暖通空调施工中CFD技术探讨

暖通空调施工中CFD技术探讨

魏樟龙

杭州政通建设项目管理有限公司浙江余杭311100

【摘要】目前暖通空调系统在建筑节能环保的领域中扮演着越来越重要的角色，越来越多的暖通系统会应用到CFD技术中去。暖通空调制冷行业是CFD技术应用的重要领域之一，不少专家以及专业技术都已经运用CFD技术取得了较大的成绩。本文将通过分析CFD技术在暖通工程行业的应用，了解其工艺技术当前存在的问题，从而得出其在之后的发展前景，以供参考。

【关键词】CFD技术；暖通；空调

1引言

随着建筑业的高速发展，暖通工程也越来越普及到人们的生活中去.根据数据统计，暖通空调在建筑中约占60%左右的比重，CFD技术的应用重点也早已逐渐从工业发展转向建筑这一方向上。为此，人们应该积极开发和推广应用CFD技术到暖通工程中去，它取得的成就以及科学性已经能够大大取代传统的暖通工程技术。人们的生活理念和方式的多样化、细节化直接关乎到暖通空调系统的技术需求。良好地运用CFD技术到暖通工程中去，改善暖通空调系统，尽可能设计出更为高效、节能、舒适的暖通系统，使暖通空调系统发挥经济性、节能性、安全性、舒适性和美观性的作用成为必然趋势。

2CFD技术在暖通工程中的应用情况

由于空调的运作原理，对室内空气进行循环利用，能耗大，保温材料存在不少质量问题，向人们提供舒适高品质的生活以及室内生活产热环境成为了不可或缺的重要条件。CFD技术恰巧地能够去改善能源消耗，使其总耗能缩减大约30%，推动整个暖通工程发展。

2.1CFD技术的含义

CFD（ComputationalFluidDynamics，即计算流体动力学简称CFD），其计算方式也可以表达为下图1所示。CFD技术是目前国际上一个强有力的研究领域，当前暖通空调制冷行业是CFD技术应用的重要领域之一，很多CFD技术在暖通工程中已经取得了惊人的成就。

2.2CFD技术的应用范围

当前很多CFD技术开始向多个方面、多个行业进行发展。它能做到一些通风空调设计方案优化及预测，包括很多建筑火灾烟气流动及防排烟系统也是通过CFD技术进行分析的。也就是说，当前CFD技术开始向各种以流动为基础的工程问题方向发展，置换通风方式的数值模拟、洁净室气流分布的数值模拟等，气固、液固多相流、非牛顿流、化学反应流、煤粉燃烧等等，这些暖通工程都是结合了CFD技术而实现的。现在室内空气品质的相互影响过程的CFD分析以及冷库库房及制冷设备的CFD分析、高大空间气流组织分析已经得到广泛的应用。一些经济实力雄厚的实体也见到了CFD应用软件的巨大商机，空气品质及建筑热环境的CFD方法评价、预测等吗，纷纷介入，如空调送风的各种末端设备等都是利用CFD技术在暖通工程中通风除尘的卓悦成就而得以实现的。由于CFD技术的大量应用能显著缩短设计周期，降低费用，其在未来一定还能够覆盖更多领域，有更广泛的应用。

3CFD技术在暖通工程中的使用步骤

CFD软件的一般结构可分为前处理、求解器及后处理等三大模块，求解结果能预报流动、传热、传质、燃烧等过程的细节，并成为过程装置优化和放大定量设计的有力工具。随着CFD技术的广泛应用，根据很多案例成就，我们知道CFD技术在暖通工程中已经有很多方法并十分成功。

3.1运用CFD软件进行设计分析，计算出暖通工程的流体细节问题

计算流体力学即CFD的应用则改变了传统的设计过程，CFD技术在暖通空调制冷工程设计与产品开发及其它行业中，进行传热、传质、动量传递及燃烧、多相流和化学反应研究的核心和重要技术，各有其独特的作用。随着张建忠分析了数值计算方法在暖通空调领域的应用情况，一般我们要先确定CFD方法的控制方程，由于CFD软件可以相对准确地给出流体流动的细节，对常见的暖通工程通风问题做数值计算分析，选择离散方法进行离散，依靠经验和试验及简单的进论分析来完成工程设计产品开发工作，不仅可以准确预测流体产品的整体性能，还能够分析出该暖通工程的问题。

3.2抽取实验样本进行控制计算得出采取措施

CFD的核心是对NS方程的处理，二次开发需要遵循软件的规则，它可以抽象出数学模型之后，需要寻求合适的计算方式以求解模型。而现代设计过程中，多个实验数据，这一环节中的大量工作已通过CFD工作完成。在应用中，通常是找一些相类似的例子，即通过CFD工作形成大量的可控数据以供参考，按照例子中的设置方式进行设置，利用试验来调整计算模型与算法，即可检验CFD的技术是否科学、合理地进行，从而降低整个工序成本。

3.3筛选方案，进行设计循环计算从而落实应用

在暖通工程中，我们最常用的方法就是经过一定考核的CFD软件来拓宽实验研究的范围,分析暖通制冷系统，减少成本昂贵的实验工作量。方案的筛选是以科学性的分析为基础，以期在计算速度、稳定性和精度等方面达到最佳。但是，无论分析的方法或实验的方法都有较大的限制，所以我们需要去筛选出方案，进行CFD技术的高效处理，能够十分方便我们的计算工作展开。采用统一的前、后处理工具，能够缩减工作时期，这里面也就体验出而CFD的方法正具有成本低和能模拟较复杂或较理想的过程等优点。我们亦可以理解为，多种筛选方式，能够使到CFD技术在暖通工程中就减少了很多工程造价成本。

4CFD技术在暖通工程中存在的问题

CFD技术的方案设计与暖通制冷系统的节能、舒适度存在着很大的关系，所以，在生产管理上，CFD技术在暖通工程系统依然面临着严峻的挑战。节能系统的设计是首要因素，但是在设计方案上由于技术水平有限，还没有得到深入的提高。目前由于缺乏科学的、创新的CFD技术设计方案，设计周期普遍较短，方案不够完善，缺乏科学评价机制严重影响到暖通空气的节能效果。同时，由于没有运用正确的方法对暖通空调系统进行CFD技术的管理，整体的设计成果、质量都收到一定的影响。在节能减排和可持续发展理念的提出之后，暖通空调系统的节能环保问题也突显重要，CFD技术在此工程上还有待提高。

5我国暖通工程在CFD技术上的发展前景

随着计算机图形学、计算机微机技术的快速进步，CFD的前后处理软件得到了迅速发展，如Fieldview，Tecplot，ICEM-CFD等等。自70年代末80年代初起，即已有一些高校、研究机构开始CFD技术的应用研究，清华大学的李先庭和赵彬等人在CFD方法评价PMV和空气龄、风口模型、室内颗粒物的扩散规律等方面做出了重要贡献。

6结束语

在全球坚持可持续发展理念的今天，绿色生态化建筑观念备受人们追捧。因此在强调低碳生活的社会上，CFD技术在暖通系统中的节能减排、绿色环保问题在现代社会中越来越重要。无论是研究网络自动生成技术，改善人们的居住环境，还是用CFD技术开展本行业中的应用研究，都应该受到重视。

参考文献

[1]齐去鹏.采暖工程中的室温调节与节能[J].黑龙江水专学报.2013,33(1).142-145

[2]白艳丽.暖通空调系统节能浅析[J].科技信息．2011,9(12).289

-291