热管热回收系统的除湿再热应用及分析

热管热回收系统的除湿再热应用及分析图 1图 1 西藏地区热管的应用，利用热管导出地下的热量，防止地下冻土层融化导致沉降而使铁轨变形 1 引言热管自 20 世纪 60 年代发明至今，因其优良的导热性能，已经逐渐应用于航天、核能发电、通风热回收等领域。热管是靠自身内部液体的相变来实现热量传递的传热元件，在抽成真空的管子里充入适当的工作液，再将其两端密封，在工作时，热管的一段受热，内部的液体发生相变，由液体变为气体，气体在温度低的一端冷却成液体流到受热端完成循环。2 热管在空调系统中的应用 2.1 常规热管热回收系统：空调系统常常使用的热管作为热回收器，利用热管绝佳的传热性能，冬季回收排风中的热量加热新风，夏季回收排风中的冷量冷却新风，从而达到节能的目的。 （见图 2）图 2 热管热回收器工作原理（冬季）2.2 热管除湿系统 2.2.1 常规空调除湿。空调系统中，一般使用直接蒸发盘管除湿，溶液除湿，转轮除湿，表冷器冷却除湿等方式为空调系统除湿，而前三种除湿方式因除投资高，运行费用高等缺陷，只在一些特殊的工业场所使用，现在最常使用的除湿方式是表冷器除湿，空调系统在为整个建筑供冷的同时，除去空气中的一部分水蒸汽。在中国 华南地区尤其沿海地区，夏季常常闷热潮湿，常规的中央空调机组进出水温度为 7/12，进出风温度为 27/15 ，对于一般的规格较低的商用建筑， 15左右 的出风温度已经满足日常使用，但是，对于高端的办公楼、酒店、商场等场所，15的出风往往不能满足除湿要求，如果满足除湿要求，必须要增大表冷器冷却面积降低出风温度，而较低的出风温度舒适度非常低，很多项目通过增加一级加热（电加热或蒸汽加热）来提高出风温度，这样整个系统不仅复杂，增加初投资，而且，运行时能耗非常高，不能满足节能减排的要求 。以某办公楼为例，办公楼采用全空气系统，夏季运行时，回风通过初级过滤进入表冷器冷却和除湿，经过降温和除湿的空气由于温度较低不能满足舒适度要求，所以表冷器后设置加热器加热空气，使空气状态点达到舒适干燥的要求 。(见图 3)图 3 某高档办公楼空气处理机组结构 2.2.2 热管除湿技术普通空调机组夏季的空气处理过程是外界湿热的空气通过表冷器除湿降温变成干冷的空气。热管除湿技术（如图 4）是利用热管良好的热传导性能，把热管的两端放在空调机组表冷器进出风两侧，空气被处理时，先流过热管的冷却端，冷却端预冷空气和进行一部分除湿，同时冷却端被加热，热量传递到另一端。然后被预冷和除湿的空气流过表冷器进一步除湿和降温变成干冷的空气，然后干冷的空气在流过热管的再热端，再热端通过来自冷却端传递来的热量加热干冷空气，同时再热端被冷却。舒适度较差的干冷的空气被再热端加热成舒适度接比较高的温和的干空气。 （见图 4）图 4 热管除湿机组的结构示意图下面举例热管热回收机组的工作过程，如图5，6，7，8，新风（状态 80oF，27，75% ）经过热管冷却端，热管内的液体受热变为气体，流经热管空气被冷却和除湿（状态 70oF，21，70%） 。空气再流经表冷器被处理成机器露点（状态 50oF，10，97% ） ，此状态点空气温度较低，如果直接送到室内舒适度非常差，所以经过表冷器处理的空气再流经热管的再热端，在次被加热成舒适度较高的状态点（状态 60oF，16，67% ） ，同时热管内的气体被冷却成液体，冷却后的液体在重力作用下流回冷却端进入下一个循环。图 5 除湿热管的核心构造图 6 热湿空气经过热管冷却端，热管内 R134a 液体被加热成气体图 7 空气通过表冷器被进一步冷却成机器露点图 8 被表冷器处理成干冷的机器露点的空气经过热管再热端，热管内 R134a 气体被冷却成液体3 结语热管除湿技术现在正在低纬度的高温高湿地区推广使用，在东南亚的许多新建厂房和办公楼中已经逐渐作为标准配置。但是，这在我国应用案例较少，像海南、广州等地区非常适合使