شبیه‌سازی سامانه‌های تهویه مطبوع و جریان هوا

سامانه‌های تهویه مطبوع به دلیل اینکه مستقیماً بر روی سلامت و آسایش افراد تأثیر می‌گذارند، از اهمیت بسزایی برخوردار هستند. ناکارآمدی این سامانه‌ها منجر سریعاً به نارضایتی ساکنین و افراد حاضر در ساختمان خواهد شد و این امر ممکن است هزینه‌ها و پیامدهای سنگینی را در پی داشته باشد. از سوی دیگر ایجاد تغییر و اصلاحات در سامانه‌های تهویه مطبوع، در زمانی که فرآیند اجرای ساختمان به پایان رسیده است و افراد در ساختمان حضور دارند، بسیار مشکل و هزینه‌بر خواهد بود. جهت حصول اطمینان از فراهم شدن آسایش حرارتی ساکنین و ایجاد کیفیت هوای مناسب در فضای داخلی ساختمان لازم است پارامترهای اثرگذار بر روی آسایش و سلامتی افراد و مرتبط با سامانه تهویه مطبوع مورد مطالعه و تحلیل قرار گیرند. در ادامه به برخی از این پارامترها اشاره شده است.

ایجاد تغییر و اصلاحات در سامانه‌های تهویه مطبوع، در زمانی که فرآیند ساخت و اجرای ساختمان به پایان رسیده و ساختمان در مرحله بهره‌برداری قرار دارد، بسیار مشکل و هزینه‌بر است.

ایجاد تغییر و اصلاحات در سامانه‌های تهویه مطبوع، در زمانی که فرآیند ساخت و اجرای ساختمان به پایان رسیده و ساختمان در مرحله بهره‌برداری قرار دارد، بسیار مشکل و هزینه‌بر است.

1-دمای هوای فضا

بدن انسان به منظور انجام فعالیت‌های مختلف مقداری حرارت تولید می‌کند و این حرارت بایستی به محیط دفع شود. از این رو دمای محیط بایستی تا حدودی از دمای بدن و سطح پوست افراد پایینتر باشد. اما باید توجه داشت که دمای هوای فضا به تنهایی نمی‌تواند تعیین کننده شرایط آسایش حرارتی افراد باشد و در شرایط مختلف با توجه به سایر پارامترها دمای آسایش متفاوت خواهد بود.

2-متوسط دمای تابشی

همانطور که اشاره شده بدن انسان به منظور کارکرد در شرایط ایده‌آل لازم است که مقداری حرارت را دفع نماید. دفع و انتقال حرارت از بدن فرد به محیط به وسیله سه روش انتقال حرارت که عبارتند از روش هدایت (Conduction)، روش جابجایی (Convection) و روش تابشی و تشعشعی (Radiation) انجام می‌شود. نرخ انتقال حرارت با روش تشعشعی تابعی از متوسط دمای تابشی سطوح مختلف فضا می‌باشد و از این رو به منظور تعیین مقدار حرارت دفع شده از افراد به روش تابشی، لازم است که دمای تابشی سطوح مختلف تعیین گردد.

شبیه سازی تهویه مطبوع

3-سرعت جریان هوا

پارامتر پر اهمیت دیگر در تعیین آسایش حرارتی افراد، سرعت جریان هوای در مجاورت افراد است. وقتی که سرعت جریان هوا د مجاورت افراد افزایش پیدا می‌کند، این افزایش سبب ارتقای ضریب انتقال حرارت جابجایی شده و در نتیجه منجر به ازدیاد انتقال حرارت جابجایی خواهد شد. این امر مبنای عملکرد انواع مختلف پنکه‌ها و بادبزن‌ها می‌باشد.

4-رطوبت هوا

کم بودن رطوبت هوا سبب بروز حساسیت و اختلالات تنفسی افراد و زیاد بودن رطوبت منجر به رشد باکتری‌ها، قارچ‌ها و افزایش بروز تقطیر رطوبت در سطوح فضا و تخریب بنا می‌شود. مقدار رطوبت نسبی هوا علاوه بر اینکه در برقراری شرایط آسایش حرارتی افراد اثر گذار است، به دلیل اینکه بر روی بار نهان تجهیزات برودتی نیز اثرگذار است، در انتخاب و تعیین تجهیزات برودتی مورد نیاز در فضا نیز از نقش مهمی برخوردار است. تجهیزات برودتی و تهویه مطبوع زمانی که به کاهش دمای هوا می‌پردازند علاوه بر بار محسوس (کاهش دمای هوا) بایستی بر بار نهان (کاهش رطوبت هوا) نیز غلبه کنند. وقتی که هوای اتاق از روی کویل خنک دستگاه برودتی عبور می‌کند، علاوه بر دما، به دلیل تقطیر رطوبت هوا بر روی سطح کویل یا اصطلاحاً تعریق کویل، رطوبت خود را نیز از دست می‌دهد. بنابراین بخشی از ظرفیت برودتی دستگاه صرف تقطیر رطوبت موجود در هوا می‌شود. از طرف دیگر تنفس و تعریق افراد حاضر در فضا سبب وارد شدن رطوبت به هوا می‌شود.

شبیه‌سازی سامانه‌های تهویه مطبوع و جریان هوا

5-سطح فعالیت و پوشش افراد

مقدار حرارتی که هر فرد بایستی در هر لحظه دفع نماید، تابع سطح فعالیت آن فرد است. در کنار این امر هرچه مقدار پوشش افراد بیشتر باشد، به منظور تأمین شرایط آسایش حرارتی لازم است که دمای هوای فضا در مقادیر پایین‌تری نگه داشته شود.

6- شوک حرارتی

در کنار تمامی موارد فوق، جهت فراهم کردن شرایط آسایش حرارتی بایستی از بروز شوک حرارتی و تجریه اختلاف دمای ناگهانی توسط افراد پرهیز شود.

7-1

7-کیفیت هوای داخل

تجربه حس کردن بوهای نامطبوع در فضاهای داخلی مختلف، ماندگاری گازها و آلاینده‌های نامطبوع در فضا، ایجاد حساسیت‌ها و آلرژی‌های مختلف برای افراد، بالا بودن غلظت آلاینده‌ها مختلف در هوا، تجربه احساس خواب آلودگی در فضاهای داخلی، عدم توانایی سامانه تهویه مطبوع در مقابل آلودگی‌های بیرونی و غیره همگی مثال‌هایی از پایین بودن کیفیت هوای داخل است. احتمالاً برای شما هم پیش آمده که در معرض هوای با کیفیت پایین قرار گرفته باشید و در این خصوص شرایط نامطلوبی را تجربه کرده باشید.

کیفیت هوای فضاهای داخلی ساختمان تأثیر بسزایی در سلامتی افراد داشته و جهت فراهم کردن احساس رضایت از شرایط محیطی در افراد لازم است که کیفیت هوای داخل در سطح بالایی قرار داشته باشد. آمارها نشان می‌دهند که در آمریکای شمالی افراد به طور متوسط بیش از 90 درصد و در اروپا به طور متوسط بیش از 85 درصد از زمان خود را در فضاهای داخلی ساختمان‌ها سپری می‌کنند. بنابراین ایجاد هوایی سالم و با کیفیت در فضاهای داخلی تأثیر چشمگیری در ارتقای سطح سلامت افراد خواهد داشت. در کنار این موضوع، تحقیقات به عمل آمده در خصوص تأثیر کیفیت هوای داخل بر عملکرد و کارایی کارکنان نشان می‌دهند که با تغییر شرایط و بهبود کیفیت هوای داخل ساختمان، دقت و سرعت عملکرد افراد ارتقا قابل توجهی خواهد یافت.

در ساختمان‌های پیچیده، بزرگ و بلند مرتبه الگوی مشخصی برای تحلیل جریان هوا با استفاده از روش‌های تحلیلی و تجربی وجود ندارد و استفاده از روش‌های تحلیلی ساده ممکن است منجر به بروز تخمین‌های اشتباه در مرحله طراحی و اجرا شود.

در ساختمان‌های پیچیده، بزرگ و بلند مرتبه الگوی مشخصی برای تحلیل جریان هوا با استفاده از روش‌های تحلیلی و تجربی وجود ندارد و استفاده از روش‌های تحلیلی ساده ممکن است منجر به بروز تخمین‌های اشتباه در مرحله طراحی و اجرا شود.

طراحان و مهندسین مکانیک معمولاً در ساختمان‌های کوچک که دارای هندسه ساده‌ای هستند، با استفاده از روش‌های تحلیلی و تجربی به تحلیل جریان هوا و سامانه‌های تهویه مطبوع می‌پردازند. اما این روش‌ها در ساختمان‌های بزرگ، بلند مرتبه و یا در ساختمان‌هایی که از هندسه‌های متفاوت و پیچیده‌ای برخوردار هستند، کاربرد چندانی ندارند و استفاده از آنها ممکان است منجر به بروز خطاهای غیر قابل جبرانی شود. به عنوان مثال جهت تحلیل نحوه توزیع هوا و سامانه تهویه مطبوع در یک فضای بزرگ مانند شبستان یک مسجد، فضای آتریوم یک مجتمع تجاری، فضای آتریوم یک هتل بزرگ، ساختمان‌های با کاربری و نقشه‌های خاص، سالن‌های با ارتفاع سقف زیاد، اماکن تاریخی، تالارهای اجرای تئاتر و کنسرت، استادیوم‌ها و سالن‌های ورزشی و یا فضاهایی که افراد با تراکم بالایی در آنها حضور دارند، لازم است که از روش‌های دینامیک سیالات محاسباتی استفاده شود. در این ساختمان‌ها الگوی مشخصی برای تحلیل جریان هوا با استفاده از روش‌های تحلیلی و تجربی وجود ندارد و استفاده از روش‌های تحلیلی ساده ممکن است منجر به بروز تخمین‌های اشتباه در مرحله طراحی و اجرا شود.

علاوه بر موارد فوق، جهت بهینه‌سازی سامانه‌های تهویه مطبوع، طراحی سامانه‌های تهویه مطبوع غیرعامل (Passive) و سامانه‌های تهویه طبیعی و طراحی ساختمان‌های سبز و با انرژی صفر استفاده از روش‌های شبیه‌سازی عددی و دینامیک سیالات محاسباتی امری اجتناب ناپذیر و پرکاربرد می‌باشد.

جهت بهینه‌سازی سامانه‌های تهویه مطبوع، طراحی سامانه‌های تهویه مطبوع غیرعامل (Passive) و سامانه‌های تهویه طبیعی و طراحی ساختمان‌های سبز و با انرژی صفر استفاده از روش‌های شبیه‌سازی عددی و دینامیک سیالات محاسباتی امری اجتناب ناپذیر و پرکاربرد می‌باشد.

جهت بهینه‌سازی سامانه‌های تهویه مطبوع، طراحی سامانه‌های تهویه مطبوع غیرعامل (Passive) و سامانه‌های تهویه طبیعی و طراحی ساختمان‌های سبز و با انرژی صفر استفاده از روش‌های شبیه‌سازی عددی و دینامیک سیالات محاسباتی امری اجتناب ناپذیر و پرکاربرد می‌باشد.