传染性隔离病房气流组织设计研究

传染性隔离病房

气流组织设计研究

中国建筑科学研究院空气调节研究所　狄彦强☆　王清勤　许钟麟

张益昭　赵　力　刘　华

解放军三○二医院　于玺华

摘要　国外对于传染性隔离病房气流组织设计的建议基本上是针对单人病房提出的,然而在相当多国家和地区,为了减少病房建设初投资以及建成后的运行费用,大多采用多病床隔离病房。采用实验和数值模拟相结合的方法研究了不同气流组织形式对病人污染物扩散的影响,并就合理设计传染性隔离病房气流组织提出了建议。

关键词　传染性隔离病房　气流组织　实验研究　数值模拟

Air distri b uti o n d e si g n f or i nf e c ti o us is ol a ti o n w a r d s

By Di Y anqiang★,Wang Qingqin,X u Z honglin,Zhang Y izhao,Z hao Li,Liu H ua and Y u X ihua

Abst r a ct　Suggestions about air dist ribution design f or inf ectious isolation wards were almost p ut f orwards f or single ward at abroad.However,t he isolation wards are of more t ha n one bed in order t o reduce initial costs and use2cost of t he wards in most count ries a nd areas.Studies t he influe nce of diff ere nt air dist ribution modes on t he diff usion of p atient conta mina nts by t he met hod combined experiment wit h numerical simulation,and gives some suggestions about how t o design t he air dist ribution of inf ectious isolation wards p rop erly.

Keywor ds　inf ectious isolation ward,air dist ribution,experime ntal study,numerical simulation

★Institute of Air Conditioning,China Academy of Building Res earch,Beijing,China

1　国内外气流组织典型设计方式

对于传染性隔离病房,良好的气流组织设计可以有效地去除病人污染物,更好地保护医护人员的安全。美国CDC标准指出,最佳的气流组织形式是洁净空气首先流过房间中医护人员工作区,然后流过传染源进入排风口;并且进一步指出实现这种气流组织的一种方式就是在房间的一侧送风,与病人相对,排风从病人一侧排出(见图1)。但是后来发现这种气流组织形式由于风口的位置较低,送风极易受到污染;而且病房内医护人员走动时,将不同程度地对送风口产生遮挡,不可避免地会影响气流组织效果。

目前国内外在传染性隔离病房建设方面,大多借鉴的是生物安全实验室的气流组织形式,

即单侧

图1　美国对肺结核病房的气流组织建议

送风的概念,将送风口集中布置在医护人员工作区上方,使病人处于下游,并在病床侧设置排风口(见

☆狄彦强,男,1980年6月生,学士,在读硕士研究生100013北京市北三环东路30号中国建筑科学研究院空气调节研究所

(010)84278377826

E2mail:diyeah_1980@https://www.360docs.net/doc/c014346209.html,

收稿日期:20050516

图2)。相对于美国CDC标准而言,此种形式在去

除病人污染物、保护医护人员安全方面更加合理

图2　单侧送风的气流组织形式

但是否就是传染性隔离病房的最佳气流组织设计,目前仍无定论。本文将通过实验研究来分析和探讨不同气流组织形式对病人污染物扩散的影响,同时利用数值模拟对其进行验证,并就如何合理设计传染性隔离病房气流组织提出相关建议,供同行参考。

2　实验研究

2.1　传染性隔离病房模拟实验室

负压隔离病房模拟实验室由病房、缓冲间、独

立卫生间和外走廊组成。实验室平面布局见图3

。

s送风口　h回风口

图3　隔离病房模拟实验室平面示意图

2.2　实验材料和设备

实验材料为枯草杆菌黑色变种芽孢,菌号A TCC:15442;1.3343。实验设备有国际Colliso n 标准喷雾器、打气机、流量计、L WC I型离心采样器、J WL1型采样器、Andersen国际标准化采样器、IRQ F智能风速计、普通营养琼脂、普通营养肉汤、玻璃及塑料平皿。

2.3　实验装置

采用微生物气溶胶发生系统,如图4所示

。

1喷雾器　2菌液　3过滤器　4流量计　5压力表

6缓冲箱　7打气机　8过滤器

图4　微生物气溶胶发生系统

2.4　实验项目及实验方法

通过含尘浓度的测试,从几种不同送、排风组合工况中选出气流组织较好的三组工况进行实验。

工况1:送风口开s2,排风口开h2;工况2:送风口开s3,排风口开h1,h2;工况3:送风口开s2, s3,排风口开h2。

依据国外有关传染性隔离病房设计标准,实验均在送、排风口加高效过滤器,换气次数为12h-1的条件下进行。首先,对各种仪器进行了调试和标定,并进行了预备实验以及阴性、阳性对照实验。在正式实验时,首先将Collison喷雾器用清水洗净,然后用无菌生理盐水反复冲洗三次,再装入35 mL芽孢液,装完菌液后便打开平皿盖。气溶胶发生装置在压力98kPa、流量17L/min条件下开始喷菌,菌液浓度为8×1010cf u/mL,喷菌时间为30 min,之后再抽气10min,接着由穿戴好洁净衣帽、口罩的工作人员进入房间迅速盖好平皿盖,最后将培养皿放在温度为(36±1)℃的环境下培养(48±2)h并观察计数。病房内地面采样点布置见图5

。

图5　病房内地面采样点布置

2.5　实验结果分析

图6是三种工况下的气溶胶污染范围分布图。从图中可以看到:

a)工况1(床侧送风、对侧排风)气流组织效果

图6　三种工况下污染物范围分布

较好。在病人右侧床沿一带污染物浓度很高;在送风口正下方(16,17,18,19点所在区域)以及送风口与病床之间(22,23,24,25点所在区域)污染物浓度较低,这一带作为医护人员工作区域较为安全。从图6还可以发现,2点到8点的菌落数均很大,笔者认为这一区域污染物浓度偏高可能是由于送风口s2离病人嘴部较近,导致了部分气流带动污染物沿着病人头部右侧墙壁迂回折上,虽然此处的污染物浓度相对于病人右侧床沿一带污染物浓度低,但也是比较危险的。

b)工况2(常见的单侧送风)病人右侧床沿一带污染物浓度最大,3,4,7,8,9点所在区域浓度较高,与上述工况实验结果类似。在送风口附近以及病人床尾一带菌落数整体上讲最少,也就是说医护人员在这一带工作会比较安全,但一般来说,医护人员在这一带停留的时间较短(考虑到他们会在病房作一些必要的医疗救治),所以此种送、排风组合工况下的气流组织相对于实验工况1显得稍差些。

c)与工况1,2比较,工况3的气溶胶污染范围明显缩小,而且全室平均污染物浓度也相对很低,除了病人右侧床沿一带污染物浓度仍然较大外(但比工况1,2的菌落数少得多),病床右侧区域污染物浓度分布大致相当且较低,适合于医护人员安全工作。

总之,从图6可以看出,工况3的气流组织是所有工况中最好的。这种工况下的送风气流可以形成一围帘状气幕,从而可以有效地把污染物局限在较小范围,是可以有效保护医护工作人员的气流组织形式,笔者把这种气流组织形式叫做围帘式送风。

3　数值模拟

本文采用空调室内气流数值分析理论和通用的CFD软件对上述传染性隔离病房在不同送风方式下的气流组织效果进行了数值模拟分析,得到了病房在不同工况下患者污染物的典型流线图和送风口到排风口的典型流线图以及患者污染物量纲一浓度分布图(见图7～12)。基于安全的考虑,假定污染源散发体积分数为100%

。

图7　工况1送风口到排风口

的典型流线图

图8　工况2送风口到排风口

的典型流线图

图9　工况3患者污染物

的典型流线图

图10　工况1患者污染物

量纲一浓度分布图

图11　工况2患者污染物

量纲一浓度分布图

图12　工况3患者污染物

量纲一浓度分布图

通过观察,可以知道:a )工况1满足送、排风使洁净空气首先流过房间中医护人员工作区,然后流过传染源进入排风口的原则,能把患者污染物控制在相对较小范围内。惟一不足的是此种送、排风工况会导致病人右侧区域污染物浓度偏高,这对医护人员来说是不利的。虽然该浓度相对于病人发菌浓度小得多,但也是比较危险的,因为对于某些呼吸道传染病而言,往往少量病毒就可以使人感染。通过模拟还可以看到,开启送风口s2时增加一个排风口h1后(即送风开s2,排风开h1,h2),通风效果变得很不理想。此种工况下,双排风口的开启不仅会使病人右侧区域污染物有所扩散,左侧区域也会被部分污染,而且由于双排风口的开启使得部分气流形成短路。

b )工况2是目前隔离病房建设中比较推崇的气流组织方式,同上述工况一样,双排风口的开启同样会使部分气流形成短路,直接结果便是病人右侧区域污染物浓度偏高。而且从患者污染物的典型流线图不难看出,绝大部分污染物是从h1排出的,经现场实测h1,h2排风口的排风量基本相等,双风口的开启导致了进入h1排风口的风量比单开h1时少,此时已没有足够风量带走污染物,在某种意义上讲,就相当于增加了污染物的扩散机会。要带走污染物,则需增大送风量,但这又不符合节能

的要求。

c )从患者污染物的典型流线图可以看出工况3(即围帘式送风)条件下,病人呼出的污染物几乎

全部进入排风口,而且流经线路是所有工况中最短的。从污染物量纲一浓度分布图可以看出,围帘式送风足以使患者污染物控制在最小区域内而不会扩散,其量纲一浓度可以达到10-10以上。此种气流组织形式完全遵循送、排风口的位置应使洁净空气首先流经医护人员的工作区域,然后再流向病人,最后从排风口排出的基本原则;并且完全可以排除出现死区,气流停滞和送、排风短路等不利情况,是所有气流组织形式中最优的。4　实验与模拟对比分析

本文通过对传染性隔离病房的实验研究,观察了不同送、排风组合工况下气流组织对病人污染物

扩散的影响,并利用数值模拟对其进行了验证和分析,得出如下结论。

a )通过数值模拟所得到的患者污染物典型流线图和送风口到排风口的典型流线图基本上与实验研究的污染物浓度分布一致,说明了计算机模拟的可靠性。

b )通过数值模拟得到的所有工况下患者污染物量纲一浓度分布图的分布趋势和实验结果吻合得很好。个别点误差较大,但趋势是一致的,不影响工程应用。5　围帘式送风的应用

国外标准中对气流组织的建议大多是针对单人隔离病房的,然而在大多数国家和地区,考虑到病房的建设初投资以及建成后的运行费用等问题,单人病房的数量是非常有限的。我国亦是如此,根据传染病病种的不同,负压病房一般带多张床位(2张、3张、4张或6张病床),在短时间内出现大量感染病人时,这种多病床隔离病房所起的作用会尤为突出,如2003年的SARS 疫情暴发期。本文通过研究探讨所得到的围帘式送风形式,经数值模拟分析,对于多病床隔离病房也同样适用,完全可以把患者污染物控制在相对较小的区域而不扩散,多病床隔离病房气流组织示意图如图13所示。6　结语6.1　围帘式送风是实验工况中气流组织最佳的一种形式。此种工况下,病人呼出的污染物几乎全部进入排风口而未扩散,而且流经线路最短,使得医

图13　多病床隔离病房气流组织示意图

护人员工作区和全室的平均污染物浓度都最低,能更好地保护医护工作人员,在设计中应优先选用。

6.2　采用床侧送风、对侧排风的气流组织形式基本上抑制了患者污染物的扩散,但是在医护人员的工作区浓度较高,这对保护医护人员的安全不利;而且考虑到病人之间存在着交叉污染的问题,此种方式也只能在单人隔离病房中应用。

6.3　相对于6.1,6.2节两种方式,单侧送风是目前传染性隔离病房建设中比较常用的形式,不仅会使医护人员工作区污染物浓度偏高,而且全室的平均污染物浓度也很高,是三种实验工况中较差的一种。但是,此种方式在多病床隔离病房中的应用范围会比实验工况2大一些。

6.4　在设计传染性隔离病房气流组织时,应满足以下原则:送、排风口的位置应使洁净空气首先流经医护人员的主要工作区域,然后再流向病人,最后从排风口排出;应避免出现死区,气流停滞和送、排风短路等情况;送风气流宜为稳定、低速、均匀的无涡流(避免有害物累积)。

6.5　带高效过滤器的排风口建议设置在病床侧,而且要尽可能地远离房门,单侧布置,不得有障碍。病房内各种摆设的位置应有利于气流由“清洁”空间向“污染”空间流动,最大限度减少室内回流与涡流。

参考文献

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1994

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4　许钟麟,王清勤.生物安全实验室与生物安全柜.北京:中国建筑工业出版社,2004

(上接第15页)

3　结论

与传统方法相比,本文提出的热电类比方法有以下优点:a)物理意义明确;b)计算精度高;c)推导与计算过程简单;d)输入输出方向不容易搞混;e)易于手算和计算机实现。实例计算表明效果良好。

此外,热电类比方法完全适用于一般的输入与输出函数情况,所计算的衰减倍数为任意周期性外扰的波幅与其响应的波幅之比,延迟时间为该响应对其周期性外扰的相应滞后。

参考文献

1　G B50176—93　民用建筑热工设计规范

2　Paschkis V,Baker H D.A method for determining unsteady2state heat transfer by means of an electrical analogy.Transactions of the American Society of

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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

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。

一二层全空气系统地气流组织计算

全空气系统的气流组织计算各房间风量计算对于舒适性空调且层高≤5m ，送风温差设为Δt o =100C,则送风温度为t o =16 0C, 室设计温度为t N =26±1 0C,室相对湿度φN =55±5%。查参考文献1表2-18，换气次数应大于等于5次/h 。 3.2.1负荷和风量计算由前面设计得舞厅总冷负荷Q= 79711.9W ，总湿负荷W= 5.7512457/g s ，热湿比线为 13859.936，室设计计算参数: 26.0o N t C =,505N ?=±％，室外设计气象参数: 35.0o w t C =,555w ?=±％。在i-d 图上根据N t 和N ?确定室空气状态点N ，通过该点画出热湿比线。按消除余热和消除余湿所求通风量基本相同，说明计算无误，所取送风温差为10℃符合要求，查附录（文献1）1-1得：当t0=16时，空气密度3 1.195/kg m ρ=。所以，L= 24596.815m3/h 。查参考文献1中表4—1以及4—2可知：人短期停留的房间中CO 2允许浓度为2.0 l/ m 3，在轻劳动条件下人CO 2呼出量为30 l/h*人，取室外CO 2浓度为0.42 l/ m 3，则为达到卫生标准须新风量为： G w2= 205×0.89×30/(2-0.42)= 3451.51 m 3/h 而由系统总风量得新风两为G 3=24596.815×0.2=4919.363 m 3/h ；由于室外压差近似为零，故G 1=0 m 3/h 。所以，最小新风量为4919.363 m 3 /h 。同理可知大堂最小新风量为G=12020.06057*0.2=2404m3/h 。如下表，

组织优化设计的三种方法

此信息由中美嘉伦提供 http ：//https://www.360docs.net/doc/c014346209.html, 更多详细信息请访问管理咨询 http ：//https://www.360docs.net/doc/c014346209.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。

合理的气流组织方式

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

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

高级别洁净室气流组织的优化

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

气流组织设计

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

某某集团公司组织结构优化建议书

某某集团A公司组织结构优化设计建议书按照集团战略规划，2015年7月某某能源（B地区）有限公司投产,未来5年200万吨甲醇项目、50万吨乙二醇项目也将投产。届时企业规模、产品种类、员工数量将是现在的数倍，同时员工素质、管理水平也要有相应提升。目前组织结构模式已不能适应企业的发展，随着企业的发展，公司组织结构也要随之进行优化。一、组织结构现状 A公司和B地区公司均为直线职能制组织结构，A公司和B地区公司共14位高管, A公司共设26个部门，B地区公司项目管理部设19个项目组，另设1个资本运营部，共计46个部门（项目组），员工1732人。组织结构图分别如图1、图2所示：图3 :直线职能和矩阵相结合的组织结构

二、存在的问题目前直线职能制组织结构下，所存在的问题主要有以下几点：（一）组织结构缺乏战略规划、管理模式不明确组织结构没有结合公司发展战略，作出中长期规划，较长时间存在临设机构，管理模式不明确，影响相关工作的开展和组织效率的提升。如人才引进和培养、组织内耗等。（二）管理幅度过大造成管理者精力分散直线职能制组织结构，管理层次较少，过于扁平化，造成管理幅度较大，管理者精力分散，不利于集中精力关注核心业务。（三）同级部门设置多，造成协调不便、管理交叉部门划分过细，同级部门数量多，管理成本提高。在业务开展或职能管理过程中，将大量时间精力花费在部门间的配合和协调上面，高管也会将大量精力用于处理部门间冲突和利益平衡上。职能管理部门由于协调部门较多，事务性工作较多，造成许多工作效率低下。 A公司和B地区公司由于分管领导不同，存在多头管理和交叉管理的现象，在一定程度上影响工作效率和质量。（四）资源配置分散同级部门数量多，造成人力资源特别是专业人才资源配置分散，不利于集中管理和人才培养。三、组织结构优化依据（一）组织结构模式和设计原则目前组织结构模式分为直线制、职能制、直线职能制、事业部制、矩阵制、模拟分权制、多维立体制等模式，设计原则一般遵循任务与目标原则、专业分工与协作原则、有效管理幅度原则、集权与分权原则、稳定性与适应性相结合原则五项基本原则

高大空间空调系统不同气流组织形式的能耗分析研究

高大空间空调系统不同气流组织形式的能耗分析研究高大空间建筑有多种气流组织方式,但舒适性和能耗各有差异。最常见的气流组织方式有上送风的全室空调方式和侧送风的分层空调方式。采用分层空调技术具有较高的节能效益和经济效益是众所周之的,但是实际工程中气流组织方式的选择受到很多因素的影响,为了制定出最优方案,我们需要知道各种方案的能耗情况。本文的主要研究了宴会厅、办公大厅、门厅三种功能的高大空间建筑在不同的围护结构、不同的层高、不同气流组织方式、不同送风高度上的空调系统能耗以及在不同相对送风高度上分层空调相对于全室空调的节能率。本文首先对分层空调负荷计算方法中围护结构内表面温度的求解方法进行了修正,提出了求解模型,对简化计算结果进行修正。然后运用理论计算方法对上送下回的全室空调和侧送下回的分层空调在各种工况下的负荷进行了计算分析,得出了两种方式的空调负荷以及分层空调的理论负荷节能率。为了验证实际运行时的温度场和风速场分布情况,寻找出最优的气流组织方案,本文运用Flunt软件对以上典型房间进行了夏季和冬季工况的模拟,得到了全室空调和分层空调的适用情况。为了验证理论计算和模拟的准确性,本文对位于重庆市的三个高大空间建筑:住院楼大厅、门诊楼大厅和办公大厅进行了夏季和冬季工况的实测和分析。针对一个高大空间建筑而言,综合考虑其制冷能耗和和风柜输送能耗,得出达到设计要求时的空调系统能耗。随层高和窗墙比的不同,无外窗宴会厅全室空调单位面积耗功率为67-80W/m~2,分层空调单位面积耗功率为60-80W/m~2,分层空调相对于全室空调的节能率为13%-21%;当外窗面积较大时全室空调单位面积耗功率增加到104-206W/m~2,分层空调单位面积耗功率为91-168W/m~2,分层空调相对于全室空调的节能率增加到13%-34%。无外窗办公大厅全室空调单位面积耗功率为24-36.1W/m~2,分层空调单位面积耗功率为18-28W/m~2,分层空调相对于全室空调的节能率为21%-42%,当外窗面积较大时全室空调单位面积耗功率为62-162W/m~2,分层空调单位面积耗功率增加到47-115W/m~2,分层空调相对于全室空调的节能率增加到24%-39%。无外窗门厅全室空调单位面积耗功率为 14-26W/m~2,分层空调单位面积耗功率为9-17W/m~2,分层空调相对于全室空调的节能率为28%-54%,当外窗面积较大时全室空调单位面积耗功率为

某某集团公司组织结构优化建议书

某某集团A公司组织结构优化设计建议书按照集团战略规划,2015年7月某某能源(B地区)有限公司投产,未来5年200万吨甲醇项目、50万吨乙二醇项目也将投产。届时企业规模、产品种类、员工数量将是现在的数倍，同时员工素质、管理水平也要有相应提升。目前组织结构模式已不能适应企业的发展，随着企业的发展，公司组织结构也要随之进行优化。一、组织结构现状 A公司和B地区公司均为直线职能制组织结构，A公司和B地区公司共14位高管，A公司共设26个部门，B地区公司项目管理部设19个项目组，另设1个资本运营部，共计46个部门（项目组），员工1732人。组织结构图分别如图1、图2所示：图1：某某能源A有限公司组织结构图图2：某某能源（B地区）有限公司组织结构图若把A公司和B地区公司作为一个公司两个项目来看，则为直线职能和矩阵相结合的组织结构。如图3所示：图3 ：直线职能和矩阵相结合的组织结构

董事长总经理财务部采购部仓储部内蒙古公司准格尔公司行政管理部企业管理部人力资源部二、存在的问题目前直线职能制组织结构下，所存在的问题主要有以下几点：（一）组织结构缺乏战略规划、管理模式不明确组织结构没有结合公司发展战略，作出中长期规划，较长时间存在临设机构，管理模式不明确，影响相关工作的开展和组织效率的提升。如人才引进和培养、组织内耗等。（二）管理幅度过大造成管理者精力分散直线职能制组织结构，管理层次较少，过于扁平化，造成管理幅度较大，管理者精力分散，不利于集中精力关注核心业务。（三）同级部门设置多，造成协调不便、管理交叉部门划分过细，同级部门数量多，管理成本提高。在业务开展或职能管理过程中，将大量时间精力花费在部门间的配合和协调上面，高管也会将大量精力用于处理部门间冲突和利益平衡上。职能管理部门由于协调部门较多，事务性工作较多，造成许多工作效率低下。 A公司和B地区公司由于分管领导不同，存在多头管理和交叉管理的现象，在一定程度上影响工作效率和质量。（四）资源配置分散同级部门数量多，造成人力资源特别是专业人才资源配置分散，不利于集中管理和人才培养。三、组织结构优化依据（一）组织结构模式和设计原则目前组织结构模式分为直线制、职能制、直线职能制、事业部制、矩阵制、模拟分权制、多维立体制等模式，设计原则一般遵循任务与目标原则、专业分工与协作原则、有效管理幅度原则、集权与分权原则、稳定性与适应性相结合原则五项基本原则。序号经营模式组织结构备注 1 专业化职能制中小规模公司 2 主副业多元化有独立核算单位的职能制中小规模多元化公司 3 纵向一体化混合制如汽车和汽车零配件企业

气流组织设计

第一章气流组织设计 7.4.1 空调区的气流组织设计，应根据空调区的温湿度参数、允许风速、噪声标准、空气质量、温度梯度以及空气分布特性指标(ADPI)等要求，结合内部装修、工艺或家具布置等确定；复杂空间空调区的气流组织设计，宜采用计算流体动力学(CFD)数值模拟计算。 7.4.2空调区的送风方式及送风口选型，应符合下列规定： 1 宜采用百叶、条缝型等风口贴附侧送；当侧送气流有阻碍或单位面积送风量较大，且人员活动区的风速要求严格时，不应采用侧送； 2 设有吊顶时，应根据空调区的高度及对气流的要求，采用散流器或孔板送风。当单位面积送风量较大，且人员活动区内的风速或区域温差要求较小时，应采用孔板送风； 3 高大空间宜采用喷口送风、旋流风口送风或下部送风； 4 变风量末端装置，应保证在风量改变时，气流组织满足空调区环境的基本要求； 5 送风口表面温度应高于室内露点温度；低于室内露点温度时，应采用低温风口。 7.4.3采用贴附侧送风时，应符合下列规定： 1 送风口上缘与顶棚的距离较大时，送风口应设置向上倾斜10°～20°的导流片； 2 送风口内宜设置防止射流偏斜的导流片； 3 射流流程中应无阻挡物。 7.4.4采用孔板送风时，应符合下列规定： 1 孔板上部稳压层的高度应按计算确定，且净高不应小于0.2m； 2 向稳压层内送风的速度宜采用 3 m／s～5m／s。除送风射流较长的以外，稳压层内可不设送风分布支管。稳压层的送风口处，宜设防止送风气流直接吹向孔板的导流片或挡板； 3 孔板布置应与局部热源分布相适应。 7.4.5采用喷口送风时，应符合下列规定： 1 人员活动区宜位于回流区； 2 喷口安装高度，应根据空调区的高度和回流区分布等确定； 3 兼作热风供暖时，宜具有改变射流出口角度的功能。 7.4.6采用散流器送风时，应满足下列要求： 1 风口布置应有利于送风气流对周围空气的诱导，风口中心与侧墙的距离不宜小于1.0m；

空调气流组织设计方案的优化与实施

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工业大学英霞超任明亮果海凤中铁建设集团倪真贾学斌余振飞摘要：工业大学的羽毛球场馆是2008年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，对有可能影响场馆气流组织的观众席座椅下的结构风腔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。根据相关设计规及标准的要求，比赛场地地面以上9米区域，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。工业大学羽毛球场馆（图1）是为2008年奥运会而建设的室体育场，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。 a）场馆外立面图 b）场馆实景图1 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 1.2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，是确保场馆气流组织达到设计要求的重要影响因素。 a ）南、北区观众席送风气流组织示意图 b ）东、西区观众席送风气流组织示意图图2 比赛大厅气流组织示意图 2 比赛大厅气流组织数值模拟与分析比赛大厅是体育馆的核心部分，也是空调作用的重点。而比赛大厅的气流组织处理，是实现大厅人工环境要求的最主要手段。为了考察空调系统设计的气流组织能否实现，本文利用计算流体力学技术（CFD ），对场馆设计工况下的气流组织进行了数值计算。并对可能存在的问题进行了分析。 2.1数学物理模型采用CFD 计算软件PHOENICS （2006）进行计算，湍流模型采用标准的ε-k 模型。控制方程包括连续性方程、动量方程、能量方程及k 、ε方程与t η式。通用的控制方程为： ()()φφφφρρφS grad U div t =Γ-+?? （1）