暖通工程中氣懸浮技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用

費(fèi)孔鶴 曹榮鑫 吳昌成 檀利峰

摘要：在能源消耗領(lǐng)域中，暖通工程的技術(shù)創(chuàng)新具有關(guān)鍵性意義。氣懸浮技術(shù)是一種新興的技術(shù)，通過利用氣體的懸浮能力來實(shí)現(xiàn)物體的支撐和運(yùn)動。在暖通工程領(lǐng)域，氣懸浮技術(shù)被創(chuàng)新應(yīng)用在空氣凈化、空氣調(diào)節(jié)、熱回收等方面，以提高系統(tǒng)的效率和節(jié)能性能。氣懸浮技術(shù)具有高效節(jié)能、精確控制和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，但也面臨著氣膜穩(wěn)定性、系統(tǒng)復(fù)雜性和成本等方面的挑戰(zhàn)。

關(guān)鍵詞：暖通?氣懸浮?空氣凈化?空氣調(diào)節(jié)?熱回收

中圖分類號：TU995

Innovative?Application?of?Air?Suspension?Technology?in?HVAC?Engineering

FEI?Konghe1??（FEI-KONG?He?？？）??CAO?Rongxin2???WU?Changcheng1???TAN?Lifeng1

1.?China?Communications?Technology?Co.，?Ltd.，?Nanjing?，?Jiangsu?Province，?210000???China;2.??Cloud?Computing?（Qingdao）?Base，?China?Telecom?Group?Co.，?Ltd.，?Qingdao，?Shandong?Province，?266000?China

Abstract：?In?the?field?of?energy?consumption，?technological?innovation?in?HVAC?engineering?is?of?key?significance.?Air?suspension?technology?is?an?emerging?technology?that?uses?the?suspending?power?of?air?to?achieve?the?support?and?motion?of?objects.?In?the?field?of?HVAC?engineering，?air?suspension?technology?has?been?innovatively?applied?in?air?purification，?air?conditioning，?heat?recovery?and?other?aspects?to?improve?the?efficiency?and?energy-saving?performance?of?systems.?Air?suspension?technology?has?advantages?such?as?high?efficiency，?energy?conservation，?precise?control?and?high?reliability，?but?it?also?faces?challenges?in?air?film?stability，?system?complexity?and?costs.

Key?Words：?Heating?and?ventilation;?Air?suspension;?Air?purification;?Air?conditioning;?Heat?recovery

氣懸浮技術(shù)是一項(xiàng)前沿而高效的技術(shù)，利用氣體的力量將物體懸浮在空中，為實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用提供了可能。它具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行穩(wěn)定、處理效率高等優(yōu)點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于各種場合。氣懸浮技術(shù)是暖通工程中非常有潛力的技術(shù)之一，它可以幫助我們更加高效地利用能源，降低對環(huán)境的影響，并提高工程的質(zhì)量和效率。本文探討氣懸浮技術(shù)在暖通工程中的應(yīng)用，研究其對暖通系統(tǒng)效率和空氣質(zhì)量的影響，并探索如何優(yōu)化氣懸浮技術(shù)的應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)更好的節(jié)能和環(huán)保效果。

1??氣懸浮技術(shù)概述

氣懸浮技術(shù)利用氣體動力學(xué)原理，通過氣動力來實(shí)現(xiàn)物體的懸浮效果。當(dāng)物體在氣流中移動時，氣流會產(chǎn)生壓力和阻力，如果物體與氣流的速度相等，氣流產(chǎn)生的壓力和阻力會抵消重力，從而實(shí)現(xiàn)物體的懸浮。

在氣懸浮技術(shù)中，氣流所產(chǎn)生的氣動力是實(shí)現(xiàn)懸浮的關(guān)鍵因素。氣動力分為壓力和剪切力。壓力指的是氣流對物體表面施加的垂直于表面的壓力，其大小與氣流的速度、密度等參數(shù)有關(guān)[1]。剪切力則指氣流對物體表面施加的平行于表面的力，其大小則與氣流的速度、物體表面形狀等參數(shù)有關(guān)。這兩種力共同作用，使得物體能夠在氣流中實(shí)現(xiàn)懸浮效果。此外，還有其他影響懸浮效果的因素：氣體流動的速度、物體表面的光滑度、氣體流動的穩(wěn)定性等。氣體流動的速度對于氣懸浮效果的影響尤為重要：過大的速度會導(dǎo)致物體表面壓力過大，過小的速度則無法支撐物體的重量。

氣懸浮技術(shù)包括氣墊懸浮、氣動懸浮等。氣墊懸浮技術(shù)是通過將高壓氣體注入懸浮腔室來達(dá)到懸浮效果，氣動懸浮技術(shù)則是通過將氣體噴射到下方的平板上來產(chǎn)生懸浮力[2]。應(yīng)用氣墊懸浮技術(shù)，設(shè)備運(yùn)行非常平穩(wěn)且摩擦力小，因此速度也更快。應(yīng)用氣動懸浮技術(shù)，設(shè)備減少了與外界的接觸，從而大大降低了磨損和維護(hù)成本。

2?氣懸浮技術(shù)在暖通領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)狀

在暖通工程中，氣懸浮技術(shù)可以應(yīng)用于空氣凈化、空氣調(diào)節(jié)、熱回收等方面。

2.1?空氣凈化領(lǐng)域

空氣凈化是氣懸浮技術(shù)的主要應(yīng)用之一。氣懸浮技術(shù)通過將氣體懸浮在空氣中，以實(shí)現(xiàn)對空氣的凈化和改善。該技術(shù)利用氣體懸浮的特性，將空氣中的有害氣體、微粒、細(xì)菌等顆粒物質(zhì)聚集在懸浮的氣體中，從而有效去除它們，并提高空氣質(zhì)量，保障人們的健康。

氣懸浮技術(shù)的應(yīng)用主要包括以下幾個方面。

（1）空氣污染治理。氣懸浮技術(shù)可以有效地去除空氣中的各種有害氣體和微粒，如二氧化硫、氮氧化物、顆粒物等。通過在空氣中噴灑氣懸浮劑，可以將這些有害物質(zhì)懸浮在空氣中，然后通過過濾等方式進(jìn)行凈化，達(dá)到治理空氣污染的目的。（2）室內(nèi)空氣凈化。氣懸浮技術(shù)可以應(yīng)用于室內(nèi)空氣凈化領(lǐng)域，去除室內(nèi)空氣中的各種有害氣體、微粒和細(xì)菌等。通過在室內(nèi)空氣中噴灑氣懸浮劑，可以將這些有害物質(zhì)懸浮在空氣中，然后通過過濾等方式進(jìn)行凈化，提高室內(nèi)空氣質(zhì)量，保障人們的健康。（3）工業(yè)廢氣凈化。氣懸浮技術(shù)可以應(yīng)用于工業(yè)廢氣凈化領(lǐng)域，去除工業(yè)廢氣中的各種有害氣體和微粒。通過在廢氣中噴灑氣懸浮劑，可以將這些有害物質(zhì)懸浮在空氣中，然后通過過濾等方式進(jìn)行凈化，達(dá)到治理工業(yè)廢氣的目的。在工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，不同產(chǎn)品、不同工序?qū)a(chǎn)生不同的有毒有害氣體，所以工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中的環(huán)保問題尤為重要[3]，氣懸浮技術(shù)在空氣凈化領(lǐng)域，具有廣泛創(chuàng)新應(yīng)用前景。

2.2?空氣調(diào)節(jié)領(lǐng)域

空氣調(diào)節(jié)是暖通工程中的重要應(yīng)用之一，氣懸浮技術(shù)又是空氣調(diào)節(jié)的重要手段之一。將空氣引入系統(tǒng)、過濾、處理，再送出調(diào)節(jié)后的空氣。氣懸浮技術(shù)的應(yīng)用可以提高室內(nèi)空氣的質(zhì)量，降低室內(nèi)的溫度和濕度，調(diào)節(jié)氣流速度，改善室內(nèi)環(huán)境，讓人們在舒適的環(huán)境中工作和生活。

在空氣調(diào)節(jié)中，氣懸浮技術(shù)的應(yīng)用主要有以下幾個方面。

2.2.1送風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

通過設(shè)計(jì)合理的送風(fēng)口、管道，空氣能均勻分布到每個角落。在送風(fēng)口的設(shè)計(jì)中，可以考慮使用多個小口徑的送風(fēng)口，以及布置合適的位置，使送風(fēng)口分布均勻，并覆蓋整個室內(nèi)空間。這樣可以確?？諝庠诜块g中有效地流動，不會出現(xiàn)死角或流通不暢的情況。對于需要強(qiáng)風(fēng)力的區(qū)域，可以增加送風(fēng)口的數(shù)量或調(diào)節(jié)其大小，以增強(qiáng)送風(fēng)力度。而在需要減小風(fēng)速的區(qū)域，可以采用小口徑的送風(fēng)口，降低送風(fēng)速度。這樣可以提供更舒適的送風(fēng)效果，避免強(qiáng)風(fēng)刺激人體或產(chǎn)生不適感。

2.2.2新風(fēng)系統(tǒng)的處理

氣懸浮技術(shù)在新風(fēng)系統(tǒng)中起到關(guān)鍵作用。它通過一系列處理措施，將經(jīng)過過濾和殺菌處理的新鮮空氣引入室內(nèi)，以提高室內(nèi)空氣質(zhì)量，降低室內(nèi)污染物的濃度，保障人們的健康。新風(fēng)系統(tǒng)通過控制新風(fēng)的流量和溫度，可以調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度、濕度。在夏季，可以增加新風(fēng)量、降低新風(fēng)溫度，來降低室內(nèi)溫度。而在冬季，可以減少新風(fēng)量、提升新風(fēng)溫度，以保持室內(nèi)溫暖。通過合理調(diào)節(jié)這些參數(shù)，可以創(chuàng)造出更加宜人和舒適的室內(nèi)環(huán)境。

2.2.3排風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

通過設(shè)計(jì)合理的排風(fēng)口、排風(fēng)管道，將室內(nèi)污濁空氣排出室外，保持空氣清新。在排風(fēng)口的設(shè)計(jì)中，可以考慮合適的位置和數(shù)量，以保證室內(nèi)空氣的均勻排放。對于容易產(chǎn)生異味和污染物的區(qū)域，可以增加排風(fēng)口的數(shù)量或調(diào)節(jié)其大小，以增強(qiáng)排風(fēng)能力，有效去除室內(nèi)污染物。借助氣懸浮技術(shù)，還可以控制排風(fēng)口開啟和關(guān)閉，來調(diào)節(jié)室內(nèi)負(fù)壓。

2.3?熱回收領(lǐng)域

氣懸浮技術(shù)是一種常見的熱回收技術(shù)，可以在暖通工程中用于回收工業(yè)和建筑廢氣中的熱能。該技術(shù)通過將廢氣中的熱能傳遞給空氣或水，實(shí)現(xiàn)熱能的回收和再利用。

2.3.1??回收工業(yè)廢氣中的熱能

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，很多生產(chǎn)過程會產(chǎn)生大量的廢氣，其中蘊(yùn)含著豐富的熱能。利用氣懸浮技術(shù)，可以回收這些廢氣中的熱能，并將其用于加熱其他介質(zhì)，如水或空氣。此過程對能源進(jìn)行了充分利用，減少能源浪費(fèi)，降低能源成本。

2.3.2??回收建筑廢氣中的熱能

在建筑物中，許多設(shè)備和系統(tǒng)會產(chǎn)生廢氣，如通風(fēng)系統(tǒng)、暖氣系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)等，這些廢氣中含有大量的熱能。通過使用氣懸浮技術(shù)，這些廢氣中的熱能可以被回收并用于加熱建筑物內(nèi)部的水或空氣。這既可以提升內(nèi)部能源利用，也可以降低外部能源依賴。

在氣懸浮技術(shù)中，常用的熱回收設(shè)備包括換熱器和熱泵。

3??氣懸浮技術(shù)的優(yōu)勢和挑戰(zhàn)分析

3.1?優(yōu)勢

氣懸浮技術(shù)可以消除摩擦磨損，從而減少了部件之間的摩擦磨損對精度的影響、減少了機(jī)械部件之間的振動和噪聲、減少了機(jī)械部件的磨損和損壞、減少了機(jī)械部件的能量損失和環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)高精度、高速度、高穩(wěn)定性、低噪音、長壽命和節(jié)能環(huán)保。

3.2?挑戰(zhàn)

氣懸浮技術(shù)具有很多優(yōu)勢，如高精度、高速度、高穩(wěn)定性、低噪音、長壽命、節(jié)能環(huán)保等，但也存在一些挑戰(zhàn)。（1）復(fù)雜性。氣懸浮技術(shù)相對于傳統(tǒng)的機(jī)械軸承技術(shù)來說比較復(fù)雜，需要更高的技術(shù)水平和更多的成本。（2）成本高。由于氣懸浮技術(shù)需要更高的技術(shù)水平和更多的成本，因此相較于傳統(tǒng)的機(jī)械軸承技術(shù)來說，成本會更高。（3）對氣體的要求高。氣懸浮技術(shù)需要使用特殊的氣體，因此對氣體的要求比較高，需要更高的成本和技術(shù)水平。（4）對環(huán)境的要求高。氣懸浮技術(shù)對環(huán)境的要求比較高，需要更好地清潔和維護(hù)環(huán)境。（5）應(yīng)用領(lǐng)域受限。氣懸浮技術(shù)由于成本和技術(shù)的限制，目前主要應(yīng)用于高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械部件，應(yīng)用領(lǐng)域比較受限。例如：在高端液壓系統(tǒng)中，多路閥作為控制元件一直是整個系統(tǒng)的重中之重，同時由于其苛刻的精度要求、復(fù)雜的零件結(jié)構(gòu)，一直是機(jī)加工的難點(diǎn)[4]。因此，在選擇氣懸浮技術(shù)時要權(quán)衡其優(yōu)勢和劣勢，根據(jù)實(shí)際情況做出合理選擇。

4?氣懸浮技術(shù)在工程實(shí)際中的應(yīng)用

氣懸浮技術(shù)是一種創(chuàng)新的暖通技術(shù)，其應(yīng)用在實(shí)際暖通工程中有很多案例。以下是其中一些常見的應(yīng)用案例分析。

4.1?空氣處理系統(tǒng)

氣懸浮技術(shù)可以用于空氣處理系統(tǒng)中的空氣過濾。傳統(tǒng)的過濾器容易堵塞，需要定期更換和清洗，而氣懸浮技術(shù)可以通過氣流懸浮顆粒物，無須使用傳統(tǒng)的過濾器，從而降低了維護(hù)成本。

4.2?空調(diào)系統(tǒng)

氣懸浮技術(shù)可以用于空調(diào)系統(tǒng)中，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

4.2.1風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)

通過使用氣懸浮技術(shù)，可以減少摩擦、降低噪音，提高設(shè)備效率和可靠性。這種技術(shù)可以使得風(fēng)機(jī)在高速旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的振動和噪音降到最低，提供更加舒適和安靜的環(huán)境。

4.2.2冷卻和加熱

傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)需要使用冷凝器和加熱器來進(jìn)行冷卻和加熱，而氣懸浮技術(shù)可以通過調(diào)節(jié)氣流的溫度和濕度來實(shí)現(xiàn)冷卻和加熱，無需使用傳統(tǒng)的冷凝器和加熱器，從而降低了能源消耗和維護(hù)成本。

4.3?熱回收系統(tǒng)

氣懸浮技術(shù)可以用于熱回收系統(tǒng)的換熱。傳統(tǒng)的熱回收系統(tǒng)需要使用換熱器來進(jìn)行熱回收，而氣懸浮技術(shù)可以通過氣流懸浮進(jìn)行換熱，無須使用傳統(tǒng)的換熱器，從而提高了熱回收效率并降低了維護(hù)成本。

4.4?通風(fēng)系統(tǒng)

氣懸浮技術(shù)可用于通風(fēng)系統(tǒng)中的送排風(fēng)。傳統(tǒng)的通風(fēng)系統(tǒng)需要使用風(fēng)機(jī)和風(fēng)道來進(jìn)行送風(fēng)和排風(fēng)，而氣懸浮技術(shù)可通過氣流懸浮來實(shí)現(xiàn)送風(fēng)和排風(fēng)，無須使用傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)和風(fēng)道，降低了能源消耗和噪聲。

4.5?風(fēng)管系統(tǒng)

在暖通工程中，氣懸浮技術(shù)可以用于風(fēng)管系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和安裝。傳統(tǒng)的風(fēng)管系統(tǒng)會受到空氣流動時的摩擦力和振動的影響，而使用氣懸浮技術(shù)可以減少這些影響，提高系統(tǒng)的效率和性能。例如：在長距離運(yùn)輸和輸送高溫或高濕度空氣的風(fēng)管系統(tǒng)中，使用氣懸浮技術(shù)可以減少能量損失和系統(tǒng)壓力損失。

4.6?管道系統(tǒng)

氣懸浮技術(shù)也可以應(yīng)用于管道系統(tǒng)中，例如水暖系統(tǒng)或蒸汽系統(tǒng)。傳統(tǒng)的管道系統(tǒng)受到水流或蒸汽流動時的摩擦力和振動的影響，而使用氣懸浮技術(shù)可以減少這些影響，提高管道系統(tǒng)的效率和可靠性。這種技術(shù)可以降低系統(tǒng)的能耗，提高傳熱效率，并減少維護(hù)和維修的需求。

4.7?設(shè)備支撐

氣懸浮技術(shù)可以應(yīng)用于暖通設(shè)備的支持和減震。傳統(tǒng)的設(shè)備支撐方式可能需要使用橡膠墊或彈簧來減少振動和噪音，而使用氣懸浮技術(shù)可以更有效地減震。這種技術(shù)可以使設(shè)備在運(yùn)行過程中更加穩(wěn)定，減少維護(hù)和維修的需求[5-6]。

5結(jié)語

未來需要進(jìn)一步加強(qiáng)研究和開發(fā)，以滿足不同應(yīng)用場景的需求，實(shí)現(xiàn)更好的效果?？梢詮牟煌膽?yīng)用場景出發(fā)，分析氣懸浮技術(shù)的應(yīng)用效果和可行性，以及對室內(nèi)環(huán)境、能源消耗等方面的影響。可以從材料、結(jié)構(gòu)、控制等多個方面出發(fā)，優(yōu)化氣懸浮技術(shù)的性能和穩(wěn)定性，以滿足不同應(yīng)用場景的需求。可以從傳感器、控制算法等多個方面出發(fā)，開發(fā)智能化的氣懸浮系統(tǒng)，以提高氣懸浮技術(shù)的效率和可靠性。

參考文獻(xiàn)

［1］王春，趙遠(yuǎn)揚(yáng)，滕斌，等.氣懸浮離心制冷壓縮機(jī)軸承承載特性分析[J].機(jī)械制造，2021，59（1）：34-38，51.

［2］鞏捷明，宋君楠，劉義騰，等.氣懸浮冷水機(jī)組熱力循環(huán)特性研究[J].制冷與空調(diào)（四川），2023，37（1）：97-102.

［3］王太雙.?廢氣治理排風(fēng)系統(tǒng)的控制設(shè)計(jì)與實(shí)施?[J].?科技視界，?2020?（2）：?96-97.

［4］孫同振，尹啟彬.?氣動懸浮技術(shù)應(yīng)用實(shí)例?[J].?金屬加工（冷加工），?2019?（5）：?45-47.

［5］戴國興.?冬季采暖房間室內(nèi)顆粒物分布的模擬研究[D].?哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)，?2022.

［6］陳雄偉.?建筑暖通空調(diào)節(jié)能存在的問題及解決措施探討?[J].?江西建材，?2023?（3）：?333-335.