体育馆类高大空间的气流组织设计难点及对策
体育馆类高大空间的气流组
织设计难点及对策
赵 彬 李先庭 马晓钧 彦启森
(清华大学建筑学院建筑技术科学系)
摘 要 文中讨论了体育馆类高大空间气流组织的主要形式及设计难点,并从工程应用的角度给出了相应对策:指出用计算流体动力学(CFD)的方法进行体育馆类高大空间的气流组织设计具有很大优势,并提出了利用CFD进行高大空间气流组织设计的思路。
关键词 体育馆 高大空间 气流组织 计算流体动力学(CFD)
THE DIFFICU LT Y AN D SOL UTION OF IN DOOR AIRFLOW PATTERN
DESIGNING FOR G YMNASIUM
ZHAO Bin L I Xianting MA Xiaojun YAN Qisen
(Dept.of Building Science,Tsinghua University,Beijing,CHINA,100084)
ABSTRACT The paper presents the main types of airflow pattem gymnasium and discusses the difficulty of designing airflow pattem inside large of this type.Then anew idea of airflow pattem designing based on CFD is proposed,while an example is showed with it.
KE Y WOR DS airflow pattern,CFD,gymnasium
1 引言
随着我国经济建设的迅速发展,国力不断增强,我国的体育事业也随之蓬勃发展。尤其是近年来,我国体育健儿在国内外赛场屡创佳绩,同时广大群众也积极参与全民健身活动,不断追求健康向上的高素质生活。在这种背景下,我国对各类体育设施,特别是体育馆建设的投入不断加大。体育场馆的高速建设,为我国建筑业,包括空调行业提出了更高的要求。尤其是2001年7月13日北京申办2008年奥运会获得圆满成功,北京更提出了“新北京,新奥运”的口号。另一方面,随着可持续发展战略在中国的实施,建筑能耗问题已成为人们关注的热点。体育馆建筑属于大空间建筑,体积大、维护结构传热量大、人员灯光密集,空调负荷较大,因此,设计合理的气流组织,以使得馆内空气分布满足比赛和观众的要求,同时又保证空调系统能耗较低就具有重要的意义。这也与我国承诺的“绿色奥运”的思想紧密相连。为此,如何快速、准确地合理设计体育馆类高大空间的气流组织形式就成为一个重要的问题。下面将介绍不同体育馆类建筑的主要气流组织方式及气流组织设计的难点,并提出可能的解决方案。
2 体育馆类建筑的气流组织形式简介
通风空调室内的气流组织,是指其中的气流流形以及空气的各物理量的分布,如温度、速度、湿度以及污染物浓度等。对于体育馆类建筑,其空调气流组织主要有如下形式:
2.1 侧送风方式
侧送风方式是体育馆比赛大厅采用得最广泛的一种气流组织形式,其中采用喷口侧送方式最为常见。体育馆比赛大厅无论规模大小,通常都具有空间大、比赛场地位置低、观众席逐渐升高的“碗型”特征,并且风口离空调区域(特别是比赛区)较远。因此采用侧送方式能够充分利用这一特点,喷口送风射流长、流量大。这种气流组织方式可使空调区域温度均匀靠近喷口的后排观众基本处于回
第2卷 第2期 2002年4月
制冷与空调
REFRIGERA TION AND AIR-CONDITION IN G
Vol.2,No.2
April2002
流区,避免了“脑后风”[1]。但它也存在一些不足:对比赛场地的风速难以控制,如乒乓球、羽毛球等比赛对场地风速要求很严格;另外,由于送风温差大、射流长,有可能造成冷风下降或热风上浮的现象。采用侧送风方式的体育馆有莫斯科奥林匹克体育馆、东京代代木体育馆等。
2.2 上送风方式
上送风方式通常与下回风结合,空气自上而下送至观众席和比赛场地,故可把处理好的空气均匀送到各个部位,以满足不同区域的空调要求。比如比赛要求风速不能过大时,采用顶棚孔板上送形式,完全能达到使用要求[1]。上送风方式的最大不足就在于其空调区域包括了馆内的上部空间,冷(热)负荷很大,比其它方式更耗费能源。美国波特兰的玫瑰园(Rose G arden)体育馆、我国北京的首都体育馆以及香港伊里莎白(Queen Elizabeth)体育馆采用的就是上送风方式。
2.3 下送风方式
下送风方式是随着70年代的世界能源危机的出现而出现的。它作为一种节能型气流组织形式,在观众较多的大厅空调中得到迅速的发展。这种送风方式避免了将灯光和屋顶负荷的对流部分带入空调区域,可使送风量大大减小,从而节省了设备运行和投资费用。但下送风无法对比赛场地进行控制,且风口形式复杂、数量多,难以运行管理。实际工程有大阪中央体育馆。
2.4 多种气流组织形式的结合使用
为了达到最佳的气流组织效果,同时取得更加经济、节能的运行方式,从八十年代至今,工程设计人员把多种气流组织形式结合使用,以达到能耗低与效果好的统一。如北京奥林匹克体育中心体育馆采用上送风形式对观众席送风;而在比赛区则采用喷口与旋流风口交替侧送的方式[2]。
3 体育馆类建筑的气流组织计难点
所谓的气流组织设计,就是合理组织通风空调室内的空气流动,使得室内具有舒适和满意的空气分布,如速度、温度、适度等满足需要,同时保证较低的空调能耗和良好的室内空气品质IAQ(indoor air quality)。这就要求设计者预知确定的空调系统下的室内空气分布情况,以分析其是否满足要求。为此,预测室内空气分布情况就成为空调系统气流组织的关键。
但是,对于体育馆类高大空间而言,其不同区域有不同的气流组织要求,如比赛场地通常对速度要求比较严格,尤其是进行乒乓球、羽毛球等小球比赛的情况;而观众席通常要求速度、温度的分布满足人体热舒适要求。而且,体育馆通常为高大空间,其内部的空气流动远比一般建筑复杂。如果采用传统的射流分析方法,由于射流公式本身的局限性,将无法适用于各种复杂情况,如室内人员、灯光负荷的不同分布、送、回风口不同布置等。由前所述,体育场所将多种气流组织形式组合使用,无法用单一的上送风或侧送风的射流公式来分析其射流情况,而且,这些公式是在特定的实验条件下得出的,对于实际情况复杂的室内空气分布来说,势必导致较大的误差[3]。另外,射流公式仅能给出室内分布的集总参数信息,而无法给出设计人员所需的详细资料[3]。模型实验虽然能够得到设计人员所需要的各种数据,但需要较长的实验周期和昂贵的实验费用,难于在工程设计中广泛采用[4]。而另外一种预测室内空气分布的方法-区域化模型(zonalmodel)方法还难以应用于机械通风的房间[4]。
为此,对体育馆气流组织设计而言,其难点就在于如何快速、准确地预测室内的空气分布情况,从而制定合理的气流组织形式。
4 体育馆类建筑气流组织设计新思路
4.1 CFD简介
文献[4]详细讨论比较了目前主要的四种预测室内空气分布的方法,即射流公式、区域化模型、计算流体力学(CFD:computational fluid dynamics)方法和模拟实验,从四种方法的预测成本、周期、可模拟的条件以及准确性、实施的方便性等综合比较可以得出结论,目前比较理想的室内空气分布预测方法是CFD方法[4]。由于CFD方法具有成本低、速度快、资料完备等特点,故其逐渐受到人们的青睐。为此,可以利用CFD可能在较短的时间内获得体育馆内空气分布详细信息的特点,设计出合理满意、低能耗的气流组织形式。
CFD方法可以理解为虚拟地在计算机做实验。它通过数值求解控制室内空气流动的质量守恒、动量守恒以及能量守恒方程,从而得出室内的速度、温度等物理量的分布。这些守恒方程可以用统一的对流-扩散方程的形式表示如下:
9
9t(
ρφ)+div(ρ uφ+ Jφ)=Sφ(1)
?
1
1
?
第2期 赵 彬等:体育馆类高大空间的气流组织设计难点及对策
其中,φ代表通用变量u ,v ,w ,h 等,ρ, u , J φ,S φ分别表示密度、速度矢量、扩散通量和源项。扩散通量由下式确定:
J φ=-Γφgrad
φ(2)
其中Γφ表示通用变量φ的有效交换系数。
通过在特定坐标系统下采用一定的数值离散方法将上式离散为如下的代数方程:
αP
∑
αnb +b (3) 其中,α为离散方程的系数,<为各网格节点的变量值,b 为离散方程的源项。下标“P ”表示考察的 控制体节点,下标“nb ”表示P 相邻的节点。 依据某种算法,如最常用的SIMPL E 算法,求解离散所得代数方程组,即可获得室内流场信息。详细情况可参阅有关文献。 4.2 CFD 方法预测体育馆内空气分布的难点及 对策 利用CFD 方法对体育馆内的流场分布进行模拟预测,也存在一定的问题和难点。总的而言,工程应用要求CFD 能够快速、准确地预测速度、温度等物理量的分布。而对于体育场馆而言,如何合理描述复杂送风口的入流边界条件、如何模拟自然对流和强迫对流并存的混合对流流动以及如何合理描述馆内众多的人员、灯光的等热源,成为影响CFD 模拟结果的主要因素。为此,可有如下对策:4.2.1 风口模型 为节省计算网格,大大缩减计算时间,可建立所谓的风口模型来简化描述复杂送风口的入流边界条件。自20世纪70年代起,就有众多学者提出了不同的风口模型来简化模拟风口入流边界条件[5]。近来,针对已有风口模型的不足,笔者提出了N 点风口模型模拟常见的空调风口入流边界条件,取得了满意的结果[6][7]。4.2.2 湍流模型 体育馆内空间较大,内部流动通常为自然对流和强迫对流并存的混合对流流动,且基本为湍流流动。工程中最常用的标准κ-ε湍流模型对此不一定能取得满意的模拟结果[8],而高级的湍流模拟技术如直接数值模拟(DNS :directly numerical simulationj )、大涡模拟(L ES :large eddy simulation )或复杂的湍流模型如微分应力模型(DSM :differ 2ential strees model )、代数应力模型(ASM :algebraic stress model )等,不能模拟实际的工程问题或计算 周期太长,故并不适用。为此,近年来一些学者开 始研究简单的零方程湍流模型对室内空气分布模拟预测的适用性[9]。笔者的研究标明,Chen Q.等提出的零方程模型对等温、非等温的室内空气流动都能取得满意的模拟结果,可用于工程实际[10][11]。4.2.3 热源模型 体育馆内有众多的人员、灯光等热源,如何合理描述这些热源边界条件,对CFD 的计算结果也有着重要的影响。为此,可以总结调研各种类光设备以及人员的对流、辐射发热比例,在模拟预测时按照不同的比例定义热源的发热情况[12],以使模拟结果更为合理。4.3 CFD 方法设计体育馆气流组织的新思路由上所述,采用了合适的风口模型、湍流模型之后,可以保证快速、准确地模拟室内空气的分布,从而指导气流组织的设计。为此,可借助CFD 能快速、准确模拟的特点,提出如下思路进行体育馆的气流组织设计: 根据要求初步设定体育馆的送、回风口型式、位置以及送、回风参数,利用CFD 对其形成的馆内流场进行模拟预测,如果结果合理则可确定气流组织以及空调控制方案,否则根据结果的不合理性调整送、回风口型式、位置以及送风参数等,再次进行CFD 模拟,如果气流组织效果满意则停止,否则再 次调整和模拟,直到满意为止。这个过程如图1所 示。 图2所示为利用该思路对某体育馆冬季的气流组织设计最终结果。由图可见,该体育馆采用的是侧送风和上送风结合的气流组织方式:采用喷口侧送对比赛场地进行空调,并且观众席后排位于喷口侧送的回流区,温度、速度分布令人满意,既能保证观众席的热舒适要求,又使得比赛场地的风速控制在较小的范围内;采用悬于观众席上方的旋流风口对观众席前排进行空调,温度、速度分布满足热舒适要求。整个设计周期约1个月以内,而若通过模型实验获得同样详细的馆内流场信息,搭建模型、实测的时间势必很长,且存在实验测量困难的问题,如高空位置的流速以及低流速的测量等。文献[4]也给出了将该思路成功应用于工程应用的实例。因此,该思路有望进一步推广应用。 ? 21? 制 冷 与 空 调 第2卷 图1 利用CFD 方法进行体育馆气流组织设计的新思路 图2a 某体育馆冬季工况气流组织速度分布图(中心立剖面) ? 31? 第2期 赵 彬等:体育馆类高大空间的气流组织设计难点及对策 图2b 某体育馆冬季工况气流组织温度分布图(中心立剖面) 5 结论本文的研究主要可得如下结论: (1)体育馆类高大空间的气流组织形式由单一的侧送、上送或下送等转变为多种方式的结合,其设计难点主要在于准确、快速地预测室内空气分布; (2)采用CFD 方法,结合相应的风口模型、湍 流模型和热源模型可以快速、准确地模拟体育馆内的空气流动; (3)基于CFD 方法的体育馆气流组织设计新思路是可行的,可望在工程应用中进一步推广。 参考文献 1 马晓钧.体育馆建筑空调负荷及室内气流组织的研究.[硕士学位论文].北京:清华大学建筑学院建筑技术科学系, 2001 2 曹 越.体育馆空调制冷设计中的一些问题-介绍国家奥林匹克体育中心综合体育馆.暖通空调,1991,21(5):35-383 赵 彬,李先庭,彦启森.用CFD 方法改进室内非等温送风气流组织设计.应用基础与工程科学学报,2000,8(4):376 -387 4 赵 彬,林波荣,李先庭,彦启森.室内空气分布预测方法及比较.暖通空调,2001,31(4):82-86 5 Nielsen P V.Description of supply openings in numerical models for room air distribution.ASHRAE Transactions ,1992,98 (1):963-971 6 赵 彬,李先庭,彦启森.孔板送风口送风射流的数值模拟.力学与实践,2001年第6期7 赵 彬,李先庭,彦启森.百叶空调风口送风射流的数值模拟.暖通空调,已接收,待发表 8 Nielsen P V.The selection of turbulence models for prediction of room airflow.ASHRAE Transactions ,1998,104(1):1119-1116 9 Chen Qingyan ,Xu Weiran.A zero -equation turbulence model for indoor air flow simulation.Energy and Building ,1998, 28:137-144 10 赵 彬,李先庭,彦启森.用零方程湍流模型模拟通风空调室内空气流动.清华大学学报(自然科学版),2001,41 (10):80-84 11 ZHAO Bin ,L I Xianting ,L I Y ing and Y AN Qisen.Indoor and outdoor airflow simulation b y a zero equation turbulence mod 2 el.Proceedings of 7th Intemational Conference on Air Distribution in Rooms (ROOMV EN T ’2000).Reading University ,U 2nited K indonm :J uly 9-12,2000.449-454 12 赵 彬,李先庭,彦启森.暖通空调气流组织数值计算的特殊性.暖通空调,已接收,待发表 ? 41? 制 冷 与 空 调 第2卷 高大空间气流组织的评价体系 李先庭 清华大学·2006.3.16 ——清华大学建筑节能学术周—— ——清华大学建筑节能学术周—— 目录 一、为什么要进行高大空间气流组织评价二、常见气流组织评价指标 三、气流组织评价指标的测量与数值计算四、现有指标存在的问题及其改进五、高大空间气流组织评价体系六、评价体系的应用七、总结与展望 一、为什么要进行高大空间 气流组织评价 ——清华大学建筑节能学术周—— 气流组织在室内环境创造中的作用 各种人工环境的创造最终是通过室内的气流组织实现的 ?不论是混合通风、转换通风、个性化送风?还是地板辐射采暖、冷却顶板供冷 ?最终都是要在室内形成合理的气流组织，以保障工艺需要和舒适性要求 气流组织不仅与环境品质密切相关，而且对能源效率影响很大 ?不同类型的气流组织，在满足同一对象的工艺需要和舒适性要求时，所需要的冷量或热量可能相差很大?气流组织对节能的贡献还没有被人们所重视 进行气流组织评价的重要性 在进行通风空调方案设计时，往往要比较不同气流组织的好坏，这种好坏比较就是对气流组织进行评价 由于传统技术的局限，这种比较往往很不全面，如传统的射流理论只能给出射流轴心速度和温差衰减、贴附长度等 随着计算流体力学（CFD）技术的发展，设计者可以在设计阶段对室内气流组织进行预测，可以对各种参数进行分析评价，从而可以选择既能保障工艺需要、满足人体舒适性、创造良好室内空气品质又节能的气流组织形式 高大空间气流组织评价的重要性 高大空间的建筑特点和使用特点 ?建筑高度高、墙地比大、围护结构多为轻型结构、顶灯布置较多——能耗大 ?体育场馆类建筑的比赛区和观众席空调参数不同、要求灵活可调性、使用时间不固定——满足工艺要求与舒适 高大空间气流组织的任务 ?体育场馆类建筑的比赛区与观众席的空调分区问题?比赛区域气流速度的控制问题 ?各部分的舒适性和室内空气品质保障?尽量减少能量消耗 仓库的优化设计 郑明公司仓库基本情况 上海郑明现代物流公司作为一家专注冷链物流服务的企业，始终坚持只为品质生活的使命，一直努力打造成为领先的专业供应链提供商。在目前生鲜电商行业发展的格局下，为响应国家战略，抢占生鲜物流市场先机，公司高度重视在全国范围内的库网建设，尤其是冷库建设，并要求提高每个仓库的智能化水平，提升物流节点的运作效率，为此制定了“百库网”建设目标。为了有效的实现此目标，郑明现代物流有限公司一直在不懈努力，并倡导从建设示范性冷库做起。 公司成立20余年来，坚持“服务至上、以人为本”的企业宗旨，秉承“心系所托，物畅其流”的服务理念，不断创新服务模式，提高服务品质，电商物流体系建设已基本完备。 首先，郑明公司电商物流以进出口物流与贸易、国内冷链专线、生鲜宅配、医药化工及仓储运输为主要服务模式，拥有损腐率控制及“最后一公里”解决等技术，目前已与阿里巴巴、东方航空公司、淘宝、天猫、京东商城、顺丰优选、1号店、天天果园、优安鲜品等多家电商企业合作，形成了一、二线城市完善的电商物流网络。在电商物流方面主要产品包括冷鲜食品、医药化工的贸易代理、仓储运输、金融等供应链式的服务，并提供进出口物流与贸易及国内冷链专线，市内配送、生鲜专递、仓储等服务。 公司，现有仓库数十个，包括冷库、常温库和三温库等，以冷库、三温库为主要仓库，分别分布在上海、北京、重庆、广州、成都等国内一、二线城市，一般库内面积5000m2左右，库内货架托盘数4500个左右。现郑明物流推出建设“百库网”战略，意在贯穿东南西北，打通全国各地，为建设世界一流的服务网络做准备。 为了迎合公司战略布局，希望能够采用新技术、新手段等设计出一个示范性三温库，不仅可扩展、可复制，而且可以延续十几年一直领先于同行业。 A公司组织结构优化研究 随着社会的快速发展,企业组织结构对于加强企业的管理和控制有着十分重要的意义,而企业组织不断与外部环境发生相互作用,受到经济、社会、技术、员工和自然环境等因素综合影响,其生存和发展不仅有赖于组织的内部平衡和外部的适应,而且还面临着不断的优化调整。A公司是一家电站叶片和航空锻件的专业制造商,服务于全球能源和航空装备市场。随着公司将发展航空产业战略作为转型发展重要目标,原有的组织结构暴露出公司职能重叠、职责混淆、关键流程系统性差、效率低下、绩效指标体系有缺陷等问题,迫切需要对其组织结构进行优化设计与研究,以及为A公司未来发展、技术能力以及管理水平的提升提供强有力的驱动力。基于此,本文以A公司为研究对象,运用组织结构设计理论、战略管理理论等对A公司原有组织结构进行优化改进,针对其原有存在的问题,从公司的总体战略目标出发,基于核心业务流程,研究提出基于战略地图的组织结构优化设计的总体思路与方案,对核心业务流程、关键职能岗位以及关键绩效指标进行改进提升,提出A公司最新组织结构优化方案,为A公司当前遇到的困难、问题以及未来的发展所遇到的瓶颈提供了实际操作方案和基本方向。 本文共分六章。第一章绪论。简要介绍论文选题的研究背景与意义,以及其研究方法、技术路线等,对国内外有关组织结构研究成果进行了梳理。第二章相关理论概述。 分别对组织结构概念、类型、影响组织结构设计的因素、组织结构优化的流程等组织结构设计理论方面的内容,以及战略管理理论中的三大竞争战略进行了阐述。第三章A公司组织结构及问题分析。概述了A公司的基本情况与战略定位,运用咨询调研等方法,对A公司原有组织结构进行现状分析,指出了其存在的优劣问题。第四章A公司组织结构优化方案设计。 根据组织结构优化设计原则和应考虑的因素,提出基于战略地图的组织结构优化总体思路与方案,内容包括:公司各板块组织结构优化设计、业务流程优化设计、以及关键职能划分。第五章A公司组织结构优化方案实施。给出了优化后的组织结构方案的实施步骤、效果评估、保障措施以及建议。第六章结论与展望。 对论文全文进行总结,给出了论文全文的结论,并指出了A公司组织结构优化设计中需要进一步研究的问题。本文的主要创新之处:基于核心业务流程,提出 体育馆类高大空间的气流组 织设计难点及对策 赵 彬 李先庭 马晓钧 彦启森 (清华大学建筑学院建筑技术科学系) 摘 要 文中讨论了体育馆类高大空间气流组织的主要形式及设计难点,并从工程应用的角度给出了相应对策:指出用计算流体动力学(CFD)的方法进行体育馆类高大空间的气流组织设计具有很大优势,并提出了利用CFD进行高大空间气流组织设计的思路。 关键词 体育馆 高大空间 气流组织 计算流体动力学(CFD) THE DIFFICU LT Y AN D SOL UTION OF IN DOOR AIRFLOW PATTERN DESIGNING FOR G YMNASIUM ZHAO Bin L I Xianting MA Xiaojun YAN Qisen (Dept.of Building Science,Tsinghua University,Beijing,CHINA,100084) ABSTRACT The paper presents the main types of airflow pattem gymnasium and discusses the difficulty of designing airflow pattem inside large of this type.Then anew idea of airflow pattem designing based on CFD is proposed,while an example is showed with it. KE Y WOR DS airflow pattern,CFD,gymnasium 1 引言 随着我国经济建设的迅速发展,国力不断增强,我国的体育事业也随之蓬勃发展。尤其是近年来,我国体育健儿在国内外赛场屡创佳绩,同时广大群众也积极参与全民健身活动,不断追求健康向上的高素质生活。在这种背景下,我国对各类体育设施,特别是体育馆建设的投入不断加大。体育场馆的高速建设,为我国建筑业,包括空调行业提出了更高的要求。尤其是2001年7月13日北京申办2008年奥运会获得圆满成功,北京更提出了“新北京,新奥运”的口号。另一方面,随着可持续发展战略在中国的实施,建筑能耗问题已成为人们关注的热点。体育馆建筑属于大空间建筑,体积大、维护结构传热量大、人员灯光密集,空调负荷较大,因此,设计合理的气流组织,以使得馆内空气分布满足比赛和观众的要求,同时又保证空调系统能耗较低就具有重要的意义。这也与我国承诺的“绿色奥运”的思想紧密相连。为此,如何快速、准确地合理设计体育馆类高大空间的气流组织形式就成为一个重要的问题。下面将介绍不同体育馆类建筑的主要气流组织方式及气流组织设计的难点,并提出可能的解决方案。 2 体育馆类建筑的气流组织形式简介 通风空调室内的气流组织,是指其中的气流流形以及空气的各物理量的分布,如温度、速度、湿度以及污染物浓度等。对于体育馆类建筑,其空调气流组织主要有如下形式: 2.1 侧送风方式 侧送风方式是体育馆比赛大厅采用得最广泛的一种气流组织形式,其中采用喷口侧送方式最为常见。体育馆比赛大厅无论规模大小,通常都具有空间大、比赛场地位置低、观众席逐渐升高的“碗型”特征,并且风口离空调区域(特别是比赛区)较远。因此采用侧送方式能够充分利用这一特点,喷口送风射流长、流量大。这种气流组织方式可使空调区域温度均匀靠近喷口的后排观众基本处于回 第2卷 第2期 2002年4月 制冷与空调 REFRIGERA TION AND AIR-CONDITION IN G Vol.2,No.2 April2002 项目管理类型企业组织结构优化设计 一、组织结构设计的概念 组织结构设计，是通过对组织资源（如人力资源）的整合和优化，确立企业某一阶段的最合理的管控模式，实现组织资源价值最大化和组织绩效最大化。企业的组织结构设计就是在企业的组织中，对构成企业组织的各要素进行排列、组合，明确管理层次，分清各部门、各岗位之间的职责和相互协作关系，并使其在企业的战略目标过程中，获得最佳的工作业绩。 从最新的观念来看，企业的组织结构设计实质上是一个组织变革的过程，它是把企业的任务、流程、权力和责任重新进行有效组合和协调的一种活动。根据时代和市场的变化，进行组织结构设计或组织结构变革（再设计）的结果是大幅度地提高企业的运行效率和经济效益。 二. 案例公司简介 **技术经济发展有限公司，于1998年10月30日经国家工商行政管理局批准注册登记正式成立，注册资本金1000万元人民币。其中，中国**集团公司出资800万，占总股本的80%；北京**技术发展中心出资100万，占总股本的10%；宜昌**工程多能公司出资100万，占总股本的10%。至今，注册资本金为2844万元，**集团的股权比例为100%。 公司自成立以来，致力于工程项目的监理工作，有序开展了项目代建和总承包业务。目前，主要从事的核心业务有：监理监造、项目管理、技术服务、工程总承包业务。非核心业务有：房屋出租、招待所经营、物业管理和贸易等业务。公司拥有国家发改委工程咨询甲级资质，国家建设部水利水电工程甲级监理资质、房屋建筑工程甲级监理资质、公路工程甲级监理资质，国家水利部机电及金属结构设备制造监理甲级资质、水利工程建设环境保护监理资质。 三. **技术经济发展有限公司发展阶段研究 1、根据企业生命周期判断，**技术经济发展有限公司目前恰好正处于组织成长期的“规范期”阶段，并将向“成熟期”过度。在规范期，企业的管理核心是“市场扩展”，因此这个阶段各业务单元通过公司的授权得到快速成长。但同时，规范期的问题也开始暴露——充分的授权带来了业务单元的各自为政和本位主义，同时职能管理部门管理服务和支持指导无法跟上又进一步加重了业务单元的本位主义，这影响了资源配置的效率和企业的进一步发展。与当前组织的发展阶段相适应，公司现行的组织机构是分散的、地域性的，管理上充分 由世俊王海霞董玉平 摘要：高大空间建筑空调系统初投资昂贵，运行能耗巨大，因此在设计时有必要对设计方案、气流组织、热舒适性等加以模拟预测。本文以天津国际展览中心扩建工程b展厅为研究对象，对无回风管道的上送上回夏季空调系统现状的气流组织进行现场测试，并以实测数据作为边界条件，利用fluent公司推出的专业软件airpak2.1对其现有的空调系统气流组织、温度场和速度场以及热舒适性与气流组织进行了模拟研究。通过对两者分析比较，验证了cfd 模型实验的准确性、切实可行性，指出利用现有的cfd软件模拟对高大空间建筑空调系统节能与优化设计具有重要的指导意义。 关键词：高大空间气流组织热舒适 cfd模拟 0.前言 随着社会进步和人民生活水平的提高，对功能合理、质量上乘、环境舒适的公共活动空间的需求日益增加，此类空间多属于高大空间建筑。高大空间建筑的空调系统无论在初投资还是运行费用上都比较大，因此在方案的选择上要慎重，有必要在设计前对系统方案进行模拟分析，实现设计方案的优化和空调系统的节能。 本文以天津国际展览中心新馆b展厅为研究对象，利用fluent公司推出的airpak2.1专业软件对其空调系统设计方案的气流组织和热舒适性进行了模拟研究，与现场测试结果进行分析比较，验证了用cfd模型实验的正确性和切实可行性，所得结论为高大空间建筑空调系统优化设计、预测气流组织和热舒适提供了可靠的理论依据和指导方法。 1.研究对象概况 目前展厅空调送风现状为上送上回全空间空调：送风量255000m3/h，回风量204000m3/h，3台空调机组，每台额定风量85000m3/h；设66个φ630mm旋流送风口，每个作用面积9m× 9m＝81m2，风口距地面13米。新风与回风混合经表冷器处理后送入展厅。展厅不设回风管道，靠近空调机房的风管道竖井设有回风口，连接空调机组回风口。 2.现场测试 2.1 测试条件 测试时b展厅接近空负荷状态，展厅内只有一些人在打羽毛球、十几个工作人员和九个测试人员及协助测试人员。空调机组没有正常运行，送风速度相当小，送风温度很高，几乎没有冷量，几乎没有除湿。最恶劣的是展厅的门窗并没有关严，甚至室内相邻墙（防火墙）亦没有降落，相当于与其它展厅相通。尽管如此并不妨碍与模拟结果进行比较。 2.1 测试内容 天津市国际展览中心新馆b展厅空调气流组织，即空调送风温度场和速度场，展厅围护结构各壁面温度、风口周围各离散点的风速、温度、室内温湿度、室外温湿度。 2.2 实验仪器与装置 实验中风速和空气温度分别采用热线式风速仪（测试范围：风速vl0.1～4.99m/s，vh5～50 m/s；温度0～99.9℃；测试精度：风速±2％fs，温度±1℃）、数字风速测量仪（测试范围：0.4～30.0 m/s；测试精度：0.1 m/s；）、多通道微风速仪（测试范围：风速0～1.0m/s和0～10.0m/s，温度0～50.0℃；测试精度：风速±（指示值的5％+0.1m/s），温度±1℃）测量。展厅围护结构的壁面温度用非接触温度计（测试精度：±1℃）测量。室内外的湿度采用阿斯曼干湿球温度计测量。 2.3 测试方案 展厅按照长（z方向）、宽（x方向）、高（y方向）建立坐标。 浅谈组织结构优化设计 伴随外部环境的剧烈变化以及信息技术的不断发展，关于组织结构的理论和概念层出不 穷：事业部制，职能型组织结构，客户型组织结构，矩阵式组织结构，网络式组织结构等。 组织结构的实践则更加丰富多彩，从战略变革到流程再造，无不涉及组织结构的调整与优 化。但现实不容乐观,企业常常陷入组织结构的困惑：面对不同的组织模型，不知如何选择； 设计了看似完美的组织结构，却难以实施。本文先从组织结构的定义入手，来对组织机构 有一个初步的认识，再通过对几种典型组织机构的定义的介绍、组织结构图的展示、优缺 点的列举、适用围的概括来形成对组织结构进一步的了解，并通过对组织结构发展趋势 的介绍来把握组织结构的最新动态，最后结合以上基本理论对组织结构优化调整在石油产 业中应用进行案例分析。 1组织结构的定义 组织结构(Organizational Structure)是指，对于工作任务如何进行分工、分组和协调合作。组织结构是表明组织各部分排列顺序、空间位置、聚散状态、联系方式以及各要素之间相 互关系的一种模式，是整个管理系统的“框架”，其本质是为实现组织战略目标而采取的一 种分工协作体系，组织结构必须随着组织的重大战略调整而调整。 2组织结构的几种基本类型及其特征 2.1直线制组织结构 直线制组织结构是最古老的组织结构形式。所谓的“直线”是指在这种组织结构下，职 权直接从高层开始向下“流动”（传递、分解），经过若干个管理层次达到组织最低层。其特 点是： (1)组织中每一位主管人员对其直接下属拥有直接职权。 (2)组织中的每一个人只对他的直接上级负责或报告工作。 (3)主管人员在其管辖围，拥有绝对的职权或完全职权。即，主管人员对所管辖的 部门的所有业务活动行使决策权、指挥权和监督权。 2.1.1直线型组织结构特征 北京某羽毛球场馆空调气流组织设计方案 1 工程概况 羽毛球比赛属于小球比赛，场馆的空调设计不但要满足温湿度的要求，更重要的是必须满足比赛场地对风速要求。根据相关设计规范及标准的要求，比赛场地地面以上9米区域内，风速不得大于0.2m/s[1]，这就给空调系统设计及其运行提出了很大的难题。目前国内外大多数羽毛球场馆的做法是，比赛时将空调系统关掉，以防影响比赛。 北京XxX羽毛球场馆(图1)是为2008年北京奥运会而建设的室内体育场，主要功能是羽毛球与艺术体操用体育馆，总建筑面积24383m2，空调面积20000 m2。比赛大厅是体育馆的核心，包括比赛场地和观众区，观众区围绕比赛场地四周布置，分东、南、西、北四个区域，共设有7508个观众席位，其中固定席位5480个，活动席位2028个。 1.1比赛大厅空调设计参数 表1所示的是比赛大厅的比赛区和观众席的空调设计参数。 1.2空调方式 空调设计方式为全空气式二次回风系统，观众席座椅下送风，上侧回风。即，整个场馆分东、南、西、北四个区域，分别由12台组合式空调机组将处理好的空气通过风道系统送至四个区域观众席位下的结构风腔，利用结构风腔的静压箱作用(各区的结构风腔彼此独立)，并在结构风腔上面的观众席位下开设了9100个风口，并利用可调节旋流风口送风。回风口设在场馆四周的中间层(8.47m)和上层(13.03m)。 图2为场馆内气流组织设计示意图。观众席采用座椅下旋流风口送风，集中回风。比赛场地空调通过座位送风气流的涌流，来达到空调降温的目的。由图可见，结构风腔设计是否合理，是否真正能起到静压箱的作用，是确保场馆内气流组织达到设计要求的重要影响因素。 配电房自然通风降温优化设计 摘要：通过优化配电房通风布置，采用“有限元”分析、计算及仿真模拟，利用配电房内外温度差造成的风压，促使空气流动，达到通风换气的效果。计算表明采用自然通风方式，能够满足配电房的散热要求，故取消强排风装置，可实现环保节约、简单实用。 关键词：配电房自然通风；降温设计；烟囱效应 1 设计计算依据 1)《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003； 2) 《电力变压器第1部分：总则》GB1094.1-2013 3) 采暖通风空调实用设计手册. 陆耀庆编； 4) 变压器设备资料、建筑条件图等。 2 气象参数 地点：广东深圳； 夏季大气压力：1002.4 hpa； 冬季大气压力：1016.6 hpa； 夏季通风室外温度：31.2℃； 冬季通风室外温度：14.9℃。 3 计算、校核对象 变压器房自然通风应用情况评价。计算给定的建筑、变压器形式条件下，变压器房门窗自然通风是否满足设备运行要求、理论排风温度及排风窗最低标高。 4 自然通风计算程序 4.1自然通风原理 自然通风是指利用厂房内外空气密度差引起的热压或风力造成的风压来促使空气流动而进行的通风换气，充分、合理利用自然通风是一种经济节能的措施。 如果建筑物外墙上的门窗孔洞两侧由于热压和风压造成压力差△P，空气就会经门窗孔洞进入室内，空气流经门窗孔洞时的阻力等于孔洞内外的压差△P，即： 4.2热压作用下的自然通风 总压差的计算 当室内外空气温度不同时，在车间的进、排风孔上将造成一定的压力差。进排风窗孔压力差的综合称为总压力差。 图4-3压差沿车间高度的变化 中和面 中和面的位置直接影响进排风口内外压差的大小，影响进排风量的大小。根据空气平衡，车间的自然进风量等于自然排风量。 自然通风只考虑车间热压作用，不考虑外界风压，自然通风设计或校核的任务是核算通风量，开窗孔位置、面积、组织有效的气流运动。 5 配电房建筑条件 5.1二层电房 配电站为二层结构，一、二层高分别为4.4、4.5m。配电站室内高于室外0.3m。一层布置有两台1250kVA变压器及5个高压柜。二层布置有5个高压柜、5个低压柜。一层的变压器间房间尺寸为LxW=6.8x5.8m。 大空间建筑室内气流组织数值模拟与舒适性分析 发表时间：2019-04-30T10:40:18.810Z 来源：《基层建设》2019年第4期作者：王雷谢恩 [导读] 摘要：在我国快速发展的过程中，我国的国民经济得到了快速的发展，分别对采用百叶侧送侧回、喷口侧送侧回、散流器顶送下回、分层空调、置换通风方式的大空间建筑空调室内气流的速度场和温度场进行了数值模拟,并对其结果进行了实验验证。 中建三局第一建设工程有限责任公司湖北武汉 430040 摘要：在我国快速发展的过程中，我国的国民经济得到了快速的发展，分别对采用百叶侧送侧回、喷口侧送侧回、散流器顶送下回、分层空调、置换通风方式的大空间建筑空调室内气流的速度场和温度场进行了数值模拟,并对其结果进行了实验验证。根据ADPI指标对这几种送回风方式进行了热舒适性评价。结果表明,分层空调和置换通风是大空间建筑中较好的气流组织方式。 关键词：大空间建筑；气流组织；速度场；温度场；数值模拟 引言 常规空调系统气流组织的设计是以送风射流为基础,通过反复迭代对温度和速度进行校核,最后找到合理的送回风方案和参数。空调房间的送风射流大多属于多股非等温受限湍流射流,而一般的设计方法是在单股等温湍流送风射流规律的基础上,引入射流受限、射流重合和非等温射流修正系数,这种方法忽略了很多其他因素,如排风口的尺寸和位置、热源的性质和位置等,因此必然有一定的误差,在某些情况下甚至有很大的误差。若简单地将这种方法用于高大空间空调系统的气流组织设计,是不合适的。对于高大空间空调系统的气流组织设计,目前尚无成熟的理论和实验结论,主要研究手段是将气流数值分析和模型相结合。由于气流数值分析涉及室内各种可能的内扰、边界条件和初始条件,因此能全面地反映室内的气流分布情况,从而便于确定最优的气流组织方案。 1大空间气流组织的研究意义 对于现代的工艺空调车间，不但要满足工艺方面的要求，而且还要营造良好的室内人工环境。在生产过程中必须保证生产工艺所要求的温度、风速、湿度，为生产提供条件，同时也要求提供合适的新风量，保证一定的洁净度和噪声标准，为工作人员提供良好的工作环境。在各类工艺空调建筑内，空气调节是实现这些人工环境的最佳手段。在大空间空调中，经过处理的空气由送风口进入，与室内空气进行热湿交换，经过回风口排出。空气的进入与排出，必然引起室内空气的流动，而不同的空气流动状况有不同的空调效果，合理组织室内空气的流动，使室内空气的温度、湿度、流动速度等能更好地满足工艺要求，符合人们的舒适感觉。由此可见，大空间气流组织直接影响室内的空调效果，是关系到工作区的温湿度基数、精度及区域温差、工作区的气流速度及洁净度和人们舒适感觉的重要因素，是空气调节的重要环节，对其进行研究己口渐成为一项重要的课题。 2大空间建筑室内气流组织有限元法数值模拟 2.1物理模型假设 机械通风房间内的空气流动多属于非稳态湍流流动,直接模拟尚不现实。在解决实际问题时,需要对物理模型进行一定的假设和简化处理。笔者作了以下假设:1)室内空气为低速不可压缩气体,且符合Boussinesq假设;2)室内空气流动为准稳态湍流流动;3)忽略能量方程中由于黏性作用引起的能量耗散。4）控制方程求解与罚函数的采用应用K-ε两方程模型模拟湍流,加上连续性方程、动量方程、能量方程组成控制方程组。方程组中空气密度ρ=1.1941kg/m3,黏度μ=1.81×10-5Pas,6个经验系数的取值如下:Cμ=0.09,C1=1.44,C2=1.92,σT=0.9～ 1.0,σK=1.0,σε=1.3。对流场控制方程用有限元法求解。为防止病态方程组出现,本文采用罚函数法。罚函数模型是压力速度模型的变形形式,把连续方程作为罚函数约束导入动量方程从而消去压力项,得到只有速度项的动量方程,即令p=-λp(v)(1)式中λp是罚参数。在求解其他变量之前,将压力从全部未知量中消去,这将减少求解未知量的数目。压力在其他变量求出后重新求得。 2.2各种送风方式下大空间室内气流组织数值模拟 2.2.1下送风方式(置换通风)室内气流组织模拟 置换通风气流组织的影响因素很多,例如热源的大小和位置、送风温度以及障碍物的高度和位置等。由于长方体内热源模型的假设不能很好反映置换通风的流动特点,所以在此将内热源简化为一个处于房间底部正中间的面积为0.4m×0.4m的面热源,热源温度为40℃。为了模拟热源气流的上升,假设送风速度为0.3m/s,考虑冷气流的特点,假定地面温度为22℃,其余边界条件与前文相同。置换通风的送风温差一般为2～4℃,本文取4℃,则送风温度为22℃,送风速度为0.25m/s,送风口尺寸为1.0m×0.5m。尺寸为1.0m×0.5m的回风口布置在屋顶靠近置换装置的一侧,回风速度为0.35m/s。模拟显示z=0.1m断面上平均温度为22.66℃,平均速度为0.025m/s。 2.2.2边界条件的处理 室内温度设定为(26±2)℃,内墙的温度设定为26℃,外墙为26.5℃,屋顶为26℃。人体和设备的发热功率之和为600W。本文应用有限元的非统一网格,在人体和设备周围、外墙附近及风口附近对网格进行加密,在壁面附近采用壁面函数法。非线性方程组由FIDAP(流体力学有限元软件包)的求解器通过迭代求解。 2.3五种送回风方式室内气流分布特性评价 对舒适性空调来说,评价标准不外乎舒适性和经济性两个方面,前者是对气流在工作区形成的温度场、速度场能否满足人员的卫生和舒适要求的评价,后者则考虑为消除工作区的余热,送风的耗冷量是否最低。对气流组织性能有多种评价指标,如温度不均匀系数kt,速度不均匀系数kv,符合给定条件测点比例数F,以及能量利用系数η等。 3送回风参数对地面附近温度场和速度场的影响 前面我们对子午胎车间在冬夏两季最不利情况下进行了气流组织模拟预测，并对其设计效果进行了评价，结果表明原来的设计将使车间内冬季温度偏高，夏季温度偏低，不利于节能。这一章中我们将对夏季最不利工况进行研究，模拟预测子午胎车间在不同送风参数和回风口高度下的温度场和速度场，对比分析找出最佳送风参数和回风口高度，力图得出同类大空间车间的设计规律。 4结论 从流场情况看,上送风的几种形式中,百叶侧送侧回、喷口侧送侧回、散流器顶送下回、分层空调有相似的气流流动规律,但分层空调较为节能;喷口送风工作区平均温度、速度均较低,垂直温差、不均匀系数均较小,能量利用系数较大;散流器顶送下回方式气流在整个空间的分布较均匀,可较好地减少内热源对周围环境的热影响(z=1.1m平面上最高温度值比其他方式小),但其平均速度较大,在风口下部的人有吹风感;百叶 此信息由中美嘉伦提供 http ：//https://www.360docs.net/doc/222151826.html, 更多详细信息请访问管理咨询 http ：//https://www.360docs.net/doc/222151826.html,/ 组织优化设计的三种方法 组织结构与企业战略、管控和流程紧密相关乃至互相影响，因此，组织优化设计的路径一 般有这么几种做法： 一、战略决定组织，即基于战略的变化来调整组织结构 当外部环境发生变化或者企业的经营环境发生变化时，既要重新制定战略或调整战略， 相应的组织结构也要随之进行调整，以适应和支撑新的战略发展要求，比如公司确定了五年 之内规模和收到达到行业前三位的目标，而靠自身经营又难以实现时，就需要考虑加强资本 运作的职能。 二、管控决定组织，即先确定管控模式，然后相应的优化调整组织结构 对于集团化企业来说，对下属企业什么实行样的管控模式，集团总部定位什么样的功能， 将决定集团总部组织结构的设计。比如实行财务型管控，总部只需要具备或加强投资、财务、 绩效考核方面的职能，而实行操作性的管控，则需要具备战略、投资、财务、重大人事任免、 预算、计划、绩效考核甚至营销、采购方面的职能，因而总部的结构设置完全不一样。 三、流程决定组织，即先优化设计流程，然后调整设计组织结构 企业的流程合理与否影响组织运行的效率高低，因此，通过企业流程的梳理和优化来推 动管理职能的发挥，打破部门职能分割造成的掣肘，也是流程导向性企业设计组织结构的一 种可行方法。但是通过流程设计组织时，需要对流程和机构进行反复调整，因为流程走向的 前提是有相应的部门存在，而在组织设计前部门是不存在的，这就需要先进行部门的假设， 而后再不断的调整，达到流程和部门之间的全部匹配。因此，通过流程来设计组织花费的时 间会较长，从这方面来说，也有人提出通过流程来设计组织是不科学的。 应该说，组织结构的优化设计调整是与企业的出发点或者说目的直接相关的。对于一般 的企业，如果是战略发生变化，则根据新的战略要求设计和调整组织结构；如果是现有组织 运行存在大的障碍难以适应企业发展的要求，则从组织结构设计的一般原则出发，优化调整 现有组织结构。对于集团化企业，则可以在战略调整的时候同时考虑对下属企业的管控要求 （战略实际上也是管控模式设计的重要前提条件）从而优化设计组织结构。 合理地气流组织方式 车辆工程126班xxx 空调客车除了要有合适的空气温度和相对湿度外，对空气的温度和风度的均匀程度，即对室内温度场，速度场也有一定的要求，而室内的温度场，速度场受气流流动和分布的影响很大。例如在夏季送人车内的空气温度要比室内温度低，如果送风温差较大，冷空气直接吹到旅客居留区内，人体会感到不适，这就要求将送入车内的空气限于室内空气适当混合，再送到居留区。通常我们把这种对室内气流流动和分布的控制称为气流组织。显然，室内要满足空调的要求，必须妥善处理好气流组织的问题。气流组织合理与否，与送风口和回风口的位置，形式大小送风气流的流态和运动参数送风温差可是结构等诸多因素有关，其中，送风口的形式和结构对室内气流组织影响较大，因此，合理的气流组织方式也为科学研究的重要课题。 1.1 课题研究背景及意义 随着国民经济的持续发展和城市化进程的加快，城市交通拥挤、交通阻塞现象日趋严重，“乘车难、行车难”已经成为大中城市普遍存在的社会问题，根据国外经验，发展铁路是解决城市交通拥挤的有效措施之一，铁路运输佐为现代化交通工具，具有运量大、速度高、低污染、少占资源、低能耗、乘坐方便、安全舒适等特点，属于绿色环保交通体系，符合可持续发展的原则。铁路的迅速发展对地铁车厢内的舒适状况和空气品质的要求越来越高，列车空调通风系统作为为乘客提高舒适的乘车环境的必要硬件设备，合理的空调通风方案能有效地改善乘客的乘车舒适性。分析空调、通风系统的布置对车厢内空气品质和热舒适状况的影响，研究空调客车内温度场与速度场的分布特点，提出相应的改进措施，对指导铁路客车调通风系统的设计将有理论价值和现实意义。近几年计算机技术的发展，计算流体动力学技术（CFD）受到人们的青睐，这种方法也广泛用在暖通空调领域。传统的铁路车通风风道设计主要是采用经验的设计方法，然后通过试验对风道的性能进行考察，设计周期长，试验费用高，风道内部流场复杂，三维流场的测试非常昂贵。利用计算流体力学方法对空调通风风道内部流场流动特性进行分析，同时对室内空气流动的速度场、温度场等进行模拟和预测，从而得到室内速度、温度等物理量的详细分布情况，这对改进和优化风道设计，提高车室内环境的舒适性有着十分重要的理论价值和现实意义。 1.2 铁路客车通风系统研究现状 1.2.1 铁路车辆空调送风风道形式我国早期修建的铁路车辆内未安装空调，主要依靠通风系统进行客室内通风换气，随着铁路客运展，多数车辆都安装空调系统，为乘客提供更舒适的乘车环境。客室内的舒适性很大程度上取决于客室内温度场均匀稳定、流速大小控制合理的气流组织，能够在客室内形成一个稳定均匀的温度场和速度场。客室内气流组织的优劣主要取决于送风风道的送风均匀性。目前我国已建成的铁路车辆送风风道主要有以下三种形式[5]，即大截面准静压送风风道、圆管式车辆空调送风和条缝式静压送风风道。对现有文献进行分析表明，对于客车送风风道研究目前主要为铁路客车空调送风风道的实验 办公室空间的气流组织解决方案 随着办公自动化的普及，办公人员越来越集中，办公设备负荷越来越大，所以大型办公室一般均配备了集中空调系统。这种办公室一般特点是空间面积大，人员和设备密度大，单位面积的冷负荷高。 由于自动化办公是近些年出现的特点，很少有人对其空调系统进行专项研究，尤其是室内气流组织方面。现在许多办公室都有如下问题： 1、夏季空调送风口下的人员抱怨空调太凉，有时必须加件秋装。 2、距离风口远的人员抱怨空调不够凉。 3、冬季办公室内区温度太高，而外区有比较冷。 上述问题1、2条明显是气流组织控制不好，造成室内温度场不均匀所致。第3条是系统设计未考虑到空调内外区独立控制所致。这里我们先来研究气流组织问题，首先看一下国内办公房间空调气流组织设计的现状。 第一、现在国内高度4m以下的下送风空调风口大量采用的是散流器，以铝合金的方形散流器居多，市场占有率在90%以上。 第二、设计人员在选择散流器时，基本上不进行气流组织计算，大多只是根据风口的送风量计算一下喉部尺寸。 第三、设计人员在布置散流器时，主要考虑与回风口的距离以减少气流短路，兼顾设备和送风管位置。很少考虑送风温差、送风高度、送风量及工作区域气流速度等因素。 从大量的应用实例调查来看，一般反映在散流器正下方水平1m～2m处有明显吹风感，说明目前国内常用的铝合金散流器不能达到的水平散流送风，而是向下的扩散送风。因此目前大部份的办公室室内气流组织如下图所示： 常规散流器送风的气流示意图 一般空调房间夏季设计工况为干球26℃，相对湿度60%，露点温度17.63℃。以国内常用的风机盘管+新风系统为例，室内的湿负荷由风机盘管承担，因此风机盘管的出风温度会达到露点温度一下，即低于17.63℃，甚至会达到15℃。而风口的送风温度基本等于盘管出风温度，即便是有一定的风管温升（考虑摩擦损失和传热损失）也不会高于19℃。因此低于19℃的送风没有与室内空气充分混合，吹到工作区域，就会使风口下方的人员感到气温太凉了。同时由于室内气流不均匀，引起温度场分布不均匀，其他区域很容易产生局部温度过热。 针对上述情况，推荐采用贴敷射流的风口，这类风口的特点是在较大的风量变化范围内维持水平贴敷送风，而风口下方的空气被卷吸向上。 经过空调设备处理后的低温风被贴敷吊顶水平送出后，与室内空气充分混合，再利用冷空气的沉降作用进入工作区域，形成的室内气流如下图： RA-N3送风气流示意图 选用这样的风口，可以降低工作区域气流速度，保证室内温度场分布均匀。同时由于风口下方气流被卷吸向上，因此风口下方人员没有吹风感。低速的气流和均匀的温度分布使得空间的舒适程度大大提高。 好的风口布置和选型，能够充分完成设计意图，降低噪音，节省能耗，提高舒适性。因此在进行风口选择时，不但要考虑送风量，同时还应考虑送风距离、送风温差、风口噪声、控制区域流速和风口的自平衡能力等。克兰茨在此方面有着多年的专业经验，善于解决各种条件下的气流组织方案，欢迎各方垂询。 空调气流组织设计方案的优化与实施 北京工业大学奥运会羽毛球场馆 空调气流组织设计方案优化与实施 北京工业大学杨英霞陈超任明亮果海凤 中铁建设集团有限公司倪真贾学斌余振飞 摘要:北京工业大学的羽毛球场馆是北京奥运会的新建场馆之一,由于羽毛球比赛场地对风速要求非常高,要求地面以上9米区域内的风速不大于0.2m/s。为此,本文利用计算流体力学技术(CFD),对场馆内设计工况下的气流组织进行了预测,根据计算结果,对有可能影响场馆内气流组织的观众席座椅下的结构风腔内的送风方式进行了优化设计,提出了相应的修改方案。现场实测结果表明,比赛场地的速度场达到设计要求,满足羽毛球比赛场地风速不大于0.2m/s的要求。 关键词:奥运会羽毛球场馆;0.2m/s风速;气流组织;方案优化;实施 1 工程概况 羽毛球比赛属于小球比赛,场馆的空调设计不但要满足温湿度的要求,更重要的是必须满足比赛场地对风速要求。根据相关设计规范及标准的要求,比赛场地地面以上9米区域内,风速不得大于0.2m/s[1],这就 给空调系统设计及其运行提出了很大的难题。当前国内外大多数羽毛球场馆的做法是,比赛时将空调系统关掉,以防影响比赛。 北京工业大学羽毛球场馆(图1)是为北京奥运会而建设的室内体育场,主要功能是羽毛球与艺术体操用体育馆,总建筑面积24383m2,空调面积 0 m2。比赛大厅是体育馆的核心,包括比赛场地和观众区,观众区围绕比赛场地四周布置,分东、南、西、北四个区域,共设有7508个观众席位,其中固定席位5480个,活动席位2028个。 a)场馆外立面图 b)场馆内实景 图1 北京工业大学羽毛球场馆 1.1比赛大厅空调设计参数 表1所示的是比赛大厅的比赛区和观众席的空调设计参数。 表1 温、湿度设计参数 房间名称 夏季冬季 温度(℃) 相对湿度(%) 温度(℃) 相对湿度(%) 比赛区26 60 18 ≥30 观众席25 60 18 ≥30 1.2空调方式 空调设计方式为全空气式二次回风系统,观众席座椅下送风,上侧回风。即,整个场馆分东、南、西、北四个区域,分别由12台组合式空调 文章编号:1005)0329(2005)04)0059)03 高级别洁净室气流组织的优化 赵金亮,刘俊杰,朱能 (天津大学,天津300072) 摘要:利用CFD方法对拟采用风机过滤器单元(FFUs)洁净空调方案的ISO5级电子工业洁净室进行模拟,得出室内气流速度场,分析其性能,通过理论公式计算所能达到的洁净度。认为通过合理布置末端FFU送风口位置及选择回风形式,以及选用较高级别的末端过滤器,可以在FFU满布率较低时达到较高的洁净度级别。 关键词:计算流体动力学(C FD);洁净室;风机过滤器单元;满布率 中图分类号:TU834.8文献标识码:A Optimization of Airflow in High Cleanliness Level C leanroom ZHAO Jin-liang,LIU Jun-jie,ZHU Neng (Tianjin Universi ty,Tianjin300072,China) Abstract:By CFD technique,the veloci ty fields of a IS O class5cleanroom with FFU air-conditi oni ng system was si mulated and its per-formance was analyzed,theoretical formula is applied to gain the cleanliness.The result shows that selecting proper location of FFUs,ap-propriate mode of outlet and high level terminal filter,higher cleanliness level can be obtained in spite of lower coverage rate. Key words:computational fluid dynamics;clean room;fan filter uints;coverage rate 1引言 随着计算流体动力学(CFD)技术自身的发展,其已广泛应用于暖通空调和洁净室等工程领域。通过计算机求解流体所遵循的控制方程,可以获得流动区域的流速、温度、组分、浓度等物理量的详细分布情况。本文利用C FD软件,对采用风机过滤器单元净化空调系统的某微电子洁净厂房的ISO5级洁净室进行计算机模拟,利用所得到的速度场分析评价其性能,利用理论计算验证其平衡态的洁净度,并提出一些应用中的注意事项,为实际工程应用提供参考。最后通过实地现场测试,证明减少末端高效过滤器的个数同样可以得到较高的洁净室级别,并满足动态工作的要求。 2数值模拟及分析 211数学模型 从流动的雷诺数来考虑,洁净室的气流均为紊流[1],空气的流动满足连续性方程、动量方程和能量方程。对于工程问题,我们不需要关心紊流的精细结构及其瞬时变化,而只关心紊流随机变量的有关平均值,因此,本文采用雷诺时均方程紊流粘性系数法,流动模型采用暖通空调广泛采用的标准k-E二方程模型,k-E模型通过求解紊流动能与紊流动能耗散率的输运方程得到紊流粘性系数。 控制方程的通用形式[2]: div(Q V5-#á,e ff grad5)=Sá 式中Q)))空气密度,kg/m3 V)))气流速度矢量,m/s #á,eff)))有效扩散系数,kg/(m#s) 5)))1,u,v,w,k,E中的一项 u,v,w)))三个方向的速度分量,m/s k)))紊流动能,m2/s2 E)))紊流动能耗散率,m2/s3 收稿日期:2004)05)20 四、气流组织的设计计算 气流组织设计的任务就是合理地组织室内空气的流动与分布、确定送风口的型式、数量与尺寸,使工作区的风速与温差满足工艺要求及人体舒适感的要求。气流组织的效果可以用空气分布特性指标ADPI(Air Diffusion Performance Index)来评价,它定义为工作区内各点满足温度、湿度与风速要求的点占总点数的百分比。可以通过实测来确定。 以下介绍几种气流组织的设计方法。 气流组织设计一般需要的已知条件如下:房间总送风量0L (m 3／S );房间长度L (m );房间宽度W (m );房间净高H (m);送风温度0t (℃);房间工作区温度n t (℃);送风温差0t ?(℃)。 气流组织设计计算中常用的符号说明如下: ρ——空气密度,取1、2 (kg/m 3); p C ——空气定压比热容,取1、01 kJ ／(kg ·℃); 0L ——房间总送风量(m 3／S); L ——房间长度(m); W ——房间宽度(m); H ——房间净高(m); x ——要求的气流贴附长度(m),x 等于沿送风方向的房间长度减去1 m; 0t ——送风温度(℃); n t ——房间工作区温度(℃); 0/d F n ——射流自由度,其中n F 为每个风口所管辖的房间的横截面面积(m 2); 0d ——风口直径,当为矩形风口时,按面积折算成圆的直径(m)。 (一)侧送风的计算 除了高大空间中的侧送风气流可以瞧做自由射流外,大部分房间的侧送风气流都就是受限射流。 侧送方式的气流流型宜设计为贴附射流,在整个房间截面内形成一个大的回旋气流,也就就是使射流有足够的射程能够送到对面墙(对双侧送风方式,要求能送到房间的一半),整个工作区为回流区,避免射流中途进人的工作区。侧送贴附射流流型如图6-10所示 (图中断面I-I 处,射流断面与流量都达到了最大,回流断面最小,此处的回流平均速度最大即工作区的最大平均速h υ)。这样设计流型可高大空间气流组织的评价体系
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