淺談熱管技術(shù)在空調(diào)設(shè)備中的應(yīng)用

孫俞+付強(qiáng)

摘 要：隨著生活水平的逐漸提高，空調(diào)設(shè)備在人們?nèi)粘Ｉ钪械玫搅藦V泛應(yīng)用?？照{(diào)的應(yīng)用改善人們居住環(huán)境，實(shí)現(xiàn)建筑內(nèi)部保溫防熱，使居住舒適度得到提升。但環(huán)保意識(shí)的提高以及人們需求量的增加要求尋求新的技術(shù)措施，以實(shí)現(xiàn)空調(diào)設(shè)備的節(jié)能降耗，促進(jìn)其運(yùn)行效率提升，為空調(diào)應(yīng)用質(zhì)量提高提供保障。使用熱管技術(shù)能夠充分滿足以上需求，使空調(diào)應(yīng)用效率提高，有利于實(shí)現(xiàn)空調(diào)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，因此要對(duì)熱管技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)分析，探討其在空調(diào)設(shè)備中的具體應(yīng)用方式。

關(guān)鍵詞：熱管技術(shù)；空調(diào)；原理

在空調(diào)設(shè)備中，熱管技術(shù)通過熱管換熱器實(shí)現(xiàn)熱量的吸入和放出。熱管換熱器使用傳熱元件——熱管作為制作材料，在熱管技術(shù)應(yīng)用過程中，應(yīng)用特殊方式對(duì)熱管進(jìn)行制作，使其成為能夠?yàn)榭照{(diào)設(shè)備應(yīng)用提供服務(wù)的換熱器。通過熱管技術(shù)的應(yīng)用能夠使傳熱效率得到提升，有利于提高能量的傳送與轉(zhuǎn)化能力，使空調(diào)設(shè)備運(yùn)行水平提升。以下將對(duì)熱管技術(shù)應(yīng)用原理進(jìn)行闡述，分析其在空調(diào)設(shè)備中的應(yīng)用方式與價(jià)值，為熱管技術(shù)的推廣提供條件。

1熱管技術(shù)概述

1.1發(fā)展

隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，相關(guān)研究人員逐漸認(rèn)識(shí)到材料性能對(duì)其導(dǎo)熱能力的影響，認(rèn)為材料導(dǎo)熱系數(shù)越高，其傳熱能力越高。但在長期實(shí)踐中人們發(fā)現(xiàn)，這種理論在一定程度上無法實(shí)現(xiàn)。例如，在航天航空工作中，為實(shí)現(xiàn)傳熱性能的提升，選取了具有極高導(dǎo)熱系數(shù)的銀或銅等材料，但其傳熱能力并沒有達(dá)到預(yù)期水平，與該理論不符，且不能為航空設(shè)計(jì)方案提供有效傳熱措施。為滿足航空工程中對(duì)傳熱能力的要求，一種新的傳熱技術(shù)開始出現(xiàn)，這就是熱管技術(shù)。熱管技術(shù)使用熱管這一元件實(shí)現(xiàn)熱能傳遞，通過熱管技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)流換熱，使換熱能力得到強(qiáng)化，從而提高換熱性能，滿足航空需求。隨著對(duì)熱管技術(shù)研究的不斷深入，該技術(shù)不僅在航空領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，還在其他需要進(jìn)行熱能轉(zhuǎn)換的行業(yè)中得到推廣與應(yīng)用。這種技術(shù)的出現(xiàn)使導(dǎo)熱研究水平得到了極大提升，但導(dǎo)熱工作依然有很長一段路要走，如何進(jìn)一步降低導(dǎo)熱過程中產(chǎn)生的能量損耗，提高導(dǎo)熱效率，始終是相關(guān)研究人員不能放棄的工作。使用熱管技術(shù)能夠?yàn)槠溲芯康纳钊胩峁l件，因此要不斷研究熱管技術(shù)，使其結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化、生產(chǎn)質(zhì)量提升、使用壽命得到延長，為熱管的推廣與普及提供基礎(chǔ)。

1.2工作原理

熱管性能的特殊決定了熱管技術(shù)的應(yīng)用方式，在其應(yīng)用過程中，熱管內(nèi)腔中為真空狀態(tài)，因此根據(jù)實(shí)際需求的不同，可以在其內(nèi)部填充工質(zhì)，并將其密閉，形成單體，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制。這種單體就是熱管元件。熱管換熱器由熱管元件組成，根據(jù)促成元件的工藝不同，換熱器傳熱效果和規(guī)格也會(huì)產(chǎn)生不同。因此在應(yīng)用熱管元件組成換熱器時(shí)，要全面考慮其具體使用條件，并根據(jù)實(shí)際溫度需求對(duì)設(shè)備進(jìn)行合理選擇。熱管元件根據(jù)其性質(zhì)不同，通常能夠分為絕熱端、冷端和熱端這三個(gè)部分。其中，熱端能夠?qū)崿F(xiàn)熱量的傳送，在傳熱過程中，通過管壁，其外熱源能夠成功向工質(zhì)傳送，工質(zhì)受到熱量影響，其中液態(tài)會(huì)轉(zhuǎn)化為汽態(tài)，在這一階段，工質(zhì)實(shí)現(xiàn)熱量的吸收。在汽態(tài)向冷端流動(dòng)時(shí)，會(huì)再次轉(zhuǎn)化為液態(tài)，并實(shí)現(xiàn)散熱工作，同時(shí)液態(tài)向熱端流動(dòng)，在熱管換熱器工作過程中，該狀態(tài)將無限循環(huán)，這一過程實(shí)現(xiàn)了熱能的交換。熱管結(jié)構(gòu)能夠隨著所應(yīng)用設(shè)備的不同而進(jìn)行改變，從而符合環(huán)境條件。

2熱管技術(shù)在空調(diào)設(shè)備中的應(yīng)用

2.1熱管在送排風(fēng)機(jī)組巾的應(yīng)用

利用熱管技術(shù)時(shí)，需要滿足我國有關(guān)能源政策的要求，還要結(jié)合社會(huì)當(dāng)前的發(fā)展形勢(shì)以及用戶的要求，要滿足可持續(xù)發(fā)展的要求，還要開發(fā)節(jié)能技術(shù)，使熱能可以回收利用。將熱管元件制成節(jié)能機(jī)組，可以提高送排風(fēng)機(jī)組的性能，也可以提高直流系統(tǒng)機(jī)組的效能。在直流系統(tǒng)機(jī)組中，利用回收熱能以及排除余溫技術(shù)，可以提高系統(tǒng)的排熱效果。將熱管應(yīng)用在送排風(fēng)機(jī)組中，主要是利用了排風(fēng)與送風(fēng)的溫差效果，將熱管作為系統(tǒng)的換熱原件，可以提高送風(fēng)的溫度，也可以增強(qiáng)能源的回收利用率。排風(fēng)機(jī)可以將含有室溫的空氣通過熱管排出室外，還可以將室外低溫空氣利用冷端傳送到室內(nèi)環(huán)境中。熱管元件的冷端，主要是利用工質(zhì)汽化反應(yīng)，將排風(fēng)機(jī)中的熱量通過汽化換熱轉(zhuǎn)變其形態(tài)，使熱管內(nèi)的工質(zhì)從汽態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)，通過循環(huán)反應(yīng)回流到冷端，然后將室內(nèi)空氣溫度中的熱量進(jìn)行回收利用，這‘過程具有節(jié)能的意義，實(shí)現(xiàn)了排風(fēng)機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)的環(huán)保性以及可持續(xù)發(fā)展性，利用新風(fēng)加熱，可以利用空氣循環(huán)調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度，達(dá)到換熱的目的。

2.2熱管在送排風(fēng)機(jī)組的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用效果

實(shí)際證明，熱管元件具有較高的導(dǎo)熱能力，而且結(jié)構(gòu)緊湊，簡(jiǎn)單可靠，操作方便等特點(diǎn)，因此，給熱管技術(shù)的推廣應(yīng)用提供了方便條件。隨著能源的日益緊張和能源成本的不斷提高，人們對(duì)新型高效的換熱設(shè)備和熱回收設(shè)備日趨緊迫，因此，開發(fā)熱管技術(shù)的應(yīng)用，研制熱管節(jié)能設(shè)備也是節(jié)約能源的一項(xiàng)重要措施。熱管節(jié)能設(shè)備的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)比較特殊，筆者對(duì)這類產(chǎn)品的工作原理以及實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行了分析與研究，發(fā)現(xiàn)熱管節(jié)能產(chǎn)品是利用排風(fēng)和送風(fēng)之間的溫差，采用低溫?zé)峁転閾Q熱元件，經(jīng)潛熱效交換，提高送風(fēng)溫度，從而滿足使用要求，達(dá)到節(jié)能目的。當(dāng)室內(nèi)空氣通過排風(fēng)機(jī)，將室內(nèi)空氣經(jīng)由熱管換熱器的熱管熱端排出室外，這時(shí)熱管熱端管內(nèi)工質(zhì)蒸發(fā)（吸熱）自然流向熱管的冷端，使室內(nèi)排出空氣的熱量回收。當(dāng)室外新風(fēng)，通過送風(fēng)機(jī)，將室外新風(fēng)經(jīng)由熱管的冷端，這時(shí)冷端管內(nèi)工質(zhì)由汽態(tài)凝結(jié)為液態(tài)（放熱），自然回流到熱管的熱端，從而使新風(fēng)加熱，再經(jīng)加熱器，進(jìn)行二次加熱，送入被調(diào)房間，最終達(dá)到換熱節(jié)能的目的。室內(nèi)排風(fēng)經(jīng)過熱管換熱后會(huì)出現(xiàn)溫度下降的情況，其中空氣中的水汽過濾凝結(jié)放出潛熱，與此同時(shí)室外新風(fēng)溫度出現(xiàn)上升趨勢(shì)，室內(nèi)排風(fēng)中的熱量被回收，室外新風(fēng)經(jīng)等濕加熱，可以吸收大量的濕，從而除低了室內(nèi)的相對(duì)濕度。新風(fēng)吸收這部分潛熱，提高送風(fēng)溫度，又降低加熱段的熱負(fù)荷，達(dá)到了節(jié)能除溫的目的。該機(jī)組的關(guān)鍵技術(shù)問題，在于如何處理和解決熱管在冬季運(yùn)行中，熱管冷端的結(jié)霜問題。如果在冬季運(yùn)行過程中，一旦發(fā)現(xiàn)熱管冷端出現(xiàn)結(jié)霜現(xiàn)象時(shí)，這時(shí)可打開調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)新風(fēng)通過熱管冷端的比例，使室外冷空氣直接經(jīng)過加熱器，將新風(fēng)加熱到預(yù)定溫度，送到室內(nèi)，從而減少冷負(fù)荷，并達(dá)到除霜的目的。

所以，將熱管技術(shù)應(yīng)用在空調(diào)設(shè)備中，需要根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境，對(duì)排送風(fēng)機(jī)組進(jìn)行調(diào)整。在設(shè)計(jì)的過程中，要以經(jīng)濟(jì)節(jié)省為原則。根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，熱管換熱器，潛熱交換率為60%，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，以單臺(tái)每小時(shí)處理風(fēng)量為3萬立方米的熱管送排風(fēng)機(jī)組為例，每年可節(jié)約0.4mpa蒸汽800～900噸，折合人民幣10萬元。另外，由于該機(jī)組在冬季運(yùn)行可達(dá)到除霧去濕的目的，從而避免了車間圍護(hù)結(jié)構(gòu)的損壞，每年可節(jié)省車間修復(fù)費(fèi)用10萬～20萬元，同時(shí)為車間生產(chǎn)創(chuàng)造了一個(gè)良好的生產(chǎn)環(huán)境，保證了產(chǎn)品質(zhì)量并改善了工人的工作條件，有益人身健康。

3結(jié)語

通過分析發(fā)現(xiàn)，熱管技術(shù)是種有效的熱能轉(zhuǎn)換技術(shù)，其利用熱管這一特殊元件，實(shí)現(xiàn)了能量的轉(zhuǎn)換以及循環(huán)利用。將熱管技術(shù)應(yīng)用在空調(diào)設(shè)備中，呵以提高空調(diào)的性能，也可以提高空調(diào)使用的環(huán)保性。應(yīng)用熱管技術(shù)，可以制成熱管換熱器，通過改變熱管元件結(jié)構(gòu)，可以形成不同溫度等級(jí)的熱管送排風(fēng)機(jī)組。熱管可分為三段，即熱端、冷端以及絕熱端，這三段可以形成無限循環(huán)的能源轉(zhuǎn)換形式，而且可以提高能量的利用率，具有節(jié)能環(huán)保的多重意義。應(yīng)用熱管技術(shù)，可以延長空調(diào)設(shè)備機(jī)組的壽命，這一技術(shù)對(duì)我國導(dǎo)熱強(qiáng)化研究也有著促進(jìn)作用。

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