以便于系统进入加湿处理。一次加热器多用于冬季室外气温较低的北方地区和全年一次回风混合比不变的系统。对于冬季室外气温较高的南方地区和一次回风混合比可变的系统，可以通过调节一次回风混合比使一次回风和新风的混合温度达到设计值。一次加热器夏季一般不使用，但有时也可将其内通自来水等作为新风预冷器，达到加热冷却两用的目的。但此时冷。热水管路上的阀门要严密，以防相互串通。二次加热器是用于将被表冷器冷却或与二次回风混合后（有二次回风时）的空气加热到所需的送风温度。      常用于各类小型空调机组内的电加热器是通过电阻丝将电能转化为热能来加热空气的设备。它具有加热均匀、加热量稳定、结构紧凑和易于控制等优点，在恒温恒湿精度较高的大型集中式系统中，常采用电加热器作为末端加热设备（或称为微调加热器，放在被调房间风道入口处）来控制局部加热。电加热器的缺点是耗电量大、加热量大的场合不宜采用。      电加热器有裸线式和管式两种。抽屉式电加热器是一种常用的裸线式电加热器。裸线式加热器加热迅速、热惯性小。结构简单，但易断线和漏电，安全性差；管式电加热器加热均匀、热量稳定、经久耐用、安全性好、可直接装在风道内，但其热惯性较为结构复杂。    

 (2) 空气的减湿冷却设备     空气的减湿与冷却可以通过表面冷却器（表冷器）来实现。与空气加热器结构类似，表冷器也都是翅片管式换热器，它的翅片一般多采用套片和绕片，基管的管径也较小。      表冷器内流动的冷媒有制冷剂和冷水（深井水、冷冻水和盐水等）两种。以制冷剂为冷媒的表冷器称为直接蒸发式表冷器，多用于各类单元式空调器和房间式空调器中。以冷水作为冷媒的表冷器称为水冷表冷器，多用于集中式空调系统和半集中式空调系统的末端设备中。     与加热器的工作原理类似，当空气沿表冷器的翅片间流过时，通过翅片和基管表面与冷媒进行热量交换，空气放出热量温度降低，冷媒得到热量温度升高。当表冷器的表面温度低于空气的露点温度时，空气中的一部分水蒸气将凝结出来，此时称表冷器处于湿工况，从而达到对空气进行降温减湿处理的目的。      增大空气和冷水的流速，增加换热面积和空气与冷水间的温差，都可以提高传热量。但风速和水的流速过大，风机和水泵耗电量增加，且在湿工况下，过大的空气流速容易将冷凝水带到表冷器后面的空气中，影响减湿效果。设计时一般将表冷器迎面风速。控制在2.5m/s左右，管内水的流速。控制在0.6～1.5m/s。     

表冷器的安装与以热水为媒的空气加热器安装方式基本相同，但表冷器下部应设积水盘，用来收集空气被表冷器冷却后产生的冷凝水。     表冷器的调节方法有3种：水量调节、水温调节和通风量调节。水量调节是改变进入表冷器的冷水流量，水温不变，使表冷器传热效果发生变化。水量减少，表冷器传热量降低，空气温降小，除湿量也少；反之，增大冷水量，空气经过表冷器后的温降大，降湿量也多。水温调节是在水量不变的条件下，通过改变表冷器进水温度，改变其传热效果。进水温度越低，空气温降越大，除湿量也增加；反之供水温度提高，空气温降减小，除湿量降低。该方式调节性能好，但设备复杂，运行也不太经济。水温调节一般多用于温度控制精度较高的场合。通风量调节就是控制通过表冷器的通风量。    

(3) 空气的加湿设备     在建筑中常遇到的空调系统一般均采用向空气中喷蒸汽的办法进行加湿。常用的喷蒸汽加湿方法有干蒸汽加湿和电加湿两种。干蒸汽加湿是将由锅炉房送来的具有一定压力的蒸汽由蒸汽加湿器均匀地喷入空气中。而电加湿则是用于加湿量较小的机组或系统中。      电加湿器分为电热式加湿器和电极式加湿器两种。电热式加湿器是将电热元件直接放在盛水的容器内，利用加热元件所散出的热量加热水而产生蒸汽，并且其体积较大。      电极式加湿器是用3根不锈钢棒（也可以是铜镀铬）作为电极，放在不易锈蚀的水容器中，以水作为电阻，通电后水被加热而产生蒸汽。通过调整水位的高低，可以改变水的电阻，从而改变热量和蒸汽发生量。电极式加湿器结构紧凑，多用于各类空调机组内，其加湿量较小。    

 (4) 空气状态调节     空气调节是对房间或公共建筑物内的空气状态参数进行调节，一般来说；空气调节主要是对空气的温度、相对湿度进行调节。空气调节的过程实际上是空气从一个状态变化到另一个状态的过程，当被调节的空气状态（温度、相对湿度）偏离了设定值时，就需要进行调节。      空气调节的原理就是应用空气状态参数相互间的关系，通过合理的加热、加湿、冷却、去湿步骤，使空气的状态发生人为的改变，达到设定状态

1)冬季新风加热加湿处理  冬季室外新风的气温低，如果对新风加热至室内要求的标准，这时新风中的水气总量未发生变化，即Pc水气分压未变，因此加热后的空气相对湿度会大大降低。为了使加热后的空气的相对湿度也能达到室内空气湿度的标准，在调节的过程中必需要进行加湿处理。图4-5所示是冬季新风加热加湿处理的一种调节方法，其中的加湿是采用定温饱和加湿方式。这种调节方式可以不用测量Pc或相对湿度。新风首先加热至12℃，然后加湿至饱和，再加热至20℃，这时的相对湿度即为60%。

2)夏季新风减温去湿处理  夏季新风的调节与冬季相反，新风的气温高于室内空气，需要对夏季新风进行减温去湿处理。如果对新风只进行降温至室内要求的标准，这时新风中的水气总量未发生变化，即Pc 水气分压未变，因此降温后的空气相对湿度会大大增加。为了使降温后的空气的相对湿度也能达到室内空气湿度的标准，在调节的过程中必需要进行去湿处理。图4-6所示是夏季新风减温去湿处理的一种调节方法，其中去湿是采用定露点去湿方式。这种调节方式可以不用测量或相对湿度。新风首先降温至12℃的露点，然后使表冷器的表面温度稳定在露点温度，让空气中的一部分水蒸气充分凝结出来，至空气饱和，再加热至20℃，这时的相对湿度即为60%。