065浅谈湿膜加湿和电极加湿的应用和改进

浅谈湿膜加湿和电极加湿器的应用及改进

中国计量科学研究院 黄培雷 王健

摘要 本文主要通过湿膜和电极加湿的原理的研究，分析这两种加湿器的在实际应用中遇到

的一些问题产生的原因，并提出笔者本人的改进方法，以期解决相关问题。

关键字 湿膜加湿 电极加湿 改进

1. 引言

室内相对湿度是空气调节的一个重要参数，是空气调节的一项重要内容。室内相对湿度

偏低，人的舒适感会下降，过低的相对湿度会造成皮肤的干燥、嘴唇的开裂、鼻腔出血等 “上

火”症状。在工业、计算机房和各种精密测量实验室都需要严格控制空气的相对湿度值，相

对湿度低会造成静电的集聚，损坏电子元器件；在有易燃、易爆物质的房间还带来很高的燃

烧、爆炸危险。空气相对湿度的提高主要是依靠加湿器来完成，按照加湿的原理可将加湿划

[1]

分为等温加湿、等焓加湿、加热加湿、冷却加湿。

（1）等温加湿：没有显热交换，含湿量增加的同时，潜热量增加。干蒸汽加湿器、电

极式加湿器、电热式加湿器、红外线加湿器、间接式蒸汽加湿器等都属于等温加湿的范畴。

（2）等焓加湿：空气和水接触过程中，虽有显热和潜热交换，但由于进行的速度相等，

所以，空气的焓值保持不变，而空气的温度下降。湿膜气化加湿器、板面蒸发加湿器、高压

喷雾加湿器、超声波加湿器、离心式加湿器、喷水室喷淋循环等属于等焓加湿的范畴。

（3）加热加湿：水温高于空气的干球温度，显热交换大于潜热交换量；在含湿量增加

时，空气的温度也相应的提高。喷淋室（水温高于空气的干球温度）属于加热加湿。

（4）冷却加湿：空气与水接触过程中，空气失去部分显热，其干球温度下降；水由于

部分蒸发，所以，空气的含湿量增加。喷水室喷淋温度低于空气的失球温度、高于空气的露

点的水是属于冷却加湿。

全空气空调系统常用的加湿方式有湿膜和电极加湿。本文主要结合这两种加湿器的实际

运行情况研究这几种加湿器的特点及改进方法。

2. 湿膜加湿

2.1 湿膜加湿的原理

湿膜加湿是等焓加湿的一种，如图所示是喷淋管将水均匀地淋到湿膜的顶部，水

沿湿膜材料向下渗透，淋湿湿膜内部的所有层面，被湿膜材料吸收，形成均匀的水

膜．当干燥的风通过湿膜材料时，干燥的空气和湿润的湿膜表面有大面积的接触，湿

膜表面的水分蒸发，从而达到加湿目的。湿膜加湿器通过控制湿膜的喷水量来调节加

湿量。通常为了节约水资源会增加一个水循环利用装置，包括一个接水槽、水泵和管

路。选用调速水泵可更加精确地加湿量，同时提高加湿的响应时间。

图1 湿膜加湿器原理示意图

2.2 湿膜加湿的特点

湿膜加湿的优点有：蒸发面积大，所以加湿后的空气一般都能达到饱和；不受入口温湿

度的影响，即使在低温（大于0℃）条件下仍能保湿可靠的加湿性能；具有一定得洁净作用，

湿膜具有除尘、脱臭作用；使用周期长；能耗低。

湿膜加湿的优点多但也有缺点，湿膜加湿的缺点是使用循环水时容易带菌；湿膜加湿泵

容易损坏。

2.3 湿膜加湿的改进

当采用循环水加湿时容易滋生细菌，就要增加杀菌装置，定期的排除水槽中的存水以减

少细菌残留，定期清洗湿膜。

在实际使用中发现在每年的加湿季开始前，总有加湿循环水泵无法正常启动，经研究发

现这些无法启动的水泵一般都是由于过流而烧毁，过流的直接原因就是水泵锈蚀导致电机无

法带动叶轮旋转。加湿段一般都和表冷段紧邻，且大部分的加湿水泵都是安装在空调箱内水

槽中平台上，主要的热湿处理过程都是发生在这个段位，该段位全年的相对湿度都比较大，

全年都有可能达到饱和，环境条件相对恶劣。在制冷季空调系统要开启除湿模式，在长达4

个月的时间里加湿系统是停止工作的，长时间的停止和高湿环境极易造成水泵轴承的锈蚀，

这就造成了加湿季一开始时出现水泵过流损坏。要解决这个问题笔者认为可以将水泵安装到

空调箱体的外部或者空调箱内比较干燥的位置，这就需要空调箱生产商做出合理的设计和方

案了；再者可以通过在自控系统上做点改进，在自控系统增加一项功能，即当加湿水泵在制

冷季（加湿系统长时间停止工作时）每隔一段时间让加湿水泵空载运行几分钟，以防止长时

间停用发生锈蚀。

3. 电极式加湿器

3.1电极加湿器原理

电极式加湿器利用三根电极（不锈钢或镀铬铜棒），置于不易生锈的充水容器中，以水

作为电阻，通电后电流从水中通过，水有一定的电阻，水被加热而产生蒸汽，通过蒸汽管道

送到所需加湿的空间。电极加湿器可使用自来水或软化水，不得采用蒸馏水或纯水（不含任

何其他杂质的水）。

图2 电极加湿器原理示意图

加湿器充水容器内水量的多少，与导电面积成正比。水位越高，容水量就越多，相应的

导电面积就越大，产生的蒸汽量也越多。因此，通过控制水位的高度，可以达到调节蒸汽供

应量的目的。

3.2电极式加湿器特点

电极加湿的主要缺点是在水质硬度较大的地区使用湿膜加湿器，电极及水位器会

出现严重的结垢现象，会直接影响加湿的正常运行。而使用软化水也存在问题，软化

水的使用会减少电极结垢，但软化水的钠离子浓度不易过高，因为随着水分的蒸发，水

中的可溶性离子（主要是钠离子）浓度会不断升高，水的电导率也会随着上升，会出现电极

打火、过流保护等现象，同时排水为黑色。

3.3电极加湿器改进

针对电极式加湿器在实际使用中发现的问题，我们先分析下产生的原因，以“对症下药”。

加湿器内的水由于不断蒸发而浓缩，会有难溶性的物质析出，会造成加湿电极及水位

电极表面会结垢，结垢会直接影响加湿的精度。在水质硬度较大的地区结垢速度更快，

加湿器的清洗、更换周期就会更短。结垢的主要原因是水中含有难溶性的离子，可以

通过水质软化来减少难溶性离子。

当采用软化水时可能发生的反应为Fe+HO=FeO+H，铁（电极）被氧化成亚铁离子的氧

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化铁，氧化亚铁呈黑色，所以排出的水是黑色的，电极会被逐渐被腐蚀。

电火花是2H+O＝2HO反应产生，正常情况下加湿罐中基本不会产生氢气因而不会出现

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打火现象，当盐离子的浓度上升后，H产生的量也大，反应比较剧烈，就会出现打火现象，

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这种状况十分危险。

当钠离子浓度过大时，导电率变大，电流变大，可能导致空气开关过载脱扣，或者接触

器烧坏等电气问题。

要解决这个问题可以考虑一个“折中”方案，即使用软化水和蒸馏水或自来水进

行混合。对混合水的钠离子浓度进行控制，使加湿器的进水中的离子浓度保持在一个

适当的范围内。通过调整软水和非软化水的比例来控制混合水的钠离子和难溶离子的

浓度，这样可以减少水中难溶性离子的数量和控制水中钠离子的浓度，可以再混合水

后段加一个存水箱，在水箱中安装一个水的导电率测量仪，通过控制水的导电率来调

整混合比例。

4.小结

本文通过对湿膜与电极加湿原理和实际使用中出现的一些问题的综合分析，讨论

了这两种加湿方法的的一些改进措施，以期给厂家、设计单位及运行单位提供些许可

供参考的意见。

参考文献

[1] 陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].中国建筑工业出版社(第2版)，2008