熱管熱回收裝置在空調系統中的應用研究

摘 要：隨著科學技術的提高，人們對生活中息息相關的科技產品的質量有了更高的要求。空調作為人們生活中極為便利的科技產品，為人們的生活帶來了極大的便利，提供了舒適的環境。在以往的使用中，氟利昂作為空調制冷的主要物質，對環境和使用者的健康造成了一定的危害。現在的空調技術中，氟利昂已經很少被應用到空調的制冷中。但是在發展的過程中，還存在著許多可以改善的地方，如很多空調由于缺少熱回收裝置，造成了一定的浪費。對此，本文就空調系統中中的熱管熱回收裝置進行介紹，希望為空調的發展提供一定的幫助。

關鍵詞：熱管熱回收裝置；空調系統；應用

一、熱管工作原理

（一）工作原理

在現在大力提倡低碳節能的時代，空調熱回收技術是節能減排的一種方式。熱管熱回收裝置是節能減排的具體表現。熱回收技術是一個是對排風熱量、冷凝器排除的熱量及內區熱量進行回收，再次利用的過程[1]。

熱管的熱傳遞有三種方式：輻射、對流、傳導，其中熱傳導最快。熱管就是利用蒸發制冷，使得熱管兩端溫度差很大，使熱量快速傳導。一般熱管由管殼、吸液芯和端蓋組成。熱管內部被抽成負壓狀態，充入適當的液體（即工質），這種液體沸點低，容易揮發。管壁有吸液芯，其由毛細多孔材料構成。熱管一端為蒸發段（簡稱熱端），另外一端為冷凝段（簡稱冷端），當熱管蒸發段受熱時，毛細管中的液體迅速蒸發，蒸氣在微小的壓力差下流向另外一端，并且釋放出熱量，重新凝結成液體，液體再沿多孔材料靠毛細力的作用流回蒸發段，如此循環不止，熱量由熱管一端傳至另外一端。這種循環是快速進行的，熱量可以被源源不斷地傳導開來[2]。

二、熱管熱回收裝置類型

（一）輪轉式熱回收裝置

輪轉式熱回收裝置是一種蓄熱蓄濕型的回收裝置。在工作過程中，新風和排風在兩個半部對向通過回轉著的轉芯，轉芯主要是由鋁、石棉紙等材料制作而成的。當轉芯專項另外一邊時，能量就被新風給帶走了，這樣既使排風得到了有效的利用，大大提高了排風的回收利用。這種回收裝置的特點就是它的阻力較小，能夠順利的進行回收，因此回收效率就較高；裝置本身具有自凈功能，避免了清潔的步驟，使換風過程更加通暢。但同時，這種裝置存在著新風可能會被污染的可能，而且此種裝置體積較大，不容易裝置[3]。

（二）盤管熱環式熱回收裝置

盤管式環路熱回收裝置在結構設計上，在新風和排風的位置分別設置了一個換熱盤管，且盤管之間有環路進行連接，盤管里面裝有水等流體。主要靠泵的巨大作用力進行工作。此種熱回收裝置的優點就是新風和排風沒有交叉污染。管道布置較為靈活。但是缺點就是熱交換率比較低，對管道的密封程度要求比較高。

（三）板式熱回收裝置

板式熱回收裝置為了便于清潔和更換，在裝置的外殼內側上安裝了定位裝置，而且為了防止更換時產生的污染，對裝置進行了密封填料。其中，裝置中采用的換熱原件是經過特殊加工的石棉紙，這種方式使裝置既能傳熱，又能傳濕。但是明顯存在的問題就是它不透氣。

另外，板式熱回收裝置又分為平板式換熱和板翅式全熱換熱器。是換熱裝置中較為理想的換熱裝置。兩種換熱方式的優點就是它們的結構較為簡單，沒有交叉污染，缺點就是容易凝結，造成使用壽命下降。就板翅式熱交換器來說，它存在的最明顯的優點就是沒有交叉污染，比平板式更清潔。沒有驅動裝置。但是容易堵塞風管[4]。

（四）熱管換熱器

熱管換熱器是由多個熱管進行構造的。其中由兩個部分構成，分別通過冷熱兩種氣流。當熱管的冷凝端受熱后，熱管中的液體就吸收外界的熱量，在微微小的氣壓差下，流向熱管的另一端，向外界放出熱量后冷凝成為液體，液體借助于貼壁金屬網的毛細抽吸力返回到加熱段，并再次受熱氣化，如此不斷循環，熱量就從管的一端傳向另一端。由于是相變傳熱，且熱管內部熱阻很小，所以在較小的溫差下也可以獲得比較大的熱量。

三、熱回收裝置的比較

選擇合適的熱回收裝置，需要結合當地氣候條件、經濟狀況、工程的實際情況、排風中有害氣體的情況等多種因素，進行技術經濟方面的綜合比較。

圖1 熱回收裝置的比較

四、參數設計

我國地域遼闊，氣候條件區域差異比較大，因此不同區域的建筑在設計時應充分考慮該地區的氣候特征。《民用建筑熱工設計規范》中指出，為更好的反映建筑室內熱環境，根據我國的氣候特征，將其劃分為相應的熱工分區。以累年最冷月日平均氣溫低于5℃的天數以及最熱月累年日平均溫度高于25℃的天數為指標，可將我國的熱工分區劃分為：夏熱冬暖地區、溫和地區、夏熱冬冷地區、寒冷讀取、嚴寒地區[5]。

圖2 某地區全年干球溫度分布小時數

在合肥地區存在季節性供冷及制熱的需求，為滿足室內人員的舒適性需求，在空調房間內設置溫度宜為26℃，動機空調房間內設置溫度宜為18℃，因此若將室內空氣直接排出室外必將導致較多冷（熱）量浪費，通過熱管熱回收裝置可以有效地回收排風中的余熱（冷），從而對新風進行預處理，進而降低新風能耗。

總結：隨著人們對室內空氣品質的要求越來越高，新風能耗再建筑能耗所占的比重越來越大。對于具有獨立送風排風系統的空調系統中，其優點顯著，一方面使送風氣流分布均勻，另一方面，有利于設置熱回收裝置，回收排風中的能量。

參考文獻

[1]陸瓊文.淺析熱管熱回收技術在醫療建筑空調系統中的應用[J].上海節能，2018（1）：30-34.

[2]宮玖兵，韓昌山，陳程.熱管熱回收裝置在空調系統中的節能應用[J].建筑建材裝飾，2016（3）.

[3]栗慶文，王翌琛，馮春雨.熱管熱回收裝置在空調系統中的應用[J].中國戰略新興產業，2018（12）.

[4]吳青青.二次熱管熱回收式空調系統的研究[D].昆明理工大學，2017.

[5]周智勇，吳青青，韋中師，等.二次熱回收熱管式空調系統[J].化工學報，2017，68（5）：1823-1832.

作者簡介

龐俊文（198909--）性別 男、民族 漢，籍貫（博白縣）現供職單位全稱：廣東美的制冷設備有限公司 結構開發工程師、學歷：本科 西北工業大學 研究方向：機械設計。

（作者單位：廣東美的制冷設備有限公司）