空间设计方法(6篇)
空间设计方法篇1
【关键词】环保视角；殡葬设施建筑工程；空间设计方法
一、引言
伴随着社会主义建设的大踏步前进，基于环保视角下殡葬设施建筑工程空间设计的应用工作正在大刀阔斧的进行，并且逐渐显露出其优势和效用。尤其是国内经济发展状况良好，为我国殡葬设施建设的发展提供了有利的环境和基础，因此，在这一阶段亟待促进环保设计理念的推广，进而大大增加殡葬设施建筑工程项目价值效用，紧跟经济发展和城市发展，进一步满足人们日益增长的丧葬服务需求。可是，就目前来说，关于这方面的经验不足，设计人员还有待加强，只有在实践中不断积累经验，不断提高设计人员的专业技术水平，才能促进新时代殡葬设施建筑工程空间设计中环保理念的应用，全面推进殡葬设施建筑工程空间设计的发展。
二、环保视角下的殡葬设施建筑工程空间设计方法
2.1树立正确的价值评判理念
在殡葬设施建筑场所中都不同程度上都会有污染，比如火化炉火化遗体的排放污染、遗体存放、处置空间的室内污染等，如在设计阶段不能充分考虑环保因素，将严重影响和伤害到人的身心健康。因此，良好的建筑环境直接关系到人的健康，设计人员要对自己工作的性质和要求重新确定，树立良好的生生态观念，创新设计意识。
2.2制订合理的设计方案
设计师要秉承环保设计的理念，掌握殡葬设施建筑环境的整体，根据业务流程科学计算房屋使用功能、空间摆位以及空间承载量，并且正确的估计和计算相关装饰设计材料的使用数额，精确估算殡葬专用设备设施的数量，为空间预留做好准备。与此同时，设计师设计建筑空间时，必须从资源能源的节约出发，在施工和运行的过程中，利用各种清洁高效能源的优势，比如风、水、地热等能源，废物和旧物重新利用，切忌浪费时间和资源，充分提高资源有效利用率。在进行设计时，还要将多方的影响因素考虑在内，尽可能从干净、清洁的角度出发为人们构建良好的环境氛围，使殡仪馆“远看像花园，近看像宾馆，仔细一看才知是殡仪馆”，在布局上功能要齐全合理，既要考虑家属的使用和安全，也要考虑职工操作上的合理、便捷。空间设计做到功能分开按流程：生与死要分开、人与车要分开、家与家分开、业务区与非业务区要分开。设备设施主要考虑：节能、环保科技的应用。力争通过设计良好的环境氛围让人们不再感到一丝传统殡葬形象的阴森，消除对殡葬建筑设施的恐惧。
2.3合理采用色彩设计
殡葬设施建筑空间的色彩往往是人们关注建筑的焦点，因此，设计师也要坚持环保的意识，根据建筑空间的色彩要求进行设计。首先，要结合建筑空间利用的特征，使空间使用最大化，例如，在厅堂内部环境色彩布置上可选用稳重、温和的色调，体现温馨，舒缓悲哀压抑的情绪。其次，要根据建筑空间的构图进行设计，也就是说要结合点、线、面的不同层次，设计形态各异又和谐统一的空间结构，打造视觉上的审美特色，设计出更美观的建筑空间。例如，追悼告别大厅空间在整体布局上显得头重脚轻，设计师为了避免客厅太空旷，选择浅黄色的色彩；若小型追悼告别厅受空间限制展示遗像的背景墙面积不够，使告别厅不协调，可以采用浅蓝色的色彩拓宽视觉范围，调整建筑空间的效果，使呈现出来的比例更协调。
2.4慎重选择装修材料，减少对人体的不良影响
设计绿色环保的建筑空间的要求必须是对人和地球环境都不造成危害和影响，特别是殡葬设施往往在追悼告别、清明祭奠等时间内人员密集，必须保证丧户和祭奠群众的身心健康。为满足此要求，必须选择绿色环保的建筑材料，与此同时，还要按照不同材料的特性打造风格各异的装饰和空间样式。首先，避免采用对人体有害的建筑材料，尤其是板、贴面板以及复合地板等会产生甲醛的材料。其次，尽量不要选择有放射性污染的石材瓷砖，选择对健康有益的人造石材瓷砖类。既可以降低装饰成本，还不会产生污染，危害人体，装饰效果更佳。第三，建筑空间空气中苯污染主要来自于胶漆涂料类。在选择涂料时，应充分了解国家相关标准，选择合格的材料，避免损害人体的健康。第四，业务功能区要注意采光、通风、降噪等。
2.5设计风格人性化，体现人文精神
要从人性化的角度出发，设计符合人的需要，重视人文底蕴的建筑空间，还要有足够的能力对附近的环境进行控制，以提高丧主的治丧环境条件和丧事活动品质为目标。结合传统的设计风格设计出展示人文内涵，展示殡葬文化，提高建筑空间审美的建筑，展现民族特色，创造良好的视觉享受。设计师还可以在室内设计中融入殡葬文化元素、当地的传统建筑元素等，增加建筑的丰富性。还可以结合地方性材料，运用地方性技术展示多元的风格，提高建筑空间的审美价值。不仅如此，避免使用过于奢华的建筑设计风格，提倡绿色环保，绿色生态的建筑理念，防止铺张浪费，也符合国家提倡的治丧理念。尤其要注意的是，现代绿色科学的殡葬设施建筑空间设计理念既不能完全照搬照抄过去的建筑形式，也不能简单粗略的抄袭已有的设计成果。而必须加大创新力度，从时代精神出发，继承发扬传统理念，在转变材质、提炼精华、提取符号等方式的领导下，设计出与时俱进的现代殡葬设施建筑空间。
三、结束语
在目前快速发展的条件下，我国需要促进形成合理完善的殡葬设施建筑工程空间设计管理体系，进而为殡葬设施建筑工程空间设计的环保应用提供坚强的后盾，积极推进基于环保视角的殡葬设施建筑工程空间设计。
参考文献：
[1]张燕文.可持续发展与绿色室内设计[M].北京：机械工业出版社，2008.
[2]国家环境保护总局科技标准司，中国环境科学学会.室内环境与健康[M].北京：中国环境科学出版社，2002.
空间设计方法篇2
满足顾客需求是我们进行住宅设计的重中之重。进行房屋设计是希望顾客能够欣赏房屋设计格局，能够通过设计得到想要的舒适房间。我国的住宅设计需要秉承更为复杂的设计思想，因为我国不像其他欧洲发达国家有着完备的房屋住宅体系，我们的住宅房屋始终是以高层建筑为主，辅以小区别墅。因此在借鉴国外先进设计理念时也不能“照搬全套”，应根据不同情况进行不同的设计。住宅的大小、朝向、形状都是影响当前住宅设计的主要原因，而不是单纯为了扩充面积而损失必要的功能需求，或者为了形状效果的好看而不考虑房间位置的合理性。比如设计的住宅是面向高收入群体，要考虑娱乐功能。因此我们需要将“娱乐室”等精神享受有关的活动设计作为一个大课题进行研究。这个是根据住宅家庭的组成和家庭的需求不同进行设计，需要重视这一点。
二、根据建筑周围环境进行合理的住宅设计
当前房屋价格的走势，与房屋所处的位置有着巨大的关系。我们在进行住宅空间设计时，不单单需要将住宅的采光等生活必备的条件考虑进来，还需要把住宅所处楼层等条件充分考量。同一栋楼不同的楼层其阳光、湿度、温度会有很大的差别。周围的景色也有着巨大的差距，这样会对居住者的心情、生活状态有影响。对于高楼层考虑到其光照可能会过于充足，我们需要将其格局设计宽大一些，使其能够更加享受早上和中午的和煦阳光；对于底层的住宅用户来说，应该将他们的房间设计较为紧凑一些。同时要注重周围建筑对当前设计住宅建筑的影响。我们在进行住宅建筑的设计时，要充分及时考虑到周围建筑对其造成的影响，我们进行相关空间位置组合设计时，不单单是将自己内部的走向捋顺清楚，将设计理念体现得淋漓尽致，同时要体会身处其中的感受。对于位置空间我们需要认真的考虑和考量。
三、对于住宅空间体量和尺度要有合理的把握
住宅空间的体量。住宅空间的舒适度是以人的尺度和心理接受的感觉为基准进行整体设计，大的房间固然有其典雅气派的一面，但过大的空间却会失去家庭的温馨感、亲和感，失去家庭特有的生活气氛，有时还会使人觉得自己渺小而冷漠、孤独。日本建筑师芦原义信曾指出：“日本式建筑中四张半席的空间对两个人来说，是最小巧、宁静、亲密的空间……”其所说的四张半席相当于我国10平方米左右的小居室，这样的空间最是能够感染人，让家人贴得更近。尺度问题就是在空间的高度上左右权衡的两个方面：绝对高度（实际层高）和相对高度。选择合适的层高在住宅设计中有着重要意义，我国大部分地区住宅设计层高一般为2.8米～3.0米。
四、统一建筑造型和空间的合理关系
住宅建筑的造型应当符合正常生活和周围环境的需要，要能够与自然环境格调一致，同时具备符合正常居住条件的格局。住宅建筑是人们整体放松的居家场所，需要给人们家的温暖和舒适感，那么在符合这一大前提的条件下，整体建筑的设计就需要具有亲和力，让人们能够有一种居家的安全感。建筑物的外部是依靠整体环境的设计整合而出的，设计者不能随心所欲地进行改建，而是在符合人们居住的基本前提下，尽量地满足人们居住的舒适感，同时用良好的空间设计提升我们的生活品质。
空间设计方法篇3
关键词：大空间；建筑；性能化；防火设计；方法
中图分类号：X799文献标识码：A
引言
大空间建筑的投资较大，使用过程中人员密集，其防火性能的好坏直接影响到大空间建筑的使用效果和安全性，为了能够提高大空间建筑实际使用的舒适性和有效安全性，必须对其防火设计进行科学研究。
一、防火设计思想
（一）处方式设计
处方式设计是指通过对建规、高规、石油库设计、汽车库设计、喷淋、报警等40余部消防技术规范及标准的运用，在对建筑物进行分类的基础上，按照有关防火安全的要求，对每项设计都具体定制详细数据与指标的设计方法。设计人员要按照所设计的建筑物的方式，与自身的实践经验，在规范中直接确定和其建筑物对应的设计参数与标准，整个设计方法犹如医生开单抓药，因此被形象地称作“处方式”设计方法。
（二）性能化设计
性能化设计是基于消防安全工程学前提下的一种新型建筑防火设计方式。其利用消防安全工程学的原理与方法，按照建筑物的构造、用途与内部可燃物质等方面的详细状况，设计人员按照建筑物的每个不同空间条件、功能条件与有关条件，自由择选成实现消防安全标准而需使用的不同防火策略，且把其有机地构造在一起，构成其建筑物的总体防火安全设计方向，而后运用已开发的工程学方式，对建筑的火灾危险性与危害性实施定量的预测与评估，进而获取最优化的防火设计方案。
二、建筑烟气控制安全评估方法
（一）烟囱效应
烟囱效应产生的原因主要是因为室内外的温差：当室内温度高于室外温度时，室内空气的密度相对较低，从而使室内的空气具有一定的浮力。另外，受高层建筑自身建筑特点的影响，在众多的竖井中，例如电梯井、楼梯井、管道井、垃圾井等，会产生非常明显的烟囱效应，气体上升的效果非常明显，尤其在发生火灾时，热度导致气体上升更加迅速，这时候由下向上的烟囱效应被称为正烟囱效应。当室内气温远低于室外气温时，例如在夏季开空调的情况下，这时建筑物的气体是由上向下运动的，被称为逆烟囱效应。烟囱效应是建筑火灾中烟气流动的主要因素。在中性面以下楼层发生火灾时，在发生正烟囱效应的情况下，火灾产生的烟气会随着空气进入到竖井当中，并随之快速上升。当升到一定位置时，会随着空气从竖井中溢出，到其他的楼层或建筑物的外部。另外，烟气还能够从楼层间的缝隙进入发生火灾的楼层上部的其他楼层，上部楼层的烟气要远多于其他的楼层。但如果楼层之间缝隙较小，那么，中性面以下的其他楼层除了火灾层之外不会有烟气。
（二）高温烟气的浮力和膨胀力
高温烟气处于火源区附近，其密度比常温气体低得多，因而具有较大的浮力。研究表明，对于高度约为3.5m的着火房间，其顶部壁面内外的最大压力为16Pa。当着火房间较高时，中性面以上的高度也较大，便会产生较大的压差。如果着火房间只有一个小的墙壁开口与建筑物其他部分相连通时，高温烟气将从开口的上半部流出，外界空气将从开口下半部流进。当高温烟气的温度达到600℃的时候，因热胀冷缩，其自身的体积会膨胀到之前的3倍。在这种情况下，如果门窗等处于打开状态，由于室内外空气流动较多，这种压强不会很明显；但如果火灾发生在一个较为封闭的空间，并假设有充足的氧气和可燃物供其燃烧，那么高温烟气膨胀引起的压差则较大。
（三）风力影响
风力在建筑物的周围产生压力分布，对建筑物内的烟气流动影响很大。建筑物外部的压力分布受到多种因素的影响，其中包括风的速度和方向、建筑物的高度和几何形状等。风力影响往往可以超过其他驱动烟气运动的力。在通常情况下，朝着建筑物迎面吹来的直风会在建筑物的迎风侧面产生较高的风压，这种风压会增强建筑物内烟气向下风方向的流动速度，一般压力差的大小与风速的平方成正比。一栋建筑与其他建筑的毗连状况、建筑本身的几何形状对其表面的风压分布有重要影响。
（四）机械通风系统造成的压力
在设置了专门的通风或空调系统的建筑物内，即便是这些系统并未运转，管道也会起到较强的通风效果，尤其是在自然的动力之下，例如烟囱效应，烟气会自然地顺着管道流动，使烟气蔓延在整个建筑物内。如果这种通风系统开始运作时，这种效果会更强。
（五）电梯的活塞效应
电梯在电梯井中运动时，能够使电梯井内出现瞬时压力变化，这被称为电梯的活塞效应。这种活塞效应能够在较短的时间内影响电梯附近门厅和房间的烟气流动方向和速度。控制烟气在建筑物内流动的方法主要有两种：①挡烟。这主要是依靠燃点较高的材料来发挥作用，将烟气限制在一定的区域之内。②排烟。这是依靠通风系统将烟气从室内排出。
三、大空间建筑性能化设计的方法
（一）性能化设计思路
性能化防火设计以消防安全工程为指导,结合计算机技术,通过对具体建筑物火灾可能发生的情况分析,进行防火设计。目的是在保证建筑物使用性能的基础上达到规范的安全消防要求。性能化防火设计最根本的原则是要具有针对性,分析每个大空间建筑的结构、功能、个性化需求后“量身定做”防火方案；其设置不局限于建筑的某个部位,注重各部分间的协调,保证整体安全性能；充分考虑到建筑使用后可能发生的火灾以及危害程度,对现有的消防安全设施和方案进行安全评估,通过优化改进不断完善。
（二）选择性能计算方式
各种建筑在进行防火设计之前都需要选择好性能计算方式，大空间建筑防火性能化设计亦不例外，此种性能设计的关键之处在于建立计算机模型和采用合适的计算方法，由于防火减灾的发展模式逐渐成熟，计算机的应用效能也逐步提高，相应地提升了进行火灾模拟的时间和精确度。一般而言，在大空间建筑性能计算方面，简算预测与计算机模拟相结合成为一种普遍采用的方法。
（三）建立各类建筑物的火灾荷载数据库
火灾载荷密度与设计火灾发展过程是密切相关的，火灾载荷数据的确定对防火系统的性能设计具有至关重要的影响。具体应做到：
（1）通过实际调查和实验确定各类建筑材料和设施的燃烧热值；
（2）用概率统计的方法处理火灾荷载的分布型式。将楼层火灾荷载作为随机现象，将其概型化、抽象化为统计数学模型，并根据调查数据寻找其统计规律；
（3）建筑结构的可变荷载与火灾荷载的统计分布存在极值I型逻辑联系，确定两者间的比值关系。
（四）灭火系统的设计
开式大水滴雨淋灭火系统，国内一般是用隔膜开式大水滴雨淋灭火系统，在火灾时首先是通过火灾自动报警控制器，自接打开隔膜雨淋阀上的电磁阀，使压力腔内的水快速排出，其特点是瞬间像下大雨一样喷出大量的水滴形成水覆盖或隔离整个保护区。它适应于火灾蔓延快，火势猛的大空间建筑物。其有效灭火距离为8-12m。远程控制消防水炮系统，该系统主要采用与电视监控技术相类似的能自动跟踪可遥控的新型消防炮灭火系统。该系统具有水流量大，射程远(可大于70m)，可远距离有线、无线和手动控制等特点，该系统是由电控消防水、电控器、电动阀门集中控制装置、无线电遥控器、炮塔和比例混合器等组成。适于机场等大空间建筑物。
结语
综上所述，性能化防火设计已成为世界性建筑消防设计发展的必然趋势,它的发展将大大促进消防安全设计的科学化、合理化和成本效益的最优化,并将产生十分重大的社会效益和经济效益。我国应尽快发展性能化防火设计的应用研究,以适应不断发展的建筑功能化设计要求。
参考文献：
[1]王红.综合型商业建筑防火设计中人员疏散时间的确定[J].中华民居(下旬刊),2014,03:229.
空间设计方法篇4
视觉艺术与设计的最佳结合形式
要把设计变得有思想，每一个细节都值得我们关注，许多国外设计师对“照明”方法的运用非常值得我们学习。灯光工程不光是“一张图纸”，而是结合主题的风格、空间的大小、光温、光域等方面反复考量得出的最终答案。所以，只有设计师对灯光这一设计元素加以重视才可以为我们的设计画下点睛之笔。
受众对于展示空间的感受：空间、纹理、颜色、结构等等这些视觉体验的细节，如果离开了光，离开了照明，也就无处体验了。在展示展览中，受众所认知的展品和空间主要取决于展品和空间材质以及形状的反射和折射，木头、玻璃、金属等材质的不同，其折射、折射也不同，不同的材质所烘托出的氛围也会有很大的差异。光线因其极富表现力和吸引力因而成为营造气氛和塑造层次感的重要因素，也在很大程度上决定了展示设计的质量。
展示设计目前在世界上大致分为两种趋势：一种是真实的展示设计，另一种是虚拟展示设计（又称为观念类设计）。衡量一个展示设计成功的标准，就是是否可以在最大程度上将观众的注意力集中在展位，并能表达出最准确的信息。展示设计与视觉艺术的最佳组合是通过构成语言，如点、线、面，色彩、空间等要素组成的。
展示空间“照明”设计的神秘面纱
如果忽略了灯光，那么这个展览将显得黯淡，聪明的设计师十分重视利用光来渲染效果。照明行业有无限的商业机会，但如果稍微忽略就会被无情的抛弃。想要在未来市场上战斗，我们必须要使照明发展到品牌竞争的时代！
照明市场上目前使用最广泛的是整体照明、局部照明、装饰照明、层次结构、三维照明等，在展览空间设计中，照明设计是相对独立的，它将精彩的展品展示给客户，展示设计的效果要想达到预期的效果，应遵循的照明设计的设计原则，还要反复推敲在不同的空间中的照明设计。展示设计中常用的照明方式又分为自然采光和人工照明。自然采光是指利用天窗和高侧窗自然采光，但是光会随着时间的推移和环境的变化而变化，从而创造一个动态变化的光环境，由于这一变化，维持一个恒定光源的标准就很难实现，所以在现代展示设计中，很少使用自然采光。只有少数的完全在户外展示设计会采用自然采光。人工照明是为了满足建筑物内外不同场所的光照环境、氛围，补充的因时间、气候而造成的采光不足，来满足生活、学习的需求。
现代展示设计中的照明应该满足以下三个基本要求：（1）提供舒适的照明环境，在适合的亮度和保持合理的舒适度的前提下要有足够的亮度。（2）保证供电系统的安全，减少光线对展品的损害，避免对观众的伤害。（3）创造空间环境的特征。世界上不同的国家和地区，根据自己的具体情况，指定出展览建筑照明标准：世博会上美国规定的建筑的照明是300lx，英国和法国为100-200lx。
实现绿色会展
时代在发展。早日实现“绿色会展”已被提上日程，照明设计也不例外。“绿色照明”已不单单是熟练地掌握了展示灯光的运用这么简单，它旨在提高人们工作、学习、生活的条件和质量并且节能低碳将消耗量将为最低。因此设计师必须很好地推敲照明设计的方法、掌握各国照明设计的规范。就国内外展示灯光运用方面笔者感受颇多：国外展位之所以能够引人注目，不单单在设计理念上，即使是展示灯光这一细节因素，设计得也相当严谨，国外设计师们把节能环保意识真真切切的运用到设计当中，而这是国内设计师所需要改进。在设计中不但要把自己的设计理念贯穿于设计之中，还要了解如何去选择合适的灯具、布置灯具合理的位置、结合展品的特点调节色域和色温等。
我们经过反复的调查研究，发现了以下几项有利于开展绿色照明的方法：（1）使用紧凑型荧光灯代替白炽灯，电力可以节电约70%；（2）使用细管荧光灯取代普通粗荧光灯，可以节电约15%。（3）使用高效的新型高压钠灯、金属卤化物灯代替高压汞灯、钠灯低、卤钨灯。新型高效高压钠灯照明适用于需要高强度照明的室内空间，金属卤化物适用于高举架的工业建筑、购物中心、展览馆等；
时代在进步，中国作为国际社会发展的重要力量，也会紧随时代的潮流，努力将“绿色会展，低碳生活”变为现实。设计师要在掌握了绿色照明设计的基本原理的基础上再结合展览设计的知识，要有长远的目光，要有严谨的设计态度，要虚心学习国外优秀的设计理念，要让环保意识深入人心，实现会展行业的绿色环保，实现会展照明设计的优秀设计。
空间设计方法篇5
关键词：热质平衡模型分层空调稳态假设
1分层空调技术背景1.1技术发展
近年来，大空间建筑在工业和民用场合出现越来越多，分层空调技术在各类大空间建筑中应用也更加广泛。分层空调作为一种特殊的气流方式，于20世纪60年代最早出现在美国，后又在日本、中国等开始大量应用[1]。分层空调一般可以定义为：在大空间两侧或单侧腰部设置送风喷口，下部同侧均匀设置回风口，运用多股平行非等温射流将空间隔断为上下两部分，仅对下部空调，形成“空调区”，对上部通风形成“非空调区”。
国外学者曾对分层空调气流进行了模型试验，并试图对分层空调进行理论解析，但其结论很难应用于实际工程[2]。20世纪80年代，中国建筑科学研究院对分层空调进行了大量的模型试验，提出了“分层空调气流组织计算方法”、“分层空调热转移负荷计算方法”等[2,3]，成为目前国内大空间建筑分层空调设计的主要参考依据。此后，又有人采用CFD技术、简易能量平衡模型等手段对分层空调横向隔断气流以及室内温度分布进行了研究，特别是对垂直温度分布特点的研究已成为进一步解决大空间建筑节能和良好热舒适环境的重要途径，文献[4]结合国内外研究现状，综述了近些年CFD模型、能量平衡法、实验手段等方面的重要进展。
1.2存在问题
就目前来看，关于多股平行非等温射流的理论已较为成熟，从实验、解析到数值模拟都有一些研究成果[2,5,6]。然而，对于分层空调气流下负荷的解析计算以及能耗的分析还有待进一步的深入研究。文献[2,3]虽然系统给出了分层空调的设计方法和过程，但仍然缺乏理论依据，有不少地方是值得商榷的，比如，在确定非空调区温度时，采用以下方法：
（1）
式中，为空调区计算温度，由工艺确定；为非空调区计算温度；为屋盖下空气温度或排风温度，取室外计算温度附加2~3oC。实际上，非空调区的温度是随室内外条件而变化的，并不是定值，其取值范围只能适用于某些情况，再者让工程人员在设计过程中凭经验人为取值也是不合理的。
另外，为了计算非空调区对空调区的辐射热转移负荷，文献[3]采用下式确定围护结构内表面温度：
（2）
式中，为围护结构内表面温度；为室内计算温度，即或；为综合温差；围护结构传热系数；为内表面换热系数，可取8.72W·m-2·K-1。可以看出，在确定某一个围护结构内表面温度时，该方法将对流和辐射换热概括到一个表面换热系数中，从理论上看，把与所有其它围护结构辐射换热简化为与室内空气的当量热交换，且只考虑非空调区对空调区表面的辐射热交换，将整个非空调区高度范围内的表面温度看成一个单值，都是不合理的。
总体来说，该设计方法完全来自于模型试验，缺乏相应的理论解析，其适用性应该是有限制的，且计算过程也比较麻烦。因此，建立一个完整的基于区域与表面能量平衡的理论模型，并借助于计算机程序，抛弃对未知条件的假设、保留试验结果的合理性因素，对于分层空调技术应用是大有裨益的。
2多区热质平衡模型为了研究大空间热环境，国外学者相继提出了一室二温、三温、多温等模型[4]，并逐渐考虑了空气流动交换、送风射流作用等因素，通过垂直分布来求解模型并进行分析。其中最为完善的是日本学者户河里敏的BLOCK模型[7]。这一模型核心就是多区热量/质量的平衡，它已经得到大量检验，以于1993年正式被日本空气调和卫生工学会空气调和设备委员会热负荷法小委员会推荐，作为大空间建筑室内垂直温度分布和热负荷计算方法[4]。
BLOCK多区热质平衡模型中已经考虑了送风射流的影响，但是，其射流模型只包含冬、夏季的单股射流、没有考虑相互重合下的多股平行射流。此外，模型中对流换热系数取为定值，不能体现空气温度与表面温度的关联性；辐射热交换因素没有被引入到表面热平衡；围护结构导热不考虑，需要测出表面温度的分布才能计算。
本文在BLOCK模型基础上，建立了一个多区热质平衡模型，包括多股射流速度重合与流量、表面热平衡、垂直壁面换热与流动、区域热质平衡等子模型，计算过程包含了传导、对流和辐射的三传耦合。
图1给出了采用分层空调大空间的多区热质平衡模型的示意图，下部是由多股平行非等温射流以及均匀回风作用下的空调区，上部为进风与排风作用产生的非空调区。区域划分的方法是，将工作区作为一个区域，射流体所在高度空间作为一个区域，非空调区按BLOCK数划分为若干区域，同时围护结构除了地面和屋顶以外，其它均按照空间区域范围划分成相应的区域。可见，只要解决了多股平行非等温射流的卷吸流量计算、含辐射的封闭系统多表面热平衡方程求解以及区域间由于射流卷吸引起的空气流动问题就可以将模型应用于分层空调大空间的垂直温度分布预测。
对于多股平行非等温射流的卷吸流量，首先需要研究多股射流的重合特性。笔者根据动量原理以及射流断面几何交叉关系（如图2），推导了射流重合的平均速度修正系数Kvm[5]。
（3）
式中，ei为系数，分别地e1=7.690×10-1，e2=5.310×10-2，e3=-5.347×10-4，e4=2.514×10-5，e5=-0.454×10-9；s是指多股射流的射程，通过多股射流的轨迹方程积分得到；L是指相邻两股射流的轴心间距的一半，即相邻两个射流喷口的半间距。然后，推导出了多股射流的流量计算公式（减去送风量就是卷吸流量）[5]：
，R>L（4）
,RL（5）
式中，R射流半径；为送风速度；为送风口直径；a为送风口紊流系数；um为单股射流轴心速度；Fint为中间变量，见公式（6）；常数C=6.223×10-3。
（6）
式中，g0=1.966×10-2，g1=-4.388×10-2，g2=2.910×10-4，g3=7.305×10-7。
对于围护结构内表面，建立如下的热平衡方程：
（7）
式中，是围护结构传热系数；是外表面综合温度；为内表面温度；为空气区温度；为内表面对流换热系数；是表面p对i的辐射热换热系数，用下式计算：
（8）
式中，为表面辐射发射率；表面的面积积；为表面间辐射角系数，由代数法或Montcarlor法计算[8]。
此外，垂直壁面换热与流动规律与BLOCK模型介绍的壁面流子模型[7]方法相同，认为由自然对流驱动壁面附近空气流动，并通过相应判断方法确定垂直流动以及回流空气量。最后，通过对各个区域进出空气量以及热量建立平衡方程使得整个模型封闭。
3基于多区热质平衡模型的分层空调设计方法在已知工作区温度以及室外温度条件下，设计计算过程与垂直温度分布的预测是统一的，通过多区热质平衡模型求解垂直温度分布，同时计算空调区得热，最后便可确定满足工作区温度的分层空调方式及喷口尺寸、数量、出风速度等设计参数。另外，对于上部非空调区机械通风系统，考虑到最大限度利用自然风、减小对空调区的热转移以及经济性等的多重要求，其合理设计属于多参数优化问题，目前有还待进一步研究。图3描述了含机械通风系统优化的基于多区热平衡模型的分层空调设计流程。流程图中，垂直温度分布预测需要一个叠代求解过程，分层空调气流组织设计与大空间垂直温度分布预测是交叉的。这种交叉就是要保证满足空调区设计温度，并同过多股射流流量的计算得以实现。最终，当垂直温度分布前后两次叠代值满足计算精度时，整个过程才结束。
4分层空调设计方法的应用及比较
图4围护结构外表面综合温度分布
在程序计算过程中，本文构造了一系列局部叠代和全局叠代，引入了变欠松弛技术，叠代初期取用大的松弛因子，后期不断减小。为考察叠代的收敛性，分别判别了区域温度、区间质量流叠代误差两个指标。
计算对象取一45m×30m×20m大空间建筑。考虑到空调区人员设备等热源，取空调区内热12w·m-3。空调区湿量20kg·h-1（需判断送风结露与否）。气流计算中取射流垂直落差为水平射程的1/4。工作区高为2.5m。工作区平均风速0.25m/s。将建筑空间垂直划分为12个区域（先根据工作区高度以及射流特性确定下面两
个区高度，再均分上部空间为10个区）。上部不设通风。空调系统回风比为100%。喷口紊流系数取0.066。墙体、屋顶的热传导系数分别为1.27和0.49W·m-2·K-1，地面绝热。各个内表面的发射率均取0.91。空调区设计温度26°C，相对湿度50%。室外空气温度30.4°C（四个外表面综合温度取相同分布，见图4；屋顶综合温度51°C），相对湿度70%。用I壁面表示不设送风口的壁面，用J壁面表示设置送风口的壁面。关于分层空调设计计算结果如表1。
表1本文方法计算结果喷口直径
送风速度
送风温度
送风量
空调得热
风口高度
风口数量
200mm
6.70m/s
16.0°C
24860m3/h
84.0kW
空间设计方法篇6
随着电子、机械等工业技术的飞速发展和生产商对加工精度要求的不断提高，产品的固有可靠性逐步提高。然而，无论产品的固有可靠性提高到哪种程度，都不可能达到百分之百，随着贮存、运输和使用等时间上的积累，产品总会有发生故障的时候。一旦产品发生故障，必须有方便快捷、经济实惠的维修手段以恢复产品的性能。因此，维修是否快速有效将直接关系到使用者的经济利益。产品的维修可达性将直接影响维修活动工作量的大小，改善产品的维修可达性将极大的提高产品的系统效能，同时节省产品的寿命周期费用。由于产品的维修可达性是产品本身固有的质量特性，因此解决维修可达性问题必须从设计人手。
随着计算机信息科学的飞速发展，尤其是本世纪在计算机图形学技术、高性能图形系统和虚拟现实方面的诞生了不少的研究成果，维修过程在获得实物样机或原型机之前就可以开始进行。产品设计和开发的模式也随之发生了变化。DELMIA、Jack等计算机辅助设计软件和技术的广泛应用，可以辅助设计人员完成包含数字样机、虚拟维修人员和虚拟维修工具的虚拟维修操作流程仿真。在设计阶段即开展对设计方案和设计布局的数字仿真，可以避免实物原型的制作，节约了从设计到定型的时间，提高了设计效率，从而降低了开发成本；前期开展的虚拟维修工程评价工作，在一定程度上优化了设计方案和设计布局，因此可以避免不合理的设计，减少给后续维修工作造成的不便。
维修操作空间定量评价方法
维修是一种需要人参与的活动，适当的维修空间将提高维修效率和维修人员的舒适程度。这一节的主要内容是确定适当的维修操作空间的大小。
在设计产品时，适当的操作空间的具体尺寸需要依据维修人员的身体尺寸和操作姿态来确定。因此维修操作空间应考虑维修人员的影响因素，如实体可达性。人的上肢可以接触到的空间范围分为最佳范围、正常范围和最大范围。人体上肢的作业范围是一个三维空间，维修人员的最大操作空间和舒适度随着操作高度、手臂延伸线与人体中线的夹角角度的改变而发生变化。为了便于分析人体上肢的操作范围，建立数学模型描述人体各部分的尺寸和相对位置。
软件工具设计和案例探究
CATIA是法达索公司（DassaultSystemes）与IBM公司（InternationalBusinessMachinesCorporation国际商业机器公司）联合开发的一款CAD/CAE/CAM软件，主要为客户提品外形设计、机械零件设计、配合结构设计、组装、数控加工等功能，并提供大量的标准尺寸零件模型，使得企业可以缩短开发周期，快速迭代设计方案，对市场需求做出敏捷的反应。CATIA是目前应用最广泛数字样机设计开发软件之一，应用范围涵盖等航空航天、建筑、船舶、汽车、铁路等多个领域。DELMIA（DigitalEnterpriseLeanManufacturingInteractionApplication）是法国达索（DassaultSystemes）公司生产的一款数字化企业的互动制造应用软件，是PLM（ProductLifeManagement）系列产品之一。该软件与CATIA互为补充，呈现上下游关系，共同贯穿产品的设计周期。利用CATIA制作数字样机后，可在DELMIA中进行物流过程分析、维修、装配、工艺规划、与机器人配合等多种功能的虚拟演示和模拟，是一个面向设计、制造、维护、人机过程的“数字化工厂”仿真平台。便于用户检查设计方案的缺陷和漏洞，及时更改设计方案，降低研发成本，缩短研发时间，实现快速上市的目的。DELMIA中含有一个HumanTaskSimulation模块，包含虚拟人模型、人体动作模型、维修工具等内容，用于模拟人机交互过程，实现虚拟维修、虚拟拆卸、虚拟装配等功能，也是本研究中重点使用的模块，包含本研究中所需要的大部分数据。本研究基于CATIA与DELMIA现有的软件功能和数据库进行二次开发，研究目标是在客户已经完成产品设计和数字样机的制作的情况下，根据已制作好的虚拟维修仿真动画，针对产品的维修操作空间的完成定量评估。
软件的二次开发是在现有软件产品的基础上，对软件功能进行延伸和扩展，或实现和其他软件的对接并实现数据的交换和传输。二次开发一般针对某一类特定的用户，通过添加更个性化、专业化的功能和模块，使得软件功能更具有针对性，用户的需求得以实现，工作效率得以提高。DELMIA为不开源的软件，为实现二次开发必须利用软件开发商为用户专门准备的二次开发接口。为灵活地满足不同客户的需要，DELMIA提供了多种二次开发的接口：一是CAD格式接口，方便客户加载在CAD环境下设计的数字样机，实现模型结构、尺寸、颜色渲染等数据的导入导出；二是知识工程，这是DELMIA的一个专门模块，知识工程利用参数化定义的方法对人体模型和基础动作单元进行了建模，建立一个标准模型库，用户可以通过关键参数调用标准模型库中的模块，从而实现快速建模，完成设计任务；三是采用自动化对象编程的接口AutomationAPI（ApplicationProgrammingInterface），能够实现宏指令的编写，或利用宏与VB开发语言（VisualBasic）相结合编写简易程序；四是开放的基于构件的应用编程接口CAA（ComponentApplicationArchitecture，应用组件架构），这是DELMIA的一套C++函数库，这一接口主要用于与C++开发语言链接，方便客户使用C++编写所需程序，用户可通过快速应用研发环境RADE（RapidApplicationDevelopmentEnvironment）和不同的API（ApplicationProgrammingInterface）接口完成从DELMIA数据库中调取数据到C++程序中的过程。
该案例为针对拆卸某型号大型客机APU上六角螺母的维修空间定量评估。目的是利用所提出的方法和开发的软件工具，对维修操作空间进行定量评价，以展示方法的灵活性和有效性以及软件的可用性和可靠性。该大型客机APU的虚拟维修操作动画截图如图1所示。该大型客机APU上有12颗六角螺母，选取123号螺母作为典型案例，三颗螺母的位置如图2所示。
这三颗螺母中，显然3号周围的障碍物少，对扳手的使用影响较少，同时位置较低，距离肩膀较近，手臂只需微微向上伸出即可接触到，因而上肢舒适度较高。该螺母周围的空间无需定量评估，定性评估即可确定等级为优秀。1号螺母虽然位置很高，但是周围的障碍物少，手部可达到1200旋转。2号螺母位置较高且周围障碍物较多，维修人员手部只能达到600旋转。本案例中选取2号螺母进行分析。
第一步打开程序，连接虚拟环境，选定虚拟人并连接。第二步选定关键帧，抓取扳手之后，选取手部携工具接近、旋转卸下六角螺母、手部携工具离开这三帧内容。第三步系统提示选取第一帧的维修活动单元类型，为平移，此时软件自动计算第一帧的扫掠舒适度PV、上肢舒适度r和该帧总舒适度s，x=0，y=0，z=1，但不在界面中显示。第四步系统提示选取第二帧的维修活动单元类型，为旋转，如图3所示，此后软件自动计算第一帧的扫掠舒适度Pv、上肢舒适度r和该帧总舒适度s，x=0，y=1，z=1，但不在界面中显示。第五步系统提示选取第三帧的维修活动单元类型，为平移，此时软件自动计算第三帧的扫掠舒适度Pv、上肢舒适度r和该帧总舒适度s，x=0，y=1，z=2，但不在界面中显示。第六步系统自动根据已有的x、y、z，计算s的评价标准，（0.8x+0.75y+0.9z）为优秀阈值，（05x+0.25y+0.7z）为差阈值，该部分不在界面中显示。第七步系统输出三帧中每一帧的s值，并与s的优秀阈值和差阈值比较，给出空间评价结论。该案例中具体数据截图如图4所示。得出结论该部分操作空间维修性差，必须加以改进。
本文以维修操作空间为研究对象，在前人基于扫掠体积的维修操作空间的定量评价方法的理论基础上，对与维修操作空间相近的概念进行学习和研究，参考作业空间的评价方法，在维修操作空间的定量评估中加入针对上肢舒适度的评判标准。在熟练掌握DELMIA使用方法的基础上，对其进行二次开发，基于前述原理完成软件工具设计，并取得了现。利用某型号大型客机APU对该原理及软件工具进行了实例验证，证实了该方法的可行性和该软件的实用性。