北京某羽毛球場館空調氣流組織設計方案

北京某羽毛球場館空調氣流組織設計方案1工程概況羽毛球比賽屬于小球比賽，場館的空調設計不但要滿足溫濕度的要求，更重要的是必須滿足比賽場地對風速要求。根據(jù)相關設計規(guī)范及標準的要求，比賽場地地面以上9米區(qū)域內，風速不得大于0.2m/s[1]，這就給空調系統(tǒng)設計及其運行提出了很大的難題。目前國內外大多數(shù)羽毛球場館的做法是，比賽時將空調系統(tǒng)關掉，以防影響比賽。北京XxX羽毛球場館(圖1)是為2008年北京奧運會而建設的室內體育場，主要功能是羽毛球與藝術體操用體育館，總建筑面積24383m2，空調面積20000m2。比賽大廳是體育館的核心，包括比賽場地和觀眾區(qū)，觀眾區(qū)圍繞比賽場地四周布置，分東、南、西、北四個區(qū)域，共設有7508個觀眾席位，其中固定席位5480個，活動席位2028個。1.1比賽大廳空調設計參數(shù)表1所示的是比賽大廳的比賽區(qū)和觀眾席的空調設計參數(shù)。1.2空調方式空調設計方式為全空氣式二次回風系統(tǒng)，觀眾席座椅下送風，上側回風。即，整個場館分東、南、西、北四個區(qū)域，分別由12臺組合式空調機組將處理好的空氣通過風道系統(tǒng)送至四個區(qū)域觀眾席位下的結構風腔，利用結構風腔的靜壓箱作用(各區(qū)的結構風腔彼此獨立)，并在結構風腔上面的觀眾席位下開設了9100個風口，并利用可調節(jié)旋流風口送風?；仫L口設在場館四周的中間層(8.47m)和上層(13.03m)。圖2為場館內氣流組織設計示意圖。觀眾席采用座椅下旋流風口送風，集中回風。比賽場地空調通過座位送風氣流的涌流，來達到空調降溫的目的。由圖可見，結構風腔設計是否合理，是否真正能起到靜壓箱的作用，是確保場館內氣流組織達到設計要求的重要影響因素。2比賽大廳氣流組織數(shù)值模擬與分析比賽大廳是體育館的核心部分，也是空調作用的重點。而比賽大廳的氣流組織處理，是實現(xiàn)大廳人工環(huán)境要求的最主要手段。為了考察空調系統(tǒng)設計的氣流組織能否實現(xiàn)，本文利用計算流體力學技術(CFD)，對場館內設計工況下的氣流組織進行了數(shù)值計算。并對可能存在的問題進行了分析。2.1數(shù)學物理模型采用CFD計算軟件PHOENICS(2006)進行計算，湍流模型采用標準的模型?？刂品匠贪ㄟB續(xù)性方程、動量方程、能量方程及方程與式。通用的控制方程為：式中，為通用變量，代表等求解變量;為密度;為速度矢量;為廣義擴散系數(shù);為廣義源項。湍流粘性系數(shù)對控制方程離散求解時采用有限容積法，動量方程采用交錯網(wǎng)格，擴散項的離散采用迎風與中心相結合的一階精度混合格式(HybridScheme)，解方程的方法為SMPLE算法。棄考慮到比妙賽大廳基本上掌是對稱結構，單為簡化計算，辟僅計算大廳蔑的竄1/鄉(xiāng)4亂區(qū)域的速度場澇、溫度場。計憐算區(qū)域及其物陷理模型如巡圖違3之所示。捆吉膽2.絨2鵝計算條件細報霸(1難)弓按分層空調考腹慮，非空調區(qū)昂域地(博頂珠棚碼)什溫度設陳為冬42咸℃妥，其余壁面設全為絕熱邊界條倍件孟;激而綠(2崖)錯內部發(fā)熱內量光(葉包括人體、課燈光大)棗按計算區(qū)域內隔的考葵慮查;快譽爪(3葵)曲旋流風口送風飲均勻，每個旋絹流風口送風抄量轟8.22m責3/找h滴，送風溫仇度京20棋℃趙;仿療蓮(4賞)朗排風口設在頂卡棚，排風量莖為剩124000錢m3/h;溜卵深(5旱)水回風口分別布傻置在大廳四周墓的中巧部企(8.47m班)司和上對層么(13.03勸m槳)健區(qū)域處，集中訊回風。相對壓榜力當為漿0.0Pa幅(戀設大氣任壓妥P=1000踢00Pa所)暈。拔2.丑3艱計算結果分析賞居圖堪4a外)必和網(wǎng)b改)業(yè)所示的按是靜X=33.4嗚m轟處套Y-揚Z獄截面的速度場牙和溫度場分布敢。從圖中可以次看出，根據(jù)設欲計條件，如果謎能保證觀眾席食座椅疊下余910蠻0熱個旋流風口均例勻送風，則能癢夠滿足空調系傻統(tǒng)的設計設計聞要求。即，比移賽區(qū)域地面以奔上移9附m批以內區(qū)域風速泳基本可保證小芹于娃0.2m/稿s者。比賽區(qū)域的惜溫餐度諒23最℃朽左右，觀眾席脊區(qū)域的溫度狠在冒22斤℃為~24且℃鳴之間，整個計濕算區(qū)域的平均槍溫度罪為孕23.8觀℃遞。?？梢钥闯霭?，結構風腔能華否起到靜壓箱傻的作用，是確想保程910熄0立個旋流風口均紙勻送風的重要會影響因素之一怠，同時也是保料證比賽大廳的缸溫度場和速度徒場滿足設計要哲求的關鍵所在粱。燦第3施級結構風腔氣流貞組織優(yōu)化坐珍砌3.1墨健存在問題分析展結構風腔請作為靜壓箱，灰其幾何特性和世箱體的進出口帆特性是影響靜牛壓分布均勻性茅的重要因素。盡為此，本研究蛙選擇較為復雜哀的南區(qū)對應的弄結構風腔作為從分析對象。易圖廈5a尤)萄為題圖海2a只)綿中對應觀眾席岸下結構風腔湊的疼X-翠Y泰平面抱，錢I-夾I奧斷面為對稱面桃。對應結構風詞腔荒X-追Y爛平面的斜上方略觀眾席上開設魚了大量直徑元為誘Φ協(xié)=130m省m例的送風公口用(草圖蠅5c)牛)壘。從攪圖也5悼可見，從送風柏口愧1餡、框2奴流進結構風腔往的空氣流經通文道上，有幾道延梁柱，且形狀債、大小不一，這這些結構構件胞都導致了結構晚風腔氣流分配助不均勻，很難新形成靜壓箱的糊作用，進而導機致各送風口送史風不均勻。模圖驕6兇所示的是城圖潑5a怎)筋中陰影區(qū)域結廁構風腔內三個冒不同高度上的永速度場計算結菜果，也說明了立結構風腔內的產氣流峰分布很不均勻邊，送風口附近屢的氣流速度很勸大，而距離送蝦風口較遠處的皂氣流速度很小晉，不同高度的核氣流速度也相指差較大。燃鑒于分析啞和數(shù)值計算的李預測結果，為舟了進一步確認罩數(shù)值計算結果裹，配合施工，盟對整個南區(qū)結覺構風腔內氣流庫的實際流動情目況進行了驗證桐性檢測。探3.2嶺筑現(xiàn)場實測技捏表急2購是對南區(qū)結構真風腔內氣流的膊現(xiàn)場實測結果靜，實測結果與陸上述預測分析惰結果基本一致多。各區(qū)的風量磨分配與設計所巴需要的風量相黨差很大，滅區(qū)忍1生、嬸區(qū)止2徒、波區(qū)驚9忌的風量遠大于鋪設計的風量，趴而其它區(qū)的風屑量均小于設計酒值。盒區(qū)脈1幫和瞇區(qū)芽2捆、擴區(qū)倍9帆距離送風口最繩近，而其它區(qū)甲依次遠離送風加口，說明在空銷氣在經送風口掉進入結構風腔敬內后，迅速衰以減，氣流沒有贊能力達到距離鎖送風口的最遠段端。需要將多區(qū)捕1鋪和徐區(qū)惑2棋及圍區(qū)棟9危的氣流進行誘顆導，使其能達呢到遠端，保證范各區(qū)風量分配殊能夠達到設計蝦要求，使得各脹旋流風口送風乘的均勻。習3.3愁月結構風腔氣流遲組織設計優(yōu)化待酷申孕叔設計方案改進業(yè)與實施節(jié)根據(jù)現(xiàn)有晶結構風腔存在晌的氣流分配不在均勻，各送風碗口送風量偏差鳳較的問題，本頓研究提出了改擊善結構風腔內夫部氣流分布特平性的設計方案南。主要思路是鷹，根據(jù)數(shù)值計具算及現(xiàn)場實測裁結果，通過在孔結構風腔內加牧設風管的方法縱，重新分配結陪構風腔內各區(qū)虧域的風量及速馬度。懷根據(jù)以上戴對結構風腔速床度場的計算和列現(xiàn)場測試，利矛用疤CF及D剩技術督對結構風腔氣室流組織進行了翻優(yōu)化設計，提偽出了如負圖鎮(zhèn)7架所示的優(yōu)化方掩案并完成了實蹲施工作。即在論結構風腔內沿望氣流方向加設排風管系統(tǒng)，以尸改善結構風腔粗內的氣流壓力羅分布，以保證薦整個區(qū)域內的們壓力分布均勻極，最終實現(xiàn)各德旋流風口的送忍風均勻。彎抓撫遵實施結果評估漫根據(jù)上述戶優(yōu)化方案對結搬構風腔的送風佛系統(tǒng)實施改造枕后，座椅下各文旋流風口空氣費流動特性得到渾了明顯的改善壓。筆者對實施惡改造后的空氣法流動情況進行灘了現(xiàn)場實測，固圖滑8蛇是南區(qū)結構風繡腔各旋流風口親位置示意圖及嘗風速測試結果公。草分彼A~肌I暴共臺9拴個區(qū)初域伯(籮對應結構風腔隊內的邁區(qū)晨1置~座區(qū)狹9刺)甲，每個區(qū)域在住各排風口上選利一個代表風口陶進行風速測試蛋，從押圖丈7禁的實測結果看檔，各個區(qū)域的堤旋流風口風速認分布較為均勻陽，達到了設計嫂預期的速度場沙要求。勝4丘海場館比賽場地啞速度場實測剛勝版200核7盜年戲9唯月雹7航日萌~1胸1涉日，國家空調秩設備質量監(jiān)督粱檢驗中心對羽索毛球場館比賽鳴大廳內比賽場標地的速度場進業(yè)行了檢測。廁罩圖株9鏈是比賽區(qū)址域鷹(濤含三個比賽場循地礙)梢測點布置平面積示意圖。比賽蠶區(qū)域尺寸爺為您42.3m掙×21.4梢伯m藝，嶺(究圖中綠線區(qū)否域慘)術，長度方您向枯(42.3m湊)魚測點之間間隔紹為撒6往m霜，寬度方遮向世(21.4膚m筍)磁測點之間間隔擁為艱3.6m授;岔測試高度選擇炮了列1碼m排、截2.5擋m震、謀4.5沉m查、郵6.5轉m抖和括8.5艘m靠五個高度。跌圖嫌9楊標出了滿第你1交列、蝶第進4貨列、差第乞8老列測點在五個顯高度