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小型热管换热器在空调系统中应用的设计研究孙世梅1&&& 王彦平2&& 周景民11.吉林建筑工程学院，&&& 中国& 长春，& 130021&2.吉林省石油化工设计研究院，中国& 长春，& 130021&摘要：本文对空调系统内热管换热器进行了设计、模拟与实验研究，提出了小温差下热管换热器通用设计方案。同时，为验证设计计算结果的正确性，本文进行了试验研究，试验结果与设计结果吻合良好。该结果为空调系统内热管换热器模型化、系列化提供了可靠的依据，也为大批量生产提供了工程依据。关键词：空调系统，热管换热器，小温差，设计计算，数值模拟&DESIGN, NUMERICAL SIMULATION AND EXPERIMENT STUDY OF HEAT PIPE HEAT EXCHANGER IN AIR CONDITION SYSTEM&Sun Shi- mei1& &&Wang Yan-ping2&& Zhou Jing-min11.& Jilin Architectural and Civil Engineering Institute, ChangChun 132022 ,China.2. Jilin Province Design and Research Institute for Petrochemical Engineering,ChangChun 132022 ,China.&Abstract: This paper presents design, numerical simulation and experiment study of heat pipe heat exchanger in air condition system, general deign proposal of heat pipe heat exchanger in small temperature difference was developed, meanwhile, this paper presents experimental study to verify design results, which are is fairly good agreement with experiment value agrees with design value, reliable basis is offered for moulder and seriation of heat pipe heat exchanger in this system, and engineering basis is offered for volume-produce of heat pipe heat exchanger in air condition systems.Key words: air condition system, heat pipe heat exchanger, low temperature difference, design calculation&1.&&&&&&& 前言&空调系统热回收与除湿一直是暖通空调工程界研究的重要课题,探索与热舒适性、室内空气品质及节能这三大主题相适应或兼容的新系统和新设备是现代社会的迫切要求。在空调器运行的环境中，空调器在运行时是将封闭空间的空气进行循环加热或冷却，时间一长空气质量将大大降低。因此大多有空调新风换气的需要，但是若希望节能换气，就需要在换气的同时，将新风与排风进行热量交换或热量回收。然而，空调系统内换热器的工作环境非常苛刻，热源与热汇间的温差较低，在冬季，冷热气流间的温差在30℃左右，而在夏季该温差不到15℃，因此客观上要求该换热器具有在低温差下能有效地进行热交换，并使换热器单位重量的换热量最大，以减轻换热器体积和重量。而在此条件下热管换热器是满足空调换气换热器的最佳选择，这主要由于热管换热器具有高的可靠性、传热可逆性、避免冷热流体相互污染、热响应快、启动时间短、以及可在较小的冷热气流温差驱动下进行外部热交换等优点，该装置具有节能、高效、紧凑、投资少的优良特征，结合常规的空调系统，可提高（Indoor Air Quality ,IAQ）并降低系统运行费用，是空调系统内一种较为理想的热能回收与除湿装置。由于此类系统具有温差小，能量回收不大，设计难度大，尤其对小型热管换热器结构设计、内部流动与传热分析研究尚未见深入报道。因此，本文从、数值模拟、试验三方进行系统、深入的研究，意在为模型化、大批量工业化生产提供理论依据。&2.&&&&&&& 低温差小型热管换热器设计热管换热器的发展最初起源于制冷空调工业［1］，其设计、计算与工业应用热管换热器设计相似，区别在于：空调系统中，传热温差小，传热量不大，因此，在此系统中的热管换热器的设计、加工和成本是非常重要的，为降低成本，应建议采用整体平板翅片换热器技术，翅片结构如图1所示，热管材料采用铜或铝，工作介质采用R-22或氨。&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 热管换热器各段热阻计算根据图3表明的单根热管元件导热模型［2］，在忽略从蒸发段到冷凝段压降及沿热管轴向的导热条件下，各段热阻计算如下：1)&&&&&&& 蒸发段与冷凝段管外热阻计算式中：与为管外放热系数，对整体套装翅片热管换热器可按下式计算［3］，热管排列方式如图2所示&&2)&&&&&&& 蒸发段与冷你段管壁热阻计算3)&&&&&&& 蒸发段与冷凝段沸腾与冷凝热阻计算4)&&&&&&& 热管总热阻为5)&&&&&&& 给出热管换热器温度系数6)&&&&&&& 计算理论传热面积和实际设计面积&7)&&&&&&& 计算热管根数&8)&&&&&&& 校核9） 阻力降计算&&&&&&&&&&&& &低温差小型热管换热器结构参数设计空调系统内的热管换热器的风量是根据有关暖通中的规定而设计选定的，按要求，空调房间新风不得小于30 m3／h／人，因此按30m2房间计算，100％新风换气，则需要新风与排风量均取V＝150 m3／h ，在夏季，热管换热器吸入温度为Th1=35℃，制冷温度（排出温度）Tc2＝25℃，假定热管换热器热侧排风温度为31℃，冷侧排风温度为29℃，根据上述设计依据，热管换热器结构设计参数如表1所示。表1换热器结构参数&3 实验比研究3.1 热管换热器实验装置实验是在风冷实验台上进行，冷侧由一台吹风机提供给常温空气，通过空气加热器加热到所需的空气进口温度，然后通过稳流段进入测速区，最后通过换热器带走热量。在换热器的两侧分别布有热电偶群测量空气的进出口温度，还有测速孔用来测量冷空气的速度以求得冷风的流量。为测试上述设计的热管换热器的性能建立了试验装置，如图5所示。试验中，所有的温度都通过T型铜－康铜热电偶测量，并通过冰点校准，随机波动在0.1℃以内。各热电偶通过补偿导线和接线柱引接到惠普测温仪，将惠普测温仪和计算机串接，通过计算机来存储记录试验数据；加热段与冷凝段的空气流量采用用ZRQF-J型智能风速仪测量；3.2 模拟设计结果与实验结果对比分析&&& 小型换热器内的温度场计算模型参照文献[4]，根据本文建立结构计算模型计算得到的结构参数带入温度场计算模型，即可的如图5所示的模拟计算温度场。从结果来看，模拟计算值和实验值之间的偏差小于5％，这符合工程的精度要求，且模拟值和实验值吻合的较好。一方面证明本文建立的桔模拟计算的准确性和合理性，另一方面也为以后的小型热管换热器的设计提供了方便。&&&&&&&& 图5表明模拟计算值与实验值对比分析结果，&4&&&&&&& 结论1.&& 热管换热器因其诸多优良特性，非常适用于空调系统排风的冷热量回收。2.&& 小型热管换热器的流体流动和传热模拟得到结果和实验结果吻合较好，误差在5 ％ 以内，证明小型热管换热器的设计方案是可行的。3.&& 为提高低温差热管换热器的热交换效率，需采用整体翅片式热管。4.&& 在空调系统中应用热管换热器既可大幅度地提高新风量改善室内空气品质，消除因空调而产生的“病态建筑物综合症”，为人们创造一种舒适的生活与工作环境。&&参考文献[1]&&&&&& Z. Jon. Zuo, Mark T. North. Combined Pulsating And Capillary Heat Pipe Mechanism for Cooling of High Heat Flux Electronics，2002.2[2]&&&&&& Y．Lee And A．Bedrossian．The Characteristics of Heat Exchangers Using Heat Pipes or Thermosyphons．Int. J．Heat Transfer．1978, Vol.21：221-229[3]&&&&&& (日)池田义雄. &实用热管技术& 北京　化学工业出版社　1988年10月[4]&&&&&& 孙世梅，张红，热管换热器传热性能及温度场数值模拟研究．化工学报． 2004，Vol.55，No.3：472-476&特种热管及传热介质一、 概述
热能工程一直以来是人类关注的焦点技术领域，早在二十世纪四十年代，国外首先发明了以液体为介质的进行热能传递的元件--热管，作为一种特种传热元件，他以很小的温差传送大量热量，其特性基本上可以归纳为两 ：（一）导热性好（二）均热效果高。在所有的金属非金属材料中，就传热性能而言，几乎没有哪种材料能够与热管元件相比。热管的工作介质或称工体流体（Working Fluid）可有多种，主要是采用水或油，乙醇等液体有机化合物为传热介质，在封闭的真空金属管中通过快速循环的相变达到传热的目的，即先在吸热端接受热能，使介质受热后由液态变为气态，到冷端（即放热端）释放出热能后，介质冷凝还原为液态再返回吸热端，完成一次相变循环。我们通常将这种热管称为常规热管。
常规碳钢--水热管可以在30℃~200℃的温度范围内工作，并有较高的传热效率，可以快速进行热能传递，并达到一定的节能效果，所以在一些工业部门得到了应用。但是，由于有机介质热管工作时管内存在较大压强，而压强大小与温度密切相关，温度过高，就会爆管，此外还存在载体材料与其内部工质材料不相容，产生不凝性气体而腐蚀管壁的问题，容易导致热管失效。进入九十年代以后，随着现代科学技术的迅猛发展，许多尖端设备对温度的传递范围、传热效率、使用寿命等提出了更高的技术要求，使得普通热管已无法满足工作需要。我公司科研人员从八十年代后期，就一直关注热管工业的发展，在传统热管（Heat pipe）的基础上，经过十余年的潜心研究和不管实验，开发并研制出一种优于传统热管的新型热管--特种热管。
二、 特种热管
特种热管采用的是无机介质作为热传导的一种高效传热技术，这是材料科学领域内的一项新的技术发明，其新颖性和独创性目前在国内外有关文献的检索中未见报道，属我国首创的一项领先技术。
特种热管的技术原理为：独立的（管状、夹层板状及组合状等）系统内加入A、B两种工质后，（管径≥3mm，板状间距≥1mm以上）经过真空处理密封等等工序就构成了特种传热原件。特种传热元件是一个独立的真空系统，在热能传导过程中介质受热激发产生振荡，可将热能迅速由热端向冷端快速传递并发生摩擦。众所周知，所有材料（金属和非金属），其自身均存在不同程度的热阻，决定并制约了材料的导热及热交换能力。热管的应用，减除了传热过程中的热阻，使热能更加适应远距离传递和各种形式的热能交换。特种热管具有较高的传热能力。中国科学院一位从事化学和热物理研究30余年的科学家谭志城教授经过深入研究后说，特种热管传热机理及与传热介质传热方式的异同点，使其不仅可以在热管上应用，而且可以在所有涉及热交换和热传递的设备系统中使用，特别是适用于一些有特殊要求的传热系统。这种无机传热材料的推广、应用将影响所有热量传递的领域，对提高热能利用率，节约能源将产生重大影响，尤其将为取之不尽的太阳能的利用和用之不竭的地热开发几低品位热能的回收开辟一条高速通道。
三、 特种传热介质及其载体技术参数
特种传热介质为固体、液体两种，其中固体介质在常温下为灰黑色粉末，由多种无机元素组成，当与液体介质一同灌注在密闭的载体内，并形成一定真空度时，即可实现热能高速传递，传热介质所灌注的载体（管子或夹层片状体）经密闭后，即形成高效热管。热管材料不受材质限制，可采用金属（如碳钢、不锈钢、铜）或玻璃，塑料等材料，并可采用盘旋管，弯曲板，同时可采用多管（板）组合形成。特种热管其轴向的导热是以分子告诉运动的特定方式来实现其热能传导的，介质无毒，无污染，对金属无腐蚀。
特种热管的传导速率
金属、非金属材料本身的导热速率取决于材料的导热系数，温度梯度，正交于温度梯度的截面面积，而金属中以银的导热系数最高，其值在415W/MK左右。经实测，高效热管其轴向热流密度为8.4×106W/ m2，径向热流密度为4.3×104W/ m2，有效导热系数为3.2×106W/ MK，进行对比可知，高效热管的导热速度为白银导热速度的数千倍。
特种热管的使用寿命
经过载体材料（金属、非金属）的速失率测定，老化寿命13万小时左右，介质寿命实测为11万小时，同时热管中介质与管壁的相容性好，可以使传热管长期在较高热负荷下稳定工作。
四、 特种热管与普通热管的性能比较
特种热管较普通热管性能的优势主要由以下三方面体现
1、 完全性；
2、 使用寿命长；
3、 传输功率高。
传统热管是采用水或油、乙醇等液态有机化合物作为传热介质；由于这些介质的蒸气压、工作温区及介质相容性等一系列问题，使传统热管的应用范围受到很大的限制，而高效传热管采用固态无机化合物作为传热介质，它完全不同于传统热管的传热介质，具备无污染，无放射性，无毒，无腐蚀，介质蒸气压低，工作温区宽，使用寿命长，成本低等一系列优点，它具备传统热管无可比拟的优良性能。
由于普通热管工作时管内产生交大压强，而压强的大小又与温度密切相关，温度一高就会爆管，此外，还存在高温下管内发生化学反应生成不凝性气体，对管壁产生腐蚀性，容易导致普通热管失效。
而特种热管由于采用无机固态物质及少量液态，管内压强小，从而使用温度范围大，不会发生爆管现象，也不会在管内发生化学反应，而生成不凝性气体。普通钢水热管的传热功率为415W/cm，而特种热管的传热功率是其三倍。 (end)&&&&详解散热原理与发展渊源 热管散热技术介绍随着PC的蓬勃发展以及主流处理器功率的不断提高，散热问题更加引人关注。这一点也造就了散热器产品市场的蓬勃发展。从386、486那个“清爽”的年代我们还不知道散热器是何物，到如今的风冷、水冷各类产品极大丰富的市场，只经历了短短几年的时间。　　一、CPU散热器的发展历史　　可以说cpu散热器大致有下面几个发展时代　　1、486时代　　2、586时代　　3、p2时代　　4、p3对决athlon的时代　　(1)厚底储热　　(2)传热材料(铝、铜)导热　　(3)多鳍片大散热面积散热　　(4)高转速大风量风扇协助散热　　5、p4和athlonxp时代　　(1)底部进一步加厚增强储热能力　　(2)使用铜底或者铜芯加强导热能力，在材料上求新，用导热能力更好的材料，热管开始应用。　　(3)增多鳍片，改变鳍片的形状、结构，增大散热面积，减少风阻，　　(4)换用大尺寸风扇，增大风量和风压　　6、新核心p4、athlon64以及双核心cpu时代　　以前的设计思想简单的把散热器分为风扇和散热片两部分，而现在则完全不同，现在的高端散热器把吸热、储热、导热、散热这四个部分分开考虑。　　如果把仅用一个CPU散热器就可以完成散热系统组建的年代比喻成“散热旧时代”的话，那么我们即将迎来的是一个崭新的散热时代，一个突出系统散热和静音散热概念的新时代。　　“散热片+风扇”的这对组合仍然是今天主流散热器的核心部分，也就是我们常见的风冷散热器。风冷散热器的工作原理非常简单，CPU核心发出的热量通过硅脂迅速传递到散热片上，在风扇转动形成的气流下将滞留在散热片上的热量散发出去。　　纯铜散热器和铜铝散热器交替着控制了年的散热器市场，纯铜散热器直至今日仍然在主流散热器市场上广受欢迎，主要是因为回流焊接工艺的不断完善。发热量在不停的提高再提高，铜铝结合散热器和纯铜散热器也只能在一段时间内发挥作用，便要再次回到增大散热片和增强风扇的老路上，传统的散热技术已经遇到瓶颈，全面采用新的散热技术势在必行。　　2004年，我们听到了一个新名词——热管，在短短几个月内，这个新鲜而又神秘的技术成为众多DIYer的宠儿。虽然热管技术早在2000年就曾经在零售市场出现过，但更多的时候还是被运用到笔记本电脑和准系统上，真正走入DIY主流市场是在今年年初。热管在散热器领域的运用打破了传统散热器的设计理念，从散热原理到散热器设计结构上都发生了很大的变化。先进技术取代落后技术是一种必然，热管技术将是2005年散热领域中最耀眼的一颗星。　　而如今一个新的散热时代----整体散热解决方案时代正在到来，日，“2007年华硕散热器技术与策略沟通会”在京召开，华硕电脑中国业务群散热器产品线产品总监高勇借此机会向业界正式阐述了华硕散热器产品线2007年的市场策略和产品推出计划，并重点介绍了本次两款产品所完美诠释的“华硕整体散热解决方案”，宣告散热器正进入每个PC用户的生活。散热器不再是骨灰级超频玩家的私属专利，对每天都跟电脑亲密接触的用户来说，拥有一款散热和静音完美平衡的散热器将直接提升用户的品质生活，也拉开了这是时代的序幕。　　一家专业散热器网站用户购买散热器意向的统计数据表明，12%的用户在购买散热器的时候更加关注散热性能，而未表示出对散热器的音噪的足够重视;17%的用户认为在不选择超频，不长时间使用电脑的时候，对散热器的音噪控制要求更加苛刻;事实上，除了极少数人对于散热器漠不关心之外，在近68%的用户眼中，他们想要的散热器是具有足够散热性能的同时，其所发出的声音还不至于对他们的生活品质有任何的羁绊。　　“顾客总会问问散热器的声音有多大，”一些散热器代理经销商谈到，“因为这是他们可以直观感觉得到的。”他们的销售统计数据也可以佐证这样的观点：散热性能不错、静音效果非凡的产品更容易引起用户的消费行为，成为销售量的绝对保证。　　如何找到散热与静音的平衡，实现散热静音两手抓、两手都要硬的整体散热解决方案，是厂商们满足从骨灰级超频玩家追求超强散热性能到一般PC用户强调冷静平衡的个性化需求，提升不同需求层次用户生活品质的唯一选择了。　　在经过一段长时间提高散热器散热性能的“攀比”之后，众多厂家发现，这是场激烈有余、精彩不足的战争。散热器的散热效能提升幅度之小让他们感觉到了些许意外，更让他们失意的则是这些散热器并没有为他们的市场带来预期的增长。　　到散热器已经逐渐步入大众体验阶段的时候，散热器厂商们要想做大做强，只有找到散热与静音的平衡才能满足用户们体验宁静工作状态，提升生活品质的需求已经成为业界共识。现在，不管是TT火星9还是大台风，无论是冰玲珑还是风神匠，静音都成为了TT、酷冷至尊等厂家新的改进目标。他们知道，要么趋近“冷静”平衡的大潮，要么接受市场被在静音与散热上表现得更加平衡的整体解决方案厂商一步步蚕食的命运。　　现在的问题是，在那里可以找到“冷静”的黄金分割?　　作为世界首屈一指的板卡厂商，对于散热器的产品布局，华硕在一开始就有清晰的认识：CPU散热器不仅仅要追求超强的散热能力，同时还要给用户以绝佳的使用体验。自华硕推出的第一款散热器产品直到现在刚刚揭开神秘面纱的Triton 70、Arctic Square，从世界一流的台北试验室里走出来的产品无一不是冷静平衡的绝佳典范。Triton 70(海神70)、Arctic Square(极地冰城)前面，还有V-Nardo、Star Ice、Chilly Vent、Silent Square、Silent Knight、V60等一串响亮的名字。不过，这要归功于华硕拥有恒温恒湿机、风洞、噪音实验室、标准Intel、AMD 散热测试平台，标准 VGA 散热测试系统以及各种专业测试仪器，以及批经验丰富的散热，噪音测试工程师。　　可以说，在散热性能上，各大厂商之间并不存在明显的差距。不过，为了找到“冷”“静”的最佳切合点，华硕在增加散热器产品线后，在加大散热器散热效能研发的同时，专业的噪音工程人员，同时不断的进行整合风扇、散热器以及系统的噪音分析。其独有的Inner fan技术运用以及Vapo 气化轴承的引入，将全系列冷静精品散热器的音噪控制到16-25dBA之间，华硕的冷静平衡足以傲视群雄。　　纵观华硕散热器主流产品，华硕在设计高效散热器时会根据风扇的特性，如风流及风压来选择合适的风扇。此外也会进行空气流场和热场的分布模拟分析，力求为降温找出更好的解决办法。这也是为什么华硕能够拥有重量轻、噪音低等强悍效能的散热器。旗下Triton 70(海神70)、Arctic Square(极地冰城)、Silent Knight(沉默武者)等全线产品都是“冷静”兼备。纯铜底座加导热管技术以及高密度铝质散热片，加上PWM智控轴承风扇，可以使两款产品的散热效能较盒装风扇有降低6-16度的惊人表现。而Vapo气化轴承的引入，使风扇经久耐用、稳定且能显著降低音噪，一般工作状态下两款产品的噪音仅为22、25dBA。华硕Lion Square(狮子王)也不例外，9厘米风扇具有PWM自动温感功能，能够自动依据CPU温度来控制风扇转速， 并将噪音值控制在最低16分贝， 让玩家享受极静空间。　　对于逐渐步入大众生活的散热器，散热和静音的平衡已经逐渐成为大众生活的平常需求，整体散热解决方案已经昭示着未来发展趋向。　　众所周知电子器件的工作温度直接决定其使用寿命和稳定性，要让PC各部件的工作温度保持在合理的范围内，除了保证PC工作环境的温度在合理范围内之外，还必须要对其进行散热处理。而随着PC计算能力的增强，功耗与散热问题日益成为不容回避的问题。一般说来，PC内的热源大户包括CPU、主板(南桥、北桥及VRM部分)、显卡以及其他部件如硬件、光驱等，它们工作时消耗的电能会有相当一部分转化为热量。尤其对CPU而言，如果用户进行了超频，其内部元件的发热量更是不可小觑，要保证其稳定地工作更必须有效地散热。　　热传递的原理与基本方式　　学过中学物理的朋友都知道，热传递主要有三种方式：　　第一传导：物质本身或当物质与物质接触时，能量的传递就被称为热传导，这是最普遍的一种热传递方式，由能量较低的粒子和能量较高的粒子直接接触碰撞来传递能量。相对而言，热传导方式局限于固体和液体，因为气体的分子构成并不是很紧密，它们之间能量的传递被称为热扩散。　　热传导的基本公式为“Q=K×A×ΔT/ΔL”。其中Q代表为热量，也就是热传导所产生或传导的热量;K为材料的热传导系数，热传导系数类似比热，但是又与比热有一些差别，热传导系数与比热成反比，热传导系数越高，其比热的数值也就越低。举例说明，纯铜的热传导系数为396.4，而其比热则为0.39;公式中A代表传热的面积(或是两物体的接触面积)、ΔT代表两端的温度差;ΔL则是两端的距离。因此，从公式我们就可以发现，热量传递的大小同热传导系数、热传热面积成正比，同距离成反比。热传递系数越高、热传递面积越大，传输的距离越短，那么热传导的能量就越高，也就越容易带走热量。　　第二对流：对流指的是流体(气体或液体)与固体表面接触，造成流体从固体表面将热带走的热传递方式。　　具体应用到实际来看，热对流又有两种不同的情况，即：自然对流和强制对流。自然对流指的是流体运动，成因是温度差，温度高的流体密度较低，因此质量轻，相对就会向上运动。相反地，温度低的流体，密度高，因此向下运动，这种热传递是因为流体受热之后，或者说存在温度差之后，产生了热传递的动力;强制对流则是流体受外在的强制驱动(如风扇带动的空气流动),驱动力向什么地方，流体就向什么地方运动，因此这种热对流更有效率和可指向性。　　热对流的公式为“Q=H×A×ΔT”。公式中Q依旧代表热量，也就是热对流所带走的热量;H为热对流系数值，A则代表热对流的有效接触面积;ΔT代表固体表面与区域流体之间的温度差。因此热对流传递中，热量传递的数量同热对流系数、有效接触面积和温度差成正比关系;热对流系数越高、有效接触面积越大、温度差越高，所能带走的热量也就越多。　　第三辐射：热辐射是一种可以在没有任何介质的情况下，不需要接触，就能够发生热交换的传递方式，也就是说，热辐射其实就是以波的形式达到热交换的目的。　　既然热辐射是通过波来进行传递的，那么势必就会有波长、有频率。不通过介质传递就需要的物体的热吸收率来决定传递的效率了，这里就存在一个热辐射系数，其值介于0～1之间，是属于物体的表面特性，而刚体的热传导系数则是物体的材料特性。一般的热辐射的热传导公式为“Q =E×S×F×Δ(Ta-Tb)”。公式中Q代表热辐射所交换的能力，E是物体表面的热辐射系数。在实际中，当物质为金属且表面光洁的情况下，热辐射系数比较小，而把金属表面进行处理后(比如着色)其表面热辐射系数值就会提升。塑料或非金属类的热辐射系数值大部分都比较高。S是物体的表面积，F则是辐射热交换的角度和表面的函数关系，但这里这个函数比较难以解释。Δ(Ta-Tb)则是表面a的温度同表面b之间的温度差。因此热辐射系数、物体表面积的大小以及温度差之间都存在正比关系。　　任何散热器也都会同时使用以上三种热传递方式，只是侧重有所不同。以CPU散热为例，整个热传导过程包括4个环节，第一是CPU ，它是热源产生者，热由CPU工作不断地散发出来;第二是底座和散热片是热的传导体，底座与CPU核心紧密接触的散热片底座以将热以传导的方式传递到散热片;第三是风扇是增加热传导和指向热传导的媒介，到达散热片的热量再通过其他方式如风扇吹动将热量送走;第四是空气，这是热交换的最终流向，要保证有良好的散热，机箱内部就得有充裕空间和科学的风道。　　散热方式　　一般说来，依照从散热器带走热量的方式，可以将散热器分为主动式散热和被动式散热。所谓的被动式散热，是指通过散热片将热源如CPU产生的热量自然散发到空气中，其散热的效果与散热片大小成正比，但因为是自然散发热量，效果当然大打折扣，常常用在那些对空间没有要求的设备中，或者用于为发热量不大的部件散热，如部分普及型主板在北桥上也采取被动式散热。对于个人使用的PC机来说，绝大多数采取主动式散热方式，主动式散热就是通过风扇等散热设备强迫性地将散热片发出的热量带走，其特点是散热效率高，而且设备体积小。　　主动式散热，从散热方式上细分，可以分为风冷散热、液冷散热、热管散热、半导体制冷、化学制冷等等。　　风冷　　风冷散热是最常见的散热方式，相比较而言，也是较廉价的方式。风冷散热从实质上讲就是使用风扇带走散热器所吸收的热量。具有价格相对较低，安装方便等优点。但对环境依赖比较高，例如气温升高以及超频时其散热性能就会大受影响。　　液冷　　液冷散热是通过液体在泵的带动下强制循环带走散热器的热量，与风冷相比，具有安静、降温稳定、对环境依赖小等等优点。液冷的价格相对较高，而且安装也相对麻烦一些。同时安装时尽量按照说明书指导的方法安装才能获得最佳的散热效果。出于成本及易用性的考虑，液冷散热通常采用水做为导热液体，因此液冷散热器也常常被称为水冷散热器。　　热管　　热管属于一种传热元件，它充分利用了热传导原理与致冷介质的快速热传递性质，通过在全封闭真空管内的液体的蒸发与凝结来传递热量，具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度等一系列优点，并且由热管组成的换热器具有传热效率高、结构紧凑、流体阻损小等优点。其导热能力已远远超过任何已知金属的导热能力。　　半导体制冷　　半导体制冷就是利用一种特制的半导体制冷片在通电时产生温差来制冷，只要高温端的热量能有效的散发掉，则低温端就不断的被冷却。在每个半导体颗粒上都产生温差，一个制冷片由几十个这样的颗粒串联而成，从而在制冷片的两个表面形成一个温差。利用这种温差现象，配合风冷/水冷对高温端进行降温，能得到优秀的散热效果。半导体制冷具有制冷温度低、可靠性高等优点，冷面温度可以达到零下10℃以下，但是成本太高，而且可能会因温度过低导致CPU结露造成短路，而且现在半导体制冷片的工艺也不成熟，不够实用。　　化学制冷　　所谓化学制冷，就是使用一些超低温化学物质，利用它们在融化的时候吸收大量的热量来降低温度。这方面以使用干冰和液氮较为常见。比如使用干冰可以将温度降低到零下20℃以下，还有一些更“变态”的玩家利用液氮将CPU温度降到零下100℃以下(理论上)，当然由于价格昂贵和持续时间太短，这个方法多见于实验室或极端的超频爱好者。决定散热效果的几个方面　　第一、材质的选择　　热传导系数 (单位: W/mK)　　银 429 铜 401　　金 317 铝 237　　铁 80 铅 34.8　　1070型铝合金 226 1050型铝合金 209　　6063型铝合金 201 6061型铝合金 155　　一般说来，普通风冷散热器自然要选择金属作为散热器的材料。对所选用的材料，希望其同时具有高比热和高热传导系数，从上可以看出，银和铜是最好的导热材料，其次是金和铝。但是金、银太过昂贵，所以，目前散热片主要由铝和铜制成。相比较而言，铜和铝合金二者同时各有其优缺点：铜的导热性好，但价格较贵，加工难度较高，重量过大，且铜制散热器热容量较小，而且容易氧化。另一方面纯铝太软，不能直接使用，都是使用的铝合金才能提供足够的硬度，铝合金的优点是价格低廉，重量轻，但导热性比铜就要差很多。所以在散热器的发展史上也出现了以下几种材质的产品：　　纯铝散热器　　纯铝散热器是早期最为常见的散热器，其制造工艺简单，成本低，到目前为止，纯铝散热器仍然占据着相当一部分市场。为增加其鳍片的散热面积，纯铝散热器最常用的加工手段是铝挤压技术，而评价一款纯铝散热器的主要指标是散热器底座的厚度和Pin-Fin比。Pin是指散热片的鳍片的高度，Fin是指相邻的两枚鳍片之间的距离。Pin-Fin比是用Pin的高度(不含底座厚度)除以Fin，Pin-Fin 比越大意味着散热器的有效散热面积越大，代表铝挤压技术越先进。　　纯铜散热器　　铜的热传导系数是铝的1.69倍，所以在其他条件相同的前提下，纯铜散热器能够更快地将热量从热源中带走。不过铜的质地是个问题，很多标榜“纯铜散热器”其实并非是真正的100%的铜。在铜的列表中，含铜量超过99%的被称为无酸素铜，下一个档次的铜为含铜量为85%以下的丹铜。目前市场上大多数的纯铜散热器的含铜量都在介于两者之间。而一些劣质纯铜散热器的含铜量甚至连85%都不到，虽然成本很低，但其热传导能力大大降低，影响了散热性。此外，铜也有明显的缺点，成本高，加工难，散热器质量太大都阻碍了全铜散热片的应用。红铜的硬度不如铝合金AL6063，某些机械加工(如剖沟等)性能不如铝;铜的熔点比铝高很多，不利于挤压成形( Extrusion )等等问题。　　铜铝结合技术　　在考虑了铜和铝这两种材质各自的缺点后，目前市场部分高端散热器往往采用铜铝结合制造工艺，这些散热片通常都采用铜金属底座，而散热鳍片则采用铝合金，当然，除了铜底，也有散热片使用铜柱等方法，也是相同的原理。凭借较高的导热系数，铜制底面可以快速吸收CPU释放的热量;铝制鳍片可以借助复杂的工艺手段制成最有利于散热的形状，并提供较大的储热空间并快速释放，这在各方面找到了的一个均衡点。　　第二、制作工艺　　1.底座的制作工艺　　要提高散热器底座的热传导能力，选用具有较高的热传导系数的材质是一方面，但另一方面也要解决好热源如CPU与散热器底座的结合的紧密程度问题。根据热传导的定律，在材质固定的前提下，传导能力与接触面积成正比，与接触距离成反比。接触面积越大，就能使热量越快地散发出去，但对CPU来说其Die是固定的，所以结合距离就更显重要。　　常用的底面处理工艺包括：　　拉丝工艺(研磨)　　拉丝工艺也是使用最多的底面处理工艺。拉丝时使用某种表面具有一定粗糙程度及硬度的工具，常见的如砂纸、锉等，对物体处理表面进行单向、反复或旋转的摩擦，借助工具粗糙表面摩擦时的剪削效果去除处理表面的凸出物;当然，磨平凸出物的同时也会在原本平整的表面上造成划痕。故而应采用由粗到细循序渐进的过程，逐渐减小处理表面的粗糙程度。　　盘铣工艺(切削)　　盘铣工艺是指将散热器底面固定之后通过高速旋转的刀具切割散热器表面，刀具始终在同一平面内旋转，因此切割出来的底面非常平整。与拉丝工艺相同，盘铣工艺使用的刀具越精细，切割出的底面的平整程度越高。盘铣工艺的制造成本较高，但相对拉丝只需要两三道工序，比较省时，并且效果也比较理想。　　数控机床　　数控机床应用于散热片的底面平整处理主要采用的工艺仍然是铣。但与传统盘铣不同，数控铣床的刀具可以通过单片机精确控制与散热片间的相对距离。刀具接触散热片底面后，两者水平方向相对运动，即可对传统盘铣中刀具空隙留下的未处理部分进行切削，而达到完整的平面效果，不许任何后续处理即可获得镜面一般的效果，平整度可小于0.001mm。　　其他工艺　　除上述几种外，还有其他对散热器底处理的工艺，如抛光，不过，相对而言，抛光处理更多地是出于散热器美观方面的考虑，对散热器底面平整度没有太大的改善，且处理成本较高。　　2.常见的铜铝结合工艺　　扦焊　　扦焊是采用熔点比母材熔点低的金属材料作为焊料，在低于母材熔点而高于焊料熔点的温度下，利用液态焊料润湿母材，填充接头间隙，然后冷凝形成牢固接合界面的焊接方法。主要工序有：材料前处理、组装、加热焊接、冷却、后处理等工序。常用的扦焊方式是锡扦焊,铝表面在空气中会形成一层非常稳定的氧化层(AL2O3),使铜铝焊接难度较高,这是阻碍焊接的最大因素。必须要将其去除或采用化学方法将其去除后并电镀一层镍或其它容易焊接的金属，这样铜铝才能顺利焊接在一起。散热片上的铜底是进行热的传导，要求的不仅是机械强度，更重要的是焊接的面积要大(焊着率要高)，才能有效地提升散热效能，否则不断不会提升散热效能，反而会使其比全铝合金的散热片更加糟糕。　　贴片、螺丝锁合　　贴片工艺是将薄铜片通过螺丝与铝制底面结合，这样做的主要目的是增加散热器的瞬间吸热能力，延长一部分本身设计成熟的纯铝散热器的生命周期。经过测试发现：在铝散热片底部与铜块之间使用高性能导热介质，施加80Kgf的力压紧后用螺丝将其锁紧，其散热效果与铜铝焊接的效果相当，同样达到了预计的散热效能提升幅度。这种方法较焊接简单, 而且品质稳定，制程简单，投入设备成本较焊接低，不过只是作为改进，所以性能提升不明显。虽然有散热膏填充，铜片与铝底之间的不完全接触仍然是热量传递的最大障碍。　　塞铜 嵌铜　　塞铜方式主要有两种，一种是将铜片嵌入铝制底板中，常见于用铝挤压工艺制造的散热器中。由于铝制散热器底部的厚度有限，嵌入铜片的体积也受到限制。增加铜片的主要目的是加强散热器的瞬间吸热能力，而且与铝制散热器的接触也很有限，所以大多数情况下，这种铜铝散热器比铝制散热器的效果好不了多少，在接触不良的情况下，甚至为妨碍散热。还有一种是将铜柱嵌入鳍片呈放射状的铝制散热器中。Intel原装散热器就是采用了这样的设计。铜柱的体积较大，与散热器的接触较为充分。采用铜柱后，散热器的热容量和瞬间吸热能力都能增长。这种设计也是目前OEM采用较多的。　　3.散热器的加工成型技术　　从某些角度看，散热器的加工成型技术决定了散热器的最终性能，也是厂商技术实力的最重要体现。目前散热器的主流成型技术多为如下几类：　　铝挤压技术(Extruded)　　铝挤压技术简单的说就是将铝锭高温加热至约 520~540℃，在高压下让铝液流经具有沟槽的挤型模具，作出散热片初胚，然再对散热片初胚进行裁剪、剖沟等处理后就做成了我们常见到的散热片。铝挤压技术较易实现，且设备成本相对较低，也使其在前些年的低端市场得到广泛的应用。一般常用的铝挤型材料为 AA6063，其具有良好热传导率(约160~180 W/m.K)与加工性。不过由于受到本身材质的限制散热鳍片的厚度和长度之比不能超过1：18，所以在有限的空间内很难提高散热面积，故铝挤散热片散热效果比较差，很难胜任现今日益攀升的高频率CPU。　　铝压铸技术　　除铝挤压技术外，另一个常被用来制造散热片的制程方式为铝压铸，通过将铝锭熔解成液态后，填充入金属模型内，利用压铸机直接压铸成型，制成散热片，采用压注法可以将鳍片做成多种立体形状，散热片可依需求作成复杂形状，亦可配合风扇及气流方向作出具有导流效果的散热片，且能做出薄且密的鳍片来增加散热面积，因工艺简单而被广泛采用。一般常用的压铸型铝合金为ADC12，由于压铸成型性良好，适用于做薄铸件，但因热传导率较差(约 96 W/m.K)，现在国内多以 AA1070 铝料来做为压铸材料，其热传导率高达 200 W/m.K 左右，具有良好的散热效果。不过，以 AA1070 铝合金压铸散热器存在着一些其自身无法克服的先天不足：　　(1)压铸时表面流纹及氧化渣过多，会降低热传效果。　　(2)冷却时内部微缩孔偏高，实质热传导率降低(K&200 W/m.K)。　　(3)模具易受侵蚀，致寿命较短。　　(4)成型性差，不适合薄铸件。　　(5)材质较软，容易变型。　　接合型制程　　这类散热器是先用铝或铜板做成鳍片，之后利用导热膏或焊锡将它结合在具有沟槽的散热底座上。结合型散热器的特点是鳍片突破原有的比例限制，散热效果好，而且还可以选用不同的材质做鳍片。此制程之优点为散热器Pin-Fin比可高达60以上，散热效果佳，且鳍片可选用不同材质制作。其缺点在于利用导热膏和焊锡接结合的鳍片与底座之间会存在介面阻抗问题，从而影响散热，为了改善这些缺点，散热器领域又运用了2种新技术。首先是插齿技术，它是利用60吨以上的压力，把铝片结合在铜片的基座中，并且铝和铜之间没有使用任何介质，从微观上看铝和铜的原子在某种程度上相互连接，从而彻底避免了传统的铜铝结合产生介面热阻的弊端，大大提高了产品的热传到能力。　　其次是回流焊接技术，传统的接合型散热片最大的问题是介面阻抗问题，而回流焊接技术就是对这一问题的改进。其实，回流焊接和传统接合型散热片的工序几乎相同，只是使用了一个特殊的回焊炉，它可以精确的对焊接的温度和时间参数进行设定，焊料采用用铅锡合金，使焊接和被焊接的金属得到充分接触，从而避免了漏焊空焊，确保了鳍片和底座的连接尽可能紧密，最大限度降低介面热阻，又可以控制每一个焊点的焊铜融化时间和融化温度，保证所有焊点的均匀，不过这个特殊的回焊炉价格很贵，主板厂商用的比较多，而散热器厂商则很少采用。一般说来，采取这种工艺的散热器多用于高端，价格较为昂贵。　　可挠性制程　　可挠性制程通过先将铜或铝的薄板，以成型机折成一体成型的鳍片，然后用穿刺模将上下底板固定，再利用高周波金属熔接机，与加工过的底座焊接成一体，由于制程为连续接合，适合做高厚长比的散热片，且因鳍片为一体成型，利于热传导的连续性，鳍片厚度仅有0.1mm，可大大降低材料的需求，并在散热片容许重量内得到最大热传面积。为达到大量生产，并克服材质接合时之接口阻抗，制程部份采上下底板同时送料，自动化一贯制程，上下底板接合采高周波熔焊接合，即材料熔合来防止接口阻抗的产生，以建立高强度、紧密排列间距的散热片。由于制程连续，故能大量生产，且由于重量大幅减轻，效能提升，所以能增加热传效率。　　锻造制程　　锻造工艺就是将铝块加热后将铝块加热至降伏点，利用高压充满模具内而形成的，它的优点是鳍片高度可以达到50mm以上，厚度1mm以下，能够在相同的体积内得到最大的散热面积，而且锻造容易得到很好的尺寸精度和表面光洁度。但锻造时，由于冷却塑性流变时会有颈缩现象，使散热片易有厚薄、高度不均的情况产生，进而影响散热效率，因金属的塑性低，变形时易产生开裂，变形抗力大，需要大吨位(500吨以上)的锻压机械，也正因为设备和模具的高昂费用而导致产品成本极高。且因设备及模具费用高昂，除非大量生产否则成本过高。　　刨床、切削工艺　　刨床式制程即先以挤型方式做出带有凹槽之长条状的胚子，再使用特殊的刀具，将初胚削出一层层的鳍片出来，其散热鳍片的厚度可薄至 0.5mm 以下，且鳍片与底板是一体成型，从而避免接口阻抗这一多材质结合时的大麻烦。其缺点则是，在成型的过程中，由于材料应力集中，鳍片与底板接合处会产生肉眼不易察觉的裂缝，进而影响散热器的散热性能，且由于废料、量产能力及次品率等问题，使得制作成本较高。切削技术则是对一整块金属进行一次性切削，形成很薄、很密散热鳍片，从而有效地增加了散热面积。由于要进行切削，金属的硬度不能太高，所以铝的含量会比普通铝合金散热片稍高，成型后的散热器质量很轻，安装方便。这种技术虽然原料成本与普通压铸成型的散热器相当，但工艺要求高，加工困难，因此产品并不多。　　精密切割技术　　精密切割技术是将一块整体的型材(铝/铜)，根据需要用特殊的切割机床在基座上切割出指定间距的散热鳍片。相比传统的铝挤压工艺，精密切割技术可以在单位体积内切割出更大的散热面积(增加50%以上)。精密切割技术切割出的散热片表面会形成粗颗粒，这种粗颗粒可以使散热片和空气的接触面更大，提升散热效率。精密切割的最大优势是散热器属于整体切割成型，散热鳍片和散热底座结合为一体，精密切割技术制造的散热片不存在介面热阻的问题，热传导效率非常高。　　扩展结合工艺　　扩展结合工艺跟插齿工艺有些类似，先将铝或铜板做成鳍片，在高温下将鳍片插入带沟槽的散热器底部，不过扩展结合工艺在插入鳍片的同时还要塞入一个短铜片以产生过盈连接并提高散热鳍片与散热器底部的连接面积，来减小接触热阻，该工艺的接触热阻非常不错，该工艺已经被不少日系厂商所采用。　　折叶(Fold FIN)技术　　Fold FIN(金属折叶)技术在原理上与Skiving技术类似，是将单片的鳍片排列在特殊材料焊接的散热片底板上，由于鳍片可以达到很薄，鳍片间距也非常大，在单位面积可以使有效散热面积倍增，从而大大提高散热效果。一般说来，折叶工艺并非一项单独的制造工艺，它往往伴随回流焊接工艺。使用折叶工艺可以更好的控制焊接的精度，同时提高鳍片的强度。折叶后鳍片之间相互连接，还可以改善热量传递。Fold FIN技术也很复杂，一般厂家很难保证金属折叶和底部接触紧密，如果这点做得不好，散热效果会大打折扣。　　压固法　　将众多的铜片或铝片叠加起来，将其中一个侧面加压并抛光与CPU核心接触，另一侧面伸展开来作为散热片的鳍片。压固法制作的散热器其特点是鳍片数量可以做的很多，而且不需要很高的工艺就能保证每个鳍片都能与CPU核心保持良好的接触而各个鳍片之间也通过压固的方式有着紧密的接触，彼此之间的热量传导损失也会明显降低，因此这种散热器的散热效果往往不错。　　第三、风扇　　对风冷散热器而言，最终都要通过风扇的强制对流来加快热量的散发，因此一款风扇的好坏，对整个散热效果起到了决定性的作用。配备一个性能优良的CPU风扇也是保证整部电脑顺利运转的关键因素之一。决定风扇最终散热性能的因素很多，主要包括风量、转速、噪音、使用寿命长短、采用何种扇叶轴承等。　　1.风量　　风量是指风冷散热器风扇每分钟排出或纳入的空气总体积，如果按立方英尺来计算，单位就是CFM;如果按立方米来算，就是CMM。散热器产品经常使用的风量单位是CFM(约为0.028立方米/分钟)。50x50x10mm CPU风扇一般会达到10 CFM，60x60x25mm风扇通常能达到20-30的CFM。在散热片材质相同的情况下，风量是衡量风冷散热器散热能力的最重要的指标。显然，风量越大的散热器其散热能力也越高。这是因为空气的热容比率是一定的，更大的风量，也就是单位时间内更多的空气能带走更多的热量。当然，同样风量的情况下散热效果和风的流动方式有关。　　风量和风压　　风量和风压是两个相对的概念。一般来说，在厂商节约成本的考量下，要设计风扇的风量大，就要牺牲一些风压。如果风扇可以带动大量的空气流动，但风压小，风就吹不到散热器的底部(这就是为什么一些风扇转速很高，风量很大，但就是散热效果不好的原因)，相反地，风压大则往往意味着风量就小，没有足够的冷空气与散热片进行热交换，也会造成散热效果不好。一般铝质鳍片的散热片要求风扇的风压足够大，而铜质鳍片的散热片则要求风扇的风量足够大;鳍片较密的散热片相比鳍片较疏的散热片，需要更大风压的风扇，否则空气在鳍片间流动不畅，散热效果会大打折扣。所以说不同的散热器，厂商会根据需要配合适当风量、风压的风扇，而并不是单一追求大风量或者高风压的风扇。　　风扇转速　　风扇转速是指风扇扇叶每分钟旋转的次数，单位是rpm。风扇转速由电机内线圈的匝数、工作电压、风扇扇叶的数量、倾角、高度、直径和轴承系统共同决定。转速和风扇质量没有必然的联系。风扇的转速可以通过内部的转速信号进行测量，也可以通过外部进行测量(外部测量是用其它仪器看风扇转的有多快，内部测量则直接可以到BIOS里看，也可以通过软件看。内部测量相对来说误差大一些)。随着应用情况与环境温度的变化，有时需要不同转速风扇来满足需求。一些厂商特意设计出可调节风扇转速的散热器，分手动和自动两种。手动的主要是让用户可以在冬天使用低转速获得低噪音，夏天时使用高转速获得好的散热效果。自动类调温散热器一般带有一个温控感应器，能够根据当前的工作温度(如散热片的温度)自动控制风扇的转速，温度高则提高转速，温度低则降低转速，以达到一个动态的平衡，从而让风噪与散热效果保持一个最佳的结合点。　　2.风扇噪音　　除了散热效果之外，风扇的工作噪音也是人们普遍关注的问题。风扇噪音是风扇工作时产生杂音的大小，受多方面因素影响，单位为分贝(dB)。测量风扇的噪声时需要在噪声小于17dB的消音室中进行，距离风扇一米，并沿风扇转轴的方向对准风扇的进气口，采用A加权的方式进行测量。风扇噪声的频谱特性也很重要，因此还需要用频谱仪记录风扇的噪声频率分布情况，一般要求风扇的噪声要尽量的小，而且不能存在异音。风扇噪音与摩擦力、空气流动有关。风扇转速越高、风量越大，造成的噪音也会越大，另外风扇自身的震动也是不可忽视的因素。当然高品质的风扇的自身震动会很小，但前面两个者却是难以克服的。要解决这个问题，我们可以尝试使用尺寸较大的风扇。应在在风量相同的情况下，大风扇在较低转速时的工作噪声要小于小风扇在高转速时的工作噪声。另外一个我们容易忽略的因素是风扇的轴承。由于风扇高速转动时转轴和轴承之间要摩擦碰撞，所以也是风扇噪声的一个主要来源。　　风扇噪音的来源有：　　(1)振动　　假如风扇转子转动时转子的物理质心与转轴惯性中心不在同一轴上，便会造成转子的不平衡。转子的物理质心与转轴惯性中心的最近距离称为偏心距，转子不不衡造成偏心距，当转子转动时由于离心力的作用产生一作用力于转轴支架而形成振动，且振动经由基路径传递到机械各部份。　　(2)风噪　　风扇工作时，由于叶片周期性地承受出口不均匀气流的脉动力作用，产生噪声;另一方面，由于叶片本身及叶片上压力的不均匀分布，转动时对周围气体及零件的扰动也构成旋转噪声;此外由于气体流经叶片时产生湍流附层面、旋涡及旋涡脱离，引起叶片上压力分布的脉动而产生涡流噪声。这三种原因所引起的噪音可以综合性地称为“切风噪音”,一般风量风压大的风扇，其切风噪声也较大。　　(3)异音　　风噪听起来只有单纯的风声，而异音则不同，风扇运转时，除风声外，若还有其它声音发出，即可判断风扇出现了异音。异音可能因轴承内有异物或变形，以及组装不当而出现碰撞，或电机绕组缠绕不均，造成松脱，都可能产生异音。　　3.风扇的使用寿命　　风扇的使用寿命是指散热器产品正常工作的无故障工作时间，优质产品的使用寿命一般都能达到几万小时。在价格和性能差不多的情况下，选择使用寿命长的产品显然更能保护我们的投资。风扇的寿命由：电机寿命、使用环境、电力供应等各方面因素所组成。　　4.散热风扇的送风形式　　轴流风机　　最广泛的形式就是用轴流风机向下吹风，之所以这么流行是因为综合效果好且成本低廉。此外，还有将轴流风机的方向反过来，变成向上抽风的形式，这种方式最近似乎变得越来越常见。两种送风形式的差别在于气流形式的不同，鼓风时产生的是紊流，风压大但容易受到阻力损失;抽风时产生的是层流，风压小但气流稳定。理论上说，紊流的换热效率比层流大得多，因此才成为主流设计形式。但是气流的运动与散热片也有直接关系。在某些散热片设计中(比如过于紧密的鳍片)，气流受散热片阻碍非常大，此时采用抽风可能会有更好的效果。至于采用侧面鼓风的设计，通常不会和顶部鼓风的效果有什么差别。而比较有效的改进方法是建立CPU专用的散热风道，这样便不会受到CPU附近热空气的影响，相当于降低了环境温度。轴流风机虽然应用广泛，但是也存在固有的缺陷。轴流风机受电机位置的阻挡，气流不能流畅通过鼓风区域的中部，这称为“死区”。而在典型的散热片上，恰恰中部鳍片的温度最高。由于存在这种矛盾，采用轴流风机时，散热片的散热效果并不充分。　　离心风机　　离心风机是与轴流风机完全不同鼓风形式，也逐渐开始使用在CPU散热当中，通常被电脑用户称为“涡轮风扇”。这种风扇的优越之处在于很好地解决了“死区”问题。离心风扇与传统风扇的不同之处是其叶片旋转是在垂直的平面内进行的，进风口位于风扇的侧面。散热器底面接收到的气流分布较均匀。离心风机的鼓风方向上没有障碍物，所以在各个位置都有同样的气流。同时它的风压和风量的调节范围也更大，转速控制的效果更好。负面的影响和大功率轴流风机一样——价格高、噪音大。　　其他改进风道的设计　　另外一种解决风力盲区的办法是改变风扇的出风方向。传统的散热器安装方式是气流朝下，即垂直于CPU。改进风道设计之后，风扇改为侧向吹风，让气流的方向平行于CPU。　　侧向吹风的首要好处是彻底解决风力盲区，因为气流是平行通过散热鳍片的，气流截面的四条边上的气流速度最快，而CPU的发热点正好位于一条边上。这样CPU 散热底座吸收的热量可以被及时带走。另外一个好处是没有反弹的风压(通常向下吹风时，一部分气流冲至散热底面并反弹，这会影响散热器内的气流运动方向，使的热交换的效率受到损失)。热交换效率要高于向下吹风。　　4.风扇的叶片　　散热器风扇的效能主要取决于：风扇扇叶直径和轴向长度;风扇的转速;扇叶的形状等因素。CPU风扇的叶片通常在6片到12片之间。一般说来，叶片数量较少的容易产生较大的风压，但运转噪音也较大;而叶片数量较多的则恰恰相反。　　叶片形状　　有镰刀型、梯形和AVC专利的折缘型等。相对来说，镰刀型扇叶运转时比较平稳安静，但所能产生的风压也较小;梯形扇叶容易产生较大风压，但噪音也较大。折缘型是最优秀的设计，在保持低噪音的同时能产生较大的风压，但目前仅用于AVC自己的产品中。目前见得较多的是镰刀型的设计。设计优秀的扇叶，能在不高的风扇转速下产生输出较大的风量和风压，同时也不会产生太大的风噪声。除了形状以外，叶片倾斜的角度也很重要，要配合电机的特性和散热片的需要来设计。否则，单纯追求叶片倾角大，可能会出现风噪大风力小的情况。　　涡轮风扇：　　涡轮风扇可以消除立轴式风扇轴心部分的风力盲区，使风力更加均匀，散热效率更高。　　5.风扇的轴承　　好的风扇，除了其风量大和风压高之外，自身的可靠性是相当的重要，其中，风扇使用的轴承起着非常重要的作用。一般高速风扇使用滚珠轴承(ball bearing)，而低速风扇则使用成本较低廉的自润轴承(sleeve bearing)。每个风扇都需要两个轴承，一些风扇上标着&BS&的字样，是单滚珠式轴承，BS的意思是&1 ball + 1 sleeve&，依然带有自润轴承的成分。比BS更高级的是双滚珠式轴承，即Two Balls。下面将对各种轴承形式加以说明。　　含油轴承　　含油轴承是使用滑动摩擦的套筒轴承，使用润滑油作为润滑剂和减阻剂，初期使用时运行噪音低，制造成本也低，但是这种轴承磨损严重，寿命较滚珠轴承有很大差距。而且这种轴承使用时间一长，由于油封的原因(电脑散热器产品都不可能使用高档油封，一般也就是普通的纸油封)，润滑油会逐渐挥发，而且灰尘也会进入轴承，从而引起风扇转速变慢，噪音增大等问题，严重的还会因为轴承磨损造成风扇偏心引发剧烈震动。出现这些现象，要么打开油封加油，要么就只有淘汰另购新风扇。　　滚珠轴承　　含油轴承由于使用周期较短，轴承内部的油控直接影响运转时噪音大小，所以越来越被各知名大厂所摒弃。双滚珠轴承现在被业界广泛看好，成为高品质散热器风扇的首选，运转稳定性无出其右，但价格也较高。而作为物美价廉的选择，各大厂商的折衷方案就是采用单滚珠轴承。　　单滚珠轴承　　单滚珠轴承是对传统油封轴承的改进。它的转子与定子之间用滚珠进行润滑，并配以润滑油。它克服了油封轴承寿命短，运行不稳定的毛病，而成本上升极为有限。单滚珠轴承吸收了油封轴承和双滚珠轴承的优点。将轴承的使用寿命提升到了40,000小时，加入滚珠之后，运行噪声有所增大，但仍小于双滚珠轴承。　　双滚珠轴承　　双滚珠轴承属于比较高档的轴承。轴承中有数颗微小钢珠围绕轴心，当扇页或轴心转动时，钢珠即跟着转动。因为都是球体，所以摩擦力较小，且不存在漏油的问题。双滚珠风扇优点是寿命较长，大约在5小时;抗老化性能好，适合转速较高的风扇。双滚珠轴承的缺点是制造成本高，并且在同样的转速水平下噪音最大(因为滚珠轴承摩擦点增加了2 倍)。双滚珠风轴承和液压轴承的封闭性较好，尤其是双滚珠轴承。双滚珠轴承被整个嵌在风扇中，转动部分没有与外界直接接触。在密封的环境中，轴承的工作环境比较稳定。因此5000转级别的大口径风扇几乎都使用双滚珠轴承。而液压轴承由于具备独特的还回式油路，所以润滑油泄露的可能性较小。　　来福轴承　　来福轴承(Rifle Bearing)技术的代表厂商是CoolerMaster，CM已经将旗下的大部分传统油封轴承风扇升级到来福轴承。作为传统油封轴承的改进，来福轴承采用耐磨材料制成高含油中空轴承，减小了轴承与轴芯之间摩擦力，来福轴承还带有反向螺旋槽及挡油槽的轴芯，在风扇运转时含油将形成反向回游，从而避免含油流失，因此提升了轴承寿命。来福轴承风扇通过采用以上结构及零件，使得含油及保油能力大幅提升，并降低了噪音。　　HYPRO轴承　　Hypro 轴承之名来源于HY(Hydrodynamic wave，流体力学波)PRO(Oil protection system，油护系统)，系知名散热器及风扇设计制造厂家ADDA的专利产品，同是在传统含油轴承基础之上进行多项改进而成。Hypro与液压轴承可谓殊途同归，两种设计各自采用了一些独到的改进措施，但精髓同为循环油路系统，各方面的表现也基本相当。通常产品寿命可达50000小时以上。　　液压轴承　　液压轴承是在油封轴承的基础上改进而来的。液压轴承拥有比油封轴承更大的储油空间，并有独特的环回式供油回路。液压轴承风扇的工作噪音又明显的降低，使用寿命也非常长，可达到40000小时。但并非所有的AVC散热器都采用液压轴承风扇。由此可见，液压轴承实质上仍然是一种油封轴承。但这种经过了改进，寿命比普通油封轴承大大延长了，并且继承了油封轴承的优点——运行噪音小。　　纳米轴承　　传统油封轴承风扇在使用过程中磨损比较严重，长时间使用时的可靠性较低。纳米轴承有效的克服了这个问题：陶瓷轴承技术采用了纳米级高分子材料与特殊添加剂充分融合，轴承核心全面采用纳米级的氧化锆粉，使用冲模及烧结工艺制成，晶体颗粒由过去的60um下降到了 0.3um，具有坚固、光滑、耐磨等特性。纳米陶瓷轴承(NCB)具有很强的耐高温能力，不易挥发，这大大延长了风扇的使用寿命，纳米轴承的性质与陶瓷类似，越磨越光滑。据测试，采用纳米陶瓷轴承(NCB)的风扇平均使用寿命都在15万小时以上。　　第四、热管　　热管是目前散热器市场上的主流技术，我们将在下文对其进行深入介绍。热管散热简介　　水冷散热不能走向主流，除水冷自身缺点以外，另一个主要原因则是热管散热技术的普遍运用。当热管进入到PC领域后，传热材料的散热技术获取了突破从而令人们放弃了水冷。　　热管散热基础知识　　热管散热是一种利用相变过程中要吸收/散发热量的性质来进行冷却的技术，1963年由美国Los Alamos国家实验室的G.M.Grover发明，并率先由IBM最初引入笔记本中。虽然热管的出现已经有数十年的历史，而在PC散热领域被广泛采用还是近些年的事，但发展迅猛。小到CPU散热器、显卡散热器，大到机箱，我们都可以看到热管的身影。从使用角度看，热管具有热传递速度极快的优点，安装至散热器中可以有效的降低热阻值，增加散热效率。　　热管，又称“热之超导体”。其核心作用是导热。它通过在全封闭真空管内工质的汽、液相变来传递热量，具有极高的导热性，高达纯铜导热能力的上百倍。但和世间所有凡物一样，热管个体之间的性能差异也是巨大的。热管的长度、毛细结构、毛细结构做工、填充物体积和配料都会影响到热管的导热量。此外，配合热管使用的散热片面积和与热管间的嵌套工艺将直接影响到整个散热器的散热效果。因此，并不是所有的热管散热器都能给你的CPU带来清凉。　　从技术角度看，热管的核心作用提高热传递的效率，将热量快速从热源带离，而非一般意义上所说的“散热”——这则涵括与外界环境进行热交换的过程。热管的动作温度范围十分宽广。从零下200度 ～1000度均可使用热管导热。热管的工作原理很简单，热管分为蒸发受热端和冷凝端两部分(具体到产品上，受热端就是和散热器底座接触的部分)。当受热端 开始受热的时候，管壁周围的液体就会瞬间汽化，产生蒸气，此时这部分的压力就会变大，蒸气流在压力的牵引下向冷凝端流动。蒸气流到达冷凝端后冷凝成液体， 同时也放出大量的热量，最后借助毛细力回到蒸发受热端完成一次循环。　　热管散热的适用范围　　1、在热源附近缺乏散热空间　　2、需要从多个热源处进行有效的散热　　3、在密闭的空间内进行散热　　4、短时间大量散热　　5、具有活动的部件　　6、要求体积小并且质量轻的设备三、热管散热的原理　　热管技术的原理其实很简单，就是利用工作流体的蒸发与冷凝来传递热量。将铜管内部抽真空后充入工作流体，流体以蒸发--冷凝的相变过程在内部反复循环，不断将热端的热量传至冷却端，从而形成将热量从管子的一端传至另一端的传热过程。　　典型的热管是由管壳、吸液芯和端盖组成，将管内抽到的负压后充以适量的工作液体，使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体后加以密封。管的一端为蒸发段(加热段)，另一端为冷凝段(冷却段)，根据需要可以在两段中间布置绝热段。当热管的一端受热时，毛细芯中的液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差 下流向另一端放出热量凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段。如此循环不已，热量由热管的一端传至另一端。　　热管散热技术解析　　采用热管的散热器比起传统的风冷散热器有成倍的效能提升，打破了风冷极限。热管还可以让散热器设计成任何形状，不必再担心与其他配件发生干涉。热管在热传递上的高效能，也让设计者不必大量采用价格昂贵的铜材，只需轻薄的铝片帖合热管外壁，既能达到理想散热性能。　　一根热管的基本结构由容器、毛细结构和动作流体三部分组成。很多人都对热管中装的东西很好奇。那么，热管中装载的到底是什么呢?一般来说，热管中的动作流体需要根据热管所工作的温度区间进行选择。对于PC散热，考虑到成本因素，厂商们一般选择的是纯水和部分添加剂。　　那么，一般热管要装进多少动作流体呢?动作流体装入量太少，会导致流体无法将毛细结构孔隙填充，造成热管蒸发端局部干燥。而动作流体装入过多，则会引发液体阻塞现象，导致冷凝端无法正常工作。因此，热管的直径、毛细结构孔隙率、热管长度都会直接影响到动作液体的填入量。一般来说，最常用的5mm外口径，3.6mm内径，长度为150mm的 铜热管动作液体装填量为0.4毫升。　　液体冷凝的过程会采用到毛细原理，因此毛细结构是一根合格热管产品的核心。它主要有三个作用：一是提供冷凝端液体回流蒸发端的通道，二是提供内壁与液 体/蒸气进行热传导的通道，三是提供液气产生毛细压力所必须的孔隙。　　毛细结构是一根合格热管产品的核心。它主要有三个作用：一是提供冷凝端液体回流蒸发端的通道，二是提供内壁与液体/蒸气进行热传导的通道，三是提供液气产生毛细压力所必须的孔隙。　　一般而言，热管的毛细结构分为四种：丝网、沟槽、粉末烧结与纤维四种，我们在PC散热领域常见的毛细热管主要有两种结构：沟槽式和烧结式。沟槽式热管是热管毛细结构中比较制造简单的一种，采用整体成型工艺制造，成本是一般烧结式热管的2/3。沟槽式热管生产方便，但缺点十分明显。沟槽式热管对沟槽深度和宽度要求很高，而且其方向性很强。当热管出现大弯折的时候，沟槽式方向性的特性就成了致命缺点，导致导热性能大幅度下跌。而烧结式热管则生产工艺相对比较复杂，成本也比较高。热管烧结对铜粉质量、纯度，单铜粉颗粒直径、烧结温度、烧结均匀度都提出了很高的要求。因此制造一根优异的烧结式热管并非容易的事情。不同工艺和成本制造的烧结热管，热传导能力也是不一样的。　　最后，我们简单了解一下热管直径和导热量、热阻之间的关系。以热管长度均为150mm计算，经过台湾有关权威机构测试，直径为3mm的热管其热阻值为 0.33(测试物体温度变化区间60～90度)。而直径为5mm的时候，热阻立刻降到了0.11，已经可以满足绝大部分场合对导热的要求了。而当热管直径 扩大到8mm的时候，热阻竟然达到了0.0625，这是大部分金属材质散热器难以企及的热阻。　　那么，不同直径的热管，最大导热量区别有多大呢?台湾某研究所给出了一组参考数值。直径为3mm的正品热管，2.8个标准热传递周期中只能传递15W(15焦耳/s)的热量。而直径为5mm的热管，在1.8 个热传递周期最大热量传递达到了45W，是3mm热管的3倍!而8mm的热管产品只需0.6个周期就可以传递高达80W的热量。如此高的传热量，如果没有良好的散热片设计和风扇配合，很容易导致热量无法正常发散。而华硕狮子王正是采用了8mm直径热管设计，能够有效提升30%的散热效能。&&半导体致冷法原理篇　看了前面两种散热方法，大家有没有发现什么不足之处？对了，那就是上面这两种散热方法并不能把CPU表面温度降至室温以下(水冷法可以通过在水中加冰块实现，但是太麻烦了)，对于我们这些超频的爱好者来说，更低的温度就代表着CPU可以在更高的频率上稳定工作，所以本文的主角——半导体致冷法，隆重登场了。　　先来看一下半导体致冷法比起前两种方法的好处。1、最大的好处：可以把温度降至室温以下。2、精确温控：使用闭环温控电路，精度可达+-0.1°C。3、高可靠性：致冷组件为固体器件，无运动部件，因此失效率低。寿命大于二十万小时。4、工作时无声：与机械制冷系统不一样，工作时不产生噪音。　　再来看一下半导体致冷法的原理以及结构：　　半导体致冷器是由半导体所组成的一种冷却装置，於1960左右才出现，然而其理论基础Peltier effect可追溯到19世纪。如图是由X及Y两种不同的金属导线所组成的封闭线路。　　通上电源之後，冷端的热量被移到热端，导致冷端温度降低，热端温度升高，这就是著名的Peltier effect。这现象最早是在1821年，由一位德国科学家Thomas Seeback首先发现，不过他当时做了错误的推论，并没有领悟到背後真正的科学原理。到了1834年，一位法国表匠，同时也是兼职研究这现象的物理学家Jean Peltier，才发现背後真正的原因，这个现象直到近代随著半导体的发展才有了实际的应用，也就是[致冷器]的发明(注意，这种叫致冷器，还不叫半导体致冷器)。　　下面我们来看一下半导体致冷器的结构。　　由许多N型和P型半导体之颗粒互相排列而成，而N P之间以一般的导体相连接而成一完整线路，通常是铜、铝或其他金属导体，最後由两片陶瓷片像夹心饼乾一样夹起来，陶瓷片必须绝缘且导热良好，外观如右图所示，看起来像三明治(下图为实物图)。&　　什么是N型和P型半导体呢？感兴趣的朋友可以继续看，不感兴趣的朋友您可以跳过这段直接看下一页“如何选购和安装半导体致冷器”。　　N型半导体，任何物质都是由原子组成，原子是由原子核和电子组成。电子以高速度绕原子核转动，受到原子核吸引，因为受到一定的限制，所以电子只能在有限的轨道上运转，不能任意离开，而各层轨道上的电子具有不同的能量(电子势能)。离原子核最远轨道上的电子，经常可以脱离原子核吸引，而在原子之间运动，叫导体。如果电子不能脱离轨道形成自由电子，故不能参加导电，叫绝缘体。半导体导电能力介于导体与绝缘体之间，叫半导体。半导体重要的特性是在一定数量的某种杂质渗入半导体之后，不但能大大加大导电能力，而且可以根据掺入杂质的种类和数量制造出不同性质、不同用途的半导体。将一种杂质掺入半导体后，会放出自由电子，这种半导体称为N型半导体。　　P型半导体，是靠“空穴”来导电。在外电场作用下“空穴”流动方向和电子流动方向相反，即“空穴”由正板流向负极，这是P型半导体原理。　　载流子现象：N型半导体中的自由电子，P型半导体中的“空穴”，他们都是参与导电，统称为“载流子”，它是半导体所特有，是由于掺入杂质的结果。　　半导体制冷材料：不仅需要N型和P型半导体特性，还要根据掺入的杂质改变半导体的温差电动势率，导电率和导热率使这种特殊半导体能满足制冷的材料。目前国内常用材料是以碲化铋为基体的三元固溶体合金，其中P型是Bi2Te3—Sb2Te3，N型是Bi2Te3—Bi2Se3，采用垂直区熔法提取晶体材料。&半导体致冷法选购及安装篇目前市场上大约有40种不同尺寸规格的半导体制冷器大量现货供应，适用于CPU、3D显示卡、高速硬盘、芯片等，轻松地把温度降到零度！　　经我们初步实验，在不接CPU的时候，冷面温度可达零下15度！这个时候功耗也将达到最大值！最差情况下，把烫手的CPU、显卡芯片降到20度以下是没问题的。不过你一定要注意风扇的散热和良好的通风啊！　　制冷器型号繁多，适合不同之用途，现将选择方法介绍给大家：　　▲选型要诀一：制冷片的参数有下面几个：　　功率：电源2v～15v，消耗电流3A-25A，最大功耗高达120W！一定要用400W的机箱电源或是另外用其它电源，防止烧毁！　　最大温差：冷面/热面的最大温度差，都在65～68度之间；　　最大电压：允许加的最大电压一般在0.8～15.4伏，超过这个电压不但不能制冷反而会制热！外形尺寸越小，这个允许电压也越小，跟厚度关系不大。　　制冷功率：当然越大越好，外形尺寸越大，制冷量越大，相同尺寸，一般是厚度越薄，制冷量越大，相应的电流也越大。不同型号的制冷量从0.8～120瓦！　　▲选型要诀二：确定外形尺寸。大多数是方形从15x15mm到40x40mm，可根据不同芯片的大小来定。还有厚度问题，从3.2～4.5mm，由于制冷片要夹在芯片和散热片中间，所以如何固定要事先考虑好。　　▲选型要诀三：确定制冷量。根据芯片的发热功率来选。比如早期的奔腾芯片，自身功耗达13w，那么理论上说只要有一个制冷量为13w的制冷片就可以把奔腾发出的热量全部吸收！实际上，大型制冷片的制冷量可高达40～68w！所以绝对能把CPU的热量吸得一干二净，哈哈哈！当然，代价是要给它提供足够的电源功率和良好的散热环境。　　选购完了自然就要安装了，由于现在市面上基本没有现成的针对CPU的半导体制冷设备，就需要我们充分发扬DIY精神来自己做一个了。下面我就把制作以及安装过程中的一些重点和注意事项给大家介绍一下。　　第一、不要搞错冷热端，要不然，您就等着给您的CPU收尸吧，分辨冷热端的方法很简单，通电以后摸一下就知道了。　　第二、半导体制冷快的热端一定要有良好的散热，因为它的冷端温度决定于它的热端温度，而且半导体制冷块是有一定的正常工作温度的，超出的话，就会烧毁。所以，半导体制冷快的热端要加装散热风扇或是水冷式散热器。　　第三、半导体制冷块的冷端不可以直接接触CPU表面，中间要放置辅助散热片，因为半导体制冷块的冷端一般都要比CPU的核心大不少，需要用辅助散热片把热从CPU的核心传导到半导体制冷快的冷端，有利于充分利用半导体制冷块。　　第四、半导体制冷块最好另外接电源，一是因为它的功率比较大，二是因为半导体制冷块需要开动一段时间才可以产生温差，如果另接电源的话可以在开机之前，先开动制冷块，为CPU提供一个非常好的低温环境。　　第五、小心“结露”现象发生，半导体制冷块的冷端达到足够冷的时候，空气中的水蒸气就会在其表面凝结成为水滴。北方的朋友可以比较放心，这种现象在北方不太容易发生，南方或是气候比较湿润地区的朋友可要注意了，如果水滴流到您的主板或是CPU上的时候，呵呵，到时候您可不要说我没有提醒过您哟。　　第六、各部分相接触的地方都要涂导热硅胶。　　装好以后应该是这个样子的，如下图。&&水源热泵技术的概念、特点及其工作原理摘要：本文首先介绍了水源热泵技术的概念和工作原理，并与锅炉和空气源热泵在能源利用角度作了对比，得出水源热泵技术是利用可再生能源的一种技术。随后，详细地描述了水源热泵的特点并介绍了国内外关于地源应用的基本情况和中国目前水源热泵开发应用的前景，最后，特别介绍了清华同方水源热泵的技术特点和中国水源热泵推广应用中的一些问题。
一、水源热泵技术的概念和工作原理
水源热泵技术是利用地球表面浅层水源如地下水、河流和湖泊中吸收的太阳能和地热能而形成的低温低位热能资源，并采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移的一种技术。
地球表面浅层水源如深度在1000米以内的地下水、地表的河流和湖泊和海洋中，吸收了太阳进入地球的相当的辐射能量，并且水源的温度一般都十分稳定。水源热泵机组工作原理就是在夏季将建筑物中的热量转移到水源中，由于水源温度低，所以可以高效地带走热量，而冬季，则从水源中提取能量，由热泵原理通过空气或水作为载冷剂提升温度后送到建筑物中。通常水源热泵消耗1kW的能量，用户可以得到4kW以上的热量或冷量。
水源热泵根据对水源的利用方式的不同，可以分为闭式系统和开式系统两种。闭式系统是指在水侧为一组闭式循环的换热套管，该组套管一般水平或垂直埋于地下或湖水海水中，通过与土壤或海水换热来实现能量转移。（其中埋于土壤中的系统又称土壤源热泵，埋于海水中的系统又称海水源热泵）。开式系统是指从地下抽水或地表抽水后经过换热器直接排放的系统。
与锅炉（电、燃料）和空气源热泵的供热系统相比，水源热泵具明显的优势。锅炉供热只能将90％～98％的电能或70～90%的燃料内能转化为热量，供用户使用，因此地源热泵要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能，比燃料锅炉节省二分之一以上的能量；由于水源热泵的热源温度全年较为稳定，一般为10～25℃，其制冷、制热系数可达3.5～4.4，与传统的空气源热泵相比，要高出40％左右，其运行费用为普通中央空调的50～60％。因此，近十几年来，尤其是近五年来，水源热泵空调系统在北美如美国、加拿大及中、北欧如瑞士、瑞典等国家取得了较快的发展，中国的水源热泵市场也日趋活跃，可以预计，该项技术将会成为21世纪最有效的供热和供冷空调技术。
在中国的传统的空调系统概念中，由于国家的经济发展状况和政策的影响，在相当长的时期中，北方一般以燃煤锅炉解决冬季取暖问题，在南方以水冷机组解决夏季制冷问题。在二十世纪八十年代以后，制冷机组的方式开始多样化，此时，出现了溴化锂机组、风冷机组，机组的容量也从原有的大中型机组过渡为大中小型机组，在二十世纪九十年代以后，对于取暖方式也开始有新的尝试和探讨，特别是随着可持续发展和公众环保意识的提高，世界和中国能源利用的结构都正在转变，从原有的煤、石油取暖过渡到以天然气及电等清洁能源。北京作为大气污染最为严重的城市之一，其治理大气污染的政策中就包括能源结构的调整，从以煤为主改为天然气和电力替代能源。但是，替代能源虽然可以部分解决大气污染的问题，可是天然气和石油等都属于不可再生的能源，从可持续发展的角度看，必须提高能源利用效率或者寻找可以再生的能源，而水源热泵机组就是比较理想的一种设备。
二、水源热泵的特点
由于水源热泵技术利用地表水作为空调机组的制冷制热的源，所以其具有以下优点：
1、属可再生能源利用技术
水源热泵是利用了地球水体所储藏的太阳能资源作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。其中可以利用的水体，包括地下水或河流、地表的部分的河流和湖泊以及海洋。地表土壤和水体不仅是一个巨大的太阳能集热器，收集了47％的太阳辐射能量，比人类每年利用能量的500倍还多（地下的水体是通过土壤间接的接受太阳辐射能量），而且是一个巨大的动态能量平衡系统，地表的土壤和水体自然地保持能量接受和发散的相对的均衡。这使得利用储存于其中的近乎无限的太阳能或地能成为可能。所以说，水源热泵利用的是清洁的可再生能源的一种技术。
2、高效节能
水源热泵机组可利用的水体温度冬季为12～22℃，水体温度比环境空气温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高。而夏季水体为18～35℃，水体温度比环境空气温度低，所以制冷的冷凝温度降低，使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式，机组效率提高。据美国环保署EPA估计，设计安装良好的水源热泵，平均来说可以节约用户30～40％的供热制冷空调的运行费用。
3、运行稳定可靠
水体的温度一年四季相对稳定，其波动的范围远远小于空气的变动。是很好的热泵热源和空调冷源，水体温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。不存在空气源热泵的冬季除霜等难点问题。
4、环境效益显著
水源热泵的使用电能，电能本身为一种清洁的能源，但在发电时，消耗一次能源并导致污染物和二氧化碳温室气体的排放。所以节能的设备本身的污染就小。设计良好的水源热泵机组的电力消耗，与空气源热泵相比，相当于减少30％以上，与电供暖相比，相当于减少70％以上。水源热泵技术采用的制冷剂，可以是R22或R134A、R407C和R410A等替代共质，水源热泵机组的运行没有任何污染，可以建造在居民区内，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热量。
5、一机多用，应用范围广
水源热泵系统可供暖、空调，还可供生活热水，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统。特别是对于同时有供热和供冷要求的建筑物，水源热泵有着明显的优点。不仅节省了大量能源，而且用一套设备可以同时满足供热和供冷的要求，减少了设备的初投资。水源热泵可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑，小型的水源热泵更适合于别墅住宅的采暖、空调。
6、自动运行
水源热泵机组由于工况稳定，所以可以设计简单的系统，部件较少，机组运行简单可靠，维护费用低；自动控制程度高，使用寿命长可达到15年以上。当然，象任何事物一样，水源热泵也不是十全十美的，其应用也会受到制约。
⑴、可利用的水源条件限制
水源热泵理论上可以利用一切的水资源，其实在实际工程中，不同的水资源利用的成本差异是相当大的。所以在不同的地区是否有合适的水源成为水源热泵应用的一个关键。目前的水源热泵利用方式中，闭式系统一般成本较高。而开式系统，能否寻找到合适的水源就成为使用水源热泵的限制条件。对开式系统，水源要求必须满足一定的温度、水量和清洁度。
⑵、水层的地理结构的限制
对于从地下抽水回灌的使用，必须考虑到使用地的地质的结构，确保可以在经济条件下打井找到合适的水源，同时还应当考虑当地的地质和土壤的条件，保证用后尾水的回灌可以实现。
⑶、投资的经济性
由于受到不同地区、不同用户及国家能源政策、燃料价格的影响，水源的基本条件的不同；一次性投资及运行费用会随着用户的不同而有所不同。虽然总体来说，水源热泵的运行效率较高、费用较低。但与传统的空调制冷取暖方式相比，在不同地区不同需求的条件下，水源热泵的投资经济性会有所不同。
三、国内外水源热泵的发展及特点
在国外，关于水源热泵的研究分属于两种热泵系统：一种为地源热泵，一种为海水热泵。其中地源热泵真正意义的商业应用也只有近十几年的历史，但发展相当迅速。如美国，截止1985年全国共有14,000台地源热泵，而1997年就安装了45,000台，到目前为止已安装了400,000台，而且每年以10％的速度稳步增长。1998年美国中地源热泵系统已占空调总保有量的19％，其中新建筑中占30％。美国地源热泵工业已经成立了由美国能源环境研究中心（Energy&EnvironmentalResearchCenter）、美国地下水资源联合会（NationalGroundWaterAssociation）、爱迪生电力研究所（EdisonElectricInstitute）及众多地源热泵制造设计销售公司以及政府机构和建筑商等146家成员组成的美国地源热泵协会，该协会在近年中将投入一亿美元从事开发、研究和推广工作。美国计划到2001年达到每年安装40万台地源热泵的目标，其中，水源热泵占15％，届时将降低温室气体排放1百万吨，相当于减少50万辆汽车的污染物排放或种植树1百万英亩，年节约能源费用达4.2亿美元，此后，每年节约能源费用再增加1.7亿美元。
美国水源热泵的制造厂商有著名的公司有Addison Products Company、Advanced Geothermal Technology、Carrier Corporation、Climate Master Inc.、Econar Energy Systems Corporation、FHP Manufacturing、Mammoth Inc.、The Trane Company、Water Furnace International等公司。美国的水源热泵的研究和应用更偏重用于住宅和商业小型系统（20RT以下），多采用水-空气系统，如大家熟知的TRANE等推出的产品。在大型建筑方面，美国推行WLHP系统，即水环热泵系
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他一定是哪里做的不够好，别替他瞒着了，告诉我们吧~
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