电极式加湿器在通信机房空调中的应用与分析

徐 良，周 凡，付培良，李长雷

（中国信息通信研究院，北京 100095）

1 电极式加湿器应用介绍

在通信机房空调产品中，配备的加湿器主要有两种：电极式加湿器和红外线加湿器。红外线加湿加湿速度快、动作灵敏、易控制且不会有细菌滋生，但是其关键部件红外灯管价格昂贵、使用寿命短且能耗高，因此只在少数进口空调机组中有配备。电极式加湿器制作简单、控制方便、体积小、安装简单，得到了广泛应用。电极式加湿器是在水中插入电极，使水自身发热进而产生蒸汽加湿，通过水位的高低调节蒸汽加湿量，缺点是容易结垢，需要进行定期清洗和维护。

2 易出现的问题和解决方法

电极式加湿有很多优点，但是也有许多需要注意的事项，一旦出现问题，会造成加湿失效，甚至会使空调发生故障。

2.1 空调凝水

在通信机房空调中，湿度控制是至关重要的部分。在空调房间湿度下降到设定值以下时，加湿器开启，排出饱和湿蒸汽。此时，湿度100%的湿空气干球温度和露点温度一样，也就是说蒸汽接触到比它温度低的物体时就会发生凝露，且这部分空气夹杂了大量小水珠，遇到阻挡物时会自动析出，所以如果没有处理好这部分水，会使空调机组内出现隐患。

解决这个问题首先要尽量减少排出的蒸汽中夹杂的水分，使蒸汽的分布尽量均匀分散[1]。需要使用一个长连管（多为软管）把加湿桶出口的蒸汽传送到需要位置，再转接一个蒸汽分配器均匀的排出蒸汽。经过长管特别是弯头位置，大部分夹杂的水珠会在管中被析出（相当于干蒸汽加湿里面的折板把水珠分离出来），流回加湿桶或者用一根小凝结水管排出。需要注意的是，连管的长度不能太长，否则管里凝结的水会变多，从而使加湿量达不到设计标准。卡乐加湿器要求不能超过4 m，建议1～2 m。经过蒸汽分配管出来的蒸汽会直接被风机吸走，从而避免凝露。另外，加大风量也是避免凝露的一种方法。

2.2 蒸汽连管凝水

在电极式加湿器中，连管内部凝水属于正常现象。凝结水一般有两个去向，加湿桶或者凝水排水管。连管的布置方式一般有两种[2]。一种是当加湿桶出口比蒸汽分配管（风机）的位置低时，采用图1的连管方式。采用这种方式蒸汽会一直往上，排蒸汽比较顺畅。为了保证凝结水能正常流回加湿桶，水平走向的管需要一个向上的倾角。如果管路较长，加湿量较小，可不设置凝结水排水管，倾角不小于10°；如果管路较短，加湿量较大，应在蒸汽分配管最低处设置凝结水排水管，倾角不小于5°。在空调机组内，由于高度的限制或者遮挡物的存在（如接水盘），不能用一根直管连接加湿桶和蒸汽分配管，可以采用先下再上转换，此时在最低处必须加凝结排水管。另一种是当加湿桶出口比蒸汽分配管（风机）的位置高时，需采用图2的连管方式。采用这种布置方式，必须加凝结排水管。水平管都应该向凝水管位置下倾15°，以保证凝结水的排放。

2.3 蒸汽分配管问题

蒸汽分配管的出气孔可以采用直接开孔，适用于到达分配管蒸汽夹杂水珠少的情况。也可以采用嵌入式开孔[3]，适用于到达分配管蒸汽夹杂水珠较多的情况。此时，小挡板析出水珠，排出较干的蒸汽。

图1 蒸汽分配管高于加湿桶

图2 蒸汽分配管低于加湿桶

出气孔的朝向要注意以下几点：

（1）出气方向为水平线以上（朝向水平线以下会滴水）；

（2）出气孔不能正对着风吹的方向（建议45°夹角），避免蒸汽排放不顺；

（3）蒸汽分配管所在的机组中，静压不应过大（125 Pa以下为宜），避免蒸汽压力不够，不能顺利排放；

（4）当加湿量较大时，可以考虑采用几根蒸汽分配管并联排放蒸汽。

3 案例分析

某厂家25 kW下送风恒湿机组，采用卡乐电极式加湿器，加湿量5～8 kg/h。改进前凝水区域的布置方式如图3所示。气流经蒸发器吹过蒸汽分配管，掠过后门，转到风机密封板进入风机吹出机组。在这种布置方式下，开启机组加湿，风量约7 000 m3/h，加湿量5～8 kg/h。运行0.5 h后，在图3中①、②、③处发生积水。①处积水主要为细小的凝结水珠，长时间后凝结成大水滴往下滴；②处积水主要为极少的细小凝结水珠，长时间后凝结成水滴沿后门流下；③处积水主要是①处和蒸汽分配管滴下来的大水珠。

图3 改进前凝水区域

假设把蒸汽分配管移动一个位置使得蒸汽不经过①处的蒸发器回气管，回气管就不会凝水。加大蒸汽分配管倾斜角度到15°，分配管也不会滴水，则③处不会有上面滴下来的大水珠。改进后如图4所示。

图4 调整蒸汽分配管角度后凝水区域

在这种布置方式下，开启机组加湿，风量约7 000 m3/h，加湿量5～8 kg/h。运行0.5 h后，在图4中①、②处发生积水。①处积水主要为细小的凝结水珠，长时间后凝结成大水滴沿门板往下流；②处积水主要为细小的凝结水珠，长时间后凝结成一滩积水，但是没有从上面滴下来的大水珠，说明蒸汽分配管倾角的加大，改善了蒸汽分配管滴水的情况。

蒸汽管放在较高处时，气流带着蒸汽经过其他物体表面再到风机都会有凝结水出现。如果把蒸汽分配管放在风机入口处，蒸汽会直接经过风机吹出机组，因此不会出现凝水现象，如图5所示。

图5 调整蒸汽分配管角度和位置后凝水区域

在这种布置方式下，开启机组加湿，风量约7 000 m3/h，加湿量5～8 kg/h。运行0.5 h后，图5中只①处风机过滤网上有极少量凝水，对机组不会产生影响，其他地方并无凝水。

如图6所示，把水从盛水容器1加入加水容器2中，水沿进水管进入加湿桶，排水阀排出的水进入排水容器3中。加湿过程中，凝结水流入凝水容器4中，称出加湿1 h前后各容器的重量，即可求得加湿量。

测试相关信息，水的电导率为350～450 μs/cm，电流为6～8 A。

图6 加湿量计算

4 结 论

电流在6～8 A时，加湿量理论上为5.54～7.39 kg/h，实际加湿量与理论加湿量基本符合。此外，凝结水的存在会致使加湿量下降。凝结水越多，加湿量下降越多。