暖通工程中氣懸浮技術的創(chuàng)新應用

費孔鶴 曹榮鑫 吳昌成 檀利峰

摘要：在能源消耗領域中，暖通工程的技術創(chuàng)新具有關鍵性意義。氣懸浮技術是一種新興的技術，通過利用氣體的懸浮能力來實現(xiàn)物體的支撐和運動。在暖通工程領域，氣懸浮技術被創(chuàng)新應用在空氣凈化、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。氣懸浮技術具有高效節(jié)能、精確控制和可靠性高等優(yōu)點，但也面臨著氣膜穩(wěn)定性、系統(tǒng)復雜性和成本等方面的挑戰(zhàn)。

關鍵詞：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

氣懸浮技術是一項前沿而高效的技術，利用氣體的力量將物體懸浮在空中，為實現(xiàn)各種應用提供了可能。它具有結(jié)構(gòu)簡單、運行穩(wěn)定、處理效率高等優(yōu)點，可以廣泛應用于各種場合。氣懸浮技術是暖通工程中非常有潛力的技術之一，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在暖通工程中的應用，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)化氣懸浮技術的應用，以實現(xiàn)更好的節(jié)能和環(huán)保效果。

1??氣懸浮技術概述

氣懸浮技術利用氣體動力學原理，通過氣動力來實現(xiàn)物體的懸浮效果。當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，從而實現(xiàn)物體的懸浮。

在氣懸浮技術中，氣流所產(chǎn)生的氣動力是實現(xiàn)懸浮的關鍵因素。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[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。這兩種力共同作用，使得物體能夠在氣流中實現(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。

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

2?氣懸浮技術在暖通領域中的應用現(xiàn)狀

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

2.1?空氣凈化領域

空氣凈化是氣懸浮技術的主要應用之一。氣懸浮技術通過將氣體懸浮在空氣中，以實現(xiàn)對空氣的凈化和改善。該技術利用氣體懸浮的特性，將空氣中的有害氣體、微粒、細菌等顆粒物質(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。

氣懸浮技術的應用主要包括以下幾個方面。

（1）空氣污染治理。氣懸浮技術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行凈化，達到治理空氣污染的目的。（2）室內(nèi)空氣凈化。氣懸浮技術可以應用于室內(nèi)空氣凈化領域，去除室內(nèi)空氣中的各種有害氣體、微粒和細菌等。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。氣懸浮技術可以應用于工業(yè)廢氣凈化領域，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行凈化，達到治理工業(yè)廢氣的目的。在工業(yè)生產(chǎn)當中，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)當中的環(huán)保問題尤為重要[3]，氣懸浮技術在空氣凈化領域，具有廣泛創(chuàng)新應用前景。

2.2?空氣調(diào)節(jié)領域

空氣調(diào)節(jié)是暖通工程中的重要應用之一，氣懸浮技術又是空氣調(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。氣懸浮技術的應用可以提高室內(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，氣懸浮技術的應用主要有以下幾個方面。

2.2.1送風系統(tǒng)的設計

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

2.2.2新風系統(tǒng)的處理

氣懸浮技術在新風系統(tǒng)中起到關鍵作用。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。新風系統(tǒng)通過控制新風的流量和溫度，可以調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度、濕度。在夏季，可以增加新風量、降低新風溫度，來降低室內(nèi)溫度。而在冬季，可以減少新風量、提升新風溫度，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排風系統(tǒng)的設計

通過設計合理的排風口、排風管道，將室內(nèi)污濁空氣排出室外，保持空氣清新。在排風口的設計中，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，可以增加排風口的數(shù)量或調(diào)節(jié)其大小，以增強排風能力，有效去除室內(nèi)污染物。借助氣懸浮技術，還可以控制排風口開啟和關閉，來調(diào)節(jié)室內(nèi)負壓。

2.3?熱回收領域

氣懸浮技術是一種常見的熱回收技術，可以在暖通工程中用于回收工業(yè)和建筑廢氣中的熱能。該技術通過將廢氣中的熱能傳遞給空氣或水，實現(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，其中蘊含著豐富的熱能。利用氣懸浮技術，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。此過程對能源進行了充分利用，減少能源浪費，降低能源成本。

2.3.2??回收建筑廢氣中的熱能

在建筑物中，許多設備和系統(tǒng)會產(chǎn)生廢氣，如通風系統(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，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。

在氣懸浮技術中，常用的熱回收設備包括換熱器和熱泵。

3??氣懸浮技術的優(yōu)勢和挑戰(zhàn)分析

3.1?優(yōu)勢

氣懸浮技術可以消除摩擦磨損，從而減少了部件之間的摩擦磨損對精度的影響、減少了機械部件之間的振動和噪聲、減少了機械部件的磨損和損壞、減少了機械部件的能量損失和環(huán)境污染，實現(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）復雜性。氣懸浮技術相對于傳統(tǒng)的機械軸承技術來說比較復雜，需要更高的技術水平和更多的成本。（2）成本高。由于氣懸浮技術需要更高的技術水平和更多的成本，因此相較于傳統(tǒng)的機械軸承技術來說，成本會更高。（3）對氣體的要求高。氣懸浮技術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水平。（4）對環(huán)境的要求高。氣懸浮技術對環(huán)境的要求比較高，需要更好地清潔和維護環(huán)境。（5）應用領域受限。氣懸浮技術由于成本和技術的限制，目前主要應用于高速旋轉(zhuǎn)的機械部件，應用領域比較受限。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、復雜的零件結(jié)構(gòu)，一直是機加工的難點[4]。因此，在選擇氣懸浮技術時要權(quán)衡其優(yōu)勢和劣勢，根據(jù)實際情況做出合理選擇。

4?氣懸浮技術在工程實際中的應用

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

4.1?空氣處理系統(tǒng)

氣懸浮技術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，從而降低了維護成本。

4.2?空調(diào)系統(tǒng)

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

4.2.1風機設計

通過使用氣懸浮技術，可以減少摩擦、降低噪音，提高設備效率和可靠性。這種技術可以使得風機在高速旋轉(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行冷卻和加熱，而氣懸浮技術可以通過調(diào)節(jié)氣流的溫度和濕度來實現(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成本。

4.3?熱回收系統(tǒng)

氣懸浮技術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行熱回收，而氣懸浮技術可以通過氣流懸浮進行換熱，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成本。

4.4?通風系統(tǒng)

氣懸浮技術可用于通風系統(tǒng)中的送排風。傳統(tǒng)的通風系統(tǒng)需要使用風機和風道來進行送風和排風，而氣懸浮技術可通過氣流懸浮來實現(xiàn)送風和排風，無須使用傳統(tǒng)的風機和風道，降低了能源消耗和噪聲。

4.5?風管系統(tǒng)

在暖通工程中，氣懸浮技術可以用于風管系統(tǒng)的設計和安裝。傳統(tǒng)的風管系統(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：在長距離運輸和輸送高溫或高濕度空氣的風管系統(tǒng)中，使用氣懸浮技術可以減少能量損失和系統(tǒng)壓力損失。

4.6?管道系統(tǒng)

氣懸浮技術也可以應用于管道系統(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。這種技術可以降低系統(tǒng)的能耗，提高傳熱效率，并減少維護和維修的需求。

4.7?設備支撐

氣懸浮技術可以應用于暖通設備的支持和減震。傳統(tǒng)的設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，而使用氣懸浮技術可以更有效地減震。這種技術可以使設備在運行過程中更加穩(wěn)定，減少維護和維修的需求[5-6]。

5結(jié)語

未來需要進一步加強研究和開發(fā)，以滿足不同應用場景的需求，實現(xiàn)更好的效果。可以從不同的應用場景出發(fā)，分析氣懸浮技術的應用效果和可行性，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)化氣懸浮技術的性能和穩(wěn)定性，以滿足不同應用場景的需求。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)，以提高氣懸浮技術的效率和可靠性。

參考文獻

［1］王春，趙遠揚，滕斌，等.氣懸浮離心制冷壓縮機軸承承載特性分析[J].機械制造，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.?廢氣治理排風系統(tǒng)的控制設計與實施?[J].?科技視界，?2020?（2）：?96-97.

［4］孫同振，尹啟彬.?氣動懸浮技術應用實例?[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，?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.