浅谈CAD技术在暖通设计方面的应用

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。CAD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。CAD技术具有着广泛的应用，获得良好的收益。本文则主要探讨了在暖通设计之中的应用。

关键词：CAD；暖通设计；应用

中图分类号：S611文献标识码： A

引言

CAD是由美国Autodesk公司开发的AutoCAD绘图软件，它是一个功能强大、易学易用、具有开放型结构的软件口不仅便于用户使用，而且系统本身可不断地扩充和完善，它被广泛地应用于微机及工作站上。因此，国内外软件开发商在此基础上进行有关工程设计专业的二次开发，其中CAD技术在暖通工程的应用较为突出，具有着手工设计没有办法相比的优越性，其可以有效提升设计的绘图质量，缩短设计周期，有效避免手工设计中存在的错、碰、漏、缺的现象。使用CAD技术可以更加便捷的实现方案优化、数值计算、施工图设计等等相关服务，有效降低工程造价，节省投资，提高生产效益。

CAD技术在暖通工程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。

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。在暖通设计中广泛采用CAD技术，这是发展的走向。

1、暖通CAD发展的技术环境

随着微电子技术的不断进步，大规模集成电路的集成度每5年几乎要提高10倍，而价格却要降低50%，计算机的应用迅速地渗入各个工程技术领域。计算机辅助设计(CAD)是计算机应用的一个重要组成部分，它不仅逐步替代设计过程的人工计算和制图工作，而且正在设计方法方面引发一场技术革命，并且在设计的决策过程中大显身手。暖通CAD技术的开发与应用只是近十来年的事，但其发展的速度越来越快，各种商品化软件不断涌现。美国ASHRAE会刊1991年向会员介绍的与暖通工程有关的软件就有318种，其中CAD软件有40种之多。日本高砂热学工业株式会社1986年开始在东京本店使用CAD工作站，1988年开始在所有9个专店使用微机CAD，1989年开始实现现场配管、风道制作CAD/CAM一体化，1990年开始在设计中运用气流数值解技术，全店现有工作站13台、微机系统254台，其发展速度之快可见一斑。国内近几年也有很大的发展，供暖系统设计计算绘图一体化软件已开发应用，通风空调设计绘图软件也有很大进步，实用化程度有很大的提高。

2、国内CAD技术发展

我国，早期主要研究的是计算机的辅助计算功能，计算机是一种精密性很强的辅助运算工具。80年代计算机技术才能真正实际运用于暖通行业中，至此暖通行业有了其固定的程序，为暖通行业带来了巨大技术支持，同时，计算机软件的开发就自然成为重点。90年代，由于有计算机变成这样发出了许多高级语言，暖通行业的程序编写也得到了巨大的改善。这样，暖通行业的从业人员能够很好地运用计算机技术进行各项工作并将国外成功经验运用实际工作中。

暖通CAD发展的第一阶段是编制计算机程序，利用计算机进行一些繁琐的常规计算，如冷、热负荷计算，不等温降单管热水供暖系统的流量分配计算等等。这类工作的特点是当已知条件(输入)确定时，其结果(输出)是唯一确定的。就在这一阶段，其发展也没有完全局限于模拟传统的设计过程，如发展了动态负荷计算及全年能耗分析的方法等。计算程序在自编自用的基础上出现了暖通工程设计计算程序软件包或子程序库，使开发人员和软件用户分离开来。暖通CAD发展的第二阶段是暖通工程制图软件的开发。就计算机绘图技术发展本身而言，在自动插补技术发展的基础上实现了计算机程序绘图的实用化。为了简化编程过程，出现了绘图子程序库供编程时调用，但对每一张具体的工程图纸，都要编制相应的程序，程序的通用性很差，因而效率不高。交互式绘图软件的出现是这一阶段的重大进步，对于绘制复杂的工程图，以人机对话的形式调用各种绘图子程序及功能子程序形成所需绘制图形的图形文件，以图形文件的编辑过程代替绘图程序为编制过程，将图形文件向绘图机输出即可获得筐纸为硬拷暖通CAD发展的第一阶段是编制计算机程序，利用计算机进行一些繁琐的常规计算，如冷、热负荷计算，不等温降单管热水供暖系统的流量分配计算等等。这类工作的特点是当已知条件(输入)确定时，其结果(输出)是唯一确定的。就在这一阶段，其发展也没有完全局限于模拟传统的设计过程，如发展了动态负荷计算及全年能耗分析的方法等。计算程序在自编自用的基础上出现了暖通工程设计计算程序软件包或子程序库，使开发人员和软件用户分离开来。暖通CAD发展的第二阶段是暖通工程制图软件的开发。就计算机绘图技术发展本身而言，在自动插补技术发展的基础上实现了计算机程序绘图的实用化。为了简化编程过程，出现了绘图子程序库供编程时调用，但对每一张具体的工程图纸，都要编制相应的程序，程序的通用性很差，因而效率不高。交互式绘图软件的出现是这一阶段的重大进步，对于绘制复杂的工程图，以人机对话的形式调用各种绘图子程序及功能子程序形成所需绘制图形的图形文件，以图形文件的编辑过程代替绘图程序为编制过程，将图形文件向绘图机输出即可获得筐纸为硬拷贝。

目前国内常用的软件，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。

3、暖通空调CAD系统设计的探讨

3.1、暖通空调CAD系统的基本过程

一般来说，在暖通空调工程设计过程中，按照设计的要求，根据过去类似的设计经验，构思设计模型，建立设计模型，依据设计规范、标准和惯例，绘制设计草图。构造设计方案以及进行各种总体方案设计工作。然后在给定条件下，进行各种性能指标的计算和分析处理，并将结果进行审查，判断是否满足设计要求。重复这个循环直到设计都满意为止。判断和修改，既可以用程序控制进行也可以用人工干预的方式实现。经过反复修改后得到满意的结果可用打印机或绘图仪等输出设备输出全部资料。

3.2、暖通空调CAD系统总体结构设计

暖通空调行业具有设计项目多、设计工作量大、计算分析复杂、涉及的工程图种类繁多图纸量大、处理数据量大、修改添加工作量大以及晃确定性等特点。暖通空调CAD系统由基础建筑条件图子系统、暖通空调制图子系统、工程计算分析子系统和经济分析子系统四个子系统通过数据库和知识库相互连接共同组成。

4、暖通空调CAD系统实现的探讨

目前暖通空调行业普遍存在的CAD应用水平不高，人员素质也有待提高等制约因素，要全面实现暖通空调CAD系统是具有一定难度的，但是推广应用CAD技术又具有非常深远的意义。不仅可以提高暖通空调行业的经济效益、提高市场竞争能力、提高行业的整体技术水平、增加行业的知名度，更可以给暖通空调行业带来良好的社会效益。因此接下来就具体谈一下暖通空调行业应该如何实现暖通空调CAD系统。

4.1、由于CAD系统的硬件投资一般比较大，往往暖通空调行业经济上的承受能力有限，所以全套设备一步到位既不可能也没有必要。另外，由于计算机技术发展迅速，产品更新换代周期短，所以对技术准备和人员素质都要求很高，如稍跟不上，就会造成设备闲置，甚至贬值或淘汰。因此暖通空调行业首先在考虑系统硬件升级和扩充的基础上，适量配置硬件，同时作好人员的技术培训工作。

4.2、就暖通空调CAD系统而言，其开发规模比较大，而且各个部门的具体情况均不相同，要在短时间内完全实现是不可能的。因此暖通空调行业应首先开发建立简单的系统，如基础建筑条件图子系统和部分暖通空调制图子系统以及部分工程计算分析子系统。这样，一方面建立了基础的图形数据库;另一方面又使技术人员得到锻炼和提高。接下来再进一步完善开发暖通空调制图子系统、工程计算分析子系统、经济分析子系统，同时完善各种数据库和知识库。

4.3、暖通空调CAD系统的开发和建立适宜于先从单机系统开始，熟练掌握后再逐步向网络系统转变。

5、结语

CAD技术应用是工程设计发展史上一场深刻的变革，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，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。而我们暖通行业的技术革命，发展CAD技术不仅仅是一个单纯的技术攻关，技术、人才、资金、技术人员都应该学好它，用好它，给暖通事业的美好明天做出应有的贡献。

参考文献：

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[3]柳朋远，李庆华.浅谈开目CAD在机械绘图方面的应用及使用技巧[J].科技风，2009，06:118.