通过使用计算流体动力学(CFD)能够使工程师迅速查看流动发生的任何区域的流速，密度，热影响和化学浓度，能够使工程师通过CFD分析出某区域问题并提出最佳解决方案。

　　CFD是近代流体力学，数值数学和计算机科学结合的产物，是一门具有强大生命力的交叉科学。它以电子计算机为工具，应用各种离散化的数学方法，对流体力学的各类问题进行数值实验、计算机模拟和分析研究，以解决各种实际问题。

　　尽管建筑行业使用CFD进行暖通空调系统的分析和设计优化，事实上，对于一些企业、组织、个人在其实践中并没有充分利用它，可能是由于项目成本，不可靠性以及其他一些限制。在本文中，我们将探讨其使用的一些关键优势，并评估当前CFD工具如何解决此类问题。

　　为什么使用CFD?

　　工程师设计暖通空调系统面临的一个持续的满足可持续性和能源效率目标的挑战，同时保证舒适、安全的环境，以合理的成本。

　　传统的设计方法，包括使用手工计算的方式，这需要很多简化的假设，并最终限制了计算的准确性。

　　将CFD模拟纳入设计过程能够为项目提供一定程度上的保证，使复杂的设计在最终开始建设之前，通过计算机模型为其作出模拟测试，通过模拟分析项目在设计上的缺陷与不足。由于通过CFD可以精确模拟设计最终场景，计算结果通过更为直接的方式显示出来。

　　越来越多的工程师正在转向使用CFD来计算气流模式与空间温度，基于完整的三维几何结构和较少的假设，从而提高CFD的精确度。

　　在HVAC设计中使用CFD最显着的优势之一就是能够模拟流体流动并分析HVAC性能，而无需实际安装HVAC系统甚至建立原型。 这可以确定和设计重大问题和解决方案，以提高建筑物的整体HVAC性能。

　　由于HVAC / IAQ技术的重大进展，需要更广泛和更详细的关于被占领区域内的流动的信息，并且CFD技术比任何其他方法(例如实验或理论方法)更好地满足该要求。

　　HVAC是Heating, Ventilation and Air Conditioning 的英文缩写，就是供热通风与空气调节。 既代表上述内容的学科和技术，也代表上述学科和技术所涉及到的行业和产业。 HVAC又指一门应用学科，它在世界建筑设计和工程以及制造业有广泛的影响，各国都有HVAC协会，中国建筑学会暖通分会即中国的官方代表机构。传热学、工程热力学、流体力学是其基本理论基础，它的研究和发展方向是为人类提供更加舒适的工作和生活环境。

　　增加人员使用的舒适度是空调系统的一个核心目标，以及空调系统中其他重要的细节，例如：空调系统的安装位置、进回风口的排布，温度、空气流量等都通过CFD进行优化与验证。

　　一旦设计变更，将修改参数放入CFD就可以进行进一步的仿真。 另外，任何发生故障的HVAC系统都可以通过CFD系统，将更好的改善HVAC系统作为最终目标。

　　实践中的HVAC CFD分析实例：

　　•工业通风设计

　　•游泳池通风

　　•一般房间模拟

　　•一般办公室和仓库模拟

　　•通风柜设计

　　•在吸烟室里有效的排烟

　　•数据中心和服务器机房的热评估

　　•烟雾和火焰传播模拟以及在居住建筑中实施消防安全

　　当CFD为非标准系统(如体育场，大型中庭，音乐厅，自然通风系统，排烟通风等)设计HVAC系统时，CFD被广泛使用，其中大多数系统在不使用CFD的情况下无法精确设计。

　　常见的误解与限制

　　限制使用CFD的原因主要是由于CFD建模时间长，昂贵的软件费用，以及对使用人员有一定的要求。新一代的基于云的软件正在克服这些挑战，使工程师能够按需使用传统CFD工具，降低所花时间与成本的，从云端获取领先的CFD功能。

　　成本：许多暖通空调工程师常常误解，感觉使用费用昂贵，无法证明其使用价值，特别是需要昂贵的软件许可。 近年来，许多暖通空调工程师已经发出了努力寻找经济实惠的CFD工具，许多软件开发人员已经努力应对这些要求。

　　随着基于云计算的按需CFD工具的推出，不再需要昂贵的软件许可证，工程师可以根据需要为软件付费。 此外，当使用CFD进行HVAC设计时，节省了大量成本，因为几乎不需要进行物理修改。

　　工作量变化：在工程师的工作量变化的情况下，个人和组织对投资CFD工具的理由提出质疑。 随需应变的基于云计算的CFD软件包使这些工程师能够根据工作负载进行升级和降级。 这也使工程师可以选择在其客户范围内包含差价合约软件，并在合同签订时支付他们所需的费用。

　　信心，培训和时间：与其他行业一样，老习惯也很难实现，一些暖通空调工程师不愿将CFD完全纳入设计实践中。 对于一些工程师来说，通过减少真实世界测试结果的信心已经成为一个问题，而这也与用户培训和知识水平相关。 软件开发人员将精力集中在生成最重要准确的代码上，仿真的速度是次要因素。 建模和建立时间大大缩短，工作流程也得到了简化。

　　不可否认，CFD在HVACF领域的应用，已经展现出多样化、安全性以及更多的可能性。

　　总结

　　毫无疑问，时代已经发生了变化，价格合理的、基于云服务的工具正在改变着HVAC工程师对CFD的看法。

　　云中的CFD工具可以减少实现热舒适所需的时间和成本，最大限度地减少能源消耗，并通过提供洞察力清除污染物。 这些见解包括不同设计方案的舒适度预测，以及设计过程早期对不同“假设”场景的快速评估。

　　用户现在可以在更短的时间内以更低的成本优化HVAC设计，所以Aberdeen Group的研究结果并不奇怪，因为它发现设计工程师为最佳企业 使用CFD作出设计权衡决定的可能性比行业平均值高15%。

　　CFD能够在设计暖通空调系统方面发挥至关重要的作用，而且凭借如此明显的优势，现在可能是改变观念和克服长期观点的问题，而不是证明其在这个领域的适用性。

　　责任编辑：DJ编辑