نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده مهندسی معماری و شهرسازی، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران، ایران.

2 استاد، دانشکده مهندسی معماری و شهرسازی، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران، ایران.

چکیده

تامین هوای پاک و تازه برای دانش آموزان در کلاس درس، خصوصا در فصل گرم، بسیار ضروری است. بر اساس شواهد و مطالعات، سیستمهای تهویه مکانیکی، ضمن گرانی، مصرف انرژی نسبتا بالایی دارند و تولید نوفه مینمایند. این مسئله در اقلیم مازندران، خصوصا در هوای شرجی، بسیار مطرح است خصوصا اینکه این مدارس با کولر آبی خنک میشوند؛ درحالیکه در بخش قابل توجهی از سال امکان استفاده از فرایند تهویه طبیعی وجود دارد و در فصل گرم مدارس تعطیل است. لذا هدف اصلی این مقاله ارائه راه حلی اجرایی در معماری کلاسهای درس است که بتواند موجب بهبود جریان هوای داخل تحت تاثیر باد خارج (تهویه طبیعی) شده، به نحوی که جریان هوای مطلوب و قابل کنترلی طبق استاندارد اشری در فضای داخلی برقرار باشد. پژوهش حاضر که یک تحقیق کاربردی است و ماهیتی میان رشته ای دارد، با اتکا به اندازه گیریهای تجربی در یک مدرسه موردی در آمل، بدست آمده است. روش تحقیق در این پژوهش، یک روش ترکیبی است: در مرحلة اول با استفاده از یک راهبرد تجربی، متغیرهای مستقل تأثیرگذار، شناسایی و متغیر وابسته (سرعت و جهت جریان هوای داخل) توسط دستگاه‌های دقیق دیجیتال و انجام آزمایش دود اندازه‌گیری شد. سپس داده‌ها با استفاده از راهبرد شبیه‌سازی، تحلیل شدند. شبیه‌سازی در این پژوهش با روش دینامیک سیال محاسباتی (CFD) و با استفاده از نرم افزارهای Gambit و Fluent صورت پذیرفت. ابتدا روایی و پایای شبیه سازیها از طریق تطبیق با شواهد تجربی به اثبات رسید و سپس اقدام به تجزیه و تحلیل داده‌ها و متعاقبا مداخله در معماری از طریق شبیه سازی شد. نتایج نشان دادند که ترکیب بندی صحیح بازشوها و ایجاد نمای پلکانی در راستای باد موافق و نیز پیش بینی مکنده های موثر در دیوار رو به باد، میتواند با کنترل موثر ورود، خروج و پخشایش هوا در فضای داخلی (طبق استاندارد اشری)، تهویه طبیعی را تحت کنترل قرار داده و جریان مطلوبی را در تمام فضای داخل برقرار نماید.

کلیدواژه‌ها

بینا، م. (1387) "تجزیه و تحلیل اقلیمی شوادان‌ها در خانه‌های دزفول"، نشریه هنرهای زیبا، شماره 33، . 37 – 46

رهایی، ا. (1392) هویت فرهنگی و اثرات آن بر روشهای تهویه طبیعی در بازار سنتی دزفول، باغ نظر، شماره 24، بهار 92: 39-46

کوخ، نیلسن و هالگر(1385). تهویه طبیعی. ترجمه محمد احمدی نژاد. چاپ اول. اصفهان: نشر خاک، ص1.

عمیدپور، م. (1388) بررسی اثرات استفاده از بخاری‌های بدون دودکش بر روی کیفیت هوای داخل، پروژه تحقیقاتی، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، دانشکده مکانیک. کارفرما: شرکت بهینه سازی مصرف سوخت ایران

ACGIH (2011) The Industrial Ventilation Manual. USA: the American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH) Ltd.

Ascione, F., L. Bellia, and A. Capozzoli, (2013) A coupled numerical approach on museum air conditioning: Energy and fluid-dynamic analysis. Applied energy. 103: p. 416-427.

Burgess, W. A. (1995) Recognition of Health Hazards in Industry. New York: Wiley Ltd.

Busch, J.F. (1992).  A tale of two populations: thermal comfort in airconditioned and naturally ventilated offices in Thailand, Energy and Buildings 18 (3/4) 235–249.

Chlela, F., et al. (2009). A new methodology for the design of low energy buildings, Energy Build. 41  982–990.

Cheesewright, R. (1968) “turbulent natural convection from a vertical plane surface”, journal of heat transfer, Transaction of ASME: 1-9

Chen, Q. (1996) “Prediction of room air motion by Reynols-Stress models”, Building and Environment, no. 31: 233-244

Corgnati, S.P. and M. Perino, (2013) CFD application to optimise the ventilation strategy of Senate Room at Palazzo Madama in Turin (Italy). Journal of Cultural Heritage. 14(1): p. 62-6.

Dafa Alla, A.A. and Bets, P.V. (1996) “Turbulent natural convection in a tall cavity”, Experimental heat transfer, no. 9: 165-194

Elder, J.W. (1965) Turbulence free convection in a vertical slot, J. Fluid Mech, report 23: 99-111

Energy Consumption Guide 19 (1993). Energy Efficiency in Offices, Energy Efficiency Office/HMSO, London

Energy Information Administration (1995). State Energy Data Report, 3–7 Tables.

Finnegan, J.J., Pickering, C.A.C., Burge, P.S. (1994).  The sick building syndrome: prevalence studies, British Medical Journal 289. 1573–1575.

Giel, p. w. and Schmidt, F. W. (1986) “all experiment study of high Rayleigh number natural convection”. In: an enclosure proceeding of the 8th International heat transfer conference, vol 4:1459-1464

Hassana. M.A , et al. (2007). Investigation of effects of window combinations on ventilation characteristics for thermal comfort in buildings. 209: 251–260

Kompatscher, K., et al. (2017) Coupled heat, moisture and CFD modeling in the built environment. in 2017 COMSOL Conference, 18-20 October 2017, Rotterdam, The Netherlands.

Loomans, M. and mook, F. van (1995) Survey on measuring indoor airflows FAGO, report 95.25.W., Eindhoven University of technology Sweden.

Markatos, N.C. and Pericleous, K.A. (1984) “Laminar and turbulent natural convection in enclosed cavity”, Int. J. Heat mass transfer, vol 27, no. 5: 755-772

Martínez-Molina, Antonio, Isabel Tort-Ausina, Soolyeon Cho, and José-Luis Vivancos (2016). 'Energy efficiency and thermal comfort in historic buildings: A review', Renewable and Sustainable Energy Reviews, 61: 70-85.

Nagano, Y., and Tagawa (1990) “An improved k-ε model for Boundary layer flows”, J. Fluid Engng Asme Trans, 112: 33-39

Olsen, D. A., Glicksman, L.R., and Ferm, H. M. (1990) “Steady state natural convection in a empty and partitioned enclosure  at high Rayleigh numbers”, J. Heat Transfer, Trans. ASME 112: 640-647

Rahaei, o. (2014) Effects of Architectural Somatic Variables on Mixed Air Conditioning Systems’ Efficiency in Industrial Buildings, Armanshahr Architecture & Urban Development Journal 12, 69-81

Sribanurekha, V, SN Wijerathne, LHS Wijepala, and C Jayasinghe. 2016. 'Effect of Different Ventilation Conditions on Indoor CO2 Levels'.

Shetabivash, H. (2015).  Investigation of opening position and shape on the natural crossventilation. Energy and Buildings 93. 1–15

Sulaiman, R.B., et al. (2011), The environmental performance of air conditioning systems in heritage buildings in tropical climates. Journal of Surveying, Construction and Property, 2(1).

Teodosiu, C., V. Ilie, and R. Teodosiu, (2014) Appropriate CFD turbulence model for improving indoor air quality of ventilated spaces. Mathematical Modelling in Civil Engineering,. 10(4): p. 28-42.

Zhao, R., Xia, Y. (1998).  Effective non-isothermal and intermittent air movement on human thermal responses, Roomvent 2. 351–357.