文 献 综 述

1 课题背景

随着人们对生活空间舒适度的要求越来越高，空调等设备越来越多地走进普通家庭，满足了人们对高品位生活的追求。但是在满足生活要求的同时造成了能量的浪费，长期消耗量大。此外随着经济发展和”城镇化”进程的加快，以及人们生活水平的提高，居民对热水的需求量越来越大，水加热占到民用总耗能的17%，是家庭的第三大能耗[1]。随着世界范围的能源紧张和环境的恶化，优化能源结构， 开发地热能、太阳能、生物质能和风能，以减少传统能源的使用，对能源的可持续发展是十分必要[2][3]。

2 分离式热管的发展以及原理

热管是1964年前后才付诸应用的具有高热传输性能的元件,它集沸腾与凝结并于一身[4] 。分离式热管的蒸发段和冷凝段可以相互独立,其工作原理是: 首先热流体在蒸发段受热上升,经气导管在冷凝段放热冷凝,冷凝液靠重力经液导管回流到蒸发段[5] 。分离式热管的理论和工程应用研究已经取得了一些成果。马家驹等[6] 研制出了分离式热管余热利用系统用于环形炉的余热回收; 陈振乾等[7] 对热管用于一次回风空调的能量回收进行了研究;鱼剑琳等[8] 提出通过在空调器上加重力式热管换热器来降低蒸发器进风温度,同时可使除湿量显著增加,而制冷量和耗功率基本不变,并且空调器的出风温度和相对湿度适中,增加了舒适感。Mathur G.D.[9]在制冷量为17.6 kW的空调系统中安装了热管换热器,使新风在进入冷却盘管之前被预冷,从而可在冷却盘管中增加除湿( 0.134 kg / min) ,同时可减少操作费用和高峰负荷。美国HPT公司拥有热管除湿技术的多项专利,该公司生产的DHP系列热管除湿机采用分离式热管技术; 加拿大Innergy公司生产的Thermo gain热管换热器,主要应用于空调的热回收及除湿方面等;英国SPC公司设计的热管除湿机不仅技术成熟,而且还配有专门的选型软件。分离式热管的理论和工程应用研究已经取得了一些成果。哈尔滨七三研究所对分离式热管余热利用系统进行了试验研究和理论探讨,并研制出了分离式热管余热利用系统用于环形炉的余热回收[10];东南大学对分离式热管外加环形翅片的强化传热进行了研究,开发出了采用分离式热管回热的热泵干燥机[11];东南大学对热管用于一次回风空调的能量回收进行了研究,与传统一次回风再热式空调系统比较,带热管热交换器回热的一次回风空调器系统可以减少表冷器的冷量和节省再热器的再热量[12]。对分离式热管的流动、传热及性能的研究，国内外从事热管研究的科技工作者都作了大量的工作[13] [14]，充液量是影响分离式热管传热效果的重要因素之一，也是设计和应用必不可少的参数。因此某定值的最佳充液率对于不同条件下的分离式热管换热器不具有广泛意义[15]。考虑到实际工作状况为常温常压，且余热品质相对较低；本装置所用分离式热管换热器的充液率尚需计算[16]。

3 空调余热回收的发展

空调余热应用技术,早在20世纪就已经出现,由于种种原因,应用不是很多,随着能源价格的上涨,现已有相当数量的酒店开展中央空调余热回收应用,并屡有使用空调余热回收节省能源开支的报道。实际工程应用中，回收利用制冷空调的余热，可以采用板（翅）式换热器[17] [18]，转轮换热器[18]，热管换热器[19]，热泵[20] [21] [22]等方式，对于如何选择回收方式：显热回收、全热回收；可参考《不同空调热回收方式在酒店生活热水系统中的运用比选》[23]的相关标准。目前，热回收设计主要是利用中央空调冷凝器的排热或热泵机组的高温热源[24]。兰燕和覃建平[25]从1997年开始陆续在广西南宁饭店、南宁明园新都酒店、南宁西园饭店、北海富丽华大酒店、南京山水大酒店等数十家星级酒店开展空调余热回收。空调压缩机工作过程中会排放大量的废热,热量等于空调系统从空间吸收的总热量加压缩机电机的发热量。水冷机组通过冷却水塔,风冷机组通过冷凝器风扇将这部分热量排放到大气环境中去,既浪费热能,还加剧了城市热岛效应。空调余热回收技术就是利用这部分热量来获取热水,实现废热利用的目的。兰燕和覃建平[26]通过对广西的8 家和南京的1家星级宾馆中央空调实际制冷量配置的统计分析,得出夏季制冷时只要回收中央空调散热量的50 %来制备热水,即可满足《建筑给水排水设计规范》( GBJ 15 - 88) 第四章规定的宾馆饭店生活热水耗热量的要求,因此在中央空调满负荷制冷时,利用空调散热回收制备热水可以满足酒店的需要,基本无需再运行专设的锅炉或电加热多,北方城市也有315-5 个月。研究调查表明凡安装了中央空调热回收系统的,在每年的5-10月基本上不用其他热源生产生活热水,空调热回收装置产生的热水足够使用。

4 优势分析

(1) 经济效益分析

由于回收的是空调压缩机工作过程中排放的废热,所以其生产的热水是零能耗。同时,由于部分余热回收利用,从而降低了冷凝温度,使空调主机负荷减少,配合使用泵组变频系统,降低了水泵和冷却塔的功率和能耗,使中央空调机组效率提高5 %-10 %。空调余热回收技术改造不仅节省了主机的耗电量,同时也减少主机的故障率,延长了主机的使用寿命。中央空调余热回收系统投资一般在一年左右可以回收[27]。