21、电气加热与空调系统全解析

电气加热与空调系统全解析

1. 电力转换与基本加热负载

电力转换系统通常根据其执行的功能来定义。在电力系统的负载中会发生电力转换，常见的电力系统负载类型包括将电能转换为热能、光能或机械能的负载。在工业、商业建筑和家庭中，有各种各样的照明、加热和机械负载。

大多数连接到电力系统的负载都会产生一定量的热量，主要是由于电流通过电阻性设备所致。在很多情况下，热量代表着电路中的功率损耗，因为系统原本并非旨在产生热能。例如，灯光在产生光能的同时也会产生热能，这种电能到热能的转换降低了负载设备的效率。不过，也有一些电力转换系统主要是加热负载，其主要功能是将电能转换为热能，基本的系统包括电阻加热、感应加热和介电（电容）加热。

1.1 电阻加热

当电流通过电阻材料时会产生热能。在许多情况下，电流产生的热能是不需要的，但某些应用需要可控的电阻加热。有用的热量可以通过常见的热传递方法（对流、辐射或传导）从电阻元件传递到使用点。为了控制通过对流和辐射的热传递，需要一个加热元件外壳；对于传导传热，加热元件与被加热材料直接接触，实际的热传递通常是这些方法的组合。

电阻加热原理如图所示，一个独立的加热元件使用一个盘绕的电阻丝，它被放置在导热材料内部并封装在金属护套中。这种原理可用于加热水、油、周围环境或其他各种介质，这种加热器可以在露天使用，也可以浸入被加热的介质中。电阻元件的使用寿命主要取决于工作温度，温度升高时，热输出也会增加，产生的热能取决于电流和元件的电阻，可通过公式 (I^2R) 计算。

1.2 感应加热

感应加热的原理是，当磁性材料暴露在交流（AC）磁场中时会产生热量。通过向加热线圈施加交流电流，利用电磁感应在