5熱管在建筑廢熱(冷)回收中的應(yīng)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(lǐng)域的余熱回收中已得到了廣泛應(yīng)用，并表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢，但在建筑節(jié)能中的應(yīng)用研究還處于起步階段，缺乏成熟的技術(shù)支持。

　　熱管回收廢熱和廢冷技術(shù)，是指利用熱管換熱器將建筑物空調(diào)系統(tǒng)排放的廢熱(冷)進(jìn)行回收，用來預(yù)熱或預(yù)冷新風(fēng)，從而達(dá)到節(jié)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(jīng)過能量轉(zhuǎn)換后，最終都以廢氣、廢水或通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)散熱等形式排出，并具有如下特點(diǎn)：

　　(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(shè)有集中排風(fēng)和進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)，排出氣體的溫度和濕度接近室內(nèi)的溫度和濕度，排出廢氣中所含的熱量或冷量可達(dá)總負(fù)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(fēng)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(fēng)管道與新風(fēng)管道往往布置在一起或相距較近，為廢熱(冷)的回收利用創(chuàng)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(nèi)部工質(zhì)相變換熱和低熱阻的特點(diǎn)充分回收利用。

　　5.2熱管換熱器的優(yōu)點(diǎn)

　　和普通換熱器相比，熱管換熱器具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　(1)效率高，節(jié)能效果明顯

　　由于熱管內(nèi)部是靠工質(zhì)的相變傳熱，熱阻小，導(dǎo)熱能力強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)小溫差傳熱，提高換熱效率。

　　(2)熱管壁溫可調(diào)性強(qiáng)

　　在設(shè)計熱管換熱器時，可以通過調(diào)整蒸發(fā)段和冷凝段的長度來調(diào)節(jié)加熱面和冷卻面的大小，進(jìn)而控制加熱段和冷卻段的熱流密度，實(shí)現(xiàn)對熱管壁溫的控制。

　　(3)可以利用熱管的單向?qū)嵝钥刂茻崃鞣较?，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(fēng)和排風(fēng)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(fēng)和排風(fēng)之間不會出現(xiàn)互相混合而產(chǎn)生交叉污染，因此用熱管換熱器回收廢熱(冷)，具有適應(yīng)范圍廣，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可用于醫(yī)院等特殊場合。

　　5.3熱管技術(shù)在建筑節(jié)能中應(yīng)用的形式

　　熱管技術(shù)在建筑節(jié)能中應(yīng)用的形式有多種，主要有：

　　(1)用于自然通風(fēng)和集中排風(fēng)的熱(冷)回收

　　對于大規(guī)模和人員密度高的公共建筑，如醫(yī)院、賓館等公共場所和有特殊工藝要求的生產(chǎn)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(jìn)行回收，用于對新風(fēng)的預(yù)熱或預(yù)冷。根據(jù)實(shí)測，對大型建筑，排氣所帶走的能量占總負(fù)荷的30％～40％，如果采用該技術(shù)加以回收，可使空調(diào)系統(tǒng)節(jié)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(fā)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(jié)構(gòu)和單向傳熱的特點(diǎn)，完全可以克服這些缺點(diǎn)。據(jù)統(tǒng)計，目前我國年產(chǎn)銷太陽能熱水器600多萬m2，產(chǎn)值達(dá)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(chǎn)銷國。

　　(3)用于太陽能空調(diào)

　　太陽能空調(diào)器雖然具有節(jié)能、環(huán)保和運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)勢，但由于該系統(tǒng)設(shè)備體系比較龐大，一次性投資高，加之傳統(tǒng)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(diào)器的發(fā)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(diào)的發(fā)展提供了技術(shù)基礎(chǔ)；而且隨著熱管技術(shù)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(diào)器的大規(guī)模應(yīng)用提供了經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)。

　　5.4熱管技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中存在的問題

　　雖然熱管技術(shù)用于建筑節(jié)能具有許多優(yōu)勢，且前景誘人，但在實(shí)際應(yīng)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(fēng)和進(jìn)風(fēng)的流動阻力，從而需增大風(fēng)機(jī)的壓頭；二是設(shè)備投資加大，且需要占用一定空間。

　　6相變蓄熱材料的應(yīng)用

　　由于現(xiàn)代建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)大部分為輕質(zhì)材料，熱容小，室內(nèi)溫度晝夜波動大，這不僅影響著室內(nèi)環(huán)境的舒適度，而且也增大了空調(diào)的負(fù)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(zhì)建筑材料，減小室內(nèi)溫度的波動，達(dá)到降低能量消耗目的。

　　利用相變材料作建筑物的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，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(jìn)入室內(nèi)的太陽能儲存在蓄熱材料中，晚上則由蓄熱材料向室內(nèi)釋放熱量，從而使室內(nèi)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(huán)境的舒適度，而且也能夠降低用于室內(nèi)空調(diào)的能量消耗。

　　7結(jié)束語

　　我國正處于城鎮(zhèn)化和工業(yè)化快速發(fā)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(dá)到建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的比例卻很低，造成能源的極大浪費(fèi)，但節(jié)能潛力也很大。因此積極開發(fā)和大力推廣建筑節(jié)能新技術(shù)，在改善人們居住環(huán)境的同時降低建筑能耗水平，建設(shè)節(jié)約型社會，對保持國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，緩解能源的供需矛盾，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義和長遠(yuǎn)的社會意義。因此，外墻保溫技術(shù)，太陽能光熱和光電技術(shù)，地?zé)嵩醇夹g(shù)，熱管技術(shù)和相變蓄熱材料等新技術(shù)、新能源、新材料的開發(fā)和應(yīng)用具有廣闊的發(fā)展前景。