CFD

تهویه طبیعی یکی از مؤثرترین عوامل در ایجاد آسایش حرارتی است. این عامل با بهرهگیری از کوران هوا، کاهش رطوبت نسبی و افزایش تبخیر سطحی موجب ایجاد شرایط آسایش در اقلیمهای گرم و مرطوب میشود. در دوران معاصر با توجه به اهمیت انرژیهای تجدیدناپذیر از جمله سوختهای فسیلی و همچنین افزایش آلودگیهای زیستمحیطی، نقش تهویه طبیعی در ساختمان به لحاظ سازگاری ساختمان با محیطزیست حایز اهمیت است. سازندگان بنا در دزفول به عنوان یکی از شهرهای اقلیم گرم و نیمه مرطوب جهت تعدیل شرایط آب و هوایی در مسکن به ساخت فضایی در عمق 5 تا 12 متری در زیرزمین پرداختهاند. این فضای زیرزمینی به نام شوادون(Shavadoon) به عنوان یکی از راهکارهای مناسب جهت انطباق با محیط و ایجاد شرایط آسایش حرارتی با استفاده از ثبات دمای سالانه زمین و تهویه طبیعی است. این پژوهش در ابتدا به شناسایی عوامل مشترک و انتخاب شرایط کالبدی تأثیرگذار در تهویه شوادون میپردازد، سپس اثر تهویه طبیعی را در گونههای مختلف شناساییشده با استفاده از مدلسازی CFD جهت ایجاد شرایط آسایش حرارتی مورد بررسی قرار میدهد.

پژوهش پیش رو با هدف بررسی عناصر کنترلی جریان سیال در فضاهای داخلی معماری سنتی ایران و به صورت خاص در شهر شیراز صورت گرفته است. عناصری مانند ارسی ها که در این معماری جایگاه ویژه ایی دارند، نقش مهمی را در کیفیت هوای داخل و آسایش حرارتی ایجاد می کنند. بررسی های صورت گرفته با کمک شبیه سازی رایانه ایی جریان سیال (CFD) در این پژوهش، این ادعا را ثابت می کند که گشایش بیشتر ارسی ها باعث جریان یافتن هوا در بخش بیشتری از اتاق می شود اما لزوماً با افزایش سرعت آن همراه نیست. برای بررسی دقیق تر این مورد، خانه زینت الملک شیراز را به عنوان نمونه موردی انتخاب و با توجه به جهت گیری ساختمان و سرعت و جهت باد غالبشیراز در تیرماه شبیه سازی را در شرایط توربیولنت انجام دادیم تا بتوان ارسی ها و ارتباط آن با فضاهای ارتباطی را به درستی در کنار دیگر عناصر فضایی موجود، مورد بررسی قرار داد. بررسی ها برای سه حالت متفاوت قرارگیری ارسی - باز، نیمه بسته، بسته - صورت پذیرفت و در تمامی آنها درهای اتاق را که منتهی به راهرو می شوند کاملا باز فرض کردیم. سرعت جریان هوا در نقاط پرفشار برای هر سه حالت یکسان است. این در حالیست که هندسه جریان در هر وضعیت بسیار متفاوت است. ارسی های باز با هدایت مستقیم جریان از حیاط به بالای اتاق باعث حرکت و چرخش سیال در حجم قابل توجهی از اتاق شده، ارسی های نیمه بسته باعث ایجاد جریانی محدود در ارتفاع پایین اتاق اما با حجم جابجایی کمتر هوا نسبت به حالت قبل می شود و در حالت بسته حرکت و جابجایی هوا از طریق گوشواره های کنار اتاق تنها در بخش میانی اتاق صورت می گیرد. لذا با کنترل این عناصر، علاوه بر دستیابی به هندسه های متفاوت جریان، می توان میزان حجم هوای جابجا شونده در اتاق را نیز تغییر داد.

امروزه افزایش آلودگی های زیست محیطی در اثر استفاده از سوخت های فسیلی برای تأمین آسایش حرارتی، یکی از معضلات این حوزه به شمار می رود. با رجوع به معماری گذشته می توان دریافت که تأمین تهویه طبیعی با بهره گیری حداکثری از نیروهای طبیعی (در این مقاله: باد) صورت می گرفته است. بنابراین می توان این گونه برداشت کرد که استفاده از روش های بومی به نوبه خود می تواند حل کننده مسائل و معضلات به وجود آمده در حوزه تهویه مطبوع بناهای جدید گردد. این مقاله گونه های مختلف اتاق در مسکن بومی موجود در روستای قلعه نوی سیستان را (که در نتیجه مطابقت با شرایط طبیعی منطقه و تأمین آسایش حرارتی در نسبت با فضای بیرون شکل گرفته اند) شناسایی کرده و رفتار باد در هریک از گونه ها را به لحاظ تهویه طبیعی مورد تحلیل و بررسی قرار داده و در نهایت گونه بهینه از نظر تهویه طبیعی انتخاب نموده است. در این پژوهش، ابتدا با استفاده از روش تحقیق کیفی، به صورت توصیفی- تحلیلی و با تکیه بر برداشت های میدانی از خانه های بومی روستای قلعه نو، به شناسایی و بررسی روش های استفاده از باد در مسکن بومی پرداخته شد و در ادامه به کمک مدل سازی CFD، با انتخاب گونه های غالب اتاق از نظر نحوه تهویه طبیعی، تحلیل رفتار باد در این گونه ها با استفاده از روش تحقیق شبیه سازی به وسیله نرم افزارهای Gambit 2.4.6 (جهت ساخت هندسه مسکن و ایجاد شبکه مش) و Ansis fluent 15 (جهت تحلیل رفتار باد) انجام گرفته است. به منظور اعتبارسنجی پژوهش، به کمک بادسنج دیجیتال، اندازه گیری های محیطی در محل انجام شده است. در نتیجه تحلیل ها، اتاق هایی که دارای کشیدگی شمال شرقی- جنوب غربی و در جهت عمود بر باد غالب منطقه بوده و از تمام عناصر بومی مانند «کُلَک» در سقف، دریچه های مشبک و «صورک» در دیوار جبهه شمال غربی با پراکندگی مناسب در سطح دیوار، جهت تهویه مطبوع بهره برده است به عنوان گونه بهینه اتاق در مسکن بومی انتخاب می شود ولی با توجه به محدودیت در ساخت کلک، در مسکن جدید تنها می توان از صورک و دریچه های مشبک استفاده کرد.

اهداف: ریزگردها از جمله چالش های زیست محیطی، در مناطق خشک، بوده که باعث برهم زدن آسایش انسان می شوند. باد، اصلی ترین عامل حرکت ریزگردها است و الگوی حرکتی باد، در شهرها، از معماری شهرها و ساختمان ها اثر می پذیرد. وجود حفره در فرم، از اقدامات طراحی فرم است که بر بار باد و جریان ریزگردها اثر می گذارد. هدف این پژوهش بررسی مقایسه ای از توزیع ریزگردها در ساختمان بلند دارای حفره افقی، با متغییر تعداد و حجم حفره، می باشد. روش ها: مطالعه عددی توسط دینامیک سیالات محاسباتی انجام شده است. در شبیه سازی از مدل آشفتگی کاامگا اس اس دی استفاده شده و تغییرات الگوی جریان باد و توزیع ریزگردها، ارزیابی می شود. به جهت ورود داده های نرم افزاری، شامل اندازه، نوع و مقدار ذرات و همچنین اعتبارسنجی نرم افزار، از روش نمونه برداری میدانی استفاده شده است. یافته ها: یافته های تحقیق نشان می دهد هرچه تعداد حفره ها در حجم بیشتر و اندازه آن ها کوچک تر شوند، سرعت باد در داخل حفره ها کاهش یافته و از طرفی رفتار حرکتی باد و به طبق آن رفتار پراکنشی ذرات، یکنواخت تر می شوند. همچنین در این حفره ها غلظت ذرات معلق بیشتر و اندازه آن ها کوچک تر می شوند. نتیجه گیری: نتایج نشان می دهد طراحی فرم با تعداد حفره بیشتر و حجم حفره کوچک تر، برای مقابله با پدیده ریزگردها و رسیدن به آسایش در محیط های داخلی، مناسب تر است. علاوه بر این، طراحی بازشوها در ارتفاعات بالاتر و عمق حفره ها، نرخ فرونشست ذرات ریزگرد را در فضاهای داخلی، کاهش می دهد.

هدف: امروزه تحقیق بر روی کارکرد بادگیرها به عنوان سامانه غیرفعال در پهنه گرم وخشک مسکن روستایی کشور جهت برقراری شرایط آسایش حرارتی بسیار حائز اهمیت است. بادگیرها به عنوان یک عنصر اقلیمی در ساخت وسازهای جدید جایگاه پیشین خود را از دست داده اند و بومیان مناطق گرم وخشک به جای این گونه اندام ها به سیستم های سرمایشی متداول نظیر کولر آبی و گازی روی آورده اند. یکی از مظاهر معماری بومی در کشورمان در پهنه گرم وخشک، استان یزد است. هدف این پژوهش بررسی تأثیر بادگیر یک طرفه در تأمین آسایش حرارتی از طریق تهویه طبیعی در مسکن روستایی این استان است. روش پژوهش: در این پژوهش، ابتدا به روش کیفی به صورت توصیفی تحلیلی و سپس با مطالعات میدانی از الگوی مسکن روستایی این پهنه (روستای بُندُرآباد) به بررسی روش های استفاده از باد در تهویه طبیعی این پهنه با استفاده از اندام اقلیمی بادگیر پرداخته شد. متغیر وابسته پژوهش آسایش حرارتی و متغیر مستقل سرعت باد است. در ادامه با استفاده از نرم افزار های تحلیل دینامیک سیالاتی محاسباتی (CFD) به بررسی رابطه بین متغیرها پرداخته شده است که در نهایت به بررسی تأثیر حالت های مختلف بادگیر یعنی وضع موجود، افزایش ارتفاع پایه بادگیر به میزان دو متر و کاهش ارتفاع پایه بادگیر (دو متر) منجر شد. یافته ها: مطالعات نشان می دهد عملکرد بادگیر در حالت وضع موجود که در ارتفاع چهارمتری از کف بام قرار دارد و باد به صورت عمود بر دهانه بادگیر وارد می شود بهترین عملکرد را دارد و در حالت ارتفاع بیشتر با وجود این که سرعت جریان باد در فضای مورد بررسی بیشتر است، اما سرعت جریان باد در محدوده ای است که ایجاد جریان های نامنظم در فضای مذکور (تابستان نشین) ایجاد می کند. با بررسی حالت دیگر (ارتفاع کمتر بادگیر) در بررسی شبیه سازی ها مشاهده گردید که با کم شدن ارتفاع، سرعت باد در فضای تابستان نشین کاهش می یابد و عملکرد مورد قبولی را ندارد. یافته های پژوهش نشان می دهد که سایر اجزا در کالبد ساختمان در تکمیل فرآیند آسایش حرارتی مؤثر بوده و با حذف هر یک از آنها، فرآیند مذکور ناقص می ماند. نتیجه گیری: پیشنهاد می گردد در این نوع مسکن از ایجاد روزنه های بزرگ در دیوار اتاق های تابستانی خودداری گردد و به جای آن از دهانه های کوچک استفاده شود که نقش تکمیلی در فرآیند تهویه طبیعی را فراهم می سازند؛ زیرا ایجاد دهانه های بزرگ باعث کاهش فشار منفی در اتاق مورد بررسی شده و فرآیند آسایش حرارتی را مختل می سازد.