三维热管经济分析
1. 热管简介
热管是一种高效的热导体，它由两种基本部件组成：一个密闭的容器、一种工作介质。其利用工质的相变，完成能量的吸收与释放，利用同种工质相变产生的温差，作为驱动力，完成能量的传递（另一种采用机械泵输送），多用于节能和热回收。
所谓“三维”就是热回收是三维的，为美国专利技术，它可以从一侧向另一侧以及从前向后传递热量，在使用同一管径的情况下能够传输质量多出两或三倍的工作流体（不采用机械泵），从而高效传热。
XXX项目，在此项目中，热管技术的应用有两种，其一为除湿热管，其二为热回收热管，主要目的是除湿和节能。
2. 热管工作原理
物体的吸热、放热是相对的，凡是有温度差存在的时候，就必然出现热从高温处向低温处传递的现象。热管（见图1）就是利用蒸发制冷，使得热管两端温度差很大，使热量快速传导。热管内部被抽成负压状态，充入适当的液体，这种液体沸点低，容易挥发。热管一端为蒸发段（简称热端），另外一端为冷凝段（简称冷端），当热管蒸发段受热时，毛细管中的液体迅速蒸发，蒸气在微小的压力差下流向另外一端，并且释放出热量，重新凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段，如此循环不止，热量由热管一端传至另外一端。如此循环不止，热量由热管一端传至另外一端。这种循环是快速进行的，热量可以被源源不断地传导。
图1 热管工作原理
3. 热管特点简介
在XXX项目中，热管被用作除湿和热回收，其特点分别如下： 表1 热管特点对比表
除湿热管 基本工作原理相同 维护成本低，仅需定期进行冲洗 相同部分 特点 效率稳定，设计紧凑，单位体积传热面积大 温差驱动，运行中无需能源输入（可采用机械输送） 降低能耗，节约运行成本 传热可逆，冬夏季自动切换，无需夏季使用，用于除湿 人工干预（存在高差，需加机械泵），用于热回收 不同部分 一体式，位于空调机组内，表冷盘管前后，成“U”型 与新风进行热交换，达到除湿效果，热量传递至表冷后段，对处理后的空气进行加热，能量存在空调机组内，不散失 分离式，分别位于空调机组和排风机箱内，中间用铜管连接 与空调机组内空气进行热交换，吸热降温，传递至排风机箱与房间内排除冷空气进行热交换，散热 热回收热管 4. 热回收经济分析
XXX项目空调系统采用 三维热管热回收新风处理系统。由于是送排风有距离要求，采
用分离式热管热回收(见
图2 热回收热管工作示意图 图2
4.1. 参数说明 )
（本次热管中间无驱动装置，中间法兰接管）
XXX项目，其室内设计参数取自房间设计平均值，室外设计参数为四川地区暖通空调设计参数，运行时间根据类似项目估算。（见表2） 表2 参数表 夏季 室内设计参数 室外设计参数 运行时间 温度12℃，湿度68% 干球温度31.6℃，湿球温度26.7℃ 夏季：5月15日-10月15日，运行12小时/天 4.2. 设定条件
新风负荷由离心式水冷机组承担，机组 COP 选择： （1）额定制冷工况：COP=3.4； （2）额定制热工况：COP=4.8； （3）公建用电按 1 元/KWh 计算。
4.3. 项目热管机组配置
项目热管热回收机组（见图3）配置（见表3）如下表所示： 表3 机组参数表
机组名称 热回收热管 新风量 排风量 （m3/h） （m3/h） 28660 29290 显热效率 （6rows）夏季 （8rows）夏季 50.4% 57.5% 数量（台） 4
图3 热管机组流程图 4.4. 计算分析
本项目热管热回收为排风侧显热回收，只有温度变化，新风侧全热回收，夏季平均排
风温度效率 54.76%。
夏季排风经过热管热回收装置后的干球温度：
t= [(31.6-12)×54.76%]+12=22.73℃ 回收能量：
Q = Cp×m×△t=Cp×ρ×V×△t （1）
其中， 空气比热容 Cp=1005J/（Kg·℃） 空气密度ρ=1.2kg/m3， V=28660m3/h， 夏季温差△t=22.73-12=10.73℃。 根据公式可得：
Q=1.005kJ/（kg·℃） × 1.2kg/m3 × 28660m3/h × 10.73 ÷ 3600 =103.02kW 如果不使用热回收装置，这部分新风热负荷就要增加到空调负荷中。 本项目新风机组夏季空调能效比为 3.4，则该部分负荷所消耗的电功率 P 分别为： P=103.02kw/3.4=30.3kW
由于热管热回收装置不需要功能消耗，则此建筑空间的显热节能功率为 30.3kW，电费按 1 元/kWh 计算，即运行一小时该系统热管可节省电费 30.3×1=30.3 元，按夏季运行 5 个月，每个月30 天，每天运行 12 小时/天，则 1 个夏季共可节约费用 30.3×12×30×5=54540 元。
如果不使用热回收装置，这部分新风热负荷就要增加到空调负荷中。 安装热管热回收装置后，每台 28660CMH（6rows）的热管每年共可节约运行费用约为：5.454 万元，此项目共4台热回收，每年共可节约5.454×4=21.816万元。
4.5. 除湿热管
除湿热管由两个区段组成（见图4），第一个区段被放在空调冷盘管前的空气入口处。当热气流在热管的第一个区段经过时，管内的液体蒸发吸热，将吸收的热量传递到放在空调冷盘管后气流下端的热管第二个区段。因为进入蒸发器的空气中的热量已经被转移了一部分，空气通过冷盘管后温度就相对较低，致使空气中的水分冷凝量就增多。过冷的空气经过热管的第二个区段，被由第一个区段吸收的热量加热成温度舒适和相对湿度较低的空气，送入室内。除湿热管能够安装在几乎任何空调装置的冷却盘管的四周，用来除去过多的水分，而且无需过冷和再热的成本，就能够起到除湿的效果。除湿热管能提高冷盘管50%-10%的除湿能力。本项目采用U型三维除湿热管，作为一个整体部件，直接安装在空调箱内，插在表冷器两端，进行辅助除湿，节省再热。空调设备可以把温度降得更低，
去除大量的湿气，然后再将其加热，整个改良的过程没有任何附加的能源需求。
图4 除湿热管机组布置图
5. 热管发展趋势
空调系统节能一直是暖通空调领域研究的课题之一。随着生活水平的提高,建筑物空调用能耗占建筑物总能耗的比例不断增加，其中新风耗能占建筑物总耗能的4%～12%,设置热回收系统, 对空调系统节能具有重要的现实意义。热管热回收之所以能成为最佳的选择，是因为废气与供给空气之间不会有交叉泄漏。它拥有许多优势，比如有较高的换热效率，结构紧凑，没有可动部件，较轻的重量，相对经济，空气侧较小的压降，热流体与冷流体完全分离，安全可靠。
我国热管技术在化工、建材、冶金、动力工程、生物工程等方面的应用处于国际领先地位, 在采暖空调领域的应用也呈快速发展之势。因为热管技术卓越的传热性能在废热、余热等低品位能源的回收与利用得到了广泛的应用, 使之成为实现采暖空调低能耗、高效率、舒适的室内环境、走绿色空调之路的现实技术基础之一。在实现人与自然和谐相处和可持续发展方面,具有广阔的发展前景。
暖通空调施工是我公司重要的业务组成部分，在项目投入运营后，空调系统耗能费用占比非常高，对此，如果能够将热管技术与暖通空调施工相结合，进行节能降耗，可以作为一项新的技术亮点，在投标过程中加分，或在后期优化过程中作为一项技术变更，为项目创收。
对于机电安装行业，设计与安装存在天然的时间差，技术更新日新月异，我们不仅要考虑保质保量的按图施工完成，还应对客户及自身负责，积极优化设计，站在客户的角度，为客户的后期运营节省成本，积极响应国家的节能号召，在此过程中同样能提高自身的技术能力与储备，两者相辅相成。
