ارتقاء کیفیت جریان هوای داخل تحت تأثیر دیوارهای جداکننده داخلی در فضاهای اداری مجهز به سیستم‌های تهویه مطبوع با روش CFD

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه معماری، واحد آبادان، دانشگاه آزاد اسلامی، آبادان، ایران

2 استادیار گروه معماری، دانشکده معماری، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران، ایران

چکیده

جریان هوای داخل در فضای بسته معماری، علاوه بر این‌که به موقعیت و شرایط دمنده‌ها و مکنده‌های سیستم‌های تهویه وابسته است، تابع دیوارهای جداکننده داخلی و موقعیت قرارگیری آن‌ها در فضا نیز می‌باشد. جریان هوای همگن و یکنواخت در تراز کارکنان از ملزومات آسایش حرارتی بوده که به‌طور عمده به‌دلیل استقرار نامناسب دیوارهای جداکننده و نیز موقعیت دمنده‌ها و مکنده‌ها این جریان برقرار نمی‌شود و بعضاً در بخش‌هایی، جریان هوای مطبوع وجود ندارد.روش انجام این پژوهش، یک روش ترکیبی بوده که راهبردهای تحقیق تجربی، شبیه‌سازی و پژوهش موردی را درگیر می‌نماید: این مقاله روش دینامیک سیال محاسباتی (CFD) را جهت پیش‌بینی سرعت و جهت حرکت جریان هوای داخل در فضای بسته اداری و نیز ارتقای همگنی جریان هوای داخل در تراز کارکنان واحد اداری به‌کار می‌گیرد. مقایسه بین اندازه‌گیری‌های تجربی و نیز شبیه‌سازی‌های عددی، علاوه بر افزایش دقت محاسبات، خطاهای آزمایشگاهی را مشخص نموده و تأییدی بر روایی روش تحقیق نیز می‌باشد. کلیه مشاهدات و آزمون‌ها در یک نمونه موردی تصادفی در اهواز (اقلیم گرم و نیمه مرطوب که نیاز به خنک‌کنندگی فراوان با کمک سیستم‌های تهویه مطبوع اختلاطی دارد) انجام می‌گیرد. شبیه‌سازی‌های عددی این پژوهش با استفاده از نرم‌افزارهای Gambit و Fluent انجام گرفته‌اند. نتایج نشان می‌دهد علاوه بر محل قرارگیری دریچه‌های پخش‌کننده جریان هوا، موقعیت دیوارهای جداکننده داخلی از نظر ارتفاع بر جریان هوای داخل تأثیرگذار است و طراحی صحیح آن‌ها می‌تواند شکل جریان هوای داخل را همگن و قابل پیش‌بینی نماید

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Improvement of Indoor Air Flow Quality under the Influence of Internal Partition Walls in Air-Conditioned Office Spaces Using CFD Method

نویسندگان [English]

  • Amin Roasaei 1
  • Omid Rahaei 2
1 Department of Architectural, Abadan Branch, Islamic Azad University, Abadan, Iran
2 Professor Assistant of Architecture, Department of Architecture, School of Architecture and Urban Design Engineering, Shahid Rajaei Teacher Training University, Tehran, Iran
چکیده [English]

The indoor airflow in the closed architectural space is also a function of the internal partition walls and their positions in the space, in addition to being dependent on the position and conditions of the blowers and suckers of the ventilation systems. Homogeneous and uniform airflow at the employee level is required for the provision of thermal comfort, which is not created mainly due to improper establishment of partition walls, as well as the positions of blowers and suckers, and in some parts, there is no desired airflow. The present study is carried out using a mixed research method involving empirical research, simulation and case study. In the present study, the computational fluid dynamics (CFD) method is applied to predict the velocity and direction of indoor airflow in the closed office space and also to improve the homogeneity of the indoor air flow at the level of the employees of an administrative unit. The comparison between experimental measurements and numerical simulations identifies laboratory errors and confirms the validity of the research method, in addition to increasing the accuracy of calculations. All observations and tests are performed in a randomized case study in Ahvaz (an area with a hot semi-humid climate in which it is required to provide abundant cooling using mixed air conditioning systems). Numerical simulations of this study are carried out using Gambit software and Fluent software. The results show that in addition to the location of the airflow distributor valves, the position of the internal partition walls, in terms of their height, affects the indoor airflow, and the proper design of them can make the indoor airflow homogeneous and predictable

کلیدواژه‌ها [English]

  • Office Space
  • Air Conditioning Systems
  • Internal Partition Walls
  • Homogeneous Airflow
  • CFD Method
Aryal, P., & Leephakpreeda, T. (2015). CFD Analysis on Thermal Comfort and Energy Con-sumption Effected by Partitions in Air-Conditioned Building. International Conference on Alternative Energy in Developing Countries and Emerging Economies, 79, 183-188. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1876610215021918

Bauman, F.S., Faulkner, D., Arens, E.A., Fisk, W.J., Johnston, L.P., McNeel, P.J., Pih, D., & Zhang, H. (1992). Air Movement, Ventilation, and Comfort in a Partitioned Office Space. Journal ASHRAE Transactions, 98(1), 756-780. https://escholarship.org/content/qt745891v4/qt745891v4.pdf

Calay, R.K., Borresen, B.A., & Hold, A.E. (2000). Selective Ventilation in Large Enclosures. Energy and Buildings, 32 (2000), 281-289, 2000 Elsevier Science S.A. https://www.academia.edu/4156816/Selective_ventilation_in_large_enclosures

Cao, Q., & He, X.G. (1994). Cross Ventilation and Room Partitions: Wind Tunnel Experi-ments on Indoor Airflow Distribution. ASHRAE Transactions, 100(2), 208-19. https://www.techstreet.com/standards/3803-cross-ventilation-and-room-partitions-wind-tunnel-experiments-on-indoor-airflow-distribution?product_id=1716434

Chow, W.K., & Tsui, K.F. (1995). Airflow Studies in a Forced Ventilated Chamber with Low Partitions. ASHRAE Transactions, 101(2), 125-35. https://www.researchgate.net/publication/317090065_AIRFLOW_STUDIES_IN_A_FORCED_VENTILATED_CHAMBER_WITH_LOW_PARTITIONS

Farzamshad, M. (2009). Fundamentals of Planning and Office Design. Tehran: Jahan Jame Jam. 

Fayaz, R., & Atrvash, A. (2016). The Effect of Sash on the Air Flow in the Interior Case Study: Zinat Al-Molk Shiraz House. Journal of Iranian Architecture & Urbanism, 6(9), 19-26. http://www.isau.ir/article_61996.html

Grote, L.V.D. (2013). Research Methods in Architecture. (A.R. Eynifar,Trans.). Tehran Uni-versity Press, Tehran, Iran.

Jiang, Y., & Chen, Q. (2001). Study of Natural Ventilation in Buildings by Large Eddy Sim-ulation. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 89 (2001), 1155–1178, 2001 Elsevier Science Ltd. https://engineering.purdue.edu/~yanchen/paper/2001-9.pdf

Khan, N., Su, Y., & Riffat, S.B. (2008). A Review on Wind Driven Ventilation Techniques. Energy and Buildings, 40(8), 1586-1604, 2008 Elsevier B.V. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378778808000443

Lau, J., & Chen, Q. (2006). Energy Analysis for Workshops with Floor–Supply Displacement Ventilation under the U.S. Climates. Energy AND Buildings, 38(2006), 1212–1219, 2006 Elsevier B.V. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378778806000430

Lee, H., & Awbi, H.B. (2004). Effect of Internal Partitioning on Indoor Air Quality of Rooms with Mixing Ventilation Basic Study. Building and Environment, 39(2), 127–41. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0360132303001744

Lin, Z., Chow, T.T., Fong, K.F., Tsang, C.F., & Wang, Q. (2004). Comparison of Perfor-mances of Displacement and Mixing Ventilations, Part II: Indoor Air Quality. International Journal of Refrigeration, 28(2005), 288–305, 2004 Elsevier Ltd and IIR. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0140700704000696

Nicol, F., & Humphreys, M. (2002). Adaptive Thermal Comfort and Sustainable Thermal Standard for Building.Energy and Building, 34(6), 563- 572. https://www.researchgate.net/publication/222402882_Adaptive_Thermal_Comfort_and_Sustainable_Thermal_Standards_for_Buildings

Seduikyte, L., & Bliudzius, R. (2005). Pollutants Emission from Building Materials Andtheir Influence on Indoor Air Quality and People Performance in Offices.Civil Engineering and Management, 11(2), 137-144. https://www.researchgate.net/publication/331227120_Pollutants_emission_from_building_materials_and_their_influence_on_indoor_air_quality_and_people_performance_in_offices

Sekhar, S.C. (1995). Higher Space Temperatures and Better Thermal Comfort- A Tropical Analysis. Energy and Building, 23(1), 63-70. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/037877889500932N

Shaw, C.Y. (1997). Maintaining Acceptable Air Quality in Office Buildings through Ventila-tion. National Research Council of Canada Januray, 3, 1206-1220. https://nrc-publications.canada.ca/eng/view/accepted/?id=5ce65c15-0fe8-438f-9ea3-40300ab4325e

Tian, L., Lin, Z., Liu, J., Yao, T., & Wang, Q. (2011). The Impact of Temperature on Mean Local Air Age and Thermal Comfort in a Stratum Ventilated Office. Building and Environment, 46(2), 501-51. https://www.researchgate.net/publication/222194108 

Van Hoof, J., Mazej, M., & Hensen, J. (2010). Thermal Comfort: Research and Practice. Frontiers in Bioscience. Journal and Virtual Library, 15(2) 765- 788. https://www.researchgate.net/publication/258291389_Thermal_comfort_Research_and_practice

Wade III, W.A., Cote, W.A., & Yocom, J.E. (1975). A Study of Indoor Air Quality. The Air Pollution Control Association, 25(9), 933-939. https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/00022470.1975.10468114

Wu, S., & Sun J.Q. (2012). Two-Stage Regression Model of Thermal Comfort in Office Buildings. Building and Environment, 57, 88-96. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0360132312001333

Yuan, X., Chen, Q., & Glicksman, L.R. (1998). A Critical Review on Displacement Venti-laion. Journal ASHRAE Transactions, 104(1A), 78-90. https://www.researchgate.net/publication/285237271_A_critical_review_of_displacement_ ventilation