摘要：我国当前面临着节约能源和保护环境的巨大挑战，充分利用资源和能源是我国坚持走可持续发展道路的关键之举。在此背景下，热管换热器由于具有传热效率高、工作可靠、压力损失小、结构紧凑等优点而在通风空调的节能领域占据着举足轻重的地位。但不可否认的是，热管技术仍存在一定的进步空间，未来的研究应进一步加强对热管技术的研究和热管换热装置的开发，使其能源回收性能进一步完善。
关键词：热管技术；通风空调；节能
引言：
在空调系统中，大部分空调回风经冷却和再热作为送风送到空调空间，而其余部分则排到室外，同时，为了保证室内的空气品质，往往还需要补充室外新风并将新风进行热、湿处理到一定的状态。筑通风空调能耗越来越大，能源回收潜力很大，热管换热技术比较适合通风空调能源回收；与房间空调器结合，可提高系统除湿能力，节省空调系统能耗，提高环境的舒适度。
1 通风空调的能流特征
通风空调在建筑物中是非常重要的，是整个建筑工程中十分重要的组成部分，有许多的建筑物会使用集中式空调，这样就能够充分的保证建筑物内的空气的质量，使空气能够及时的流通，对空气进行新风置换，如果是小型的建筑物，那么只需要窗或者是门就能够将气体进行排出或者是摄入，但是对于一些大型的建筑物，就必须要设置新风系统或者是集中排风系统，因此建筑物的通风空调系统在整个建筑工程当中是非常重要的，可以充分的保证室内空气的清新。在大型的建筑当中通风空调的废冷或者是废热有着以下几个的特点：首先，排风的过程当中，废冷或者是废热和新风处理过程当中所需要的能源是极其接近的。其次在空气排出的过程当中，室内的空气状态参数必须要与实际的湿度和温度标准相接近。尤其是一些大型的建筑物，必须要充分的保证排出的废热或者是废冷占建筑物总负荷的30%左右。最后，在整个排风系统当中，废热或者是废冷的排出，必须要和新风的处理在时间上是同步的，这样就能够通过热交换或者是冷交换的方式来对整个排风系统当中的废热或者是废冷进行回收，在这一过程中并不需要任何的蓄热装置，这就是通风空调的运行特点，在大型的建筑物当中是非常重要的。
2 热管技术在通风空调节能中的优势
热管换热器与其他形式的换热器相比，用于通风空调能源回收的热管属于常温热管，具备以下优势:第一，传热效率高。热管换热器主要通过工质相变传热，具有很高的轴向传热能力，在小温差传热方面具有很强的适应性。但径向传热并无太大的改善，应重点考虑径向传热强化。第二，环境适应性强。热管换热设备的冷凝、蒸发段的结构设计和空间布置非常灵活，特别适应空间狭小和改造工程等情况下的排风废热（冷）回收。第三，管壁温度具有可调性。可独立改变蒸发段或冷凝段的传热面积，达到独立改变蒸发段和冷凝段热流密度的目的。第四，属于二次间壁换热。可以避免新风与回、排风的交叉污染，因此特别适合工厂、医院等特殊场合下排风热(冷)回收。第五，管壁温度具有可调性。可独立改变蒸发段或冷凝段的传热面积，达到独立改变蒸发段和冷凝段热流密度的目的。
3 热管技术在通风空调节能中的应用
3.1 房间空调的换气热（冷）回收
房间空调器在潮湿地区使用时，会因除湿能力不足而不能很好地形成舒适的室内环境。为解决这一问题，在基本不改变空调器现有配置的基础上，加设热管换热装置，组成热管一空调器系统。冬季，新风先由热管冷凝段预热后再进入空调器处理送风，排风经过热管蒸发段放热后排出室外，从而达到回收排风废热，减少空调器负荷的目的；夏季，空气先经过热管蒸发段预冷却后，再由冷却盘管除湿，然后经过热管冷凝段升温后送风。经过这一处理流程达到提高空调系统制冷能力和除湿能力，完全或部分取消再热器负荷，达到节省空调系统能耗，提高舒适度的目的。
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3.2 集中排风废热（冷）回收
公共建筑规模大，同时由于人员密度大或者生产工艺要求，换气次数大，例如医院洁净手术室要求换气次数40次/h以上，因而集中排风废热（冷）回收潜力很大。通过分离式热管换热器，利用空调系统排风废热（冷）能量预处理新风，新风比按30%计算，可使空调系统节能7%以上。随着排风与新风温差的增大和新风比的增大，节能效果更加显著，实验表明，冷、热气流温差只要超过3℃即可回收能量。在风道自然排风系统的能源回收中，热管换热器的整体性能受工质、吸液芯结构、管外翅片形式、热管排列方式、管排数量、气流速度等多种因素的影响。其热交换效率随着风速的提高而降低，阻力随着风速提高而增大。对于风道自然排风系统，建议通过换热器风速不超过1m/s。因平翅片、百叶式翅片与管壁接触更充分，而锥形翅片、针形翅片导致气流扰动增强，所以平翅片、百叶式翅片比锥形翅片、针形翅片换热效果好，且压力损失小。风道风速为0.5m/s时，采用一排平翅片或百叶式翅片热管，热交换效率可达40%，二排可接近70%，之后随着热管排数增加，热交换效率提高的趋势渐缓力损失明显增大。热管单元交错排列与矩形排列比较，热交换效率略有提高，但压力损失显著提高。
4 热管技术在工程中的应用
4.1 传统形式热管
传统形式热管换热器中的热管的热传递存在着一系列制约因素，主要有毛细力极限、声速极限、携带极限、沸腾极限等，并与热管结构、工作介质、吸液芯结构、工作温度等有关。毛细力极限是最有普遍意义的制约因素，对于适当数量网目的吸液芯，增加层数，可以提高热管的传热能力和毛细力极限，但是，增加到一定层数时，由于通道减少，传热能力有可能受声速极限的制约而下降。另外，传统热管生产工艺复杂，成本较高。
4.2 分离式热虹吸管
分离式热虹吸管由于蒸气与液体分道流动，故不存在携带极限，限制其传热能力的因素主要有干涸极限、声速极限和冷凝极限。实际上，它是一个气液自然循环系统，循环动力是下降管系统与上升管系统中工作介质压力差，因此，只有当冷凝段和蒸发段达到一个最小高度差，足以克服各段循环阻力，这时蒸发段出口截面含气率为，工质循环倍率为，即认为达到最佳工作点。
4.3 热虹吸管
热虹吸管没有吸液芯，冷凝液在重力作用下回流，传热极限主要有携带极限、干涸极限和沸腾极限。影响热虹吸管传热性能的因素有热虹吸管几何尺寸、放置倾角、充液量、工质的热物理性质和工作温度等，其中充液量和倾角影响最大。关于充液量，Imura得到的结果是最佳充液量为热虹吸管总容积的1/5-1/3，Harada等提出充液量为热虹吸管总容积的25%-30%为宜，还有人得到的最佳充液量为热虹吸管总容积的18%-20%。
结束语：
空调系统在使用的过程中，有许多的空调回风在经过了相关的冷却或者是进行再热之后就能够作为送风将其送到整个空调空间，这样其他的部分就会全部排到室外，充分的保证了室内空气的质量，在一些气体排出之后，还需要室外新风的补充。但是现阶段通风空调系统在运行的过程中，经常会存在着能源耗费巨大的问题，针对这一现象，有许多的国家已经开始使用热管技术，热管有着结构简单、传热快的特点，在通风节能上具有一定的优势，为我国绿色空调化的道路奠定的基础。
参考文献:
[1]李永赞，胡明辅，李勇.热管技术的研究进展及其工程应用[J].应用能源技术.2008(06)
[2]铁燕，罗会龙.热管技术在建筑节能中的应用[J].建设科技.2008(12)
[3]李建雄，王宏.热管技术在空调通风系统节能中的应用[J].制冷.2007(02)
论文作者:徐苁苁
论文发表刊物:《基层建设》2018年第32期
论文发表时间:2018/12/24
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