暖通空调制冷工程中CFD技术的运用

王兴

摘要：CFD技术因其自身具有对流动状态的数据信息进行捕捉的作用可以有效应用在暖通空调质量工程设计中。除此之外，CFD技术中的数据建模方式以及空间模拟方式可以实现对暖通空调系统的有效设计，确保其在特定的工程中能够发挥出应有的制冷和供暖效果，进而提升暖通空调系统的整体使用性能。文中就围绕CFD技术的功能和应用原则进行分析，对其在暖通空调制冷工程中的应用进行研究，希望其能够真正发挥出自身的应用价值，保证暖通空调系统设计的合理性和科学性。

关键词：暖通空调设计；制冷工程；CFD技术

CFD技术指的是利用相应的技术实现对于流体动态数据的有效捕捉，之后依据所得到的数据信息进行数据模型构建，最后利用相应的技术进行空间模拟，将所得到的数据信息以图像的模式呈现出来，这对后续的设计工作带来很大的便利。在不断应用的过程中，CFD技术表现出很好的应用性能，主要优势表现在经济性、操作简便、计算数据相对稳定，不会受到外界因素的干扰和适用于多种设计工程中。正是由于这些优势，CFD技术已经在很多领域中得到了应用，文中就对其在暖通空调制冷工程中的应用展开分析。

一、CFD技术基本功能及其在应用原则分析

CFD技术在暖通空调制冷设计中的应用，不仅能够提升暖通空调的制冷效果，还能有效提升暖通空调的整体使用性能，为人们提供更加舒适的生活空间。在以往的暖通空調安装过程中可以发现，由于暖通空调在制冷系统的设计方面存在很大的不足，致使在实际使用的过程中很难保证制冷系统性能的发挥，这样不仅会为人们的生活带来困扰，还会造成大量的资源浪费，影响暖通空调整体性能的发挥。而CFD技术在暖通空调制冷工程设计中的应用，可以有效改善上述问题，进一步提升暖通空调的制冷效果。

1、CFD技术应用于暖通空调时的基本功能

CFD技术中所具备的动态数据捕捉功能以及数据模型建立和空间模拟功能，均可以应用到对暖通空调制冷工程的设计中。通过对流体动态数据的全面分析，依据暖通空调制冷工程的制冷原理，实现对制冷系统的有效设计。在空间模拟过程中，可以对制冷系统设计中存在的不足进行分析，提升暖通空调制冷系统的制冷性能。尤其是空间模拟功能可以帮助制冷系统完成系统优化，进一步提升制冷工程的运行效果。实际上暖通空调制冷过程可以细分为三个阶段：第一阶段为前期处理阶段；第二阶段为输出结果阶段；第三阶段为后台处理阶段，只有保证这三个阶段的协同作用，才能从整体上提升暖通空调制冷工程的制冷作用。

2、CFD软件应用基本原则

将CFD技术应用到暖通空调制冷系统中时，模型计算中需要的数据资料通常都是通过前端处理模块生成，在该环节需要进行建模、数据录入还有网格生成等操作，此外还需要利用核心运算器来求解分析所建立的模型，并数据分析结果数据信息，后台针对这些数据进行组织与诠释，然后以直观方式呈现，便于后续使用。

将CFD技术应用到暖通空调制冷工程中时，需要考虑的原则主要包括模块、周期以及参量等。一般情况下暖通空调制冷工程很难进行模型化处理，但是利用CFD技术就能够做到这一点，利用该项技术能够有效揭示系统工程的本质和内涵。CFD技术可以对系统工程的设计效果进行可视化，在给定相关设计参数的情况下，CFD就可以迅速计算分析出最终计算结果，建立设计参数与最终效果之间的对应关系，以便设计者及时调整设计参数，确保暖通空调制冷系统效果最优。

二、利用CFD技术处理设计问题的流程

1、模型建立

流体流动规律物力模型的建立过程就是对其进行数学描述的过程，本实例中的流动问题首先必须要符合连续性要求，基于能量方程以及动量方程，并结合不可压缩流体流动控制微方程来建立模型。除此之外，暖通空调中涉及到的流体通常都是湍流流动，因此还应该通过湍流模型来对湍流流动情况进行有效模拟，通过上述物理方程可以对暖通空调中的气体流动问题进行全面描述。

2、求解分析

初始条件和边界条件的确定。数值求解的前提条件就是具有初始条件以及边界条件。所谓初始条件指的就是在运行开始时刻研究对象所处的状态。而边界条件指的就是研究对象在边界区域所处的状态变量；网络划分。网络又有结构网格以及非结构网格之分。就空间结构而言，结构网格较为规范，但是非结构网格却不存在规范的线条。当前阶段的CFD软件都能够对网格进行自动划分；离散方程的建立与求解。

3、结果可视化

上步骤中得到的计算结果都是以节点数值的形式存储在内存当中，研究人员无法分析和研究这些数据资料，必须要对结果进行进一步处理。CFD技术能够对结算结果进行处理同时将获得的数据以图形的形式呈现出来。

三、暖通空调制冷工程中CFD技术应用范围

1、建筑外部周围环境分析

建筑内部环境的暖通空调通风效果好坏在很大程度上受到建筑外部周围环境的影响，实时有效分析建筑物所在区域二次风等情况具有重要作用。基于CFD技术可以针对建筑外部周围风的流动状态进行实时有效分析模拟，该模拟分析结果又会协助优化建筑内部空调制冷效果，使得暖通空调的通风效果在整体上得到显著提升，进而提升用户舒适度和满意度。

2、建筑内部空气质量研究。

暖通空调中CFD技术的另一个应用就是评定建筑内部空气质量。进行空气质量评定时涉及到的参数主要包括室内温度、相对湿度、风速以及空气污染程度等，利用CFD技术可以准确检测上述参数信息。进而优化设计参数，确保室内具有良好的温度和湿度，并优化空气质量，提升换气效率。

3、空调房间通风气体流动组织设计

通过优化暖通空调的通风结构能够使得气体流动模式达到最优，而利用CFD

技术能够精确模拟分析暖通空调通风结构内部的气体流动状态。除此之外，该技术还可以监测任何可能对通风效果造成影响的初始条件和边界条件。通过该方法可以准确掌握通风结构内部气流的分布状况，进而实现通风结构的优化，使得最

终的通风效果达到最优，确保暖通空调制冷效果的最优。

4、建筑设备性能优化设计

通常情况下暖通空调制冷工程牵涉到的设备非常多，常见的有空调器、蓄冰槽以及风机等，这些设备共同的特点就是基于流体性质而工作，整个设备的性能好坏直接受到流体流动状态的影响。因此可以利用CFD技术来实现设备内部流体流动状况的分析模拟，在对设备性能进行研究分析的基础上对其性能进行优化，减少建筑的能源消耗，并节省设备在工作过程中的费用。

结语：

CFD技术具有运行速度快、成本偏低以及资料完备等诸多特点，因此其在流体领域获得了广泛的应用，在暖通空调制冷工程中的应用范围包括：建筑外部周围环境分析、建筑内部空气质量研究、空调房间通风气体流动组织设计以及建筑设备性能优化设计等，通过CFD技术的应用使得暖通空调制冷工程的设计得到了有效改善，显著提高了暖通空调的制冷作用。

参考文献：

[1]刘南，张子仁.分析CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用[J].建筑·建材·装饰，2014（11）；

[2]张文弢.暖通空调制冷工程中CFD技术的使用探讨[J].科技风，2015（14）：48-48.