近年来，随着空调的普及空调的耗能已成为人们的关注焦点，空调耗能已经占到了整个建筑耗能的30%～40%，而且在空调系统中，大部分空调回风经冷却和再热后作为送风送到空调房间，而其余的回风则排出室外。这部分回风携带的热(冷)量就白白浪费了，同时送风进入空调房间时必须经过加热(冷却)处理，需要消耗相当多的能量，因而研究如何将空调系统回风热(冷)量回收，再用于空调系统，对空调系统节能将具有重要的意义。空调是我们在不同季节中用于调节和控制室内温度的。空调是空调市场上的的较为典型的电器，空调的型号众多，不同型号的空调有不同的特点
2常用空调热回收装置
在空调热回收系统中，目前较为常用的有转轮式换热器、板式换热器、盘管热环式换热器、热泵和热管换热器。
2.1转轮式换热器
转轮式换热器是一种全热换热，由转轮、传动机构、外壳、风机与再生用电加热器组成，其原理是在旋转过程中使排风与新风逆向流经转轮并各自释放或吸收热量，其优点是热回收效率较高，可达70%～80%，管理维护简单，在多数情况下不失为一种较理想的除湿设备，但缺点是体积较大占用了较多的建筑空间，使用期间应考虑出现凝结水、结冰带来的不良后果，以及集中的新风与排风要求给系统布置造成的不便。
2.2板式换热器
板式换热器分平板式显热换热和板翅式全热换热器两种，是较为理想的排气能量回收装置，其优点为结构简单，新、排风互不接触，无交叉污染，无转动部件，运行可靠，使用寿命长。其缺点是通过气流受到露点温度的限制，凝结水、结冰现象使其寿命下降。
2.3盘管热环式换热器
盘管热环式换热器是一种空气＋液体热交换器，由布置在新风、排风管道上的两个热交换器、泵、膨胀箱、排空阀和管道组成，使用一台小功率泵作为系统的循环动力，管道内的传热液体采用稀乙烯，乙二醇溶液或水，传热液体将排风中的热量再传递给新风，该装置优点是新风、排风管道布置灵活。缺点是需增加泵的配置和控制，对管道的密封要求极高。
2.4热泵
热泵是一种可有效利用低温热能的节能设备，它能回收大量潜能，热效率高，但其本身能耗大，设备投资造价较高。
2.5热管换热器
热管是依靠自身内部工作液体相变来实现传热的高效传热元件，它可以将大量热量通过其很小的截面积长距离地传输而无需外加动力。热管以其构思妙，传输温差小适用温度范围广，可调控管内热流密度等众多优良特性，在能量回收和余热利用方面已显示出其独特的作用。热管换热器属于冷热流体互不接触的表面式换热，它具有的占地小、无转动部件、运行安全可靠、换热效率高等优良特性，为工程选用创造了便利条件。
2.6热回收装置的比较
选择合适的热回收装置需要结合当地气候条件、经济状况、工程的实际情况、排风中有害气体的情况等多种因素，进行技术经济方面的综合比较。通过各项指标的比较，热管换热器具有优良的特性，这为在实际工程应用带来了方便。
3热管换热器在空调热回收中的应用
热管在空调系统的热回收一直是暖通空调工程界研究的课题之一，而且在空调热回收系统中，由于热管具有很高的传热系数，因而近年来热管用于空调热回收系统中的研究有很大进展。
3.2分离式热管在空调系统中的应用
由于分离式热管蒸发段、冷凝段分开，冷、热侧布置灵活，可根据工作范围选用合适的工质，考虑在空调系统冷、热回收中采用分离式热管。以下送上回式空调系统夏季运行为例，采用分离式热管回收排风余冷预冷新风.
1 引言
热管作为一个传热元件，是利用工质汽液相变来吸收和释放热量。由高效传热元件热管组成的热管换热器具有结构紧凑、体积小、压降低、效率高以及无辅助动力等优点，近年在技术上已日趋成熟。作为一种有效的低温热能回收设备也已获得公认和应用，作为余热回收高效设备的热管换热器已进入推广发展时期，其应用不仅仅限于工业上，也开始向住宅空调方向发展[1， 2]。
现有房间空调器在潮湿地区使用时，常会因除湿量不足而不能很好地形成舒适的室内环境。在基本不改变空调器现有配置的基础上，加上热管换热装置组成热管—空调器组合系统。冬季运行时，新风先由热管冷凝段预热后再进入空调器内处理后送入室内，而室内回风经过热管蒸发段放热后再排出室外，从而排风余热得以回收，减少了空调器负荷，实现了室内能耗节省和空气品质提高的双赢；夏季运行时，空气先经过热管蒸发段预冷后，再与室内部分回风混合，经空调器冷却盘管去湿后送入室内，同样也实现了室内能耗节省和空气品质提高的双赢。总之，热管—空调器组合系统可以提高住宅空调系统制冷能力和去湿能力，完全或部分取消再热负荷，节省系统能耗，达到提高舒适度和改善室内空气品质(IAQ)的目的,许多人都会遇见冬天空调不制热的现象，美的空调不制热是什么原因导致的呢？多数情况下，排除空调质量的原因以外，空调不制热大多数与空调的使用环境有关
2 热管热回收窗式空调器的设计及实验
2.1 分体式热虹吸热管的工作原理
吸液芯热管结构原理见图1(A)，它由管壳、端盖、吸液芯、管外肋片、管端排气管及管内工质 6个部分组成。热管的一端为蒸发段，另一端为冷凝段。当热管的蒸发段受热时，经管壁传到吸液芯中，液态工质便汽化、蒸发，借助压差使蒸汽经热管的中心通道而迅速传到冷凝段，在此蒸汽凝缩成液体，释放出潜热。在吸液芯的吸力作用下，液态工质又回到蒸发段。通过这种“蒸发—传输—冷凝”的反复循环而传递热量。热管还包括位于蒸发段和冷凝段之间的流体传输段 (或称绝热段)，作重力式热管的结构除无吸液芯结构外，其他加工程序与吸液芯热管相同。该热管蒸发段受热时，液体便沸腾产生蒸汽，在冷凝段凝缩成液体，释放出潜热。液态工质借重力作用顺管壁回到蒸发段。这种热管应用时冷凝段位于蒸发段之上方。
分离式热管(又名分体热虹吸热管)见图1（B）是在常规热管技术的基础上发展起来的一项高效传热技术，与普通热管不同的是，分离式热管的加热段和冷凝段分开放置，管束把蒸发段或冷凝段各自组合起来，通过一根上升管和回流管把分离开的两组管束连接起来的新设备工作介质在一个闭合回路中同向循环，这种热管换热器将高温侧和低温侧分成两个单独壳体，中间不设置隔板，两流体不会因泄漏而相混。
A 普通热管原理图 B 分体式热管原理图
1-冷凝段 2-蒸发段 3-气体导管 4-液体导管 5-抽气充液短管
图1 热管原理图 (A及B)
2.2 设计及样机结构
样机热管热回收装置结构如图2所示，其中热管主要由蒸发段和冷凝段两部分组成。样机热管采用重力回流，因此冷凝段置于蒸发段上方，考虑到保证满足热回收量的工质能完全回流，设计最小高差为100mm。蒸发段和冷凝段用下降铝管连接。考虑了相变换热能力、工质的适用性及稳定性等多方面因素，工质确定为蒸馏水。热管热回收装置中的冷凝段气流（即室内排风）由轴流风机抽窗式空调器风量（460m3/h）的20%（即100m3/h）左右，经过冷凝段加热后排出室外；室外新风（100m3/h）由另一台轴流风机经过蒸发段吸收热量后温度降低，然后进入窗式空调器内与室内回风混合并处理到所需温度后送入室内。
如图3所示，热管管外侧气流风道由相邻两个热管的翅片拼接组成。此种设计方法既保证了热管管外侧气流与管内侧工质充分换热，同时避免了因管道外部与翅片连接不紧密而降低热管换热效率，并且简化了设计和制造过程。热管热回收装置(样机)可与广东燕通冷气有限公司提供的1.5匹标准窗式空调器（风量为460m3/h）合理配接，并可方便地安装于普通居室内。
热管热回收设备蒸发段和冷凝段分别包括七组带外翅片的热管组，蒸发段和冷凝段部分的每一个热管由两片铝板式换热器四周用宽度为12mm的铝板封闭制成，图4即为单体热管接管的焊接构造图，翅片板的长度为320mm，底厚为1mm，带72个连续的平翅片。单个翅片的尺寸是400mm长，130mm高，0.45mm厚。每个热管包含蒸汽和回水两根直径为φ8的接管，接管和总立管用较好的橡胶管软连接，以方便实验。单个热管的横截面积为12×120mm2。带翅片热管的总表面积包括翅片面积和基本面积是6 m2，整套设备由铝板制成。
图2 热管热回收装置结构示意图
1-热管冷凝段 2-热管蒸发段 3-窗机蒸发器 4-窗机送风口 5-由翅片组成的风道
图3 热管热回收窗式空调器安装剖面图
图4 单体热管接管焊接构造图（横置）
2.3 样机实验及数据分析
2.3.1 样机实验过程简介
由于实验条件限制，本实验主要对热管性能进行测试。因室外条件（热管启动要求室外气温≥300C）的限制，实验时间选在8月中旬。从实验数据来看，室外气流温度一般在340C-360C之间。又考虑到热管最小启动温差为3 0C，所以用分体式空调机组对室内温度进行控制，使其保证在240C-260C之间。将热管热回收装置安装于普通空调房间窗户中，结构尺寸不吻合之处用泡沫塑料板封住，避免外界气流与室内气流混合。
\不同充液率条件下蒸发器温差变化曲线图
充液率定义：在冷态条件下蒸发段内的工作液淹没高度l1余蒸发段的有效加热高度l0之比[6]。分离式热管的充液量不仅与它的热负荷有关，还与蒸发管的结构特性、凝结液的连通管几何尺寸及工作液的物性有关。
充液率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。
由图6可见，在热管运行初期(约60分钟左右)，相变循环尚未稳定，不同充液率条件下蒸发器进出口温差都有明显的波动，且温差呈上升趋势。在搭导热管稳定运行之后，充液率在80%的条件下， 温差一直保持比较高水平，说明此时热管蒸发器的蒸发量和冷凝器冷凝回水量已达到很好的平衡，相变换热非常充分，节能效果明显。当充液率达到或者超过100%，充液量过大，汽液混合物将进入蒸汽上升管，甚至到冷却段，工质在蒸发器段无法完全沸腾蒸发，已无法实现充分相变换热，降低了热管系统的传热性能。若充液率过小，从热管底部算起，充液率低于蒸发段的60%时就出现管壁过热。这是由于冷热流体温差较小、热流密度亦小，不能形成剧烈的沸腾，管内气体工质携带的液体量不足以湿润全部蒸发段内壁所致。因此，对空调系统排风能量回收的热管换热器，其充液率应在80%左右为宜。
不同充液率条件下冷凝器温差变化曲线图
，由能量守恒原理，蒸发器段吸收的热量与冷凝器段放出的热量相同，在风量大致相等的条件下，故冷凝器温差与蒸发器温差有相似的变化曲线。因此，可用相同的原理如图6作同样分析，此处不再赘述。
3 总结与展望
样机采用分体式热管热回收装置，热管型式的设计在传统思维的基础上进行创新，采用对板翅式换热器进行封闭，避免了传统热管因翅片与管子接触不良而影响换热的情况，同时简化了设计。
热管热回收效率与诸多因素有关，本文只考虑室内外温差，其他因素如风速等还可进一步研究。
不同的充液率对热管传热效果影响明显，分别在充液率为60%，80%和100%条件下的实验表明，充液率为80%时，传热效果最好。对充液率影响的理论分析还有待研究。
本文参考了大量相关文献，初定最小温差为30C。但实际热管启动的最小温差还需进行实验和理论探究。
