5熱管在建筑廢熱(冷)回收中的應用

　　熱管作為一種具有低熱阻、大能流密度的高效傳熱元件，在化工、冶金、建材等領域的余熱回收中已得到了廣泛應用，并表現出明顯的優勢，但在建筑節能中的應用研究還處于起步階段，缺乏成熟的技術支持。

　　熱管回收廢熱和廢冷技術，是指利用熱管換熱器將建筑物空調系統排放的廢熱(冷)進行回收，用來預熱或預冷新風，從而達到節能的目的。

　　5.1建筑廢熱(冷)能流的特征

　　雖然流入建筑物的能源形式有多種，但經過能量轉換后，最終都以廢氣、廢水或通過圍護結構散熱等形式排出，并具有如下特點：

　　(1)具有一定的溫度，所含熱(冷)量較大

　　對于大型建筑物，一般都設有集中排風和進風系統，排出氣體的溫度和濕度接近室內的溫度和濕度，排出廢氣中所含的熱量或冷量可達總負荷的30％～40％，有較高的利用價值。

　　(2)廢熱(冷)的排放和利用在時間上相一致

　　建筑廢熱(冷)的排放具有一定周期性，與新風的處理時間同步，因此在利用時不需要采取蓄熱措施。且排風管道與新風管道往往布置在一起或相距較近，為廢熱(冷)的回收利用創造了條件，比較簡單方便。

　　(3)廢熱(冷)與所需能源的品位比較接近，可以利用熱管內部工質相變換熱和低熱阻的特點充分回收利用。

　　5.2熱管換熱器的優點

　　和普通換熱器相比，熱管換熱器具有以下優點：

　　(1)效率高，節能效果明顯

　　由于熱管內部是靠工質的相變傳熱，熱阻小，導熱能力強，可實現小溫差傳熱，提高換熱效率。

　　(2)熱管壁溫可調性強

　　在設計熱管換熱器時，可以通過調整蒸發段和冷凝段的長度來調節加熱面和冷卻面的大小，進而控制加熱段和冷卻段的熱流密度，實現對熱管壁溫的控制。

　　(3)可以利用熱管的單向導熱性控制熱流方向，在不利條件下能自動終止熱交換過程，避免熱損失。

　　(4)能夠防止新風和排風的交叉污染

　　由于熱管的吸熱段和放熱段是二次問壁換熱，即使有個別熱管的一端因腐蝕而穿透，仍能保證新風和排風之間不會出現互相混合而產生交叉污染，因此用熱管換熱器回收廢熱(冷)，具有適應范圍廣，環境適應性強等優點，可用于醫院等特殊場合。

　　5.3熱管技術在建筑節能中應用的形式

　　熱管技術在建筑節能中應用的形式有多種，主要有：

　　(1)用于自然通風和集中排風的熱(冷)回收

　　對于大規模和人員密度高的公共建筑，如醫院、賓館等公共場所和有特殊工藝要求的生產車間，換氣頻率較高，換氣量較大，排出的熱量和冷量也較大，有較高的回收利用價值，可以利用熱管換熱器對廢熱或廢冷進行回收，用于對新風的預熱或預冷。根據實測，對大型建筑，排氣所帶走的能量占總負荷的30％～40％，如果采用該技術加以回收，可使空調系統節能7％以上。

　　(2)熱管用于太陽能熱水器

　　普通的集熱板式太陽能熱水器容易發生冬天凍裂，夜間熱量逆向傳遞等缺陷，而真空管熱管太陽能熱水器則由于其結構和單向傳熱的特點，完全可以克服這些缺點。據統計，目前我國年產銷太陽能熱水器600多萬m2，產值達50多億元，太陽能熱水器的保有量超過2700萬m2，其中真空管熱管型熱水器所占比例逐漸增加，已成為世界上最大的產銷國。

　　(3)用于太陽能空調

　　太陽能空調器雖然具有節能、環保和運行費用低等優勢，但由于該系統設備體系比較龐大，一次性投資高，加之傳統集熱器的效率和溫度都比較低，因此直接影響到太陽能空調器的發展。用真空管熱管作為太陽能集熱器的傳熱元件，能夠把集熱器溫度從70℃提高到120℃，大大提高了集熱器的熱性能，為太陽能空調的發展提供了技術基礎；而且隨著熱管技術的不斷完善和廣泛使用，熱管集熱器的價格將不斷降低，為太陽能空調器的大規模應用提供了經濟基礎。

　　5.4熱管技術在實際應用中存在的問題

　　雖然熱管技術用于建筑節能具有許多優勢，且前景誘人，但在實際應用中仍有一些問題需要解決。

　　一是用于大型建筑廢熱(冷)回收時，會增大排風和進風的流動阻力，從而需增大風機的壓頭；二是設備投資加大，且需要占用一定空間。

　　6相變蓄熱材料的應用

　　由于現代建筑的圍護結構大部分為輕質材料，熱容小，室內溫度晝夜波動大，這不僅影響著室內環境的舒適度，而且也增大了空調的負荷，造成能源的消耗加大。如果向普通建筑材料中加入相變蓄熱材料，就可以制成具有較高熱容的輕質建筑材料，減小室內溫度的波動，達到降低能量消耗目的。

　　利用相變材料作建筑物的圍護結構，如蓄熱墻或蓄熱地板，在冬季，白天可以將照在外墻或通過窗戶進入室內的太陽能儲存在蓄熱材料中，晚上則由蓄熱材料向室內釋放熱量，從而使室內溫度波動減小；在夏季，可通過窗簾的遮擋和相變蓄熱材料的吸熱作用，延緩室溫的升高，增加居住環境的舒適度，而且也能夠降低用于室內空調的能量消耗。

　　7結束語

　　我國正處于城鎮化和工業化快速發展時期，既有建筑總量和每年新建建筑面積都很大，而能夠達到建筑節能標準的比例卻很低，造成能源的極大浪費，但節能潛力也很大。因此積極開發和大力推廣建筑節能新技術，在改善人們居住環境的同時降低建筑能耗水平，建設節約型社會，對保持國民經濟持續發展，緩解能源的供需矛盾，具有十分重要的現實意義和長遠的社會意義。因此，外墻保溫技術，太陽能光熱和光電技術，地熱源技術，熱管技術和相變蓄熱材料等新技術、新能源、新材料的開發和應用具有廣闊的發展前景。