通過使用計算流體動力學(CFD)能夠使工程師迅速查看流動發生的任何區域的流速，密度，熱影響和化學濃度，能夠使工程師通過CFD分析出某區域問題并提出最佳解決方案。

CFD是近代流體力學，數值數學和計算機科學結合的產物，是一門具有強大生命力的交叉科學。它以電子計算機為工具，應用各種離散化的數學方法，對流體力學的各類問題進行數值實驗、計算機模擬和分析研究，以解決各種實際問題。

盡管建筑行業使用CFD進行暖通空調系統的分析和設計優化，事實上，對于一些企業、組織、個人在其實踐中并沒有充分利用它，可能是由于項目成本，不可靠性以及其他一些限制。在本文中，我們將探討其使用的一些關鍵優勢，并評估當前CFD工具如何解決此類問題。

為什么使用CFD?

工程師設計暖通空調系統面臨的一個持續的滿足可持續性和能源效率目標的挑戰，同時保證舒適、安全的環境，以合理的成本。

傳統的設計方法，包括使用手工計算的方式，這需要很多簡化的假設，并最終限制了計算的準確性。

將CFD模擬納入設計過程能夠為項目提供一定程度上的保證，使復雜的設計在最終開始建設之前，通過計算機模型為其作出模擬測試，通過模擬分析項目在設計上的缺陷與不足。由于通過CFD可以精確模擬設計最終場景，計算結果通過更為直接的方式顯示出來。

越來越多的工程師正在轉向使用CFD來計算氣流模式與空間溫度，基于完整的三維幾何結構和較少的假設，從而提高CFD的精確度。

在HVAC設計中使用CFD最顯著的優勢之一就是能夠模擬流體流動并分析HVAC性能，而無需實際安裝HVAC系統甚至建立原型。 這可以確定和設計重大問題和解決方案，以提高建筑物的整體HVAC性能。

由于HVAC / IAQ技術的重大進展，需要更廣泛和更詳細的關于被占領區域內的流動的信息，并且CFD技術比任何其他方法(例如實驗或理論方法)更好地滿足該要求。

HVAC是Heating, Ventilation and Air Conditioning 的英文縮寫，就是供熱通風與空氣調節。 既代表上述內容的學科和技術，也代表上述學科和技術所涉及到的行業和產業。 HVAC又指一門應用學科，它在世界建筑設計和工程以及制造業有廣泛的影響，各國都有HVAC協會，中國建筑學會暖通分會即中國的官方代表機構。傳熱學、工程熱力學、流體力學是其基本理論基礎，它的研究和發展方向是為人類提供更加舒適的工作和生活環境。

增加人員使用的舒適度是空調系統的一個核心目標，以及空調系統中其他重要的細節，例如：空調系統的安裝位置、進回風口的排布，溫度、空氣流量等都通過CFD進行優化與驗證。

一旦設計變更，將修改參數放入CFD就可以進行進一步的仿真。 另外，任何發生故障的HVAC系統都可以通過CFD系統，將更好的改善HVAC系統作為最終目標。

實踐中的HVAC CFD分析實例：

·工業通風設計

·游泳池通風

·一般房間模擬

·一般辦公室和倉庫模擬

·通風柜設計

·在吸煙室里有效的排煙

·數據中心和服務器機房的熱評估

·煙霧和火焰傳播模擬以及在居住建筑中實施消防安全

當CFD為非標準系統(如體育場，大型中庭，音樂廳，自然通風系統，排煙通風等)設計HVAC系統時，CFD被廣泛使用，其中大多數系統在不使用CFD的情況下無法精確設計。

常見的誤解與限制

限制使用CFD的原因主要是由于CFD建模時間長，昂貴的軟件費用，以及對使用人員有一定的要求。新一代的基于云的軟件正在克服這些挑戰，使工程師能夠按需使用傳統CFD工具，降低所花時間與成本的，從云端獲取領先的CFD功能。

成本：許多暖通空調工程師常常誤解，感覺使用費用昂貴，無法證明其使用價值，特別是需要昂貴的軟件許可。 近年來，許多暖通空調工程師已經發出了努力尋找經濟實惠的CFD工具，許多軟件開發人員已經努力應對這些要求。

隨著基于云計算的按需CFD工具的推出，不再需要昂貴的軟件許可證，工程師可以根據需要為軟件付費。 此外，當使用CFD進行HVAC設計時，節省了大量成本，因為幾乎不需要進行物理修改。

工作量變化：在工程師的工作量變化的情況下，個人和組織對投資CFD工具的理由提出質疑。 隨需應變的基于云計算的CFD軟件包使這些工程師能夠根據工作負載進行升級和降級。 這也使工程師可以選擇在其客戶范圍內包含差價合約軟件，并在合同簽訂時支付他們所需的費用。

信心，培訓和時間：與其他行業一樣，老習慣也很難實現，一些暖通空調工程師不愿將CFD完全納入設計實踐中。 對于一些工程師來說，通過減少真實世界測試結果的信心已經成為一個問題，而這也與用戶培訓和知識水平相關。 軟件開發人員將精力集中在生成最重要準確的代碼上，仿真的速度是次要因素。 建模和建立時間大大縮短，工作流程也得到了簡化。

不可否認，CFD在HVACF領域的應用，已經展現出多樣化、安全性以及更多的可能性。

總結

毫無疑問，時代已經發生了變化，價格合理的、基于云服務的工具正在改變著HVAC工程師對CFD的看法。

云中的CFD工具可以減少實現熱舒適所需的時間和成本，最大限度地減少能源消耗，并通過提供洞察力清除污染物。 這些見解包括不同設計方案的舒適度預測，以及設計過程早期對不同“假設”場景的快速評估。

用戶現在可以在更短的時間內以更低的成本優化HVAC設計，所以Aberdeen Group的研究結果并不奇怪，因為它發現設計工程師為最佳企業 使用CFD作出設計權衡決定的可能性比行業平均值高15%。

CFD能夠在設計暖通空調系統方面發揮至關重要的作用，而且憑借如此明顯的優勢，現在可能是改變觀念和克服長期觀點的問題，而不是證明其在這個領域的適用性。