毛细管换热技术---- 低火用技术理论下的节能潜力与手段

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1、毛细管换热技术----低火用技术理论下的节能潜力与手段-暖通论文开思拓空调系统技术有限责任公司与苏州科技学院产学研相结合，对低火用理论的相关基本概念和基于低火用理论的毛细管技术做了较为详细的研究。小温差换热是毛细管换热技术的热力学基本特征。通过降低热水供水温度、提高冷冻水供水温度，提高了锅炉、冷机和热泵的工作效率。本文的理论分析和低火用建筑实例表明毛细管换热技术的研发与应用为充分利用低火用能源开辟了新的途径。随着该技术的不断完善与大力推广，必将成为我国实现节能减排的最有效手段之一。关键词：毛细管毛细管换热低火用技术在世界能源短缺和区域经济快速发展的今天，各种节能理论和技术层出不穷，其中低火

2、用理论及其应用技术不断完善，并引起越来越多的人们的注意。开思拓空调系统技术有限责任公司（开思拓）与苏州科技学院产学研相结合，对低火用理论的相关基本概念和基于低火用理论的毛细管技术做了系统的研究。本文将对适用于低火用理论的毛细管技术以及应用实例做如下介绍。一、低火用理论简介众所周知，火用的概念源于热力学对热变功的描述。由热力学第二定律得知：热力循环过程中，热能不可能百分之百地转变为机械能。其中，可以最大转化为机械能形式的那部分热能称为火用，而无法转化为机械能形式的那部分热能称为火无。因此，电能可以被看作为100%的火用，而与环境温度相同的水则可以被看作为100%的火无。下面讨论一下两个系统含

3、有相同的能量但具有不等量的火用。一个是12V、2.3Ah的蓄电池，另一个是盛有1kg、43℃的热水锅。这两个系统所具有的能量是同等的，都是100kJ。但是，这个蓄电池所拥有的能量可以视同为100%的火用，可以进行几乎所有形式的能量转换。而那锅热水所拥有的能量中可视为火用的部分只有8%，即8kJ。因此，人们通常将电能称为高品位能量，而将热能称为低品位能量。另外，同等能量不同温度的水其火用也不相同。比如0.3kg，100℃的热水同样具有100kJ的能量，但所拥有的火用为27%，即27kJ。几种形式的能量的火用对比见表1。表1：几种形式的能量的火用对比能源形式能量kJ火用kJ火用%蓄电池1001

4、00100热水@100℃1002727热水@43℃10088以上计算是以环境温度20℃为计算基准。在讨论能量转换和利用时，衡量能量品位高低不是能量的绝对拥有量，而是能量中所含火用的比例。正因为如此，人们将接近环境温度的热能称为低火用能源，如海水，地热，低温废热，地道风等。相应地，将允许使用低品位能源来供热和制冷的系统称为低火用系统。利用低火用系统实现供热和空调的建筑称为低火用建筑。相应的技术则称为低火用技术。二、低火用技术下的建筑节能前景维持建筑物适当温度所需的能量，绝大部分可使用称为“低火用”的能量，即已无法进行能量形式转换的各类自然冷、热源（太阳能、地热、江河湖海水等）。而维护建筑物所

5、需要的必须的“火用”（输送冷、热介质的水泵、风机等）根据国外文献提供不超过15%。也就是说85%的供热空调能耗是可以节省下来的。它们是可以通过各类廉价甚至是免费的方式得到的。根据2004年中国能耗统计，建筑能耗为8610亿kWh/年。其中70%为供热空调能耗，即6140亿kWh/年。如果按其中的85%可以采用廉价或免费能源计算，则每年有5220亿kWh高品位能源节约空间。如果平均电价为0.5元/kWh，则相当于年节约2610亿元。按每1吨标煤能发2777kWh电计算，则相当于每年约约2亿吨标煤。按中国2005年统计数字，全国一次能源产量为20.6亿吨标煤，则节约空间占一次能源产量的10%。

6、从减排角度看待该技术的潜力，按每吨标煤排放2.6吨二氧化碳计算，则每年减少二氧化碳排放量5.2亿吨。按国家“十一·五”计划，2010年全国一次能源产量为27亿吨标煤，而建筑能耗预计上升为12000亿KWh/年，则节约空间为同比2.7亿吨标煤，二氧化碳排放量减少7.0亿吨。三、毛细管换热技术2000年以来，在德国兴起的毛细管换热技术不仅在欧美国家受到越来越多的建筑师和暖通工程师的青睐，而且在我国建筑业正在引起越来越大关注。开思拓率先将德国毛细管专利技术引入国内，结合我国不同地区气象条件和建筑特点，研制开发出辐射换热、重力循环、相变蓄能及各种换热组合的毛细管换热技术。其原理就是基于小温差、大流

7、量的低技术。迄今为止，比较成熟和具有开发潜力的毛细管换热技术有：以辐射为主的毛细管网栅换热技术毛细管网栅是采用3.4×0.55mm或4.3×0.8mm的PP-R塑料毛细管组成的间隔为10mm–30mm的网栅，犹如人体中的毛细血管，起到着分配、输送和搜集液体的功能。以超大的换热面积来降低换热温差。所以即使在热交换表面和室内空气之间温差非常小的情况下也能进行很大的能量交换。毛细管重力循环空调柜由德国毛细管技术的创始企业Cli