CFD技术在暖通空调中的应用初探

李丽文

摘 要：CFD技术是常用的工程流体技术，在社会中得以广泛的应用。问题的不同，针对的方面不同，CFD技术也会有所差异。目前在暖通空调领域内中的流动问题验证了CFD与数值传热学相等，CFD技术能够有效地改变现有的暖通空调设计效果，从而改变制冷效果不强等现状，可以更好的解决生活中的实际问题，CFD在暖通空调制冷工程中有广泛的应用价值。

关键词：CFD技术 暖通空调系统 节能资源技术

前 言

CFD （Computational Fluid Dynamics）是计算流体动力学的简称，CFD的基本原理是采用数值求解控制流体流动的微分方程，得出流体流动的流场在连续区域上的离散分布，从而近似模拟流体流动情况。CFD是目前国际上一个强有力的研究领域，能够进行传热、燃烧、多相流反应研究，广泛应用于热能动力、航空航天等诸多工程领域。暖通空调制冷行业是CFD技术应用的重要领域之一，CFD=流体力学+热学+数值分析+计算机科学。

一、CFD技术的特点与局限

大约20世纪80年代的时候，我国才慢慢开始研究CFD在暖通领域的应用，我国在CFD技术与实际工程中暖通设计相结合的案例可以说是非常之少了，掌握CFD技术的人员严重稀缺。节能资源与环保意识的逐渐增加，许多操作与管理运行人员对暖通技术不理解，有的甚至不具备暖通空调的基本理论知识，成为了无法找到合适的解决方案。CFD发展到现在，各大商业软件竞争激烈，人机交互趋于直观化、专业化，是机械行业设计的有力工具。通用设备的升级，CFD软件是必不可少要掌握的工具，其的特点就是适应性强、应用面广。当然CFD也有一定的局限性，CFD数值中的数值解法是一种离散近似值的计算方法。第二，CFD不能给出流动現象的定性表达，需要参数的提供与实验的结果想借和。第三，CFD依赖编写的程序经验，可以能导致结果有误差。

二、CFD在国内外的广泛应用

资源如何进行重复利用，怎样合理开发资源，一直以来都是关注的焦点。科技的发展使得人们可以利用虚拟世界进行研究。CFD可以说是一个非常概括性的软件。国内外都在研究开发其自身价值。CFD技术可以方便用户使用，目前的CFD通用软件能与CAD软件进行兼容，可以实现模式的互通。新建的大空间建筑造型奇特，尺度庞大，实际空调通风房间的气流组织形式变化多样，气流组织不仅与环境品质密切相关，CFD对能源资源效率影响很大。CFD可以利用虚拟的网络进行模拟实验所要完成的项目，就比如空气对流气体的产生、冷暖空气的调换等，在人们的生活中作用较大[1]。

三、CFD技术在暖通空调中的节约应用

空调可以说是空气调节器，是对房间内空气、湿度、温度等调节到一个使人满意舒服的状态。中央空调分为带表制冷与带喷水制冷空调机，当然也有我们通常说的节约能源与普通能源之分的空调。绿色建筑能源与常规能源相比，价格优势明显，使用后更为节能、环保。因此，合理利用低能耗、可再生的绿色建筑能源，是绿色建筑设计的必要前提。当前，社会普遍提倡的是低能耗、可再生的节能环保理念，选择低能耗、可再生能源，既能满足暖通空调系统的高能耗要求，又能极大程度地减少对环境的破坏作用，还能大大地降低成本。合理科学使用低能耗、可再生能源是暖通设计中一项至关重要的技术，也是绿色建筑技术应用于暖通设中的重要体现。资源的合理利用与整合，让人们重视到了要从根本上解决节能问题。随着我国事业的发展暖通空调系统在建筑节能中占据主导地位。

CFD技术能够通过计算机模拟技术改善空调制冷效果问题，从而提高空调的质量，保障整体暖通空调系统达到最优化，更好地为人们带去便利。计算流体力学即CFD的应用能够有效的改变设计流程，在设计与制造过程中，暖通空调中CFD技术应用很少依赖经验或试验。在暖通设计中，节能环保材料的选择极其重要，材料的节能环保性将会影响整个设计的绿色等级、节能环保性。必须严格控制材料的选择，在满足建筑基本功能要求的情况下，尽可能选择低碳环保、可回收利用的材料，避免选择对环境破坏作用大或对人体有伤害的材料。从降低成本方面考虑，建筑材料尽可能就地取材，降低材料在运输过程中产生的运输费用和运输中可能造成的材料损耗。同时，也能较大程度地降低对周围环境的破坏，更好地促进本地经济发展，形成一定的经济效益。

四、注重建筑本身的节能环保性能

太阳能资源是取之不尽、用之不竭的，暖通空调技术利用太阳能资源可以让人们对待建筑节能、环境的可持续发展有着更深一步的重视。目前太阳能是最为普遍的节能方式了，常见的太阳能厂房可以通过暖通系统进行循环加热，向房间供暖;当然常见的还有太阳能集热器、散热器、储热器等。经济的迅猛发展，能源的开发，导致资源日趋紧张起来，所以节能环保成为了行业内的研究重点保护对象。

五、暖通空调中CFD技术应用

1.通风空调房间气流组织设计。一年四季只有开关与夏天与冬天相互转换的空调模式系统已经跟不上时代潮流的发展了，暖通空调系统可以利用模拟风向系统对空调进行相对应的改革措施。2.建筑外环境分析设计。CFD系统模式利用计算机模拟去分析建筑外环境，更好地建设出风向流动达到室内外通风的效果，达到对于自然风的要求。3.室内空气品质研究。空调是室内空气品质问题的设备之一，CFD技术可以研究室内空气品质问题。CFD暖通空调是通过模拟室内风速、温度等，解决换气、温度等问题。4.建筑设备性能的研究改进。暖通空调工程的许多设备，CFD可以模拟计算设备内部的流体流动情况，可以更好地降低建筑能耗，节省运行费用。

六、暖通空调与暖通技术简介

暖通空调简称HVAC，是机械工程与流体机械的重要分支。暖通空调系统可以调节空气中的温度与湿度，可以提高室内温度的舒适，暖通空调系统是一个国际性产业，其构架之广，有商业价值与推广价值。暖通空调包括采暖、通风与空气调节三方面。暖通空调是中央空调的分户空调系统，暖通空调不仅可以解决普通空调的冷暖问题，还可以解决空气问题。暖通空调可以引进新风、捕捉灰尘、过滤异味，还可以为空气加湿，让人感受到舒适，不至于像普通空调那样出现长时间令人皮肤干燥等问题[2]。

我国工程建设正处于高峰期，大量的住宅和公共建筑、工厂矿山、交通运输、能源水利和城市基础设施等建设和投入使用，且随着我国经济社会的进一步发展，新的建设工程仍将不断涌现。建设部提出节能建筑、绿色建筑概念，并在建设领域节能具体措施中提到：强化新建建筑节能，严格执行建筑节能设计规范，加强大型公共建筑用能管理。

总 结

暖通空调技术作为新经济发展下的重点研究对象，发展节约建筑工程有着重大意义。CFD技术的成本低，易于操作进行模拟演练，是一种暖通技术。CFD技术在欧美日本等国家应用将为成熟，能够有效地改善暖通空调中的不足，我国的科技水平相对于其他国家还有不足之处，为了推动我国暖通行业的发展应该从技术上加强。最大限度地降低能源消耗，提高节约质量，推动暖通空调行业可持续发展，缓解我国资源能源危机。

参考文献

[1] 唐柱才.CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用[J].电子世界，2018，67（3）：201-201.

[2] 李艳宁.CFD技术在暖通空调制冷工程中的实际运用[J].环球市场，2017，45（15）：67-68.