我国部分地区冬季和夏季车厢外部气候条件相对极端,新风经过空调系统处理后进入车厢,给列车空调带来较大压力。同时,大量经过空调处理后的回风在经历车厢内循环之后被直接排出,浪费较多的能量。热管换热器体积紧凑、效率高、价格低,并能在无需外界提供能源的情况下独立对空调回风进行余热回收。列车回风与新风温差有时可以达到20℃以上,将热管换热器安装到高速列车的空调系统内部,对新风进行预处理的同时,还可以提升车厢内部的热舒适性。本文以我国某型号动车的二等座车厢为例,将热管换热器应用于高速列车空调,形成一种热管-空调器组合系统。首先根据工作条件对热管及热管换热器的结构进行了设计,将热管换热器-空调系统与列车车厢进行整合安装。针对安装热管换热器前后的车厢内温度场进行了数值模拟,以验证热管换热器的节能效果。最后,对该车厢多个具有代表性环境进行热舒适性仿真分析,研究了不同气候条件下车厢内的热舒适性。研究表明,热管换热器的安装对车厢内流场影响较小,可以忽略不计;通过对比安装热管换热器前后车厢内温度分布,冬季条件下安装热管换热器后,可以使低温新风温度升高6℃后在进入列车空调系统,车厢内温度最高提升4.86℃,最低提升3.5℃,夏季条件下,可以使高温新风温度降低3.8℃,车厢内温度降低2.5℃。冬季条件下,人均新风量每提升6.5m3/h,预热效果下降0.4℃左右,车厢内温度下降1.2℃,环境温度每提升5℃,预热效果下降0.6℃左右,车厢内温度上升3℃左右;夏季条件下,人均新风量每提升6.5m3/h,预冷效果下降0.5℃,环境温度每提升5℃,预冷效果提高0.65℃左右。在冬季和夏季的条件下,安装热管换热器会对车厢内热舒适性产生积极的影响,送风速度升高会增强吹风感以及空气龄,但是PMV和PPD指标受风速影响的变化趋势不一致;环境温度升高会降低吹风感,PMV和PPD指标升高。