空氣加熱器的調節原理

空氣加熱器的空氣調節原理     

空氣調節的任務，在于按照使用的目的，對房間或公共建筑物內的空氣狀態參數進行調節，為人們的工作和生活，創造一個溫度適宜，濕度恰當的舒適環境。對舒適性空調，關鍵是空氣溫度、濕度的控制。    

1. 溫度調節     按照人類的生理特征和生活習慣，常要求居住和工作環境與外界的溫差不宜過大。從保健的角度來看，以5℃左右對人體健康比較有益，夏日里，如溫差過大，則人由室外進入室內時將受到冷沖擊，而由室內走到室外，又將受到熱沖擊，這兩種情況都會使人體感到不舒適。因此對于大多數人，居住室溫夏季保持在25～27℃，冬季保持在16～20℃是比較適宜的。    

2. 濕度調節     生活經驗得知，空氣過于潮濕或過于干燥都將使人感到不舒適。一般來說，相對濕度冬季在 40%～50%之間，夏季在 50%～60%之間，人的感覺比較良好。假如溫度適宜，相對濕度即便在 40%～70%的范圍內變化，人們也能基本適應。    

3. 調溫調濕設備    

 (1) 空氣的加熱設備     空氣的加熱是通過加熱器來實現的。空調系統中所用的加熱器一般是以熱水或蒸汽為熱煤的空氣加熱器或電加熱器。      以熱水或蒸汽為熱煤的空氣加熱器一般均采用翅片管式換熱器。它是由幾排（每排有數根）翅片管和聯箱組成的。      當熱水或蒸汽在管內流動，空氣在翅片管間流動時，空氣被高溫的翅片表面及基管加熱。管內水或排汽的流速越大，加熱越快；熱水與空氣間的溫差越大，加熱越快；空氣與加熱器接觸面積越大，加熱也越快。因此可通過增加空氣和水的流速，或靠增加排數來增大加熱器面積的辦法達到室內快速升溫的目的，但此時加熱器的空氣阻力和水阻力均增加，風機和水泵的耗電也增加。     

翅片管式空氣加熱器一般作為空調系統的一次或二次加熱器。一次加熱器的任務在冬季是負責將一次回風和新風混合后的空氣加熱到指定溫度，以便于系統進入加濕處理。一次加熱器多用于冬季室外氣溫較低的北方地區和全年一次回風混合比不變的系統。對于冬季室外氣溫較高的南方地區和一次回風混合比可變的系統，可以通過調節一次回風混合比使一次回風和新風的混合溫度達到設計值。一次加熱器夏季一般不使用，但有時也可將其內通自來水等作為新風預冷器，達到加熱冷卻兩用的目的。但此時冷。熱水管路上的閥門要嚴密，以防相互串通。二次加熱器是用于將被表冷器冷卻或與二次回風混合后（有二次回風時）的空氣加熱到所需的送風溫度。      常用于各類小型空調機組內的電加熱器是通過電阻絲將電能轉化為熱能來加熱空氣的設備。它具有加熱均勻、加熱量穩定、結構緊湊和易于控制等優點，在恒溫恒濕精度較高的大型集中式系統中，常采用電加熱器作為末端加熱設備（或稱為微調加熱器，放在被調房間風道入口處）來控制局部加熱。電加熱器的缺點是耗電量大、加熱量大的場合不宜采用。      電加熱器有裸線式和管式兩種。抽屜式電加熱器是一種常用的裸線式電加熱器。裸線式加熱器加熱迅速、熱慣性小。結構簡單，但易斷線和漏電，安全性差；管式電加熱器加熱均勻、熱量穩定、經久耐用、安全性好、可直接裝在風道內，但其熱慣性較為結構復雜。    

 (2) 空氣的減濕冷卻設備     空氣的減濕與冷卻可以通過表面冷卻器（表冷器）來實現。與空氣加熱器結構類似，表冷器也都是翅片管式換熱器，它的翅片一般多采用套片和繞片，基管的管徑也較小。      表冷器內流動的冷媒有制冷劑和冷水（深井水、冷凍水和鹽水等）兩種。以制冷劑為冷媒的表冷器稱為直接蒸發式表冷器，多用于各類單元式空調器和房間式空調器中。以冷水作為冷媒的表冷器稱為水冷表冷器，多用于集中式空調系統和半集中式空調系統的末端設備中。     與加熱器的工作原理類似，當空氣沿表冷器的翅片間流過時，通過翅片和基管表面與冷媒進行熱量交換，空氣放出熱量溫度降低，冷媒得到熱量溫度升高。當表冷器的表面溫度低于空氣的露點溫度時，空氣中的一部分水蒸氣將凝結出來，此時稱表冷器處于濕工況，從而達到對空氣進行降溫減濕處理的目的。      增大空氣和冷水的流速，增加換熱面積和空氣與冷水間的溫差，都可以提高傳熱量。但風速和水的流速過大，風機和水泵耗電量增加，且在濕工況下，過大的空氣流速容易將冷凝水帶到表冷器后面的空氣中，影響減濕效果。設計時一般將表冷器迎面風速?？刂圃?.5m/s左右，管內水的流速?？刂圃?.6～1.5m/s。     

表冷器的安裝與以熱水為媒的空氣加熱器安裝方式基本相同，但表冷器下部應設積水盤，用來收集空氣被表冷器冷卻后產生的冷凝水。     表冷器的調節方法有3種：水量調節、水溫調節和通風量調節。水量調節是改變進入表冷器的冷水流量，水溫不變，使表冷器傳熱效果發生變化。水量減少，表冷器傳熱量降低，空氣溫降小，除濕量也少；反之，增大冷水量，空氣經過表冷器后的溫降大，降濕量也多。水溫調節是在水量不變的條件下，通過改變表冷器進水溫度，改變其傳熱效果。進水溫度越低，空氣溫降越大，除濕量也增加；反之供水溫度提高，空氣溫降減小，除濕量降低。該方式調節性能好，但設備復雜，運行也不太經濟。水溫調節一般多用于溫度控制精度較高的場合。通風量調節就是控制通過表冷器的通風量。    

(3) 空氣的加濕設備     在建筑中常遇到的空調系統一般均采用向空氣中噴蒸汽的辦法進行加濕。常用的噴蒸汽加濕方法有干蒸汽加濕和電加濕兩種。干蒸汽加濕是將由鍋爐房送來的具有一定壓力的蒸汽由蒸汽加濕器均勻地噴入空氣中。而電加濕則是用于加濕量較小的機組或系統中。      電加濕器分為電熱式加濕器和電極式加濕器兩種。電熱式加濕器是將電熱元件直接放在盛水的容器內，利用加熱元件所散出的熱量加熱水而產生蒸汽，并且其體積較大。      電極式加濕器是用3根不銹鋼棒（也可以是銅鍍鉻）作為電極，放在不易銹蝕的水容器中，以水作為電阻，通電后水被加熱而產生蒸汽。通過調整水位的高低，可以改變水的電阻，從而改變熱量和蒸汽發生量。電極式加濕器結構緊湊，多用于各類空調機組內，其加濕量較小。    

 (4) 空氣狀態調節     空氣調節是對房間或公共建筑物內的空氣狀態參數進行調節，一般來說；空氣調節主要是對空氣的溫度、相對濕度進行調節?？諝庹{節的過程實際上是空氣從一個狀態變化到另一個狀態的過程，當被調節的空氣狀態（溫度、相對濕度）偏離了設定值時，就需要進行調節。      空氣調節的原理就是應用空氣狀態參數相互間的關系，通過合理的加熱、加濕、冷卻、去濕步驟，使空氣的狀態發生人為的改變，達到設定狀態

1)冬季新風加熱加濕處理  冬季室外新風的氣溫低，如果對新風加熱至室內要求的標準，這時新風中的水氣總量未發生變化，即Pc水氣分壓未變，因此加熱后的空氣相對濕度會大大降低。為了使加熱后的空氣的相對濕度也能達到室內空氣濕度的標準，在調節的過程中必需要進行加濕處理。圖4-5所示是冬季新風加熱加濕處理的一種調節方法，其中的加濕是采用定溫飽和加濕方式。這種調節方式可以不用測量Pc或相對濕度。新風首先加熱至12℃，然后加濕至飽和，再加熱至20℃，這時的相對濕度即為60%。

2)夏季新風減溫去濕處理  夏季新風的調節與冬季相反，新風的氣溫高于室內空氣，需要對夏季新風進行減溫去濕處理。如果對新風只進行降溫至室內要求的標準，這時新風中的水氣總量未發生變化，即Pc 水氣分壓未變，因此降溫后的空氣相對濕度會大大增加。為了使降溫后的空氣的相對濕度也能達到室內空氣濕度的標準，在調節的過程中必需要進行去濕處理。圖4-6所示是夏季新風減溫去濕處理的一種調節方法，其中去濕是采用定露點去濕方式。這種調節方式可以不用測量或相對濕度。新風首先降溫至12℃的露點，然后使表冷器的表面溫度穩定在露點溫度，讓空氣中的一部分水蒸氣充分凝結出來，至空氣飽和，再加熱至20℃，這時的相對濕度即為60%。