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1、建筑热能通风空调基于热管技术提高制冷空调系统性能何安自江西建筑设计研究总院摘要：本文在简彳r 热管基本工作原理的基础上，阐述了热管技术在一次回风空调系统，热回收空调系统，问接蒸发和吸湿冷却空调系统、十壤源热泵、冰蓄冷等制玲空调系统中的应用分析讨论r 基于热管技术提高制冷空渊系统性能的原理，为热管换热器在制冷空凋系统中的应用提供r 切之可行的途径。引言随着国民经济的不断提高，尤其是建筑业的发展，建筑能耗成为能源消费的最大部分。在我国，建筑能耗占社会能源消耗的4 0 蹦而制玲空调的能耗占建筑总能耗的5 0 6 j “并有不断上升的趋势，建筑节能势在必行。另外，人们美注居住环境的舒适与环保t 即室内
2、空气品质，提高空气品质一直是制冷空调等领域研究的热点之一。因此，发展节能、环保、舒适性的制冷空谓技术是建筑能源和人居环境实现可持续发展的必然要求。热管技术由于具有卓越的传热性能和等温性能，在废热、余热、太阳能、地热能等低品位能源的回收与利用中已得到了广泛的应用。空调系统耗能特点之一是系坑同时存在供热( 冷) 和排热( 玲) 的处理过程如果能将需排掉的热( 冷) 量移向需热( 玲)的地方即热能回收，就能有效地利用能源。热管可m 将大量热量通过很小的截面积实现远距离热量传输，日无需外加压缩动力。因此，将热管技术应用于空调系统中“”1 ，能有救提高制冷空调系统性能。凼此，本文在阐述热管技术在一次回风
3、空调幕统、热M 收窄竭系统、问接蒸发和吸湿冷却空调系统、土壤源热泉、冰菁玲等制冷空调系统中的应用，分析讨论了基于热管技术提高制冷空调系统性能的原理，为实现热管在制砖空调系统中的应用提供切之可行的途径。2 热瞥工作原理热管结构( 如围1 所示) 是一个封闭的系统在对热管封装之前将管内抽成真牵，并灌 适量的工作液体。工作时在工作长度上分为三部分蒸发段、绝热段和冷凝段。当一定的热帚输入副蕉发段后，工质吸热蔫发，在燕发段和冷凝段之间的压差作用下，蒸汽通过绝热段方向流至玲凝段并在此凝结。工质在砖凝段释放潜热后，玲凝的液摊在毛细力的驱动下通过毛细结构流回蒸发段完成整个工作循环，井实现将热量从加热段传递到冷
4、凝段。目1 # f I ”i t 目f 女2t m * s 一# 4 # 5 一& #3热管技术在提高制冷空调系统性能中的应用3l热管在一次回风空调系统中的应用传统一次心风孛谓系统( 如图2 所币) 所需的制冷量d 。= - - h 。，再热加热比热茸r ，- - h 。- - h ，。在含热管热交换器的一次回风空捌器系藐( 见圈3 )中，热毛细动力循环热管中的蒸发器部分发和冷凝器害| ；分分别崩于玲却四M 和加热选巩。与传统一次心风空谰器系统相比，空调系统制玲量由热毛细动力循环热管中的蒸友器部分的交换冷量和表冷器部分的冷量组成。表玲器玲却的比冷量q ，一h h 。根据热管热交换中能量守恒荧系
5、有，h 。一h ；h ，一h z 。为了研究热管热回收空调系统的热回收性能，定义热毛细动力循环热管的蒸发器预玲效率即表玲器冷量减少效率E 一= ( “一m ) 口：；( “一h 。) p建筑热能通风空调( ，h ，) ，热e 绑动力循环热管中的砖凝器比再热晕q ，；h ，h ：。这样，与传统一次回风再热式空调系统比较带热毛细动力循环热管热交换器回热后次回风空调器。系统节能嫂果表现在表冷器所需的冷量减少m 。，( h 。h ，) 和节能再热器的再热量m 。，( h 。h 。一 f X一 EA目2 * 一女目R i 月日i 统 1 F J 斧百目3 # f * 目月g 绞* 过#02 热管在间接蒸
6、发和吸湿冷却空调系统中的应用目4 * m # i 月* 统其* a 过g i 意目传统间接蒸发和暧湿冷却空稠系统原理及热湿过程如见圈4 所示，其比岭量q 。一h ，h 。而热管热同收式问接蒸发和吸湿玲却空调系坑增加了蒸发冷却器和热毛细泉热管，分别用于直接蒸发冷却回风和间接蒸发热交换器，如附。所示。由热湿过程可得，热管热同收式问接蒸发和吸湿玲却空词系统表玲器的比冷量q ，一h 。h ：表冷器冷最减少率E 一一( “q ，) “( zh ：) ( hzh ，十h 。hs ) ，热毛细动力循环热管z p 曲玲凝器此再热量q h 。h ，。显然，热瞀热回收式间接燕发和吸湿冷却窀调系统节约能源。系统节能
7、效表现存表冷器所需的玲量减少m 。，( 。h t ) 和节能再热器的再热量m 。( h sh ，) 。目5 # * # 日# # 目# & W 日m 女却i 月i # * n R 意目33 热管在土壤源热泵中的应用山mH j 日Ilk 0”、+ 4 坪“懒1J，40000 埘“m * r 一吖：4 瞳当l 迪j 沙目# 管4 蓄女在获取同等热宦的情况下，水平埋管的传热面淤 痊2 0 0 9 卑建筑热能通风空调3 2 9 积要比深层的垂直埋管传热面积大。但当在水平埋管换热器的土壤附近插入热管后( 见图6 ) ，利用热管两端土壤的温度差，驱动热管工作，把热管一端土壤的热量传到水平埋管附近的土壤中，
8、使水平埋管换热器附近土壤的温度升高，增大了水平埋管与土壤的换热温差的效果，在一定程度上可减少水平埋管换热器的传热面积。并且，利用热管的等温特性，可以减小土壤温度的变化，使热泵机组稳定运行。3 4 热管在冰蓄冷中的应用图7 为热管式蓄冷空调装置示意图。将热管放在蓄冰池内，热管的下部在蓄冰池内吸热制冰，热管的上部与来自制冷机的制冷剂进行热交换而放热。热管内的工作液在蒸发段吸热蒸发，经传输段( 绝热段) 流向热管冷凝段，冷凝液由吸液芯送回蒸发段再次循环。随着蓄冰过程的进行，热管蒸发段壁面冰层越来越厚。达到规定的厚度即完成蓄冰过程。当需要空调供冷时，蓄冰池开始融冰放冷，冷冻水泵将蓄冰池内的冷冻水送到空
9、调负荷端，通过风机盘管向室内吹送冷风。温度较高的回水直接进入结冰的热管外蓄冰池内循环流动，使热管外表面的冰层逐渐融化。由于空调回水可与冰直接接触，因而融冰速率高。一般的制冷管由于存在轴向温度梯度，使蒸发器不能充分发挥作用。利用热管的等温性将使蒸发器的结构简单，而且个别热管的损坏不影响系统的工作。4结束语制冷空调系统能耗在建筑总能耗中占有举足轻重的地位，随着我国经济的迅速发展和生产、生活对环境要求的日益提高，制冷空调能耗在总能耗的份额还将进一步快速增加。因此，发展节能、高效、舒适性的制冷空调技术是可持续发展的必然要求。将热管技术和现代制冷空调技术的结合，可以实现能源消耗的“开源节流”，改善能源消
10、耗结构，提高能源综合利用效率，保护生态环境，增强制冷空调事业乃至整个社会的可持续发展的能力，具有广阔的发展前景。参考文献 1 C h iSW H e a tP i p eT h e o r ya n dP r a c t i c e N Y ，U S A ：M e G r a w H i l l ，1 9 7 6 ：1 8 2 2 2 庄骏，张红热管技术及其工程应用北京：化学工业出版社，2 0 0 0 ：3 5 5 3 8 2 1 - 3 3F a g h r iA H e a tp i p es c i e n c ea n dt e c h n o l o g y W a s h i n
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