暖通工程中气悬浮技术的创新应用

费孔鹤 曹荣鑫 吴昌成 檀利峰

摘要：在能源消耗领域中，暖通工程的技术创新具有关键性意义。气悬浮技术是一种新兴的技术，通过利用气体的悬浮能力来实现物体的支撑和运动。在暖通工程领域，气悬浮技术被创新应用在空气净化、空气调节、热回收等方面，以提高系统的效率和节能性能。气悬浮技术具有高效节能、精确控制和可靠性高等优点，但也面临着气膜稳定性、系统复杂性和成本等方面的挑战。

关键词：暖通 气悬浮 空气净化 空气调节 热回收

中图分类号：TU995

Innovative Application of Air Suspension Technology in HVAC Engineering

FEI Konghe1  （FEI-KONG He ？？）  CAO Rongxin2   WU Changcheng1   TAN Lifeng1

1. China Communications Technology Co.， Ltd.， Nanjing ， Jiangsu Province， 210000   China;2.  Cloud Computing （Qingdao） Base， China Telecom Group Co.， Ltd.， Qingdao， Shandong Province， 266000 China

Abstract： In the field of energy consumption， technological innovation in HVAC engineering is of key significance. Air suspension technology is an emerging technology that uses the suspending power of air to achieve the support and motion of objects. In the field of HVAC engineering， air suspension technology has been innovatively applied in air purification， air conditioning， heat recovery and other aspects to improve the efficiency and energy-saving performance of systems. Air suspension technology has advantages such as high efficiency， energy conservation， precise control and high reliability， but it also faces challenges in air film stability， system complexity and costs.

Key Words： Heating and ventilation; Air suspension; Air purification; Air conditioning; Heat recovery

气悬浮技术是一项前沿而高效的技术，利用气体的力量将物体悬浮在空中，为实现各种应用提供了可能。它具有结构简单、运行稳定、处理效率高等优点，可以广泛应用于各种场合。气悬浮技术是暖通工程中非常有潜力的技术之一，它可以帮助我们更加高效地利用能源，降低对环境的影响，并提高工程的质量和效率。本文探讨气悬浮技术在暖通工程中的应用，研究其对暖通系统效率和空气质量的影响，并探索如何优化气悬浮技术的应用，以实现更好的节能和环保效果。

1  气悬浮技术概述

气悬浮技术利用气体动力学原理，通过气动力来实现物体的悬浮效果。当物体在气流中移动时，气流会产生压力和阻力，如果物体与气流的速度相等，气流产生的压力和阻力会抵消重力，从而实现物体的悬浮。

在气悬浮技术中，气流所产生的气动力是实现悬浮的关键因素。气动力分为压力和剪切力。压力指的是气流对物体表面施加的垂直于表面的压力，其大小与气流的速度、密度等参数有关[1]。剪切力则指气流对物体表面施加的平行于表面的力，其大小则与气流的速度、物体表面形状等参数有关。这两种力共同作用，使得物体能够在气流中实现悬浮效果。此外，还有其他影响悬浮效果的因素：气体流动的速度、物体表面的光滑度、气体流动的稳定性等。气体流动的速度对于气悬浮效果的影响尤为重要：过大的速度会导致物体表面压力过大，过小的速度则无法支撑物体的重量。

气悬浮技术包括气垫悬浮、气动悬浮等。气垫悬浮技术是通过将高压气体注入悬浮腔室来达到悬浮效果，气动悬浮技术则是通过将气体喷射到下方的平板上来产生悬浮力[2]。应用气垫悬浮技术，设备运行非常平稳且摩擦力小，因此速度也更快。应用气动悬浮技术，设备减少了与外界的接触，从而大大降低了磨损和维护成本。

2 气悬浮技术在暖通领域中的应用现状

在暖通工程中，气悬浮技术可以应用于空气净化、空气调节、热回收等方面。

2.1 空气净化领域

空气净化是气悬浮技术的主要应用之一。气悬浮技术通过将气体悬浮在空气中，以实现对空气的净化和改善。该技术利用气体悬浮的特性，将空气中的有害气体、微粒、细菌等颗粒物质聚集在悬浮的气体中，从而有效去除它们，并提高空气质量，保障人们的健康。

气悬浮技术的应用主要包括以下几个方面。

（1）空气污染治理。气悬浮技术可以有效地去除空气中的各种有害气体和微粒，如二氧化硫、氮氧化物、颗粒物等。通过在空气中喷洒气悬浮剂，可以将这些有害物质悬浮在空气中，然后通过过滤等方式进行净化，达到治理空气污染的目的。（2）室内空气净化。气悬浮技术可以应用于室内空气净化领域，去除室内空气中的各种有害气体、微粒和细菌等。通过在室内空气中喷洒气悬浮剂，可以将这些有害物质悬浮在空气中，然后通过过滤等方式进行净化，提高室内空气质量，保障人们的健康。（3）工业废气净化。气悬浮技术可以应用于工业废气净化领域，去除工业废气中的各种有害气体和微粒。通过在废气中喷洒气悬浮剂，可以将这些有害物质悬浮在空气中，然后通过过滤等方式进行净化，达到治理工业废气的目的。在工业生产当中，不同产品、不同工序将会产生不同的有毒有害气体，所以工业生产当中的环保问题尤为重要[3]，气悬浮技术在空气净化领域，具有广泛创新应用前景。

2.2 空气调节领域

空气调节是暖通工程中的重要应用之一，气悬浮技术又是空气调节的重要手段之一。将空气引入系统、过滤、处理，再送出调节后的空气。气悬浮技术的应用可以提高室内空气的质量，降低室内的温度和湿度，调节气流速度，改善室内环境，让人们在舒适的环境中工作和生活。

在空气调节中，气悬浮技术的应用主要有以下几个方面。

2.2.1送风系统的设计

通过设计合理的送风口、管道，空气能均匀分布到每个角落。在送风口的设计中，可以考虑使用多个小口径的送风口，以及布置合适的位置，使送风口分布均匀，并覆盖整个室内空间。这样可以确保空气在房间中有效地流动，不会出现死角或流通不畅的情况。对于需要强风力的区域，可以增加送风口的数量或调节其大小，以增强送风力度。而在需要减小风速的区域，可以采用小口径的送风口，降低送风速度。这样可以提供更舒适的送风效果，避免强风刺激人体或产生不适感。

2.2.2新风系统的处理

气悬浮技术在新风系统中起到关键作用。它通过一系列处理措施，将经过过滤和杀菌处理的新鲜空气引入室内，以提高室内空气质量，降低室内污染物的浓度，保障人们的健康。新风系统通过控制新风的流量和温度，可以调节室内温度、湿度。在夏季，可以增加新风量、降低新风温度，来降低室内温度。而在冬季，可以减少新风量、提升新风温度，以保持室内温暖。通过合理调节这些参数，可以创造出更加宜人和舒适的室内环境。

2.2.3排风系统的设计

通过设计合理的排风口、排风管道，将室内污浊空气排出室外，保持空气清新。在排风口的设计中，可以考虑合适的位置和数量，以保证室内空气的均匀排放。对于容易产生异味和污染物的区域，可以增加排风口的数量或调节其大小，以增强排风能力，有效去除室内污染物。借助气悬浮技术，还可以控制排风口开启和关闭，来调节室内负压。

2.3 热回收领域

气悬浮技术是一种常见的热回收技术，可以在暖通工程中用于回收工业和建筑废气中的热能。该技术通过将废气中的热能传递给空气或水，实现热能的回收和再利用。

2.3.1  回收工业废气中的热能

在工业生产过程中，很多生产过程会产生大量的废气，其中蕴含着丰富的热能。利用气悬浮技术，可以回收这些废气中的热能，并将其用于加热其他介质，如水或空气。此过程对能源进行了充分利用，减少能源浪费，降低能源成本。

2.3.2  回收建筑废气中的热能

在建筑物中，许多设备和系统会产生废气，如通风系统、暖气系统和空调系统等，这些废气中含有大量的热能。通过使用气悬浮技术，这些废气中的热能可以被回收并用于加热建筑物内部的水或空气。这既可以提升内部能源利用，也可以降低外部能源依赖。

在气悬浮技术中，常用的热回收设备包括换热器和热泵。

3  气悬浮技术的优势和挑战分析

3.1 优势

气悬浮技术可以消除摩擦磨损，从而减少了部件之间的摩擦磨损对精度的影响、减少了机械部件之间的振动和噪声、减少了机械部件的磨损和损坏、减少了机械部件的能量损失和环境污染，实现高精度、高速度、高稳定性、低噪音、长寿命和节能环保。

3.2 挑战

气悬浮技术具有很多优势，如高精度、高速度、高稳定性、低噪音、长寿命、节能环保等，但也存在一些挑战。（1）复杂性。气悬浮技术相对于传统的机械轴承技术来说比较复杂，需要更高的技术水平和更多的成本。（2）成本高。由于气悬浮技术需要更高的技术水平和更多的成本，因此相较于传统的机械轴承技术来说，成本会更高。（3）对气体的要求高。气悬浮技术需要使用特殊的气体，因此对气体的要求比较高，需要更高的成本和技术水平。（4）对环境的要求高。气悬浮技术对环境的要求比较高，需要更好地清洁和维护环境。（5）应用领域受限。气悬浮技术由于成本和技术的限制，目前主要应用于高速旋转的机械部件，应用领域比较受限。例如：在高端液压系统中，多路阀作为控制元件一直是整个系统的重中之重，同时由于其苛刻的精度要求、复杂的零件结构，一直是机加工的难点[4]。因此，在选择气悬浮技术时要权衡其优势和劣势，根据实际情况做出合理选择。

4 气悬浮技术在工程实际中的应用

气悬浮技术是一种创新的暖通技术，其应用在实际暖通工程中有很多案例。以下是其中一些常见的应用案例分析。

4.1 空气处理系统

气悬浮技术可以用于空气处理系统中的空气过滤。传统的过滤器容易堵塞，需要定期更换和清洗，而气悬浮技术可以通过气流悬浮颗粒物，无须使用传统的过滤器，从而降低了维护成本。

4.2 空调系统

气悬浮技术可以用于空调系统中，主要体现在以下几个方面。

4.2.1风机设计

通过使用气悬浮技术，可以减少摩擦、降低噪音，提高设备效率和可靠性。这种技术可以使得风机在高速旋转时产生的振动和噪音降到最低，提供更加舒适和安静的环境。

4.2.2冷却和加热

传统的空调系统需要使用冷凝器和加热器来进行冷却和加热，而气悬浮技术可以通过调节气流的温度和湿度来实现冷却和加热，无需使用传统的冷凝器和加热器，从而降低了能源消耗和维护成本。

4.3 热回收系统

气悬浮技术可以用于热回收系统的换热。传统的热回收系统需要使用换热器来进行热回收，而气悬浮技术可以通过气流悬浮进行换热，无须使用传统的换热器，从而提高了热回收效率并降低了维护成本。

4.4 通风系统

气悬浮技术可用于通风系统中的送排风。传统的通风系统需要使用风机和风道来进行送风和排风，而气悬浮技术可通过气流悬浮来实现送风和排风，无须使用传统的风机和风道，降低了能源消耗和噪声。

4.5 风管系统

在暖通工程中，气悬浮技术可以用于风管系统的设计和安装。传统的风管系统会受到空气流动时的摩擦力和振动的影响，而使用气悬浮技术可以减少这些影响，提高系统的效率和性能。例如：在长距离运输和输送高温或高湿度空气的风管系统中，使用气悬浮技术可以减少能量损失和系统压力损失。

4.6 管道系统

气悬浮技术也可以应用于管道系统中，例如水暖系统或蒸汽系统。传统的管道系统受到水流或蒸汽流动时的摩擦力和振动的影响，而使用气悬浮技术可以减少这些影响，提高管道系统的效率和可靠性。这种技术可以降低系统的能耗，提高传热效率，并减少维护和维修的需求。

4.7 设备支撑

气悬浮技术可以应用于暖通设备的支持和减震。传统的设备支撑方式可能需要使用橡胶垫或弹簧来减少振动和噪音，而使用气悬浮技术可以更有效地减震。这种技术可以使设备在运行过程中更加稳定，减少维护和维修的需求[5-6]。

5结语

未来需要进一步加强研究和开发，以满足不同应用场景的需求，实现更好的效果。可以从不同的应用场景出发，分析气悬浮技术的应用效果和可行性，以及对室内环境、能源消耗等方面的影响。可以从材料、结构、控制等多个方面出发，优化气悬浮技术的性能和稳定性，以满足不同应用场景的需求。可以从传感器、控制算法等多个方面出发，开发智能化的气悬浮系统，以提高气悬浮技术的效率和可靠性。

参考文献

［1］王春，赵远扬，滕斌，等.气悬浮离心制冷压缩机轴承承载特性分析[J].机械制造，2021，59（1）：34-38，51.

［2］巩捷明，宋君楠，刘义腾，等.气悬浮冷水机组热力循环特性研究[J].制冷与空调（四川），2023，37（1）：97-102.

［3］王太双. 废气治理排风系统的控制设计与实施 [J]. 科技视界， 2020 （2）： 96-97.

［4］孙同振，尹启彬. 气动悬浮技术应用实例 [J]. 金属加工（冷加工）， 2019 （5）： 45-47.

［5］戴国兴. 冬季采暖房间室内颗粒物分布的模拟研究[D]. 哈尔滨：哈尔滨工程大学， 2022.

［6］陈雄伟. 建筑暖通空调节能存在的问题及解决措施探讨 [J]. 江西建材， 2023 （3）： 333-335.