CFD 蓄势中 我的朋友

摘要： 本文分析了空调系统节能和舒适性空调系统的意义，阐述了置换通风的概念、基本原理、基本特征。提出了置换通风新型末端装置研究、开发的技术思路。对置换通风的适用性问题，进行了举例分析

1 引言

随着人类文明的进步和科技的发展，人们对自己工作、学习、生活环境的要求越来越高。而一个舒适的环境对于保证身心健康、提高生活品质和劳动效率有着重要意义。为实现高质量的室内气候环境，电制冷空调系统已被广泛采用。同时，人们对地球环境的关注越来越高，对环境保护的呼声也日趋强烈，要求采用节能的、健康的、可持续发展的策略进行空调设计。

1.1 中国能源现状和空调系统节能

我国提出了长期的经济发展目标，即下世纪中叶赶上中等发达国家水平。社会经济的发展必将伴随着巨大的能源消费需求。能源是国民经济的基础产业，也是公用事业，更是经济发展和提高人民生活水平的物质基础。人类社会的进步与能源的发展密切相关。我国制定的二十一世纪议程和九五计划及2010年远景规划中把能源和环境保护列为最优先的发展领域。

中国是一个拥有12亿人口的发展中国家，是一个以煤炭为主要能源结构的能源生产消费大国。目前，煤炭提供76%的发电能源，到2020年煤电仍高达60%^[1]，煤电的使用导致SO₂、NO_X、CO₂和烟尘大量排放，给环境保护造成了巨大压力。我国大部分地区的绝大多数空调系统直接利用电能供冷，空调系统的节能，相当于间接减少了SO₂、NO_X、CO₂和烟尘的排放，对环保有利。

目前世界发达国家的民生耗能率高达总耗能量的1/3左右，其中绝大部分又消费在建筑物上，各国为推动建筑节能的进展，相继制定和颁布了一系列的建筑节能法规、标准和指导性文件。我国政府积极倡导和努力实施节约能源、保护环境的政策，颁布了《中华人民共和国节约能源法》和一系列建筑节能规范。

建筑物的节能是一项复杂的系统工程，包括各种综合性的技术，包括建筑物本身和空调系统、设备的节能^[2]。就空调系统而言，空调系统节能又与建筑节能有关，包括建筑物的朝向和平面布置、维护结构的保温性能、窗户的隔热和建筑物遮阳等等。空调系统的节能也与运行节能有关，包括采用降低室内设计标准、减少新风量的方法，采用天然冷源，过渡季节取室外新风自然冷却、冷却塔供冷技术，采用建筑设备控制自动化技术，采用热回收技术，例如从排风中回收热量等等。

采用新的节能的空调方式，选用更节能的空调产品，也是空调系统节能的一项重要、有效的措施。在某些场合，置换通风就是一种较好的节能的空调方式。

1.2 高舒适性空调系统的标准及要求

首先必须提出，高舒适性的空调系统不仅仅与空调系统的设计有关，他还与室内环境品质有关，包括与室内环境的声、光、热等诸多物理的，以及室内建筑装修、建筑材料、空气品质等等的物理化学因素有关。本文仅讨论空调系统对舒适性方面的影响问题。

随着空调建筑的增多、空调技术的进步，人们对空调的理解早已不是温度这一参数。高舒适性空调是指空调系统能提供一个良好的热舒适性环境、良好的室内空气品质。因此，健康空调、绿色空调、未来空调等说法和概念应运而生^[3]。

舒适性空调系统的概念经过了以下几个发展阶段：（1）本世纪中叶，发达国家以完全牺牲不可再生能源维持室内环境；（2）70年代石油危机后，人们意识到节能的重要性，发达国家采用了较低的室内设计标准。但是，由此产生了一系列建筑病综合症，人们又开始意识到室内空气品质的重要性，这一课题成为学者们研究的热点；（3）90年代至今，出现了许多一味高标准的建筑空调，特别是一些高档的智能化办公大楼，建筑空调耗能有进一步增加的趋势。

2 置换通风的历史沿革、概念、原理

2.1 置换通风的发展历史

置换通风起源于北欧，1978年德国柏林的一家铸造车间首先使用了置换通风装置。现在置换通风广泛应用于工业建筑、民用建筑和公共建筑，北欧的一些国家50%的工业通风系统、25%的办公通风系统采用了置换通风系统^[4]。我国的一些工程开始采用了置换通风系统，并取得了令人满意的效果。

2.2 置换通风的基本概念^[4]

a 稀释通风示意图 b 置换通风示意图
图1 混合通风与置换通风系统的比较

房间置换通风原理的基本概念如图1b所示。在舒适性通风中，大多数污染物质是温暖的，因此污染物质在浮升力的作用下而上升。混合通风方式下混合空气和污染物会遍及整个房间（如图1a）。当在地板平面供给低速空气，在天花平面排走温暖、污染的空气，室内空间的空气品质会比传统的混合通风方式好。比较这两种系统，可以发现置换通风整个空间的污染物浓度较混合通风的的浓度低。（我们假设两种通风方式的空气流量、污染率、房间尺寸相等。）

本文中提到的置换通风，能提供良好空气品质（即减少整个空间的污染）。已证明在餐厅、会议室、教室和其他抽烟的房间采用置换通风在提高空气品质方面优于混合通风。

2.3 置换通风的基本特征

置换通风的基本特征是水平方向会产生热力分层现象。置换通风下送上回的特点决定了空气在水平方向会分层，并产生温度梯度。如果在底部送新鲜的冷空气，那么最热的空气层在顶部，最冷的空气层在底部。置换空气在水平方向汇入上升气流，由于送风量有限，在某一高度送风会产生循环。我们把产生循环的分界面高度被称为“分界高度”。这样，就形成了两个区域的气流形式，底部区域是相对清洁的空气，上部区域存在更多的污染。

所以为了获得良好的空气品质，通风量必须满足一定要求。以使“分界高度”高于人员活动区，这样人们便处于清洁区。

由此可见，置换通风不允许我们大量减少空气流量，也不是任何地方都适用。我们发现，通常混合和置换通风系统要求相同的空气流量。不同的是，在同样的空气流量下置换通风通常提供更好的空气品质。

下列情形更适合采用置换通风：

——污染物质比环境空气温度高或密度小；

——供给空气比环境空气温度低；

——层高大的房间，例如房间层高大于3米。

浮升力作为驱动力的置换通风在下列情形效率较低：

——天花板的高度低于2.3米；

——房间空气扰动(湍流)强烈；

——污染物比环境空气冷/密度大。

3 置换通风的应用前景分析

置换通风的应用是随着置换通风的概念被广泛接受和置换通风末端产品的大量开发、生产、应用而推广开来的。笔者认为置换通风在我国的广泛应用与以下两个方面有很大关系，一是与置换通风末端产品的发展和新产品的开发有关，二是与人们对它的深入了解，特别是设计人员和业主的深入了解有关。

摘要： 随着计算机技术的发展及广泛应用，暖通行业中计算机的使用也越来越多。本文叙述了当前国内外暖通行业计算机辅助设计技术的发展概况，指出了国内本技术领域的布局特点及困扰暖通CAD技术向应用性普及的因素。分别以AutoCAD二次开发和独立平台开发两方面为立足点提出了面向实用的软件开发方式及思路。

论文作者：武学文

0 引言

随着计算机技术的发展及广泛应用，暖通行业中计算机的使用也越来越广泛。计算机的使用不仅可以解决原来人工很难完成的任务，如精确的数值计算，环境参数模拟等，更重要的是它加快了设计者的工作效率，可以使工程师高效率高质量的完成设计工作。

目前计算机在暖通领域的应用主要有CFD（计算流体力学）技术，CAD（计算机辅助设计）技术等。前者主要是一些科研机构做流体仿真的研究，用来模拟建筑环境参数的分布状况。而后者正是广大设计单位日常使用频率最高的实用性技术。本文主要讨论后者的发展概况和国内存在的问题，最后笔者根据自己的CAD实践经历提出一种面向实用的CAD软件开发思路。

CAD技术在设计院中的应用主要体现在两个方面。一方面为计算机辅助计算，这主要是解决在设计中的负荷计算，水力计算，湿空气分析等问题。另一方面为计算机辅助绘图，这主要是代替过去费时、费力的手工绘图。方案阶段可以手工示意，初步设计和施工图及最后的竣工图一般单位都要求计算机出图。

1 发展概况

在我国，计算机应用于暖通领域起步于80年代。当时主要精中在辅助计算上，主要包括冷热负荷计算，水力平衡计算等。主要使用的语言为FORTRAN，BASIC等高级语言。由于计算工作的基础和规律性很强，有固定的计算公式，与计算机特征相吻合，到80年代末暖通的计算程序已基本定型。在以后的发展过程中这些程序只做了进一步的完善和语言上的调整，没有本质变化。本阶段的代表人物为陈在康，武建勋，施鉴诺及他们合著的<<暖通计算机方法>>，该书曾在一些高校被列为暖通专业规定的选修课。

在80年代后期国内出现了美国AutoDesk公司的AutoCAD绘图软件，它以普通的PC为平台，拥有强大的绘图功能和稳定的系统结构。基于以上的特点AutoCAD开始在国内一些机构被学习和使用。AutoCAD的使用可以说是暖通CAD历史上的一次飞跃。至今为止，AutoCAD已成为世界上使用率最高的CAD软件。

国内暖通绘图CAD的应用是随着建筑CAD的发展而发展起来的，80年代末，由于国家有关部门的重视，许多单位开始进行建筑CAD的研制与开发，并且很快形成了一定的规模，在此基础上暖通计算机绘图也迅速崛起，并渐渐和建筑CAD脱离，至90年代初形成了多套相对完整、独立的暖通软件包。这些软件包主要功能包括：建筑条件图的绘制、冷热负荷计算、供暖空调平面图与系统图的绘制和自动生成，在一定程度上满足了设计人员的需要。这时期的软件基本上有两种平台。一是自己独立的软件平台，但是与AutoCAD的数据共享比较困难。而更多的是在AutoCAD基础做出的二次开发。这时期比较著名的软件有国家机械委北方设计研究院开发的暖通CAD系统，北京华远公司开发的HOUSE软件包及铁道部6个设计院联合开发的HVAC-CAD软件包。

随着计算机硬件技术的不断进步，硬件已不再是计算机在暖通领域上应用的障碍。人们研究的重点都精中在了应用于暖通的计算机软件开发上。到了90年代，由于有多种方便又快捷的计算机高级语言的出现，编写面向暖通方面应用的计算程序已相对简单，并且可以方便的制作出友好的人机交互界面。甚至一些普通的编程爱好者就都可以独自完成焓湿图分析，负荷计算，水力计算等软件。这时一些科研机构就把精力转到了CFD这项国外一直比较领先的技术上，开始学习和研究一些国外的流体分析软件。

在进入21世纪的同时，我们经历了整个世界信息化和网络化带来的变革。整个世界的信息交流变的比从前任何时期都方便，这时如何实现数据的共享和快速的得到软件更新的问题又摆在了开发者的面前。国内一些高校又开始了CAD应用集成及网络化的研究。由于国家对建设的投入，工程建设中工作量的日益增加，加快了对绘图速度的要求。国内出现了更多的CAD辅助绘图软件，而在暖通方面，发展完善和应用较多的基本上都是在AutoCAD平台上二次开发的软件。上世纪开发出的软件又进一步得到了完善，而其中一些则是从其它软件中脱影而出，以其高度的集成性和一体化程度在国内的市场上杀出了自己的一片天空。目前国内常用的软件我们看到的有建研院的ABD软件包、北京（洛阳）鸿业公司的ACS软件包、北京天正公司的THvac软件包等。

相比之下，国内的CAD技术要比国外一些发达国家落后，这主要还是体现在自动化程度不高和图纸深度不够两方面。国外的暖通设计工作相对建筑设计比较独立，如在英国和日本专门从事建筑设备设计的设计院很多。这些单位往往只做建筑工程中除土建方面的设计工作，这些工作又分为空调、给排水（日本称卫生）、电气的设计。由于发达国家强调建筑以人为本宗旨，建筑的室内标准要求又偏高，整个建筑在设计过程中的投入就会很大。这就使得暖通设计更加独立和分工，相对的暖通软件也比较独立。这些软件很多都是在施工单位对图纸作进行深化时使用，图面表达非常接近施工。在英国的CAD软件很多，面向建筑设备的有400多种，其中面向暖通空调的有100多种。它们当中多数是辅助完成某种计算的独立软件。而辅助绘图用的也是独立平台的集成软件，它可以先前将建筑的AutoCAD的图纸输入作为条件图，再进行设备图的绘制。其中应用较广的是Hevacomp和Cymap公司的CAD link软件。日本对暖通设计图纸深度要求很高，施工图一般都出到1：50的比例甚至更高。使用的软件也多是独立平台的2.5维的设计软件。当前应用较广的绘图软件有CAD We'll CAPE、CADWA Evolution等。总而言之，以上两个国家在暖通CAD方面，由于有功能强大的软件支持，施工图纸深度和国内图纸都有质的差别。

2 国内存在的问题

虽然国内一些科研机构在很早就开始了计算机辅助设计的研发，但是就目前的市场应用来看，国产软件正在困惑中求生存。国内钻研CAD的多数都面向机械行业，要不就是面向建筑行业的。所以迄今为止，国内还没有一家真正独立平台的暖通CAD软件能够占有一定的市场。暖通行业中几乎都是AutoCAD的天下，从工作效率到出图的质量我国的CAD水平明显和国外存在着一定的差距。即使是二次开发的软件，一些单位往往刚拿到手时的争相学习，然后不过多久，人们就又回到了最原始的AutoCAD。分析其中的原因，应该说是多方面的。笔者根据自己的CAD应用和工程设计实践总结出以下几点，以供参考。

2.1 标准有待普及和完善

标准化是实现暖通空调CAD系统集成化，并提高开发效率的关键问题之一。国际标准化组织（ISO）和国内一些机构已经对CAD的标准化工作做过很多的深入，但是针对暖通行业方面的CAD标准化工作近几年才开始有人探讨，离步入应用阶段还相距甚远。由于标准相对落后，从事设计的相关人员很难做到一些软件的数据共享，造成重复的数据输入工作。由于相关的图纸深度及表达方式没有统一要求，造成一些软件不适合有自主样式的设计单位使用。软件开发者也不知用什么样的数据输出方式和绘图样式才能得到用户的认可。

目前国内也存在暖通CAD软件与设计相关的技术规程接合不紧密的问题，例如没有使用技术规程指定的负荷计算方法，计算书样式等。一些软件的计算结果也没有经过可信度的认证。在制图方面，相关的制图标准也有待完善，如现行GB/T 50114-2001暖通空调制图标准也只是针对当时手绘时期中一些主要的表达方式作了规范。目前还没有一本专门针对计算机制图，且能充分发挥计算机绘图特长的制图标准面世。如GB 50114-2001中对制图时的线宽要求是b、0.25b、0.5b，这很难实现计算机和手绘的通用，特别是对日常打印机绘图很难适用。再如双线风管是否画中心线，各种设备在图面上如何表达，标号如何制定，图层名如何设置都没有明确的说明，这就造成了各单位的图面格式不统一，图层和图元样式相对杂乱的局面。

2.2 体制完善和重视程度不够

国内的暖通设计工程师多数都是在建筑设计院工作，制定标准的单位一般也是建筑的科研单位或主管部门。这就给一些人造成了一个误解，他们总以为暖通只是一个与建筑配套的工种。有的人会说“人家建筑的图纸也没有那么多讲就，就甭说我们暖通了。制定绘图标准也是他们建筑的带头，不用我们暖通掺和了”。实际上这种看法是很不理智的。虽然暖通没有建筑专业的出图量多，但暖通专业必竟在图纸特点和计算机的应用上有比较接近机械的特点，所以我们更应该以自己的专业职责去对待自己的成果。特别是暖通CAD涉及到的参数之间关系众多，相对其它专业，暖通专业更应该注重各系统之间的关系和具体的实现形式。

现实中一些人还认为:“计算书只是一个形式，我有那么多年设计经验了，估的比你算的都准。”还有些人认为: “设计院画的太细了没用，到了现场可能改的面目全非，还要有多年安装经验的人才能施工。”还有人甚至认为: “一个简单的系统，根本不要计算机画图，找个老师傅比划两下都能做的出。年轻人把电脑摆弄的再好，也不如老师傅两句话”。由于专业本身的特点，以上的观点在一定程度上有其合理的一面。但我们更应该看到，随着我们现代化建设的加速发展，仅仅几个老师傅怎能满足大量工程建设工作的需要。从另一方面讲，经验和技术是相辅相成的，如果我们通过优秀的软件在图纸上解决了所有的问题，问题不再会压到施工安装上去了，那时施工单位也就不再去急需寻找老师傅了。所以在现阶段，优秀的CAD绘图软件还是必不可少的，这应该引起更多人对它的重新认识。

在其它一些国家，设计院出图只出到设计阶段，不出施工图。这里的设计阶段不代表国内的扩初设计或初步设计，这一阶段如果和国内的施工图阶段相比，只是没有给出定位和标高，管道的具体连接方法和施工也有一定的距离，可是设备表和系统图都很详尽。他们所谓的施工图一般是指施工单位（国内的安装公司）另外进行深化后的图纸。这里的施工图纸就应该和实际非常接近了，它一般只包括平面图和机房详细图。由于是在设备施工前期出图，建筑和结构和资料也相对比较完善。日本的施工图上都会把梁精确的表示出来，建筑资料中也会有明确的吊顶高度及灯的布置资料。以上这些资料，就使得对施工图纸的绘制有了更确切地把撑。正是有了国外这种体制的存在，很大程度上给绘制精确施工图的软件带来了发展空间，并且软件也能够真正地满足施工统一、拍图完整的要求。我们从国外的一些经验可以看出，对于国内的一些安装公司，如果单凭设计院出的图纸无法完成安装的话，就必须进行再深化。综上所述，这也是我国建筑和设备安装行业的一些体制问题，我们也期待着这种体制更进一步的完善。

2.3 开发导向有误区

软件开发者应该从暖通工程师实际要求出发，并且最好有一定的设计经验再去从事开发工作，就会对开发方向有更大的把握。在笔者接触到过的一些国产软件当中，发现很多软件经常会犯一个通病。那就是往往在操作上追求华丽，以能一瞬间自动完成某些连接，或绘出三维图型而自豪，恕不知某些连接或样式在现场根本无法安装实现。这就造成了软件中看不中用的后果。

开发暖通软件不同于开发建筑软件，建筑软件多数只是图面表达上追求快捷和华丽。而暖通专业中的每个图形元素(我们或将其称作管道及部件)都具有一定的扩展实体参数。如记载管道材质，重量，用途，风量等参数。相连接的部件参数的如何交换、套用、合算都存在着很深的专业性。这要求软件开发者要同设计院、科研单位、施工单位进行广泛和深入的交流。由于这些原因，有时一些以建筑辅助设计软件开发为主的公司的是很困难完成上述要求的。

对于以上存在的问题，就希望开发者在开发前期多作论证，作好方案，提出合理可行的现实手段和预期目标。避免不假思索地去写代码，否则到最后就会得到费了很多力却没有得到别人认可的后果。

3 面向实用的软件开发

对于发展国内的暖通CAD技术，笔者认为应该从两方面入手。一方面小规模的设计单位可以聘用专门的CAD技术人员，制定适合自己的出图样式，根据自己的标准来做二次开发的技术支持。只有这样做，最后的出图质量才能得到根本性的提高。另一方面大规模的设计院和国家有关部门也应投入资源去开发有我国自主知识产权的独立平台CAD软件，特别是对CAD出图的标准和深度应该有更明确的规范。下面笔者就以上述两种CAD类型软件的开发作为立足点，提出面向实用的软件开发思路及开发过程中应注意的事项。

3.1 二次开发和样式制定

二次开发主要是指开发应用于AutoCAD基础上的插件，用户必须先在计算机上安装Autodesk公司的AutoCAD，之后再运行开发出的暖通工具包，最终加强AutoCAD的功能，使AutoCAD适合暖通绘图，以及符合自己公司制定的绘图样式。AutoCAD在R14版本之后就有很强的开放性和扩展性，允许用户方便的进行自定义和二次开发。并且在AutoCAD　Help文档中有详细的参考和教程，便于用户查阅和学习。

目前面向AutoCAD二次开发的主要工具有AutoLISP/VisualLISP、VB/VBA的ActiveX及C/C++的ObjectARX。其中前两种比较适合个人开发和短期开发，后一种适合软件公司的长期开发项目。这里主要推荐前两种语言，部分原因是因为在AutoCAD中集成了两种语言的开发环境，并且有详细的帮助文件。LISP语言是人工智能学科领域中广泛采用的一种程序设计符号语言。这种语言在参数化绘图中有很大的灵活性，并且可以实现一定的人工智能。LISP开发出的程序可以象运行CAD普通命令一样在命令行中直接键入自己定义的命令运行，保持了用户的绘图习惯。Visual Basic (简称VB)是Microsoft公司开发的面向对象的Basic程序设计环境。它沿用了大家熟悉的Basic语言的语法和习惯，又引入了面向对象的程序设计理念和功能强大的调试环境，使编程效率和操作智能化程度有了明显的提高。特别是它引入的ActiveX技术，使的很多其它的应用程序与之有了相应的接口，且通过面向对象的操作，使程序有了更高效、更明确的实现途径，以及更容易完成各种其它应用程序之间的交互。VB本身简单易学，可以很快的制作出对话框和用户界面，是很多编程爱好者的首选。

二次开发的首要步骤是制定暖通绘图环境，就是指在绘图初期对新建图形中的一些参数进行初始化设置，这很像AutoCAD中模板的概念。类似建立一个暖通绘图的模板，当然这里的模板比AutoCAD中模板包含的数据要多。加载绘图环境也不像是在AutoCAD中打开模板，而是通过命令来实现的。加载好的环境有自己的操作界面，同时按要求新建一个空文档，再在其中绘出必要的图形元素。绘图环境可以根据绘图的比例和种类进行分类命名。当用户开始作图时，按作图要求加载既可，如可以建立像“风管平面图1/100”、“配管平面图1/100”、“水系统流程图”一样的绘图环境。

绘图环境中可以按自己的暖通设计特点定义菜单和工具栏的布置，如绘制平面图时出现平面图用工具栏，绘制详细图时出现详细图用工具栏。绘图环境设定好后，即绘出图框、设定好了图层、文字样式、标注样式、打印样式等。同时进行建筑设计的设计单位图框需要和建筑专业保持一致。专门的暖通设计单位可以自己编制，介意使用包含公司标志且占图面整边的标题栏。图层应该根据图面元素的种类进行分类，分层也不易太多，一般按定位轴线、建筑底图、房间名称、机器、风管、水管、标注等分层即可，层名一般按英文简写编制。文字、标注等样式一般按房屋建筑制图统一标准(GB/T 50001-2001)、暖通空调制图标准(GB/T 50114-2001)选取。

二次开发当中最核心的工作之一就是辅助绘图命令的开发。怎样让用户通过软件的应用使绘图更标准化，高效化是衡量软件成败的关键。当然做这些工作的前提是统一公司内部的图面样式，这里包括图面中一些细节因素表示方法的统一。如风管法兰要画几根线，中心线超出边界的长度，隐线处理的方法、常用图例的尺寸等。

辅助绘图命令中的一部分可以称为辅助操作命令，如对图层的快速操作、对象的过滤和编辑等。这些命令有时在Autodesk发布的Express中也有包含，如孤立一个层、显示所有层等。这些辅助操作使绘图过程更佳合理化，高效化。基本的暖通绘图命令应该包括风管绘制、风阀风口插入、水管绘制、管径标注、标号插入等。这其中包含的一些具体连接的处理方式一定要和现场施工保持一致。二次开发的初期一般不把风管，水管生成块，以追求修改的方便。辅助命令中的快速标注，可以方便地标出管道种类、标高、管径等。一些辅助绘图命令以可以是常用符号（即块）的插入等，如水管上下翻标记等图例符号的插入。

二次开发中一个长期的工作是常用图库的建立。常用图库可以按类别进行多级分类，如分为“风口”、“机器”这样的大类，“机器”又包含“风机”、“空调机”、“泵”这样的中类，“风机”中又包含“离心风机”、“轴流风机”这样的小类。这些图库应该对于用户具有一定的开放性，允许用户自己增加、改修图形。这些图形也可以通过厂家得到完全符合实际尺寸的样本来建立。图形单元插入时，图形应以块的形式插入，以追求修改的方便。

3.2 独立平台模型的建立

要实现独立平台的软件，就要求开发出自己的图形引擎。就是要完成从软件方案到实现手段完全自主研发的整体软件包。这样的软件需要有一定规模的软件公司和大型设计院的支持，需要有多人团队的合作，要有软件工程的科学观作指导来完成。为了保持开发出的软件能和AutoCAD等其它软件实现资源共享，介意对图元信息也采用DXF格式编码，再加上自己特定的参数信息构成特定的文件格式进行存档。绘图引擎、操作的界面的开发也可以见解国内的一些优秀的机械设计类软件。

开发暖通软件的主要工作就是要对暖通专业中用到的各种部件进行建模，即这些部件应该包含哪些参数，各参数间怎么样来组织关系，才能保证软件使用时的模块化、智能化绘图。模型的好坏最终决定软件性能的好坏，模型的特点最终决定了软件功能的特点及着手时的开发思路。模型的建立要充分考虑暖通工程设计的特点，要有一定工程经验的暖通工程师作技术指导，且要参考国外现有软件的优秀成果。下面笔者就结合自己国外绘图软件的使用经历，提出一个简单的2.5维模型框架，以供软件开发者参考。

模型的建立首先必须根据用户（暖通工程师）对软件的功能要求制定。图1是软件使用的简明流程。

绘图环境和作图设定的过程在上一节己经做过了一定阐述，但是这里与二次开发中不同的是，我们已经摆脱AutoCAD的功能限制，可以制定完全适合暖通制图的样式。设定中我们也可以包含很多其它细节方面的内容，如法兰片的宽度、不同材质及保温层的表示方法、图例符号表示法、连接的表示方法等。建筑处理是指我们拿到建筑底图后，对建筑图形进行删减、分层等整理工作。这里还有一点更重要的工作，笔者介意在绘制施工图纸时，也应通过结构图将梁也表示在设备平面图里，再标出梁的截面、落低、底标高等数据，这样做就能够更进一步地保持施工图的合理性。

图形元素（简称图元）是图面上的基本单位。图元中包含的信息不仅是我们在图面上直观地看到的那些，如颜色、线型、大小、位置等，还包括大量的隐避的信息，如图元类型、图层、扩展实体参数等，但不同的图元所含的信息也是不相同的。几个图元可以合成一个大的图元，即AutoCAD中的块。开发本类型软件过程中很重要的工作就是开发暖通图元，包括制定图元的表达方式，定义所含参数信息，及开发处理这些参数之间关系的算法。表1是一个简单的图元模型列表，当然这些图元中还包含一些其它参数还未列出。

注：1，图元名称实际上一个十六进制数表示的图形实体的地址。

　　2，所有暖通图元都包含五个视图的复合图元参数。

　　3，共用参数是每个图元都包含的参数，包括图元名称、线型、线型比例、颜色、所在层、等信息。

图元分为通用图元和暖通图元。通用图元很像AutoCAD中的图元，它又分为基本图元和复合图元，复合图元由基本图元构成，既可以打散为若干个基本图元，这很像CAD中的块。暖通图元全部是复合图元，但它包含的信息比通用图元中的复合图元要多。因为是2.5维的模型，所以每个图元都同时注册了其它四个视图的信息，但在平面图上显示出的只是一个正投影方向的视图。含有这些参数的暖通图元就可以自动生成剖面图，而通用图元则不能。在实际的绘图工作当中有时会把存在其它四个视图的图元称为“真的”，否则称为“假的”。例如，我们参照着厂家的样本，在图面上用直线、圆等其本图元画出的机器平面图就称为“假的”（即使它己经生成了一个块），因为它不能自动生成其它方向的视图。而当我们画出机器的各个方向的视图后，并在软件当中注册为一个实体的机器图元后，它就成了我们称之为“真的”的机器了。

功能强大的软件必定包含一些智能命令，智能命令可以快速的进行部件的联接和修改、隐线的处理、快速标注等。下面给出了一些智能命令的功能要求和实现思路。

• 暖通图元的节点连接

用户可以通过选取风管或水管图元末端的基本图元来对管道长度进行再延长，当从一个管道的末端再画同类管道时，程序只是自动地把原管道的长度进行了更改，没有新建图元。用户也可对两根同类型的管道可以进行自动连接，既可以自动插入弯头或变径。这种类型的命令可以通过分析两图元的尺寸和相对位置进行连接。连接的过程又包括管道延长的过程和附件插入的过程。

• 阀的插入及在直管上的移动

阀在管道上地插入实际上是将原管道分成了两段管道，再在当中插入一个阀，将阀的边缘和管道的末端相连接的过程。阀在管道上地移动命令实际上是的通过阀的选取，探测出与之相连的直管未端，再对直管的长度进行更改的操作。

• 剖面图的生成

由于每个暖通图元中包含五个视图的参数信息，所以只要有一个基准点，可以相对的生成任意一个视图方向的图形。如果把各个图面文件中的图元名称进行一一对应，那么我们就可以实现几个视图文件中修改图元时的连动。当用户从本视图上不方便对图元进行修改时，就可以从其它视图上完成。

最后再次强调一点，独立平台软件的开发需要有强烈地集体主义精神、团队合作精神、专业配合精神、长期坚持精神；要有踏实的理论知识和长期的工程实践经验做指导。新的软件虽然要吸取国外优秀软件的先进经验，但也要有符合自己国情和国内工业发展现状的特点。笔者认为好的软件是不用在市场推广上多费力的，只要软件在同类软件中有自己优势的一面，就会在市场上有一定的定位。真正优秀和出众的软件最终都会在市场上独领风骚。

4 展望

随着全球知识经济的一体化，及我国与其它国家的技术交流，如果再有我国民族软件产业兴盛的环境，相信优秀的国产暖通CAD软件不久的将来就会面世。到那时，我们就不必不时地去依赖于美国人的AutoCAD。我们国内的暖通行业也会随着设计方法和效率的进步开拓出一片崭新的道路。

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[12][美]Marion Cottingham著 孔祥丰译.AutoCAD VBA从入门到精通.电子工业出版社.2001

关注室内空气品质

吴元炜 

记者：吴教授，很高兴您能接受我们的采访。今年SARS之后，有关室内空气品质与健康的话题大家都比较关注，咱们今天就一起聊一聊这个话题
吴：好的。“阳光、空气、水、运动”是健康的四个要素，谈到健康自然离不开空气。这里首先要澄清一下，现在国内在谈论室内空气品质的时候，往往把高浓度污染和低浓度污染两个层次的情况给弄混淆了。住房中的高浓度污染主要是人处于一个浓度很低的有害物质（如二氧化碳等）的环境中，长期呼吸所产生的一个累积后果，如“空调病”、“建筑病态综合症”等。目前国际上，谈到室内空气品质通常指的是后者，也就是低浓度污染的情况。

记者：哦，原来是这样，看来我过去对室内空气品质的认识也是不全面的。
吴：人们对于这个问题，介入的时间也是不一样的。人们对高浓度污染的认识相对比较早，过去，高浓度污染情况主要发生在生产车间，这方面原属于劳动保护的范畴，属于卫生层次。

记：那么对于低浓度污染呢？
吴：这几年，许多家庭、办公楼都在搞装修，而在我国，建筑物装饰的问题比国外要大得多！许多地方表面上看装修得金碧辉煌，但其实污染物超标问题很严重，曾经有学者在刚装修后的建筑物内测出了多达800多种有害污染物。现在国家已经把污染物超标的问题提到了一个相应的高度。人们对低浓度污染的认识则是在七十年代以后，随着空调特别是中央空调系统在住宅、办公楼中的大量使用，节能的提倡，造成一些空调系统通风严重不足，二氧化碳浓度不断下降，而CO2、SO2等有害物质浓度不断上升，人们在空调的房间里呆久了，会感到不舒服，逐渐认识到存在室内空气品质这个问题。有一点应该清楚：健康、卫生和疾病是属于不同层次的概念。从汉字的字面上理解：“健康”是通过营养等一些合理的手段，使自身保持一种“健康”的水平；“卫生”就是当有威胁生命的东西过来时，保卫生命；“疾病”这个层次则是当身体机体已经出现某种损害症状时，进行治疗。所以，“健康”是处于最高层次，“卫生”次之，而“疾病”是处于最低层次的。空调房间内的室内空气品质应该定位在健康层次上；而空调能够吹出冷风让人不至于中暑，则是卫生层次上的问题。SARS后，市场上出现的空气循环消毒机也是处于卫生层次上；中了暑，到医院治疗，就是属于“疾病”层次。只有当经济发展到了一定水平，大家才会关心处于最高层次——“健康”方面的问题。

记者：国家在今年3月颁布了一个有关室内空气质量的标准，这个标准针对的是哪方面的问题？
吴：这个标准是GB/T 18883-2002《室内空气质量标准》，是推荐性标准，主要针对住宅与办公楼关注的新风量等，这属于前面提到的低浓度污染的范畴。但是，限于我国的实际情况，这个标准目前还只能是推荐性的。如果标准搞成强制性的话，原来建设的许多大楼将达不到标准，许多装修材料的生产企业也将无法继续生产，所以，只能逐步展开这项工作。比如：最近有关部门正准备对幼儿园开展室内环境方面的自愿认证，这是一个非常好的切入点。现在很多场合遇到的实际情况是：既有装修材料的高浓度污染，同时也兼有低浓度污染的室内空气品质。

记者：那么，对于低浓度污染的室内空气品质的问题该如何去解决呢？
吴：解决低浓度污染的室内空气品质的关键，从道理上讲其实很简单，就是：通风、换气。过去，门窗结构都是在木框上贴上高丽纸，门窗可以起到透光透气的作用。后来高丽纸被玻璃取代，木框也被钢窗、铝合金、塑钢代替。门窗的密封性能是越来越好，可人们在不知不觉中，呼吸到的新鲜空气也越来越少。我国的空调系统过去对于通风一向都不太重视，我们的空调系统有很多地方都是学人家的，但是对于人家有通风的传统特点，却没有很好理解。比如：欧洲有通风的传统，暖气加通风系统是欧洲系统的特点；美国则是把空调和通风做成一个整体，系统本身包括通风；而日本则是每个房间一个分体机加装一个新风换气机。而我国只引进了日本空调系统中分体机，却没有在房间中同时配置新风换气机，等于把空调系统中的通风给放弃了。这个问题对于办公楼更为严重，有些办公室根本就没有通新风。

记者：在SARS期间，家电企业为了抢占市场，迎合一部分消费者的心理，向市场推出了一些带有“除菌”、“消毒”功能的空调产品，在空调器上加上这样的功能是否必要？
吴：我个人认为：家用空调器还是应该在“通风”、“换气”这个关键问题上下功夫，去追求上面这些功能似乎有点舍本逐末。SARS期间，卫生专家给大家的建议：首先是保持房间良好的通风，其次才是消毒，可见，通风比消毒更重要。给空调器加上这些“灭菌”、“消毒”的功能等于是给空调器的使用附加了一个前提条件；在空调器使用的房间已经存在了对人有害的病菌和病毒，空调器等于就变成了一台空气消毒机，其实，这样做在很多场合并非必要。对于产品来说，消毒者的选择权，将会体现在产品的多样性上，产品带有各种各样的功能本是无可厚非的事情，但这些功能什么场合应该用，什么场合可以不用，还是应该给消费者一个明确的说明。让消费者明明白白地选择，避免误导消费。我认为：现在对于家电技术领域来说，推广带有热回收的通风换气扇恐怕才是当务之急。

记者：过去曾经有厂家向市场推出过带有热回收的通风换气扇，但似乎不是很成功，消费者不太认可。这主要是什么原因？
吴：作为消费者一般首先关心能看得见、摸得着的东西，空气品质是看不见、摸不着的，消费者对于换新风没有直接的感觉。消费者对于换新风的重要性缺乏足够认识是最主要的原因。在过去窗式空调器流行的时代，换新风的问题还能解决，分体式空调器取代窗式空调器后，换新风的问题已经变得很突出了。中国引进了日本的空调分体机技术，殊不知在日本，建筑物在建造的时候就已经预留了装通风换气机孔的位置。我国的建筑规范却没有这样的要求，施工时在墙上打通风换气机的安装孔非常麻烦，这也严重影响了带有热回收的通风换气扇的推广。

记者：为什么在美国市几乎见不到分体式空调器，这和通风系统有关系吗？
吴：很有关系，美国暖通系统的传统上使用系统，要求冷气、暖气和通风系统是一个整体系统，而本身不带通风系统的分体式空调器不符合美国暖通系统的传统，分体式空调在美国就没有市场；而欧洲建筑本身就带有独立的通风系统，暖气和通风是两套系统，冷气系统很容易加进去。所以，日本的多联机在欧洲市场就销售得很好。

记者：看来，现在分体空调器的症结虽说是在通风换气上，不过，“毒”消得彻底点，总该没有什么害处吧？
吴：凡事都有一个度，对于消毒的问题也不能过分强调。许多菌类对于我们还是有益的。与人类是一种相互依存的共生关系。这里讲一个有意义的事实：在今年北京4-5月，SARS比较严重的时期，由于城市大量使用消毒液，北京的污水处理厂发现无法正常运行了，因为污水处理是依靠微生物进行分解处理的。搞空调专业的，大多对于生物领域比较陌生。其实，有些菌类对咱们空调系统还是有益处的。现在，国外出现了一种通过生物防治，来解决空调系统中滋生有害菌问题的新技术。培养一种对人无害，可以大量吞噬有害菌的菌类，向空调系统喷洒这种菌类，在空调系统中就可以避免有害菌的滋生。如果在家的空调系统都统统安装消毒设备，岂不是“陷害了忠良”。

记者：（呵呵）真是有意思。对于空调系统中有害菌的问题，除了生物防治的办法外，现在还有没有一些其他的思路？
吴：在这方面，日本空调厂商的设计思路值得我们借鉴。SARS以后，我们的空调系统厂商也给空调系统加装消毒系统。我们的消毒系统是直接加装在系统中，所有的循环空气都是要经过消毒系统，消毒系统总是处于工作状态，这样空调系统就成了一个大消毒机。而日本厂家则采用的是定时对系统内部进行自洁的方法，在系统自洁的时候，空调系统的通风阀关闭，自动向机器的内部喷洒消毒液，等系统自洁完毕后，系统再正常工作。其设计的思路是保证空调器本身不成为一个消毒机。日本由于比较潮湿，容易产生毒菌，如何保证在空调系统中不滋生毒菌，他们做了许多细致的工作，这方面很值得我们去学习。

记者：让空调器变成消毒机的思路是需要反思一下，那么对于在空调器上加装光触媒这样的装置，您有什么看法？
吴：对于光触媒的效果到底是怎么样？能够持续多久？这些目前在行业内还有一些争议。我觉得光触媒这样的技术并非不好，关键是我国现在对于光触媒技术没有自已的知识产权，技术全部掌握在别人手里，炒作了半天，实际上是为别人的产品在中国市场的销售开路。希望咱们的企业能够看到这点。

记者：现在室内空气品质的技术难点在哪里？
吴：其技术难点在于污染物的测试比较困难，现在的测试温度、湿度的仪表已经普及了，CO2也已经出现了比较方便的检测手段。但是对于O2、S02病菌等的浓度还是很难进行瞬时检测。现在虽然已经有了一些检测方法，只能进行定期抽测，检测时间很长，检测成本太高，无法实现小型化，现在还没办法进行广泛使用。

记者：既然一些关键参数无法测试，那么是不是意味着很难进行控制？
吴：是的，从控制角度来讲，空气净化和温、湿度的差别，实际上是开环控制与闭环控制的差别。由于温、湿度易于检测，所以可以进行控制；而02、S02病菌等的浓度目前还无法进行瞬时检测，也就无法进行控制，所以在定义标准的时候也只能给出一个上限值。技术都在互相影响之间发展，当在某一环有突破，就能在某一技术领域里上一个层次。比如：过去湿度测试也很难，当电容湿度计出现后，湿度测试变得很容易，湿度控制问题也随之得到解决。希望今后技术的发展能够解决空气品质控制这个问题。

国产风机盘管的现状与发展- -

1 引言

近年我国风机盘管制造业快速发展，年产量已从八十年代初的数千台激增到目前的五十多万台，但产品性能却长期徘徊于国外七十年代水平。这种低水平下的快速增长，前景不容乐观。八十年代中期，以美国特灵、约克、开利等公司为代表的国外风机盘管制造业，已相继完成了产品的更新换代，并推出了一代全新产品。当时我国空调行业正陶醉于国产风机盘管在冷量、噪声等孤立参数上接近国外产品而忽略了综合性能和使用效果上的真实差距，以致这次产品更新换代未能在我国空调界引起任何反响。实际上，国外最新一代风机盘管无论在性能、品种及空调上都要领先于我国产品。

2 国产风机盘管的主要差距

空气调节是借助空调器或末端装置向房间连续或断续输送具有一定温差的送风来保持房间的热湿平衡和温、湿度要求。当送风冷量与冷负荷处平衡状态时，空调精度仅取决于送风温度和换气次数。送风温差越小、换气次数越多、室温梯度和波动幅度越小，空调精度也越高。所以GBJ19-87《采暖通风与空气调节设计规范》中，对不同精度要求的空调房间的最大送风温差和最低换气次数都要作出明确规定：如夏季舒适性空调，送风温差不宜大于10℃；换气次数不宜少于每小时5次。供冷量仅能表示风机盘管消除冷负荷的能力；空调效果优劣则取决于实际风量和送风焓差。从理论上讲，针对不同冷负荷、不同使用要求的空调场合，应该选用不同风量、不同焓差的机组，才可能取得最佳空调效果。

我国行业标准JB/T4283-91《风机盘管机组》中对产品的风量、供冷(热)量、单位风机功率供冷量、噪声、水阻力等参数都要作出统一规定，还在配套标准JB/T50056-95《风机盘管机组产品质量分等》中规定按以上参数大小来划分产品质量等级。上述规定不仅造成国产风机盘管性能单一、低静压、高焓差、实际风量不足、送风温差过大，实际性能和使用效果的不良倾向。

相比之下，国外厂商则更注重不断提高产品性能和使用效果。目前，不同风量的产品中，不仅有了2排、3排、(2+1)排等不同冷、热量的单一盘管或组合盘管，而且还提供高静压、标准静压、低噪声等不同送风静压的产品。因而同一名义风量中，就有多种不同静压和不同焓差的产品可供选用。这与目前仅有单一一种低静压、高焓差产品的国产风机盘管相比，其差距是显而易见的。

3 提高暗装风机盘管的送风静压

暗装机组约占风机盘管销售量的70～80%以上。暗装机组的性能则代表了风机盘管产品的总体水平。

我国行业标准JB/T4283-91规定：风机盘管(无静压机组)的名义风量要在盘管不通水、进出口静压差为零的条件下进测试。由于暗装机组使用一般须加装送回风格栅、过滤网和短风管，加上盘管凝露、滤网积尘等，都会使风阻力加大，实际风量下降。实际风量不足，又将引起供冷量下降。所以按JB/T4283-91测试条件确定的暗装风机盘管的名义风量、名义供冷量等参数，实际运行中都是不能再现的。

1990年标准修订时，虽然增加了有静压机组的提法，但风量、冷量、噪声等指标都是根据无静压机组制定的，并未作出相应修改，有静压机组根本无法通过该标准的检验。

目前我国厂家按行业标准生产暗装装机组，都属于无静压风机盘管，不仅送风静压低，实际风量严重不足，而且产品体积和重量都偏大，一般要比国外同型号产品大出50～100%，原材料和能源消耗都远远高于国外产品。所以若提高国产风机盘管的总体水平，首要是提高暗装机组的送风静压。

4 生产多种焓差的风机盘管

选择风机盘管，供冷量大小取决于计算冷负荷；风量则须满足送风温差、换气次数及气流组织等使用要求。不同冷负荷、不同使用要求的空调房间，冷量的风量的匹配不应是一成不变的。即使空调要求和净容积相同的房间，因气倏条件、朝向或围护结构等差异，也会导致冷负荷的不同，显然须使同不同焓差的风机盘管，才能满足对供冷量的不同需求。使用等焓差风机盘管，即使按冷负荷选择不同供冷量的机组，也有可能导致低负荷房间因风量和换气次数不足而造成室温梯度和波动幅度过大，降低空调精度和舒适性；如果使用相同风量的机组，又可能造成高负荷房间因供冷不足而无法保证温、湿度要求。所以不同使用条件和要求的空调房间，应分别选用不同焓差的风机盘管。

5 发展两排风机盘管

减少送风温差、增加换气次数，有助于提高空调精度和舒适性。同样供冷量下，采用小温差、大风量送风，会取得比大温差、小风量送风更佳的空调效果，同时还能缩小盘管传热面积和机组外形尺寸。所以近年以两排管机组为代表低焓差风机盘管，在国外得到迅速发展和普及。

八十年代中期，开利公司就两排管的42C/V系列风机盘管成功取代了已生产多年的三排管42E/J系列老产品。有些国外厂家则用以两排管机组为主导产品的不同排数的系列产品取代了传统的单一三排管产品。

5.1 两排管风机盘管的优点

5.1.1 供冷量不低于传统的三排管机组

两排管盘传热面积虽比三排管小1/3，送风焓差也较低，但风阻力小、风量大，加上采取强化传热和改进盘管水路设计等措施，供冷量完全可以达到或超过传统的三排管机组.

5.1.2 改善空调效果

国外厂家生产的两排管机盘管，平均焓差大致在8.5～14.5kJ/kg之间，平均送风温差为6～10℃(见表1)可满足大多数场合的使用要求。国产风机盘管按名义参数计算的送回风焓差为16.5kJ/kg，因暗装机组实际风量要比名义值低20%以上，实际焓差往往大于20kJ/kg，实际送风温差就会大于15℃，远远超出GBJ19-87规定的夏季舒适性空调允许的送风温差，更无法满足高精度空调的使用要求。

两排管风机盘管焓差低、送风温差小、风量大、换气次数多，空调效果一般优于三排管机组。

5.1.3 高效节能

国产暗装风风机盘管的实际风量和实际供冷量都是低于名义值的，所以不少空调设计人员都按样本给出的中速档参数选用产品，这必然加大所选机组型号，同时也相应加大了冷冻水系统(冷水机组、水泵、冷却塔及管路)的容量和初投资。 两排管风机盘管送风静压高、实际风量大，足以消除无静压机组“名”、“实”不符等弊病，用户可按高速档参数选型，从而缩小所选机组型号、减小冷冻水系统容量和能耗。所以使用两排管风机盘管的空调系统，初投资和运行费用都会低于三排管无静压机组。

5.1.4 降低生产成本和资源消耗

两排管风机盘管不仅节省1/3的有色金属材料(铜管、铝箔)，降低生产成本；而且能用小型号机组替代较大型号的三排管无静压机组，大幅度降低原材料及能源消耗，并为用户节省大笔初投资。显然，生产和推广使用两排管风机盘管，具有明显的社会经济效益。

两排管风机盘管焓差低，除湿能力较差，在潜热负荷很高的湿热地区，仍宜采用三排管机组。

5.2 两排管风机盘的结构特点

近年国外流行的两排管风机盘管，有以特灵、约克为代表的5/8〃(15.875毫米)2×6(2排×6根管)盘管；和以开利为代表的3/8〃(9.52毫米)2×8盘管。此前一些厂家生产的1/2〃(12.7毫米)盘管，已在八十年代中期的产品更新换代中被淘汰。5/8〃2×6盘管水阻力较低，更适合高层建筑使用。 5.2.1 盘管采用多种水路设计

目前我国生产的三排管盘管，不论长短，都采用相同的三进三出水路。两排管过流断面积小，为了降低水阻力、提高供冷量，不同长度的盘管须采用不同的水路设计。如特灵2×6盘管，200～600风量的中短盘管为二进二出；800风量以上的长盘管为三进三出。开利的2×8盘管，则分别采用了二进二出、三进三出和四进四出三种不同水种。图2是某公司的2×8盘管水路设计。图2-a为二进二出，用于200、300风量；图2-b为三进三出，用于400、600风量；图2-c为四进四出，用于800、1200风量。

5.2.2 通过改变电机转速提供不同送风静压 国外生产的高静压、标准静压及低噪声风机盘管，都是通过改变风机转速来实现的。采用不同电机、会使电机品种过多，库存加大，不利于生产管理和产品售后维修，所以有些厂家采用五速电机。如五档转速依次为最高一高一低一最低的话，高静压机组接最高一高一中三档；标准静压机组接高一中一低三档；低噪声机组可接中一低一最低三档。五速电机的缺点是体积较大、成本较高，而且各档传速不易拉开。

5.2.3 零部件通用化

设计多种排数的风机盘管，须保证结构零部件高度通用化，才能减少零部件品种、方便生产管理、减少库存、缩短制造周期、降低生产成本。

6 修订现行行业标准

我国风机盘管行业标准制订于八十年代初，1990年修订颁布实施。该标准基本反映我国七、八十年代对风机盘管的认识水平和产品水平。当时由于计划经济体制的速缚，加上对国外产品发展动态缺乏了解，标准中难免产生一系列不适应当前产品发展的内容或失误，如不及时修订，势必阻碍产品的进步。

6.1 修改名义风量定义和测试条件

名义风量是选用风机盘管的主要依据，保证实际风量与名义风量相符，是对产品的起码要求。

国外风机盘管的名义风量，通常表示产品在正常安装、使用条件下的风量，对于暗装机组则是指一定机外静压下的风量。美国空调与制冷学会标准ARI440-84《房间风机盘管空调器》中规定：出厂时不带送、回风格栅或过滤器的风机盘管，应在12.4Pa机外静压下测试风量，这一规定旨在保证实际风量与名义风量相条款。国产风机盘管(无静压机组)的名义风量则是机外静压为零时的风量，实际风量当然要低于名义值。所以修改名义风量定义和测试条件，与国外先进标准接轨，是提高国产风机盘管性能和产品进入国际空调市场的必要条件。

6.2 放开对产品供冷量的限制

行业标准起草之初，我国风机盘管产量甚低，工艺水平落后，产品性能和质量尚不稳定，标准中限定冷量、噪声等参数，对保证产品质量无疑具有一定积极意义。如今各大企业都引进了国外先进、高效的盘管及钣金加工专用设备及生产线，产品质量基本稳定可靠，继续限制供冷量已失去保障产品质量的积极意义，只会将产品长期禁锢于现有水平，成为产品更新换代的绊脚石，而且会误导厂家和用户盲目追求高冷量指标。

JB/T4283-91虽属推荐性标准，但在具体操作中一直被当成强制性标准来执行，凡是不符该标准的产品，都会被国家技术监督局宣布为“不合格产品”，直接影响上市销售。虽然这种靠行政手段赋予标准的强制性和垄断性，是造成国产风机盘管发展长期陷于停滞的根本原因。

6.3 放开对产品噪声的限制

目前发展高静压风机盘管，阻力还来自行业标准中的噪声指标，同时反映出我国企业和用户对空调噪声认识上还存在着误区。

风机盘管噪声都是由气动力噪声和机械噪声合成的。机械噪声固然取决于旋转部件的加工、动平衡及装配精度，即取决于产品质量；但气动力噪声仅与送风静压和风量有关。风机盘管的气动力器声一般高于机械噪声，所以整机噪声自然也不能真实反映风机盘管的内在质量，低噪声更不代表高质量。例如同一名义风量的高静压风机盘管，噪声必然高于标准静压和低噪声机组，但这并不说明前者质量和水平低于后者。所以限制噪声不仅无助于保障产品质量，反而会限制送风静压和风量的提高，直接影响风机盘管的使用效果。 不同使用场合容许的噪声水平是不同的，大型商场店铺没必要象星级饭店客房那样追求低噪声效果。我国行业标准要求风机盘管都须达到同一低噪声水平，显然是不合理的。这不仅无法满足许多场合对高静压、大风量的需求，同时会造成原材料和能源上的巨大浪费。所以国外有关标准中，对风机盘管的噪声都不作任何限制。

6.4 “单位风机功率供冷量”属要领性错误

风机盘管电机输入功率除损耗之外，将全部转化成送风气流的能量。它与盘管传热量(供冷量)之间并无任何直接因果关系，所以“单位风机功率供冷量”不具任何物理意义，乃是错误套用能量转换系数EER或性能系数COP的结果，当属概念性错误。而且该指标不利于发展高静压的低焓差产品，应在修订标准时予以删除。

7 结论

①按我国现行行业标准生产的风机盘管，都具有低静压、高焓差、送风温差大、性能单一、风量不足、实际性能与名义参数不符等一系列缺点，达不到空调设计规范要求，使用中很难取得理想的空调效果。

②现行行业标准是造成国产风机盘管发展停带滞不前的主要原因：修订行业标准，与国外先进标准接轨，是完成产品更新换代和进军世界空调市场的先决条件。

③提高送风静压，发展以两排管风机盘管为主导的低焓差及多种焓 差、不同送风静压的系列产品，是国产风机盘管的发展方向。

④供冷量仅表明风机盘管消除冷负荷的能力，与空调效果间并不存在必然的因果关系；保证最低换气次数要求的实际送风量和满足送风温差要求的焓差，是决定空调效果的关键。

⑤噪声不能真实反映风机盘管的内在质量，低噪声并不代表高质量。

1 引言

近年我国风机盘管制造业快速发展，年产量已从八十年代初的数千台激增到目前的五十多万台，但产品性能却长期徘徊于国外七十年代水平。这种低水平下的快速增长，前景不容乐观。八十年代中期，以美国特灵、约克、开利等公司为代表的国外风机盘管制造业，已相继完成了产品的更新换代，并推出了一代全新产品。当时我国空调行业正陶醉于国产风机盘管在冷量、噪声等孤立参数上接近国外产品而忽略了综合性能和使用效果上的真实差距，以致这次产品更新换代未能在我国空调界引起任何反响。实际上，国外最新一代风机盘管无论在性能、品种及空调上都要领先于我国产品。

2 国产风机盘管的主要差距

空气调节是借助空调器或末端装置向房间连续或断续输送具有一定温差的送风来保持房间的热湿平衡和温、湿度要求。当送风冷量与冷负荷处平衡状态时，空调精度仅取决于送风温度和换气次数。送风温差越小、换气次数越多、室温梯度和波动幅度越小，空调精度也越高。所以GBJ19-87《采暖通风与空气调节设计规范》中，对不同精度要求的空调房间的最大送风温差和最低换气次数都要作出明确规定：如夏季舒适性空调，送风温差不宜大于10℃；换气次数不宜少于每小时5次。供冷量仅能表示风机盘管消除冷负荷的能力；空调效果优劣则取决于实际风量和送风焓差。从理论上讲，针对不同冷负荷、不同使用要求的空调场合，应该选用不同风量、不同焓差的机组，才可能取得最佳空调效果。

我国行业标准JB/T4283-91《风机盘管机组》中对产品的风量、供冷(热)量、单位风机功率供冷量、噪声、水阻力等参数都要作出统一规定，还在配套标准JB/T50056-95《风机盘管机组产品质量分等》中规定按以上参数大小来划分产品质量等级。上述规定不仅造成国产风机盘管性能单一、低静压、高焓差、实际风量不足、送风温差过大，实际性能和使用效果的不良倾向。

相比之下，国外厂商则更注重不断提高产品性能和使用效果。目前，不同风量的产品中，不仅有了2排、3排、(2+1)排等不同冷、热量的单一盘管或组合盘管，而且还提供高静压、标准静压、低噪声等不同送风静压的产品。因而同一名义风量中，就有多种不同静压和不同焓差的产品可供选用。这与目前仅有单一一种低静压、高焓差产品的国产风机盘管相比，其差距是显而易见的。

3 提高暗装风机盘管的送风静压

暗装机组约占风机盘管销售量的70～80%以上。暗装机组的性能则代表了风机盘管产品的总体水平。

我国行业标准JB/T4283-91规定：风机盘管(无静压机组)的名义风量要在盘管不通水、进出口静压差为零的条件下进测试。由于暗装机组使用一般须加装送回风格栅、过滤网和短风管，加上盘管凝露、滤网积尘等，都会使风阻力加大，实际风量下降。实际风量不足，又将引起供冷量下降。所以按JB/T4283-91测试条件确定的暗装风机盘管的名义风量、名义供冷量等参数，实际运行中都是不能再现的。

1990年标准修订时，虽然增加了有静压机组的提法，但风量、冷量、噪声等指标都是根据无静压机组制定的，并未作出相应修改，有静压机组根本无法通过该标准的检验。

目前我国厂家按行业标准生产暗装装机组，都属于无静压风机盘管，不仅送风静压低，实际风量严重不足，而且产品体积和重量都偏大，一般要比国外同型号产品大出50～100%，原材料和能源消耗都远远高于国外产品。所以若提高国产风机盘管的总体水平，首要是提高暗装机组的送风静压。

4 生产多种焓差的风机盘管

选择风机盘管，供冷量大小取决于计算冷负荷；风量则须满足送风温差、换气次数及气流组织等使用要求。不同冷负荷、不同使用要求的空调房间，冷量的风量的匹配不应是一成不变的。即使空调要求和净容积相同的房间，因气倏条件、朝向或围护结构等差异，也会导致冷负荷的不同，显然须使同不同焓差的风机盘管，才能满足对供冷量的不同需求。使用等焓差风机盘管，即使按冷负荷选择不同供冷量的机组，也有可能导致低负荷房间因风量和换气次数不足而造成室温梯度和波动幅度过大，降低空调精度和舒适性；如果使用相同风量的机组，又可能造成高负荷房间因供冷不足而无法保证温、湿度要求。所以不同使用条件和要求的空调房间，应分别选用不同焓差的风机盘管。

5 发展两排风机盘管

减少送风温差、增加换气次数，有助于提高空调精度和舒适性。同样供冷量下，采用小温差、大风量送风，会取得比大温差、小风量送风更佳的空调效果，同时还能缩小盘管传热面积和机组外形尺寸。所以近年以两排管机组为代表低焓差风机盘管，在国外得到迅速发展和普及。

八十年代中期，开利公司就两排管的42C/V系列风机盘管成功取代了已生产多年的三排管42E/J系列老产品。有些国外厂家则用以两排管机组为主导产品的不同排数的系列产品取代了传统的单一三排管产品。

5.1 两排管风机盘管的优点

5.1.1 供冷量不低于传统的三排管机组

两排管盘传热面积虽比三排管小1/3，送风焓差也较低，但风阻力小、风量大，加上采取强化传热和改进盘管水路设计等措施，供冷量完全可以达到或超过传统的三排管机组.

5.1.2 改善空调效果

国外厂家生产的两排管机盘管，平均焓差大致在8.5～14.5kJ/kg之间，平均送风温差为6～10℃(见表1)可满足大多数场合的使用要求。国产风机盘管按名义参数计算的送回风焓差为16.5kJ/kg，因暗装机组实际风量要比名义值低20%以上，实际焓差往往大于20kJ/kg，实际送风温差就会大于15℃，远远超出GBJ19-87规定的夏季舒适性空调允许的送风温差，更无法满足高精度空调的使用要求。

两排管风机盘管焓差低、送风温差小、风量大、换气次数多，空调效果一般优于三排管机组。

5.1.3 高效节能

国产暗装风风机盘管的实际风量和实际供冷量都是低于名义值的，所以不少空调设计人员都按样本给出的中速档参数选用产品，这必然加大所选机组型号，同时也相应加大了冷冻水系统(冷水机组、水泵、冷却塔及管路)的容量和初投资。 两排管风机盘管送风静压高、实际风量大，足以消除无静压机组“名”、“实”不符等弊病，用户可按高速档参数选型，从而缩小所选机组型号、减小冷冻水系统容量和能耗。所以使用两排管风机盘管的空调系统，初投资和运行费用都会低于三排管无静压机组。

5.1.4 降低生产成本和资源消耗

两排管风机盘管不仅节省1/3的有色金属材料(铜管、铝箔)，降低生产成本；而且能用小型号机组替代较大型号的三排管无静压机组，大幅度降低原材料及能源消耗，并为用户节省大笔初投资。显然，生产和推广使用两排管风机盘管，具有明显的社会经济效益。

两排管风机盘管焓差低，除湿能力较差，在潜热负荷很高的湿热地区，仍宜采用三排管机组。

5.2 两排管风机盘的结构特点

近年国外流行的两排管风机盘管，有以特灵、约克为代表的5/8〃(15.875毫米)2×6(2排×6根管)盘管；和以开利为代表的3/8〃(9.52毫米)2×8盘管。此前一些厂家生产的1/2〃(12.7毫米)盘管，已在八十年代中期的产品更新换代中被淘汰。5/8〃2×6盘管水阻力较低，更适合高层建筑使用。 5.2.1 盘管采用多种水路设计

目前我国生产的三排管盘管，不论长短，都采用相同的三进三出水路。两排管过流断面积小，为了降低水阻力、提高供冷量，不同长度的盘管须采用不同的水路设计。如特灵2×6盘管，200～600风量的中短盘管为二进二出；800风量以上的长盘管为三进三出。开利的2×8盘管，则分别采用了二进二出、三进三出和四进四出三种不同水种。图2是某公司的2×8盘管水路设计。图2-a为二进二出，用于200、300风量；图2-b为三进三出，用于400、600风量；图2-c为四进四出，用于800、1200风量。

5.2.2 通过改变电机转速提供不同送风静压 国外生产的高静压、标准静压及低噪声风机盘管，都是通过改变风机转速来实现的。采用不同电机、会使电机品种过多，库存加大，不利于生产管理和产品售后维修，所以有些厂家采用五速电机。如五档转速依次为最高一高一低一最低的话，高静压机组接最高一高一中三档；标准静压机组接高一中一低三档；低噪声机组可接中一低一最低三档。五速电机的缺点是体积较大、成本较高，而且各档传速不易拉开。

5.2.3 零部件通用化

设计多种排数的风机盘管，须保证结构零部件高度通用化，才能减少零部件品种、方便生产管理、减少库存、缩短制造周期、降低生产成本。

6 修订现行行业标准

我国风机盘管行业标准制订于八十年代初，1990年修订颁布实施。该标准基本反映我国七、八十年代对风机盘管的认识水平和产品水平。当时由于计划经济体制的速缚，加上对国外产品发展动态缺乏了解，标准中难免产生一系列不适应当前产品发展的内容或失误，如不及时修订，势必阻碍产品的进步。

6.1 修改名义风量定义和测试条件

名义风量是选用风机盘管的主要依据，保证实际风量与名义风量相符，是对产品的起码要求。

国外风机盘管的名义风量，通常表示产品在正常安装、使用条件下的风量，对于暗装机组则是指一定机外静压下的风量。美国空调与制冷学会标准ARI440-84《房间风机盘管空调器》中规定：出厂时不带送、回风格栅或过滤器的风机盘管，应在12.4Pa机外静压下测试风量，这一规定旨在保证实际风量与名义风量相条款。国产风机盘管(无静压机组)的名义风量则是机外静压为零时的风量，实际风量当然要低于名义值。所以修改名义风量定义和测试条件，与国外先进标准接轨，是提高国产风机盘管性能和产品进入国际空调市场的必要条件。

6.2 放开对产品供冷量的限制

行业标准起草之初，我国风机盘管产量甚低，工艺水平落后，产品性能和质量尚不稳定，标准中限定冷量、噪声等参数，对保证产品质量无疑具有一定积极意义。如今各大企业都引进了国外先进、高效的盘管及钣金加工专用设备及生产线，产品质量基本稳定可靠，继续限制供冷量已失去保障产品质量的积极意义，只会将产品长期禁锢于现有水平，成为产品更新换代的绊脚石，而且会误导厂家和用户盲目追求高冷量指标。

JB/T4283-91虽属推荐性标准，但在具体操作中一直被当成强制性标准来执行，凡是不符该标准的产品，都会被国家技术监督局宣布为“不合格产品”，直接影响上市销售。虽然这种靠行政手段赋予标准的强制性和垄断性，是造成国产风机盘管发展长期陷于停滞的根本原因。

6.3 放开对产品噪声的限制

目前发展高静压风机盘管，阻力还来自行业标准中的噪声指标，同时反映出我国企业和用户对空调噪声认识上还存在着误区。

风机盘管噪声都是由气动力噪声和机械噪声合成的。机械噪声固然取决于旋转部件的加工、动平衡及装配精度，即取决于产品质量；但气动力噪声仅与送风静压和风量有关。风机盘管的气动力器声一般高于机械噪声，所以整机噪声自然也不能真实反映风机盘管的内在质量，低噪声更不代表高质量。例如同一名义风量的高静压风机盘管，噪声必然高于标准静压和低噪声机组，但这并不说明前者质量和水平低于后者。所以限制噪声不仅无助于保障产品质量，反而会限制送风静压和风量的提高，直接影响风机盘管的使用效果。 不同使用场合容许的噪声水平是不同的，大型商场店铺没必要象星级饭店客房那样追求低噪声效果。我国行业标准要求风机盘管都须达到同一低噪声水平，显然是不合理的。这不仅无法满足许多场合对高静压、大风量的需求，同时会造成原材料和能源上的巨大浪费。所以国外有关标准中，对风机盘管的噪声都不作任何限制。

6.4 “单位风机功率供冷量”属要领性错误

风机盘管电机输入功率除损耗之外，将全部转化成送风气流的能量。它与盘管传热量(供冷量)之间并无任何直接因果关系，所以“单位风机功率供冷量”不具任何物理意义，乃是错误套用能量转换系数EER或性能系数COP的结果，当属概念性错误。而且该指标不利于发展高静压的低焓差产品，应在修订标准时予以删除。

7 结论

①按我国现行行业标准生产的风机盘管，都具有低静压、高焓差、送风温差大、性能单一、风量不足、实际性能与名义参数不符等一系列缺点，达不到空调设计规范要求，使用中很难取得理想的空调效果。

②现行行业标准是造成国产风机盘管发展停带滞不前的主要原因：修订行业标准，与国外先进标准接轨，是完成产品更新换代和进军世界空调市场的先决条件。

③提高送风静压，发展以两排管风机盘管为主导的低焓差及多种焓 差、不同送风静压的系列产品，是国产风机盘管的发展方向。

④供冷量仅表明风机盘管消除冷负荷的能力，与空调效果间并不存在必然的因果关系；保证最低换气次数要求的实际送风量和满足送风温差要求的焓差，是决定空调效果的关键。

⑤噪声不能真实反映风机盘管的内在质量，低噪声并不代表高质量。