CFD技術在暖通空調(diào)中的應用初探

李麗文

摘 要：CFD技術是常用的工程流體技術，在社會中得以廣泛的應用。問題的不同，針對的方面不同，CFD技術也會有所差異。目前在暖通空調(diào)領域內(nèi)中的流動問題驗證了CFD與數(shù)值傳熱學相等，CFD技術能夠有效地改變現(xiàn)有的暖通空調(diào)設計效果，從而改變制冷效果不強等現(xiàn)狀，可以更好的解決生活中的實際問題，CFD在暖通空調(diào)制冷工程中有廣泛的應用價值。

關鍵詞：CFD技術 暖通空調(diào)系統(tǒng) 節(jié)能資源技術

前 言

CFD （Computational Fluid Dynamics）是計算流體動力學的簡稱，CFD的基本原理是采用數(shù)值求解控制流體流動的微分方程，得出流體流動的流場在連續(xù)區(qū)域上的離散分布，從而近似模擬流體流動情況。CFD是目前國際上一個強有力的研究領域，能夠進行傳熱、燃燒、多相流反應研究，廣泛應用于熱能動力、航空航天等諸多工程領域。暖通空調(diào)制冷行業(yè)是CFD技術應用的重要領域之一，CFD=流體力學+熱學+數(shù)值分析+計算機科學。

一、CFD技術的特點與局限

大約20世紀80年代的時候，我國才慢慢開始研究CFD在暖通領域的應用，我國在CFD技術與實際工程中暖通設計相結(jié)合的案例可以說是非常之少了，掌握CFD技術的人員嚴重稀缺。節(jié)能資源與環(huán)保意識的逐漸增加，許多操作與管理運行人員對暖通技術不理解，有的甚至不具備暖通空調(diào)的基本理論知識，成為了無法找到合適的解決方案。CFD發(fā)展到現(xiàn)在，各大商業(yè)軟件競爭激烈，人機交互趨于直觀化、專業(yè)化，是機械行業(yè)設計的有力工具。通用設備的升級，CFD軟件是必不可少要掌握的工具，其的特點就是適應性強、應用面廣。當然CFD也有一定的局限性，CFD數(shù)值中的數(shù)值解法是一種離散近似值的計算方法。第二，CFD不能給出流動現(xiàn)象的定性表達，需要參數(shù)的提供與實驗的結(jié)果想借和。第三，CFD依賴編寫的程序經(jīng)驗，可以能導致結(jié)果有誤差。

二、CFD在國內(nèi)外的廣泛應用

資源如何進行重復利用，怎樣合理開發(fā)資源，一直以來都是關注的焦點。科技的發(fā)展使得人們可以利用虛擬世界進行研究。CFD可以說是一個非常概括性的軟件。國內(nèi)外都在研究開發(fā)其自身價值。CFD技術可以方便用戶使用，目前的CFD通用軟件能與CAD軟件進行兼容，可以實現(xiàn)模式的互通。新建的大空間建筑造型奇特，尺度龐大，實際空調(diào)通風房間的氣流組織形式變化多樣，氣流組織不僅與環(huán)境品質(zhì)密切相關，CFD對能源資源效率影響很大。CFD可以利用虛擬的網(wǎng)絡進行模擬實驗所要完成的項目，就比如空氣對流氣體的產(chǎn)生、冷暖空氣的調(diào)換等，在人們的生活中作用較大[1]。

三、CFD技術在暖通空調(diào)中的節(jié)約應用

空調(diào)可以說是空氣調(diào)節(jié)器，是對房間內(nèi)空氣、濕度、溫度等調(diào)節(jié)到一個使人滿意舒服的狀態(tài)。中央空調(diào)分為帶表制冷與帶噴水制冷空調(diào)機，當然也有我們通常說的節(jié)約能源與普通能源之分的空調(diào)。綠色建筑能源與常規(guī)能源相比，價格優(yōu)勢明顯，使用后更為節(jié)能、環(huán)保。因此，合理利用低能耗、可再生的綠色建筑能源，是綠色建筑設計的必要前提。當前，社會普遍提倡的是低能耗、可再生的節(jié)能環(huán)保理念，選擇低能耗、可再生能源，既能滿足暖通空調(diào)系統(tǒng)的高能耗要求，又能極大程度地減少對環(huán)境的破壞作用，還能大大地降低成本。合理科學使用低能耗、可再生能源是暖通設計中一項至關重要的技術，也是綠色建筑技術應用于暖通設中的重要體現(xiàn)。資源的合理利用與整合，讓人們重視到了要從根本上解決節(jié)能問題。隨著我國事業(yè)的發(fā)展暖通空調(diào)系統(tǒng)在建筑節(jié)能中占據(jù)主導地位。

CFD技術能夠通過計算機模擬技術改善空調(diào)制冷效果問題，從而提高空調(diào)的質(zhì)量，保障整體暖通空調(diào)系統(tǒng)達到最優(yōu)化，更好地為人們帶去便利。計算流體力學即CFD的應用能夠有效的改變設計流程，在設計與制造過程中，暖通空調(diào)中CFD技術應用很少依賴經(jīng)驗或試驗。在暖通設計中，節(jié)能環(huán)保材料的選擇極其重要，材料的節(jié)能環(huán)保性將會影響整個設計的綠色等級、節(jié)能環(huán)保性。必須嚴格控制材料的選擇，在滿足建筑基本功能要求的情況下，盡可能選擇低碳環(huán)保、可回收利用的材料，避免選擇對環(huán)境破壞作用大或?qū)θ梭w有傷害的材料。從降低成本方面考慮，建筑材料盡可能就地取材，降低材料在運輸過程中產(chǎn)生的運輸費用和運輸中可能造成的材料損耗。同時，也能較大程度地降低對周圍環(huán)境的破壞，更好地促進本地經(jīng)濟發(fā)展，形成一定的經(jīng)濟效益。

四、注重建筑本身的節(jié)能環(huán)保性能

太陽能資源是取之不盡、用之不竭的，暖通空調(diào)技術利用太陽能資源可以讓人們對待建筑節(jié)能、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展有著更深一步的重視。目前太陽能是最為普遍的節(jié)能方式了，常見的太陽能廠房可以通過暖通系統(tǒng)進行循環(huán)加熱，向房間供暖;當然常見的還有太陽能集熱器、散熱器、儲熱器等。經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，能源的開發(fā)，導致資源日趨緊張起來，所以節(jié)能環(huán)保成為了行業(yè)內(nèi)的研究重點保護對象。

五、暖通空調(diào)中CFD技術應用

1.通風空調(diào)房間氣流組織設計。一年四季只有開關與夏天與冬天相互轉(zhuǎn)換的空調(diào)模式系統(tǒng)已經(jīng)跟不上時代潮流的發(fā)展了，暖通空調(diào)系統(tǒng)可以利用模擬風向系統(tǒng)對空調(diào)進行相對應的改革措施。2.建筑外環(huán)境分析設計。CFD系統(tǒng)模式利用計算機模擬去分析建筑外環(huán)境，更好地建設出風向流動達到室內(nèi)外通風的效果，達到對于自然風的要求。3.室內(nèi)空氣品質(zhì)研究?？照{(diào)是室內(nèi)空氣品質(zhì)問題的設備之一，CFD技術可以研究室內(nèi)空氣品質(zhì)問題。CFD暖通空調(diào)是通過模擬室內(nèi)風速、溫度等，解決換氣、溫度等問題。4.建筑設備性能的研究改進。暖通空調(diào)工程的許多設備，CFD可以模擬計算設備內(nèi)部的流體流動情況，可以更好地降低建筑能耗，節(jié)省運行費用。

六、暖通空調(diào)與暖通技術簡介

暖通空調(diào)簡稱HVAC，是機械工程與流體機械的重要分支。暖通空調(diào)系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)空氣中的溫度與濕度，可以提高室內(nèi)溫度的舒適，暖通空調(diào)系統(tǒng)是一個國際性產(chǎn)業(yè)，其構(gòu)架之廣，有商業(yè)價值與推廣價值。暖通空調(diào)包括采暖、通風與空氣調(diào)節(jié)三方面。暖通空調(diào)是中央空調(diào)的分戶空調(diào)系統(tǒng)，暖通空調(diào)不僅可以解決普通空調(diào)的冷暖問題，還可以解決空氣問題。暖通空調(diào)可以引進新風、捕捉灰塵、過濾異味，還可以為空氣加濕，讓人感受到舒適，不至于像普通空調(diào)那樣出現(xiàn)長時間令人皮膚干燥等問題[2]。

我國工程建設正處于高峰期，大量的住宅和公共建筑、工廠礦山、交通運輸、能源水利和城市基礎設施等建設和投入使用，且隨著我國經(jīng)濟社會的進一步發(fā)展，新的建設工程仍將不斷涌現(xiàn)。建設部提出節(jié)能建筑、綠色建筑概念，并在建設領域節(jié)能具體措施中提到：強化新建建筑節(jié)能，嚴格執(zhí)行建筑節(jié)能設計規(guī)范，加強大型公共建筑用能管理。

總 結(jié)

暖通空調(diào)技術作為新經(jīng)濟發(fā)展下的重點研究對象，發(fā)展節(jié)約建筑工程有著重大意義。CFD技術的成本低，易于操作進行模擬演練，是一種暖通技術。CFD技術在歐美日本等國家應用將為成熟，能夠有效地改善暖通空調(diào)中的不足，我國的科技水平相對于其他國家還有不足之處，為了推動我國暖通行業(yè)的發(fā)展應該從技術上加強。最大限度地降低能源消耗，提高節(jié)約質(zhì)量，推動暖通空調(diào)行業(yè)可持續(xù)發(fā)展，緩解我國資源能源危機。

參考文獻

[1] 唐柱才.CFD技術在暖通空調(diào)制冷工程中的應用[J].電子世界，2018，67（3）：201-201.

[2] 李艷寧.CFD技術在暖通空調(diào)制冷工程中的實際運用[J].環(huán)球市場，2017，45（15）：67-68.