热管技术在采暖空调中的应用与发展

摘要：现代采暖空调的发展方向是节能、环保，走可持续发展之路；热管技术具有常规传热技术所不具备的许多优越性，二者结合则相得益彰。一方面，拓展了热管的应用范围，在更广阔的领域充分发挥热管换热器优越的传热性能；另一方面，改善了采暖空调设备的性能，提高了采暖空调工程的效率，实现了采暖空调冷热源的多样化。此外，对节能降耗、回收废热、开发可再生能源、保护生态环境都意义重大。
　　
　　
　　1引言
　　
　　热管技术历经30年的发展，已经走向实用阶段[1]。它具有其它传热技术所不具备的许多诱人之处：卓越的传热效率以及可靠性、隔离性、低阻力、体积小、可控制、汇源分离等独特优越性。因此，热管技术已经在越来越广阔的领域取得卓有成效的应用，我国热管技术在化工、建材、冶金、动力工程、生物工程等方面的应用处于国际领先地位，在采暖空调领域的应用也呈快速发展之势。可持续性发展已经成为整个社会发展的方向，采暖空调是能耗大户，其技术的发展自然也要走可持续发展之路。因为热管技术卓越的传热性能在废热、余热、太阳能、地热能等低品位能源的回收与利用上得到广泛的应用，使之成为实现采暖空调低能耗、高效率、冷热源多样性、走绿色空调之路的现实技术基础之一。在实现人与自然的和谐相处和可持续发展方面，具有广阔的发展前景.
　　
　　2热管技术的几个特点
　　
　　以热管为传热单元的热管换热器同常规换热器相比，有很多独特的优越性[1～3]：
　　
　　2.1传热效率高
　　
　　由于热管换热器是以热管为传热单元，热管具有很高的导热性，与银、铜、铝等金属相比，单位重量的热管可以多传递几个数量级的热量。热管换热器的效率往往可达80%以上，可以有效的利用数量几乎无限以及形式多种多样的工业废热、太阳能、地热能等低品位能源和回收采暖空调系统供、回风之间小温差热能。
　　
　　2.2热管管壁温度的可调性
　　
　　热管管壁温度可以调节，这在低温余热回收或热交换中是相当重要的，因为可以通过适当的热流变换把热管管壁温度调整在低温度流体的露点以上，从而可以防止露点腐蚀，保证设备长期运行。
　　
　　热管管壁温度的可调性，对采暖空调系统的另一个意义在于，在供回风系统中，通过调整管壁温度，使冷端温度低于冷流体露点温度以下，达到既回收显热能又增强去湿、降低潜热负荷的作用，从而大大改善采暖空调系统的效果。
　　
　　2.3恒温特性
　　
　　可变导热管（VCHP——VariableConductanceHeatPipe）的开发可以实现变工况情况下冷、热源的恒温特性，既可以要求当热负荷或热源温度发生很大变化时，冷凝段或热汇的温度保持不变，又可成功地用于保持热管或热源温度不随热负荷或热汇温度的变化而改变。热管的这种特性使其在采暖空调工程中显示出其它换热方式所不具备的诱人之处。比如：利用汽车排放的尾气来加热乘客车厢，热源的热负荷、排气温度都随汽车工况变化幅度很大，但要求冷凝段或热汇温度保持不变。这个问题可以通过热管的液体控制技术来实现。
　　
　　2.4适应性强
　　
　　冷、热段结构和位置布置灵活，可以实现汇源分离。由热管组成的换热设备的受热部分和放热部分结构设计和位置布置非常灵活，汇源分离的距离可以根据实际需要及所采用的热管性能来定，可以从几十厘米到一百米，可以实现冷热流体之间的零泄漏。在采暖空调工程中特别适合于有毒环境下的废热、余热回收。
　　
　　另外，热管换热器还有安全可靠、阻力小、单向导热（热二极管）等特性。热管换热器几乎没有什么机械障碍，是二次间壁换热，热管一般不可能在蒸发段和冷凝段同时破坏，所以大大增强了设备运行的可靠性。热管换热器非常适合于回收各种连续生产工艺的余热作为采暖空调工程的热源。热二极管原理在太阳能、地源能利用及空调系统供排风热回收工程中有很重要的应用价值。
　　
　　3热管技术在采暖空调工程中的应用
　　
　　热管自1964年正式在美国发明问世。热管传热技术经历30多年的发展，由于它具有常规换热技术所没有的许多独特优越性，应用领域已经相当广泛，应用的重点由航天转移到地面，由工业化应用扩展到民用产品。经过20余年的努力，我国的热管技术工业化应用已处于国际先进水平，在采暖空调领域的应用也有很大的发展[4～8]。
　　
　　3.1用热管技术回收通风空调工程热能
　　
　　商业建筑和公共机构的建筑一般都有大功率的通风系统，外面进来的新鲜空气先经过处理，使它的温度和湿度都在设计规定的限度之内，而后连续置换从建筑结构内排出的经过调节的空气。在这个空气置换过程中，能量消耗是相当可观的。因而，采用某种办法回收空调设备排气的热能，就有举足轻重的经济效益。热管换热器具有高效率、隔离性能和热二极管作用等特性