暖通空调新技术的发展与启示摘要：随着国民经济的快速持续发展，作为支柱产业之一的建筑业也得到迅猛发展。

而作为建筑业的重要组成部份的暖通空调业，其新产品、新技术、新材料更是层出不穷。

暖通空调业发展所遵循的原则，概括起来就是：节能、环保、可持续发展，保证建筑环境的卫生与安全，适应国家的能源结构调整战略，贯彻热、冷计量政策，创造不同地域特点的暖通空调发展技术。

Abstract: With the rapid and sustainable development of national economy, as a pillar industry in construction has also been rapid development. As an important part of the construction industry of HVAC industry, new products, new technologies, new materials is endless. HVAC industry development principles, summed up: energy saving, environmental protection, sustainable development, to ensure the health and safety of the built environment to meet the country's energy structure adjustment strategies, and implementing the heat, cold measurement policies, and create the characteristics of different regions HVAC development of technology.关键字：HVAC CFD应用，水源热泵，蓄冰技术，能源多元化一、暖通空调（HVAC）技术发展概况随着国民经济的快速持续发展，作为支柱产业之一的建筑业也得到迅猛发展。

而作为建筑业的重要组成部份的暖通空调业，其新产品、新技术、新材料更是层出不穷。

暖通空调业发展所遵循的原则，概括起来就是：节能、环保、可持续发展，保证建筑环境的卫生与安全，适应国家的能源结构调整战略，贯彻热、冷计量政策，创造不同地域特点的暖通空调发展技术。

一：具体的可概括为以下十一个方面。

1．供暖技术分户热计量的实施（收费办法探讨及实施）；供暖系统改造；低温地板辐射供暖；新型散热器应用、开发；区域供热供冷、冷热电联供技术；分布式冷热电联供技术。

2．通风技术夏热冬冷地区住宅通风；传染病医院病房通风；手术室等生物洁净空间的空调洁净技术；商场、地铁等公共空间的通风；工业通风。

3．室内环境质量热舒适环境（尤其是适合中国人群特点的研究及应用）；室内空气品质（室内建筑装饰材料、设备散发污染物规律研究，评价方法等）；通风空调气流组织与室内空气品质。

4．燃气空调燃气热泵；使用燃气的冷热电三联供；燃气蒸汽联合循环。

5．蓄能技术冰蓄冷空调；低温送风技术；水蓄冷技术；蓄热供暖（蓄热电锅炉等）。

6．公共建筑HVAC体育馆、剧院、商场、商用办公综合楼等的供暖空调通风技术；建筑防排烟设计。

7．可持续发展能源技术与暖通空调可再生能源利用（太阳能、自然通风、夜间通风冷却等，光伏技术等）；热回收技术与设备；建筑本体节能（包括保温隔热措施、相变材料墙体、节能窗技术等）；被动式建筑。

8．节能环保设备的开发利用低位热能和水源、土壤热源的热泵；高能效设备（冷热源、风机水泵、末端设备、控制装置）9．空调通风系统和设计进展分散式个别空调；变风量、变水量系统；置换通风及相关系统研究和应用；住宅空调方式；新风利用（如独立新风系统、新风空调机等）、蒸发冷却技术应用。

10．模拟与分析技术、智能控制暖通空调能耗模拟、能量分析（气象参数统计分析、软件应用开发等）；CFD 应用；建筑自动化技术；暖通空调与智能建筑。

11．施工安装和运行管理施工安装技术；交工调试；运行节能；空调通风系统清洗、过滤、灭菌等。

二、结合设计，需要重视和探讨的几个问题由于暖通空调技术的发展和变化，特别是建筑市场竞争激烈，业主需求日益现代化、多样化、重视国外技术的移植与引进，而节能、环保、绿色等概念的影响及我国能源结构的调整，对暖通空调设计的挑战越来越严峻。

因此，如何结合设计的需要，重视相关技术，并有选择而合理的应用在我们的设计中，满足业主要求，提高设计水平，是我们必须努力做到的。

下面，仅提出四个主要方面，供大家探讨。

1．重视CFD技术的应用CFD是英文Computational Fluid Dynamics（计算流体动力学）的简称。

它是伴随着计算机技术、数值化计算技术的发展而发展起来的。

CFD相当于“虚拟”地在计算机上做实验，用以模拟实际的流体流动与传热情况。

而其基本原理则是数值求解控制流体流动和传热的微分方程，得出流体流场在连续区域上的离散分布，从而近似地模拟流动情况。

因此，CFD是一种模拟仿真技术。

在暖通空调领域，近年来，经过高等院校、科研和设计单位的共同努力，在模拟予测室内外或设备内的空气或其它工质流体的流动情况的应用方面，越来越多。

CFD可以对一些高大空间、公共建筑（体育场馆、大型音乐厅堂）、地铁等通风空调空间的气流组织设计，以可视化的方式将速度场、温度场，用动态或静态予以展示；对一些建筑小区或建筑群（如：CBD 地区）的二次风、热环境等进行模拟分析，以求能设计出合理的建筑风环境；暖通设备的质量的提高、性能的改进，也可以借助CFD得以实现。

CFD以成本低、速度快、资料完整且可以模拟各种不同工况的特点，成为分析和竞标工程项目的有力工具。

许多设计院都在奥运及相关工程中，应用了CFD分析，并配以彩色的温度场、速度场图示，得到业主好评。

清华大学开发了通用三维流动与传热的数值模拟程序STACH-3，同济大学、湖南大学及北京工业大学在CFD 方面也都作了不少开拓性工作。

北京市建筑设计院，专用设置了CFD应用机构，用以解决重大项目投标和设计上的难题，推动了设计水平的提高。

值得一提的是，北京建筑设计院为了设计工作需要，利用CFD技术，对我院设计的融科资讯中心的C座大厅，进行了室内热环境的予测分析，以供设计借鉴和指导。

高大空间采用玻璃幕墙，为室内热循环的控制与设计带来了新课题。

而融科资讯中心大厅，面积约为900m2，高9m，屋顶及围护结构均为玻璃幕墙，大厅内的热环境具有一定的典型性和普遍性。

北京院经过CFD分析，表明设计可以满足冬季及夏季空调采暖要求。

但冬夏季均有较大温度分布不均及温度垂直分层现象。

为此提出在类似工程设计时的改进建议。

北京院用CFD起到了“他山之石，可以攻玉”的效果。

我院的一些项目，也提出了应用CFD的要求。

如：中京艺苑的京剧院部分、北京一机床的重型装配车间，都涉及到了高大空间的气流组织问题。

特别是后一个项目，是工业项目，空调要满足工艺要求。

该厂房，有4个24m跨，2个30m 跨，最高处屋架下弦约25m。

总建筑面积约3万m2。

工艺要求：30m跨10.0m高度范围内，24m跨5.0m高度范围内，夏季温度30℃±2℃，冬季18℃±2℃。

水平方向30m内，温度要求为±2℃。

空调设计在5m、10m处分别采用风机盘管（约800余台）沿外墙和柱间跨相对送风，在屋架下弦采用喷口（Ø200～Ø 400）送风。

为了满足厂房要求，弄清气流组织效果。

院委托清华大学进行了CFD分析。

这是我院施工图项目应用CFD的第一个。

相信将对最终落实空调设计方案，是十分有益的。

并将为CFD技术在我院应用，起到促进作用。

如果CBD的财富中心区的热环境也能用CFD分析，必将为我院的建筑师提供有效帮助。

2．重视水源热泵技术的应用近几年，随着空调节能和环保要求的日益迫切和严格，在北美和北欧等国相当普遍与成熟的水源热泵空调系统，在我国从起步阶段而得到较快发展。

我国在水源热泵理论探索、试验研究、产品开发和工程项目的应用上，都取得了可喜的成果。

据2003年统计，仅在北京推广热泵技术的厂家包括：北京恒有源科技发展有限公司、山东富尔达公司、法国CIAT公司、清华同方等9家。

承担热泵系统设计的单位越来越多。

北京已有187个单位使用了水源热泵系统，供暖面积达294万m2，新开发的建设项目也都提出进行水源热泵的可行性分析，因此，了解、熟悉和掌握水源热泵系统，并在合理条件下，选择并应用，是设计人员适应建筑市场需求的必备能力。

水源热泵分为两大类，即水环热泵和地源热泵。

后者又分为土壤源热泵和地（表）下水热泵。

目前发展较迅速的主要是地（表）下水热泵。

其特点是利用浅层低温地能(热),一般温度相对恒定（＜25℃），经过热泵提升至建筑物采暖需要的温度（50～60℃）。

热泵能效比高（一般COP可达3～5）。

而这种能量地下储量巨大，且可以再生。

夏季制冷时，将热量排入地下；冬季供暖时，在地下取热，同时将冷量排入地下，循环利用。

浇层地能的采集，主要是在合适的条件下，通过打井抽灌浅层地下水来实现的。

我国地下水四季不同地区，一般为6～24℃，基本恒温。

采集地下低品位水时，基本原则是只用其热，不用其水，用后必须回灌。

地下水源应当保证水量充足，水温适当，水质良好，供水稳定，易于回灌。

且要加以监控，严防污染和浪费。

地下取水深度多在100m左右，含水层厚度一般应大于5m；冬季地下水温不应低于10℃；地下水含砂量应为1/200000；回灌水基本与抽水水质相同。

地下水的抽取与回灌方式，目前分为“单井抽灌”和“异井抽灌”方式。

“单井抽灌”技术为北京恒有源公司开发，并申请了专利。

在北京，已在11个单位应用，供暖面积达154万m2。

其中，包括近9万m2的海淀区政府和3万m2的海淀区公安局的办公楼，以及学校、银行、档案馆、高层住宅等建筑。

我院设计的中关村软件园信息中心，建筑面积约2万m2，也采用了“单井抽灌”的水源热泵空调系统。

其空调冷负荷为1410kW，空调热负荷为1400kW。

设计中采用了三套水源热泵机组，主机型号为HT760，以R-22为冷媒。

夏季提供7/12℃冷冻水，冬季提供55℃/50℃热水。

其综合能效比COP值，夏季为4，冬季为3。

经过技术经济比较，水源热泵方案初投资570万元，单位空调造价285元/m2；溴化锂直燃机方案，初投资为750万元，单位空调造价375元/m2；燃气锅炉加冷水机组方案，初投资为700万元，单位空调造价350元/m2。

全年运行费用：水源热泵25.36元/m2·年；直燃机46.92元/m2·年；燃气锅炉加冷水机组为41.32/m2·年。