热管冷凝热回收家用分体空调器的实验研究.pdf

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1、垒坐童壁坠垡型』些坠丝垡坠————一江亘建挝旌王撞苤热管冷凝热回收家用分体空调器的实验研究一李景丽一天津职业大学，天津300402摘要：本文简要阐述了空调器在回收冷凝热方面所做的研究现状，分析了热管换热器在空调冷凝热回收的可行性。同时对微型热管换热器应用在家用分体空调器中回收冷凝热加热生活热水做了实验研究和探讨。关键词：冷凝热回收微型热管换热器节能随着空调器的日益普及，夏季空调排放到环境中的冷凝热量比较大，不仅造成了能源的巨大浪费，而且还对环境造成了热污染，而这种污染是导致全球气候温暖化的重要因素之一。而另一方面，

2、由于生活水平的不断提高，人们对生活热水的需求量也逐渐加大，从而使加热生活热水的一次能源消耗也越来越多。据估计，热水供应的能耗将成为继室内供暖空调能耗之后的第二大能耗，热水器要消耗居住总能源的17％，今后还将有继续上升的势头。节约能源和保护人类生存的大环境是摆在空调专业人士面前的重要难题，解决这一难题的两大手段：一是开发新型环保可再生能源(太阳能、地热能、核能等)；二是回收废热，提高能源利用效率。很明显，前者研发周期长，技术难度大；而后者是利用新技术提高现有能源利用率最直接的手段．周期较短，易于实施。1空调冷凝热回收

3、系统研究现状目前，国内外在大型空调制冷系统上成功运用冷凝热回收技术的经验，如美的的空气源热泵热回收机、宏星40ST系列热回收水冷螺杆式冷水机组、约克中央空调的YMAc—HR、YHAc—HR热回收空调机组、特灵的带热回收功能的高三级离心冷水机组、开利的热回收式双管束冷凝器热泵机组等，都是利用壳管式冷凝器放出的冷凝热加热水提供“免费的”生活、洗浴用水．1996年，西安交通大学的张华俊建立实验台对热回收进行理论与实验研究；2003年，清华大学朱颖心对水冷式的分体空调器进行研究，提出了一种水冷式户式空调系统；2005年，清

4、华大学石文星提出夏季空调通过回收冷凝热加热生活热水的系统；2008年，中国科学技术大学建立了空调一热水器一体机实验台；2012年天津商业大学建立的相变蓄热式冷凝热回收空气源热泵多功能实验台等。在以上的研究中使用的冷凝器仍然是壳管式冷凝器、套管式冷凝器或小型板式换热器，换热效率有待进一步提高。2热管换热器空调热回收可行性分析任何一种废热要有利用价值，自身必须具有以下几个条件：(1)排放量相对较大；(2)排放量较为集中；(3)排放量在相当长的时间内较为稳定。只要废热具备上述三个内部因素后，那么它就具有回收的价值。若要使

5、废热在工程中得到运用，还必须具备以下三个外部条件：(1)能就近找到大量使用这种低品'位热能的外部场所；(2)所需热能品位与废热品位相近；(3)废热产生的时间与要使用废热的时间一致。在夏季空调工况下，释放的冷凝热量约为制冷量的1．3倍。很明显，在大中型集中空调系统中，其冷凝热的排放量是很大的。而对于家用空调器来说，尽管冷凝热排放量不是很大，但是足以满足一家生活热水的需要。故空调系统冷凝热基本满足以上三个内部条件，具有一定的回收价值。同时家用生活热水的品位和冷凝热的品位大致相同，日常人们用水温度的要求不是很高(一般在4

6、0℃左右)，而空调冷凝温度基本在50qC以上，因此两者具有较好的匹配。虽然在冷凝热的排放时间与用户使用的时间上可能存在不一致的情况，但是完全可利用热水集水箱来解决这一矛盾。所以利用空调冷凝热来加热生活热水是可行的，在建筑节能工程中大有可为。3热管换热器空调热回收实验系统本实验系统主要由1，5匹单冷型空调器、热管换热器、60L热水集水箱以及水泵等设备组成，如图l所示。1重图1热回收家用空调机买验装置示意圈1、压缩机；2、热管换热器；3、风冷冷凝器；4、膨胀阀；5、蒸发器；6、热水集水箱；7、温度传感器；8、微型水泵；

7、9、三通阀；lO、11、12；截止阀；13、单向阀；14、辅助电加热管本实验系统采用热管换热器与冷凝器串联的方式，热管换热器直接吸收压缩机排气热量。其具体工作流程为：压缩机的高温高压排气先经过热管换热器的蒸发段，热管蒸发端吸收制冷剂的热量，冷却后的制冷剂再经过冷凝器一膨胀阀一蒸发器一压缩机，循环往复。集水箱内的水由微型水泵经过三通阀进入热管换热器的冷凝端，水吸收热管冷凝端的放热被加热，流入集水箱。当水温不足或空调不运行时，可启动辅助电加热管独立加热集水箱内的水。本实验所用微型热管换热器主体为钢制罐体构成，罐体由中央

8、隔板分为两个腔室．吸热腔与空调系统连接，放热端与热水系统连接。热管蒸发端位于吸热腔，冷凝端位于放热腔内，热管绝热段与隔板采用钎焊连接。微型热管是热管换热器的核心部件。热管由于其具有高速、高效的热传导效果，且重量轻且构造简单，体积袖珍，易加工、耐用、寿命长、可靠等优点，广泛应用于机械电子行业及有特殊换热要求的情况中。在实际应用中热管选择上应在满足热管的工作温度