当今,我国非常重视能源短缺问题和环境污染问题,倡导各行各业进行节能减排。在建筑领域,由于商业建筑内厨房的排风和补风会造成大量的余热浪费,所以,在冬季回收商业建筑厨房排风的余热,并以此来加热补风,对节能减排具有重要意义。由于排风与补风的温差和对流换热系数都小,因此,使用常规换热器无法满足余热回收要求。而热管换热器具有流动阻力小、换热效率高、方便拆卸等特点,适合用于商业建筑厨房排风的余热回收。本文基于西安市某商场的厨房通风系统,对用于商业建筑厨房排风余热回收的气-气式热管换热器进行结构设计和优化研究。首先,本文对重力热管和热管换热器的理论基础进行了重点阐述,并对本文余热回收系统进行了详细的阐述。随后本文以项目实际情况为基础,结合常规气-气热管换热器“间壁式”设计方法和经验公式,进行初步设计,得到了总换热量、流动阻力、结构尺寸、热管总根数、热管排数等热管换热器相关参数的初步设计值。并依照设计方法,使用Matlab编写商业建筑厨房排风余热回收用气-气热管换热器单元模块设计程序。在此基础上,利用离散计算模型和效能（ε）—传热单元数（NTU）法,使用Matlab编写了热管换热器单元模块数值计算模拟程序。通过程序多次迭代计算,实现热管换热器单元模块内换热特性和阻力分布的数值计算模拟。通过设计计算和理论分析得到,在工况参数一定和热管结构参数一定的情况下,进行热管换热器单元模块设计时,影响热管总传热系数和换热器单元模块总压损的因素为:（1）横向管间距S1;（2）首排热管个数N1。热管平均总传热系数随首排热管个数N1和横向管间距S1的递增而递减,且递减趋势逐渐变缓。经过经济性分析得到,初投资回收时间最短的结构优化模型为:首排热管2根,横向管间距52mm,纵向管间距45mm,共19排热管组成的换热器,最短回收时间为:4.437年。之后,通过双因素方差分析证明了S1和N1对热管换热器单元模块初投资回收时间有极显著影响,从而证明了变量选取的合理性。最终经过能源效益综合分析,热管排数取39排时,能源效益达到最大值。