سیدعلی رضا ذوالفقاری
-
ارزیابی عملکرد منبع ذخیره حرارتی در اتصال با برج خنک کن جهت تامین آب سرد مورد نیاز سیستم سرمایش سقفی
سیستم های ذخیره انرژی حرارتی می توانند نیاز به انرژی در زمان بیشینه تقاضا را کاهش دهند. در این سیستم، انرژی در زمان غیر اوج ذخیره می شود و در زمان اوج مصرف، امکان استفاده از این انرژی برای مصرف کننده فراهم می گردد. در تحقیق حاضر عملکرد سیستم ذخیره سازی انرژی در اتصال با برج خنک کن، به عنوان تنها منبع سرمایشی سیستم سرمایش سقفی مورد ارزیابی قرار گرفته است. با توجه به اینکه عملکرد برج خنک کن به شرایط محیطی بستگی دارد، عملکرد سیستم سرمایشی مذکور در مناطق مختلف آب و هوایی بررسی شده است. عملکرد این سیستم برای چهار شهر تهران، شیراز، تبریز و بندرعباس که به ترتیب به نمایندگی از اقلیم های معتدل و مرطوب، گرم و خشک، سرد و گرم و مرطوب انتخاب شده اند بررسی شده است. نتایج تحقیق نشان می دهد که با ذخیره سازی آب سرد تولیدی توسط برج خنک کن در ساعات غیر اوج مصرف و استفاده از این آب سرد در ساعات اوج مصرف، مقادیر بیشینه ضریب عملکرد سیستم سرمایشی برای شهرهای تهران، شیراز، تبریز و بندرعباس به ترتیب 5/8، 14، 5/12 و 10 حاصل می گردد. همچنین، با استفاده از این سیستم در بیشتر ساعات کارکرد سیستم سرمایش، دمای آب ارسالی به سیستم سرمایش سقفی حداقل 2 تا C 3 کمتر از دمای آب خروجی از برج می باشد که مزیت استفاده از مخزن ذخیره حرارتی را مخصوصا در ساعات اوج مصرف نشان می دهد. نتایج تحقیق حاکی است که سیستم طراحی شده در شهر تهران با اقلیم معتدل و مرطوب قادر به تامین شرایط آسایش حرارتی در 90% ساعت های اداری است.
کلید واژگان: ذخیره ساز انرژی حرارتی, برج خنک کن, سرمایش تابشی, آسایش حرارتی, ضریب عملکردThermal energy storage systems can reduce the need for energy during peak demand times. In this system, energy is stored during non-peak times and is used during peak demand times. In this research, the performance of the energy storage system in connection with the cooling tower as a sole cooling source of radiant ceiling system has been assessed. Since the performance of the cooling tower depends on the environmental conditions, the performance of the cited cooling system has been investigated in different climate zones. The performance of this system has been evaluated in four cities of Tehran, Shiraz, Tabriz and Bandar Abbas, which are representative of temperate and humid, hot and dry, cold and hot and humid climates respectively. The results presented that by storing the chilled water which is produced by the cooling tower in non-peak hours and using this water in peak hours, the maximum COP of the cooling system could increase to 8.5, 14, 12 and 10 in cities of Tehran, Shiraz, Tabriz and Bandar Abbas, respectively. Furthermore, it can be seen that after implementation of the mentioned cooling system, the chilled water temperature of radiant ceiling system is at least 2 to 3°C lower than the temperature of the water which is provided by the tower in majority of occupant attendance hours, especially during peak demand times. The results indicated that the proposed cooling system in Tehran with a temperate climate is able to provide thermal comfort conditions in 90% of attendance times.
Keywords: Thermal energy storage, Cooling tower, Radiant cooling system, Thermal comfort, Coefficient of performance -
تحقیق حاضر باهدف تحلیل تاثیر جانمایی دریچه ورود هوا و مشخصه های جریان بر عملکرد یک سیستم تهویه انفرادی صورت پذیرفته است. به این منظور یک اتاق اداری مجهز به سیستم تهویه انفرادی باحضور آدمک گرمایی، به صورت عددی شبیه سازی شده است. برای دریچه ورود هوا سه جانمایی مختلف (مقابل پا، مقابل شکم و مقابل صورت) و برای هر جانمایی دو دمای هوای ورودی (16 و 20 درجه سلسیوس) و دو سرعت وزش (1 و 2 متر بر ثانیه) درنظر گرفته شده است. در نهایت، توزیع دما، توزیع سرعت هوا و احساس گرمایی کلی و موضعی بخش های مختلف بدن تعیین شده است. در برخی حالت ها با تغییر جانمایی دریچه از مقابل پا به مقابل شکم و سر، احساس کلی بدن به ترتیب تا 54/0 و 6/0 واحد خنک تر شده است. در تمام حالت ها دست و سر احساس خنک تری نسبت به احساس کل بدن داشته اند که نشان می دهد در سیستم تهویه انفرادی، برهنگی تاثیر قابل توجهی بر احساس عضو دارد. سر برخلاف پا، یک عضو موثر برای سرمایش غیریکنواخت در شرایط گرم بوده و به دلیل تاثیر آن بر احساس کلی بدن، سرمایش سر می تواند راهکاری موثر برای کاهش مصرف انرژی باشد.
کلید واژگان: تهویه غیریکنواخت, جانمایی دریچه ورودی, تهویه انفرادی, احساس گرمایی موضعی, آسایش گرمایی, سیستم های آسایش انفرادیThe present study aimed to investigate the effects of air inlet location and flow characteristics on the performance of a personalized ventilation system. For this purpose, a near-body personalized ventilation system is numerically simulated in an office room with the presence of a thermal manikin. Three air inlet arrangements (in front of the feet, in front of the abdomen, in front of the face) were modeled, two air temperatures (16 and 20℃) and two air velocities (1 and 2m/s) were assigned to each arrangement. Finally, airflow temperature distribution, velocity distribution, and the overall and local temperature and thermal sensation of different body segments are determined. In some cases, by changing the air inlet placement from the front of the feet to the abdomen and head, the whole-body thermal sensation is cooled by 0.54 and 0.6 units, respectively. In all cases, hands and head felt cooler than the wholebody thermal sensation, which shows that the bareness of a segment has a significant effect on its feeling in personalized ventilation systems. Unlike the foot, the head is an effective local segment for non-uniform cooling purposes in warm conditions, and due to its effect on the whole-body thermal sensation, cooling the head would be an effective way to reduce energy consumption.
Keywords: Non-uniform Ventilation, Air Inlet Position, Personalized Ventilation, Local Thermal Sensation, Thermal Comfort, Personal Comfort Systems -
در این پژوهش، تاثیر پوشش ناحیه پا بر احساس حرارتی موضعی و کلی افراد تحت یک سیستم تهویه انفرادی در محیط اداری به صورت آزمایشگاهی بررسی شده است. براین اساس، احساس حرارتی کلی و موضعی افراد به ازای دو حالت جانمایی دریچه (روی میز و زیر میز) و دو حالت پوشش (A:پوشش اداری متداول با مقاومت حرارتی 0.58clo و B:پوشش مشابه ولی فاقد کفش و جوراب) در سه حالت دمای ورودی مختلف (16، 24 و C32°) مورد ارزیابی قرار گرفته است.نتایج نشان داد که پوشش ناحیه پا می تواند تاثیر قابل ملاحظه ای بر احساس حرارتی افراد داشته باشد. ضمن اینکه عدم وجود پوشش ناحیه پا، پراکندگی شاخص احساس بخش های مختلف بدن را افزایش می دهد. بطوریکه اختلاف میان احساس حرارتی بخش های مختلف بدن در شرایط پوشش A و قرارگیری دریچه روی میز حدود 0.5 است؛ درحالیکه این میزان در شرایط پوشش B و جانمایی دریچه زیر میز به حدود دو برابر و مقدار 1 می رسد. همچنین، نتایج نشان داد اگر دمای ورودی C16° باشد ویا افراد فاقد پوشش در ناحیه پا باشند، نمی توان از نارضایتی حرارتی افراد جلوگیری کرد.
کلید واژگان: سیستم تهویه انفرادی, احساس حرارتی موضعی, پوشش پا, جانمایی دریچه, احساس کلی, نارضایتی حرارتیIn this study, the effect of foot wearing on local and overall thermal sensation has been experimentally investigated under a personalized ventilation system in an office. Accordingly, the overall and local sensation of occupants for two arrangements of diffusers (desktop and under the desk) and two different clothing (A: conventional office clothing with thermal resistance of 0.58clo and B: similar clothing without shoes and socks) and three different inlet temperatures (16, 24 and 32°C) have been evaluated. The results showed that the feet wearing has a significant effect on the thermal sensation. In addition, the lack of coverage of the foot area increases the deviations between the sensations of various parts of the body. So, that the difference between the sensation of various segments under the conditions of using clothing A and the desktop arrangement for the diffusers is about 0.5; while this amount in the conditions of under the desk diffusers and using clothing B reaches about twice and the value of 1. Also, the results showed that if the inlet temperature is 16°C or occupants are not used the foot wearing, thermal dissatisfaction cannot be prevented.
Keywords: Personal ventilation, Local sensation, Foot wearing, Diffusers’ arrangement, Overall sensation, thermal dissatisfaction -
مدل های گرما تنظیم مبتنی بر عملکرد حسگرهای حرارتی پوستی به دلیل نزدیکی به فیزیک حاکم بر درک حرارتی بدن در سال های اخیر مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. بر همین اساس، مدل های زیادی از جمله مدل های STB، ITB، MSTB و JOSTB برای ارزیابی شرایط حرارتی بدن ارایه شده است. در تحقیق حاضر و در راستای تکمیل پژوهش های پیشین، یک مدل فردی-بخشی (IMTB) معرفی شده است. مدلی که علاوه بر پیش بینی دمای بخش های مختلف، تاثیر عوامل فردی مانند قد، وزن، سن، جنسیت و شاخص توده بدنی بر دمای موضعی و کلی بدن را ارزیابی می کند. در این تحقیق بدن از 17 بخش، 3 لایه و سیستم گردش خون متشکل از سرخرگ، سیاهرگ و سیاهرگ های سطحی تشکیل و تاثیر عوامل فردی بر پارامترهای فیزیولوژیکی و سازوکارهای انتقال و گرما تنظیم بدن بررسی شده است. همچنین، در نهایت صحت عملکرد مدل جدید برای پیش بینی دمای موضعی و میانگین پوست با نتایج آزمایشگاهی مختلف مورد اعتبارسنجی قرارگرفته است. نتایج نشان می دهد مدل توسعه یافته جدید ضمن درنظر گرفتن شرایط فردی، توانایی قابل قبولی در تخمین دمای بدن دارد و می تواند دمای بخش های مختلف بدن را با متوسط خطای 4/0 درجه سلسیوس پیش بینی نماید.
کلید واژگان: آسایش حرارتی, خصوصیات فردی, شرایط غیریکنواخت حرارتی, گرما تنظیم چند بخشی فردی, حسگرهای پوستThermoregulatory models based on thermoreceptors have attracted the attention of researchers in recent years due to their conformity with the basis of human thermal perception. For this reason, various models have been presented such as STB, ITB, MSTB and JOSTB. In the present study and in continuation of previous studies, an individual multi-segment thermoregulatory bioheat (IMTB) model has been introduced which can evaluate the temperature of various segments of the body by considering the effects of individual parameters such as height, weight, age and gender. In this study, the body is subdivided into 17 segments, 3 layers and the blood circulatory system consists of arteries, veins and superficial veins. Also, the effects of individual parameters on physiological parameters, thermoregulatory mechanisms and heat transfer of the body have been investigated. Finally, the performance of the new model in predicting local and mean skin temperature was validated against different experimental data. The results indicate that by considering the individual parameters, the new model can precisely predict the local skin temperature with mean absolute error of 0.4℃.
Keywords: thermal comfort, Individual parameters, Non-uniform thermal conditions, Individual multi-segment thermoregulatory bioheat model, Cutaneous thermoreceptors -
مدلسازی تاثیر سیستم گردش خون بدن متشکل از رگ ها و مویرگ های فراوان بر شرایط حرارتی بدن، پیچیدگی های زیادی داشته که باعث شده دربسیاری از مدلهای تنظیم حرار ت بدن با فرضیات بسیار ساده کننده و غیردقیق، درنظرگرفته شود. مدل چندبخشی مبتنی بر حسگرهای حرارتیMSTB، خون را به صورت یک نقطه با ظرفیت حرارتی مشخص فرض کرده که با دمای یکسان و از طریق یک سیستم گردش خون ساده با اندام ها تبادل حرارت دارد. این فرضیه باعث خطای زیاد در ارزیابی دمای برخی از اندام ها می شود. لذا در این مقاله با اصلاح سیستم گردش خون، تشریح نحوه و ترتیب گردش خون در اندام ها و درنظرگرفتن حسگرهای پوستی مدل چندبخشی JOSTB با تقسیم بدن به 17بخش، 3لایه و عروق (سیاهرگ-سرخرگ) معرفی شده است. همچنین معادلات انتقال جرم و حرارت و موضعی سازی شده پنس برای تعیین دمای بافت بخش های مختلف بدن همراه با شرایط مرزی مناسب بیان شده است. نتایج اعتبارسنجی مدل جدید با مدلMSTB و نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد که مدل جدید دمای بخش های مختلف را با دقت قابل قبولی پیش بینی می کند. به طوریکه متوسط خطا برای تخمین دمای پوست بخش های مختلف در شرایط دمایی محیطی گسترده (°C10-50) برای مدل هایMSTB و JOSTB به ترتیب برابر °C3/2 و °C1/1 است.
کلید واژگان: حسگرهای حرارتی, شرایط غیریکنواخت حرارتی, گردش خون, مدل های زیست-گرماییModeling body’s circulatory system with many vessels and capillaries and its effects on the body thermal conditions is complex. many thermoregulatory models have tried to model the effect of the circulatory system with simplistic and inaccurate assumptions. The MSTB model considers the blood as a node with specific heat capacity and constant temperature depends on the overall body thermal conditions. This assumption can lead to significant errors in estimating the some organs temperature. Therefore, a JOSTB model has been introduced by the approach of modifying the blood circulatory system. In this model, the body is divided into 17 segments and 3 layers and blood flow in the organs with arteries in the core of each segment is considered. The heat and mass transfer and the localized Pennes equations in different segments have been used to determine tissue temperature. Comparing JOSTB results with MSTB and experimental results show that JOSTB accurately predicts the body temperature. The average errors for the local skin temperature in the wide range of operative temperatures (10-50 ) are equal to 2.3 and 1.1 for MSTB and JOSTB.
Keywords: Blood circulation, Non-uniform thermal conditions, Thermoreceptors, Thermoregulatory Bioheat models -
در این تحقیق سعی شده است تا به روش آزمایشگاهی، تاثیر وزش هوا در سیستم تهویه انفرادی به ازای دو دمای هوای ورودی (24 و 32 درجه سلسیوس) و دو حالت مختلف جانمایی دریچه ورودی (دریچه روی میز و دریچه زیر میز)، بر توزیع دما و سرعت در ناحیه حضور افراد و نیز احتمال وقوع نارضایتی موضعی کوران مورد ارزیابی قرار گیرد. نتایج نشان داد که عمق نفوذ حرارت و مومنتوم در اثر دریچه های ورودی با هم برابر نیست؛ به طوری که تاثیر دمای دریچه بر توزیع دمای اتاق تا فاصله حدود 60 سانتیمتری قابل توجه است. این در حالی است که تاثیر سرعت ورودی دریچه تا فاصله حدود 110 سانتیمتری محسوس می باشد. در نتیجه، احساس حرارتی افراد تا فاصله حدود یک متری از دریچه، تحت تاثیر شرایط جریان ورودی قرار خواهد داشت. ضمن اینکه نتایج حاکی از آن است که نارضایتی ناشی از کوران در راستای افقی تا فاصله حدود 180 سانتی متری از دریچه محسوس است. همچنین بر اساس نتایج به دست آمده، سرعت و شدت اغتشاشات دو عامل اصلی در تعیین نارضایتی ناشی از کوران در سیستم تهویه انفرادی هستند و به دلیل اختلاط سریع و همدمایی هوای ورودی با هوای اتاق، دمای ورودی تاثیر قابل ملاحظه ای بر نارضایتی ناشی از کوران ندارد.
کلید واژگان: سیستم تهویه هوای انفرادی, تحقیق آزمایشگاهی, الگوی جریان, نارضایتی ناشی از کورانIn this research, it has been tried to experimentally investigate the the effect of personalized ventilation system on air flow and temperature distribution in a room for two inlet air temperatures (24 and 32°C) and two different arrangements of the inlet diffusers (desk-mounted and under-desk air terminals). The results showed that the penetration depth of heat and momentum due to the inlet diffuseres were not the same; So that the effect of inlet diffusers’ temperature on the room temperature distribution is significant up to a distance of about 60 cm. However, the effect of inlet velocity is noticeable up to a distance of about 110 cm. As a result, the occupants’ thermal sensations up to about one meter from the inlet diffusers will be affected by the inlet conditions. Also, the results indicated that the draught dissatisfaction along with the diffusers’ centerline is significant to a distance of about 180 cm. Also, based on the results, the air velocity and turbulence intensity are the two main factors in determining the draught dissatisfaction in the personalized ventilation system and due to the rapid thermal mixing of inlet air with the room air, the effect of inlet temperature on the draught dissatisfaction is not significant.
Keywords: Personalized Ventilation System, Experimentul Study, Flow Pattern, Draught Dissatisfaction -
در این تحقیق سعی شده است تا الگوی توزیع سرعت، دما و شاخص احساس حرارتی در اتاقی دارای سسیستم تهویه انفرادی جت های هم شار به ازای دو ارتفاع 30 و 160 سانتی متری از کف برای قرارگیری دریچه ورودی و با دو دمای ورودی C°16 و C°24 و همچنین سه زاویه مختلف وزش جت (صفر، 5/22 و 45 درجه) به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گیرد. نتایج نشان داد که موارد فوق به طور چشمگیری به جانمایی دریچه ورودی وابسته است. به طوری که با قرارگیری دریچه در ارتفاع 160 سانتی متری، نیم تنه بالایی فرد به شدت تحت تاثیر دریچه قرار می گیرد و بیشینه سرعت در این ناحیه، بسته به تغییر زاویه وزش از صفر تا 45 درجه، می تواند به ترتیب به 5/1 تا 1 متر بر ثانیه برسد و همین امر باعث می شود که نارضایتی ناشی از کوران در نیم تنه بالایی به طور چشمگیری افزایش یابد. این در حالی است که با قرارگیری دریچه در زیر میز و ارتفاع 30 سانتی متری، بیشترین نارضایتی ناشی از کوران در بخش پا و ساق افراد رخ می دهد. در مجموع، می توان نتیجه گرفت که نارضایتی ناشی از کوران، مهمترین عاملی است که می تواند استفاده از سیستم تهویه انفرادی جت های هم شار را محدود نماید.
کلید واژگان: سیستم تهویه انفرادی جت های هم شار, آسایش حرارتی, نارضایتی ناشی از کوران, تحقیق آزمایشگاهیIn this study, the flow pattern, temperature distribution and thermal comfort index have been experimentally investigated in a room with personalized confluent jets ventilation (CJV) system for different diffusers’ heights of 30 and 160cm from the floor and for two inlet temperatures of 16 and 24°C and three different inlet angles of 0, 22.5 and 45 degrees. The results showed that the above cases can be significantly affected by changing in location of inlet diffuser. So that by placing the inlet diffuser at a height of 160 cm, the occupants’ upper body is strongly affected by the flow and the maximum air velocity in this region, depending on the change of inlet flow angle from zero to 45 degrees, can respectively reach about 1.5 to 1 m/s and this causes the draught dissatisfaction in the occupants’ upper body. However, by placing the diffuser under the desk and at a height of 30cm, the most dissatisfaction caused by draught occurs in the legs and feet. Finally, it can be concluded that the draught dissatisfaction is the most important factor that can limit the use of personalized confluent jets ventilation system.
Keywords: Personalized confluent jets ventilation system, thermal comfort, Dissatisfaction of draught, Experimental Investigation -
یکی از نگرانی ها پیرامون عملکرد سیستم توزیع هوای زیر سطحی، امکان وقوع نارضایتی حرارتی موضعی مانند کوران و اختلاف عمودی دما است. در تحقیق حاضر، برای بررسی این نارضایتی ها در این سیستم، دما، میانگین سرعت و شدت آشفتگی جریان برای دو حالت دریچه با تخلیه عمودی و افقی جریان برای دو دمای 16 و 20 درجه سلسیوس مورد ارزیابی قرار گرفته است. این پارامترها در فواصل صفر، 30 و 60 سانتی متری از مرکز دریچه سیستم توزیع هوای زیر سطحی و در 8 ارتفاع مختلف از کف اندازه گیری شده است. همچنین، با استفاده از مدل آسایش حرارتی فنگر و استاندارد اشری، احساس حرارتی، درصد نارضایتی کلی افراد و درصد نارضایتی ناشی از کوران تعیین شده است. نتایج نشان می دهد میزان نارضایتی حرارتی افراد در اتاقی با سیستم توزیع هوای زیر سطحی به طور چشمگیری به جهت تخلیه جریان (افقی/عمودی) و میزان فاصله افراد از دریچه وابسته است. همچنین، نتایج حاکی از آن است که در صورت استفاده از دریچه های مناسب، می توان ضمن حفظ شرایط آسایش افراد، دمای هوای ورودی را از 16 درجه سلسیوس به 20 درجه سلسیوس افزایش داد که این موضوع گام بزرگی در راستای کاهش مصرف انرژی به حساب می آید.
کلید واژگان: سیستم توزیع هوای زیر سطحی, نارضایتی ناشی از کوران, نارضایتی ناشی از اختلاف عمودی دما, شدت آشفتگی جریان, تحقیق آزمایشگاهیOne of the concerns about the operation of underfloor air distribution systems is the occurrence of local thermal discomfort such as draught and vertical air temperature difference. In the present study, to investigate these discomfort parameters in a room with the mentioned system, the temperature, mean velocity and turbulence intensity for vertical and horizontal supply air diffuser with 16 and 20°C inlet temperatures were evaluated. These parameters were measured at 0, 30 and 60cm distances from the center of diffuser of the underfloor air distribution system at 8 different heights from the floor. Also, by using the Fanger model, thermal sensation, percentage of thermal discomfort and the percentage of thermal discomfort caused by the draught were determined. The results indicated that the amount of thermal discomfort in a room with an underfloor air distribution system is significantly dependent on supply air direction (horizontal/vertical) and, distance from the inlet diffusers. Also, the results showed that by using proper diffusers, while subjects’ thermal comfort maintains constant, the supply air temperature can be increased from 16 to 20 °C, which is a major step towards reducing energy consumption.
Keywords: Underfloor Air Distribution System, Draught Discomfort, Vertical Air Temperature Difference Discomfort, Turbulence Intensity, Experimental Evaluation -
در تحقیق حاضر، رویکرد جدید ADI-CEIDD با ترکیب روش ضمنی جهت متغیر و روش تقسیم دامنه صریح-ضمنی برای حل معادله انتقال حرارت هدایت دو بعدی روی پردازنده گرافیکی ارایه شده است. در این روش تخمین مقادیر مرزی با یک طرح عددی صریح صورت گرفته و برای حل درون زیردامنه ها از یک طرح ضمنی برمبنای روش ADI استفاده می شود. سپس از یک طرح ضمنی برای تصحیح مقادیر روی مرز استفاده می شود. در این روش تعداد دستگاه معادلات مستقل افزایش یافته و نخ های بیشتری برای پنهان کردن تاخیر حافظه فعال می شوند. همچنین، آزمایش عددی برای تحلیل دقت و سرعت روش به انجام رسیده است. نتایج تحقیق نشان می دهد که با تقسیم دامنه در روش ADI-CEIDD می توان سرعت حل را بین 3/1 تا 6/2 برابر در مقایسه با روش ADI افزایش داد. در روش ارایه شده با افزایش تعداد تقسیمات دامنه از 2 به 32 سرعت روش ارایه شده تا 6/1 برابر افزایش و دقت پاسخ کاهش می یابد. خطای روش ارایه شده از روش ADI بیشتر است با این حال آزمایش های عددی نشان دهنده پایداری بالای روش ارایه شده است. همچنین نتایج نشان می دهد که مزیت روش ADI-CEIDD در اندازه شبکه های کوچک بیشتر از اندازه شبکه های بزرگ است بگونه ای که با افزایش اندازه شبکه از 256*256 به 512*512 مقدار پارامتر افزایش سرعت از 4/2 به 7/1 کاهش می یابد.
کلید واژگان: دینامیک سیالات محاسباتی, پردازش موازی, پردازنده گرافیکی, حلگر ضمنی جهت متغیر, تقسیم دامنه صریح-ضمنیIn the present study, the new ADI-CEIDD approach is proposed by combining the ADI method with the explicit-implicit domain decomposition method. The method is used for solving the two-dimensional conduction heat transfer equation on GPU .In this method, an explicit numerical scheme is used to predict values at inner boundaries and an implicit scheme based on the ADI method is used to solve the sub-domains. Then, an implicit scheme is used to correct the values on the inner boundary. The present method increases the number of independent sets of equations and enables more threads to occupy the device. Numerical experiments are done to investigate the accuracy and speed of the method. The results show that the ADI-CEIDD can achieve a speedup of 1.3 to 2.6 times compared to the ADI method. By increasing the number of subdomains from 2 to 32, the speed of the proposed method is increased up to 1.6 times and the accuracy decreases. Although the error of the presented method is higher than the ADI method, numerical experiments show high stability of the ADI-CEIDD. Furthermore, the results show that the ADI-CEIDD method is more advantageous to problems with coarse grid. By increasing the grid size from 256 * 256 to 512 * 512, the value of the Sp decreases from 2.4 to 1.7.
Keywords: CFD, Parallel Processing, GPU, ADI Method, CEIDD -
در این تحقیق، تاثیر دمای هوای ورودی از دریچه ها بر عملکرد سرمایشی سیستم توزیع هوای زیر سطحی و همچنین احساس حرارتی موضعی افراد به صورت آزمایشگاهی بررسی شده است. در این آزمایش، دمای هوا ورودی از دریچه در سه حالت 12، 16 و 20 درجه سلسیوس تنظیم گردیده است. شرایط اتاق به نحوی تنظیم شد که دمای متوسط اتاق روی 5/0±24 درجه سلسیوس و رطوبت نسبی 2±25% در همه حالات ثابت باشد. طی فرآیند آزمایش، 8 نفر داوطلب مرد سالم با پوشش و نرخ متابولیک مربوط به شرایط اداری متداول، به مدت 30 دقیقه در اتاقی دارای سیستم توزیع هوای زیر سطحی قرار گرفتند و شرایط احساس حرارتی و رضایت مندی ایشان مطابق با استانداردهای آسایش حرارتی در طول زمان استخراج گردید. بر اساس نتایج به دست آمده، با کاهش دمای دریچه ورودی، احساس حرارتی و رضایت مندی بخش های دست و پا کاهش می یابد. نتایج بیان می کند احساس حرارتی و رضایت مندی کل بدن افراد، به طور چشمگیری به شرایط حرارتی بحرانی ترین عضو بدن وابستگی دارد و با ثابت بودن جریان هوا ، افراد با گذشت زمان وزش را بیشتر احساس می کنند؛ به طوری که پس از 30 دقیقه، حدود 75 درصد افراد دچار نارضایتی ناشی از پدیده کوران می شوند.
کلید واژگان: سیستم توزیع هوای زیر سطحی, آسایش حرارتی, احساس حرارتی موضعی, تحقیق آزمایشگاهی, تهویهIn the present study, the effects of inlet cooling air temperature from the diffusers of under-floor air distribution system have been experimentally investigated on the occupants’ local thermal sensation. In the experiments, the inlet air temperature is controlled at 12°C, 16°C and 20°C, and the inlet velocity is kept constant. Also, the room thermal conditions have been controlled at the mean temperature of 24±0.5°C and mean relative humidity of 25±2%. During the experiment, 8 healthy male subjects with common office clothing and metabolic rate were exposed to an under-floor air distribution system for 30 min and their thermal sensation and satisfaction were assessed on the basis of thermal comfort standards. Based on the results, the head and chest thermal sensations are not significantly depended on inlet temperature. But, by decreasing the inlet temperature, the thermal sensation and satisfaction of hands and feet are decreased. Moreover, the results indicated that the overall body thermal sensation is significantly depended on the sensation of the body parts with extreme thermal conditions. Also, the results show that the feeling of air movement can be increased during the time; so, the subjects reported about 75% draught discomfort after 30 min exposure to under-floor air distribution system.
Keywords: Under-Floor Air Distribution System, Thermal Comfort, Local Thermal Sensation, Experimental Study, Ventilation -
برقراری شرایط آسایش حرارتی در محیط خواب می تواند تاثیر قابل ملاحظه ای بر سلامتی انسانها داشته باشد. بنابراین سیستم تهویه مطبوع باید به نحوی تنظیم شود که برای افراد با شرایط فیزیولوژیکی متفاوت، شرایط آسایش حرارتی مطلوب فراهم شود. در تحقیق حاضر، یک سیستم تهویه متمرکز برای محیط خواب مدل سازی شده و با استفاده از مدل سه نقطه ای فردی، تاثیر جنسیت و وزن بر احساس حرارتی افراد تحلیل شده است. بر طبق نتایج، علیرغم اینکه مدل استاندارد گایج احساس حرارتی افراد را در ناحیه مطلوب (0.5TSENS=) پیش بینی می کند؛ ولی بر اساس مدل سه نقطه ای فردی، شاخص احساس حرارتی از مقدار 0.63- تا 0.66 متغیر است و در مواردی از محدوده آسایش حرارتی خارج می شود. ضمن اینکه افراد با تناسب وزنی و افراد چاق در نقاط پوشیده بدن احساس گرما دارند و افراد لاغر، به خصوص زنان در بخش های فاقد پوشش، احساس سرما می کنند. همچنین، بر اساس این نتایج زنان نسبت به مردان و افراد لاغر نسبت به افراد چاق احساس سرمای بیشتری می کنند. بر اساس نتایج به دست آمده، با تغییر شاخص توده بدنی افراد، شاخص احساس حرارتی افراد می تواند تا نزدیک به 0.36 واحد تغییر کند که این امر در ارزیابی آسایش حرارتی بسیار قابل توجه است.
کلید واژگان: سیستم تهویه مطبوع متمرکز, مدل سه نقطه ای آسایش حرارتی فردی, محیط خوابProviding thermal comfort conditions in sleeping environment can significantly affect the occupants’ health. So, the parameters of the air conditioning system must be properly set to satisfy thermal comfort criteria for persons with different physiological characteristics. In the present study, a task/ambient air conditioning (TAC) system is modeled and the effect of gender and body mass index on thermal sensation has been analysed by individualized three-node model. Results show that although Gagge standard model predict pleasant thermal comfort condition, thermal sensation index varies from -0.63 to 0.66 based on individualized three-node model, and in some cases exceed the thermal comfort region. Moreover, healthy and fat people have a warm sensation in clothed parts of the body and thin people, especially women, have a cold sensation in bare parts of the body. Also, based on the results women compared with men, and thin people compared with obese people feel colder. By changing BMI, thermal sensation index can change up to 0.36, which is very significant in the assessment of thermal comfort.
Keywords: TAC Systems, Individual Three-Node Thermal Comfort Model, Sleeping Environment -
در استخرهای دارای جایگاه تماشاگران به دلیل وجود تفاوت در پوشش، میزان تری پوست و نرخ متابولیک شناگران و تماشاگران، ایجاد شرایط آسایش حرارتی برای همه ساکنان بسیار دشوار است. بر این اساس، یک ایده مناسب برای ایجاد این شرایط آسایشی متفاوت، استفاده از پرده هوایی برای جداسازی آیرودینامیکی فضای استخر و جایگاه تماشاگران می باشد. در این شرایط، امکان استفاده از دو سیستم تهویه مجزا برای دو قسمت مذکور فراهم خواهد بود. در این تحقیق، استخری با ابعاد قهرمانی همراه با جایگاه تماشاگران مدل سازی شده است و میدان سرعت، دما، رطوبت نسبی و غلظت آلاینده کلر برای این هندسه تعیین و گزارش شده است. همچنین، نتایج در دو حالت استفاده از پرده هوایی و بدون پرده هوایی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که پرده هوایی تا حدود زیادی باعث کاهش نفوذ آلاینده کلر به قسمت تماشاگران می شود؛ به طوریکه در جایگاه تماشاگران، غلظت آلاینده کلر به طور میانگین در حدود mg/m3 00016/0کمتر از حالت بدون پرده هوایی است. در این تحقیق، برای تعیین شاخص آسایش حرارتی افراد از مدل موضعی 65 نقطه ای استفاده شده است. انحراف معیار شاخص احساس حرارتی در هر ردیف، برای ردیف اول تا سوم در حالت استفاده از پرده هوایی به ترتیب برابر 26/0، 25/0 و 28/0 و در حالت بدون پرده هوایی برای ردیف اول تا سوم به ترتیب برابر 33/0، 39/0 و 35/0 است که این نتایج نشان دهنده احساس حرارتی مطلوب تر و یکنواخت تر در حالت استفاده از پرده هوایی می باشند.
کلید واژگان: استخر قهرمانی با جایگاه تماشاگران, پرده هوایی, آسایش حرارتی, احساس موضعی, کیفیت هوای داخلIn swimming pools with spectators’ stand, due to differences in skin wetness, metabolic rates and clothing type of the swimmers and spectators, providing thermal comfort conditions for all residents is very difficult. Accordingly, a reasonable idea to provide the mentioned different comfort conditions is using the air curtain to aerodynamically separate the pool hall and the spectators’ stand. In these conditions,it is possible to use two different ventilation systems for these two parts. In the present study, an Olympic-size swimming pool with the spectators’ stand is modeled and distribution of velocity, temperature, relative humidity and chlorine concentration have been determined.Also, the results have been analyzed in both cases: using air curtain and without air curtain. The results show that the air curtain can significantly reduce the influence of chlorine pollutants on the spectators section, so the concentration of chlorine at spectators’ stand with the air curtain is about 0.00016 mg/m3 less than the case without air curtain.In this study,65 multi node local thermal comfort model has been used to determine the thermal comfort of individuals.In case with the air curtain, the standard deviation of thermal comfort index for first to third rows are 0.26, 0.25, and 0.28 respectively; and in the absence of air curtain, for first to third rows thermal comfort quantities the standard deviation of thermal comfort index for first to third rows are 0.33, 0.39 and 0.35, respectively.These results indicate that using the air curtain can leads the thermal sensation to be more favorable and more uniform.
Keywords: Swimming pool with spectators’ stand, Air curtain, Thermal comfort, Local sensation, Indoor air quality -
در سال های اخیر، محققان زیادی به دنبال ارایه پیش بینی صحیحی از احساس حرارتی افراد در شرایط محیطی مختلف بوده اند. به این منظور بدن به صورت های مختلفی مدل سازی شده است. این مدل ها شاخص هایی را برای ارزیابی احساس حرارتی بر مبنای دمای قسمت های مختلف بدن ارایه می دهند. در تمامی مدل های ارایه شده تاکنون جزییات نحوه ی مدل سازی فرآیند انتقال حرارت موردتوجه قرار نگرفته است؛ ولی ازآنجایی که بافت های زنده دارای ساختاری پیچیده و ناهمگن می باشند، توصیف نحوه ی انتقال حرارت در این گونه بافت ها به کمک مبانی انتقال حرارت غیر فوریه ای حایز اهمیت به نظر می رسد. در مدل مورد استفاده در این تحقیق، توزیع دما در محل حسگرهای حرارتی پوست به کمک معادله انتقال حرارت غیر فوریه ای به دست می آید، سپس شاخص احساس حرارتی با استفاده از دما و مشتق آن در محل حسگرها مطابق با استاندارد آسایش حرارتی با کمک اعدادی در بازه 5+ تا 5- بیان می شود. شاخص ارزیابی آسایش حرارتی با نتایج تجربی و تحلیلی مختلف در شرایط پایا و گذرا مورد اعتبار سنجی قرار گرفت و در هر دو شرایط گذرا و پایا نتایج خوبی حاصل شد. نتایج نشان می دهد که شاخص جدید می تواند در موارد پایا با دقت 32/0 واحد و در موارد گذرا با دقت 49/0 واحد احساس حرارتی را پیش بینی نماید. از آن جاییکه شاخص جدید بر مبنای مفاهیم انتقال حرارت غیر فوریه ای بیان شده می تواند پیش بینی صحیحی از احساس حرارتی در شرایط تغییر دمای ناگهانی یا تغییرات نقطه ای و پالسی همانند کاربردهای لیزر در درمان بافت های زنده داشته باشد
کلید واژگان: مدل آسایش حرارتی, حسگرهای بدن, شاخص پاسخ حرارتی, انتقال حرارت غیر فوریه ایIn recent years, the modeling of human thermal sensation based on thermoreceptors response has attracted the attention of many researchers. However, the biological tissues does not usually follow the principles of Fourier heat transfer. So, the present research aims to develop a new predictive index for a thermal comfort model based on cutaneous thermoreceptors achieved by using non-Fourier heat transfer in biological tissue. The mentioned index is in conformity with the ASHRAE standard thermal sensation scale. The present model considers the concept of non-Fourier heat transfer to describe heat transfer in biological tissue. Since biological tissues consist of complicated and nonhomogeneous structure, it is important to describe the process of heat transfer in these tissues by non-Fourier heat transfer equation. The new index has been verified by extensive comparisons with the experimental and analytical results under steady-state and transient conditions where a good agreement was found. Results show that the new index can predict the thermal sensation with mean absolute errors of 0.32 and 0.49 under steady-state and transient conditions, respectively.
Keywords: Thermal comfort model, cutaneous thermoreceptors, thermal response index, Non-Fourier heat transfer -
امروزه افرادبیشتر وقت خودرادر فضاهای داخلی سپری میکنند، ازاین رو آلایندههای ذرهای موجود دراین فضاها میتواند تهدیدی جدی برای سلامتی افراد محسوب شوند،بنابراین بررسی توزیع وتهنشینی آلایندههای ذرهای درفضاهای داخلی به منظور ارزیابی کیفیت هوای داخل از اهمیت زیادی برخوردار است.با توجه به کاربرد گسترده فنکویل در فضاهای بسته جهت سرمایش و گرمایش،دراین پژوهش به بررسی تاثیرسرعت هوای خروجی از فنکویل بر غلظت ذرات میکرونی با اندازههای 1،10و100میکرون درناحیه تنفسی افراد نشسته(9/0 تا 1/1متری)وایستاده(5/1 تا 7/1 متری) پرداخته شده است.برای این منظور با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی و بسته حل توسعهیافته توسط نویسندگان در حلگر اپن فوم، غلظت ذرات در اتاقی دارای فنکویل با دو سرعت 5/1 و 3 متربرثانیه، بررسی شده است. نتایج نشان میدهند که ذرات بزرگ(100میکرون)تاثیر کمتری از شرایط تهویه می پذیرندوپس از زمانی درحدود10 ثانیه تهنشین می شوند،درحالیکه برای ذرات کوچکتر(10و1میکرون)،شرایط تهویه تاثیر زیادی روی این ذرات داشته و پس از گذشت مدت زمان بیشتری(در حدود زمان800ثانیه)تهنشین میشوند.همچنین نتایج نشان می دهند که هر چقدر سرعت فنکویل افزایش پیدا کند، ذرات بیشتری توسط فیلتر موجود در فنکویل فیلتر شده و درصد ذرات تهنشین شده روی کف کاهش مییابد. برای مثال برای ذرات 10 میکرونی باافزایش سرعت از5/1 به3متربرثانیه درصدذرات ته نشین شده روی کف از 26% به 17% کاهش مییابد.
کلید واژگان: کیفیت هوای داخل, آلایندههای ذرهای, ناحیه تنفسی, فنکویل, ذرات میکرومتریNowadays,most people spend their time in the interior spaces.Therefore,particulate pollutants in these spaces are serious threat to the health of human.Hence,the investigation on distribution and deposition of particle pollutants in indoor spaces is important for assessing indoor air quality.Due to the wide use of fan coils in interior spaces for cooling and heating,in this article the effect of fancoil airflow velocity on the concentration of micron particles of1,10and100microns in the breathing zone of seating(0.9 to 1/1meter) and standing(1.5to1.7meters)people has been studied.For this purpose,by using the computational fluid dynamics and the solver package developed by the authors in OpenFoam,the particle concentration is investigated in a room with a fancoil airflow velocity at1.5and3 m/s.The results show that large particles(100 microns)have a small effect on air quality and settle down after10seconds,in the other hand the smaller particles(10and1micron)have a major impact on ventilation conditions and they settle down after more time(about800seconds).The results indicate that the fan coil velocity increases,also the results show that more particles are filtered by the filter in the fancoil by increasing fancoil velocity and the percentage of particles deposited on the floor reduced.For example,for10microns particles,by increasing fan coil velocity from1.5to3m/s,the percentage of particles deposited on the floor is reduced from26%to17%.
Keywords: Indoor air quality, Particulate pollutants, Breathing zone, Fan coil, Micron particles -
آلایندههای ذرهای در فضاهای داخلی تهدیدی جدی برای سلامتی انسانها محسوب می شوند، ازاین رو شناخت، بررسی و کنترل پخش این ذرات در فضاهای داخلی امری ضروری است. در تحقیق حاضر تاثیر زاویه چرخش بر توزیع و پخش ذرات آلاینده با قید آسایش حرارتی در یک اتاق با دریچه چرخشی در یک سیستم تهویه زیر سطحی مورد مطالعه قرار گرفته است. جهت تحلیل جریان سیال و توزیع ذرات در فضای مورد نظر از توسعه حلگرهای اپنفوم در دیدگاه اویلری-لاگرانژی و از مدل دو نقطه ای گایج جهت بررسی شرایط آسایش حرارتی استفاده شده است. میدان جریان و توزیع ذرات با وجود دریچه چرخشی با سه زاویه 45, 30 و 60 مورد بررسی و اعتبارسنجی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که در هر سه حالت فوق، شاخص TSENS در ناحیه آسایش حرارتی قرار دارند. با این حال با تغییر زاویه چرخش از 30 به 60 می توان نارضایتی موضعی ناشی از اختلاف عمودی دما را به اندازه 1 درجه سلسیوس کاهش داد. بررسی تغییر زاویه هوای ورودی نشان می دهند که در زوایای 30 و 60 درجه، درصد ذرات خارج شده با قطر 2.5 میکرومتر به ترتیب برابر 32% و 55% کل ذرات هستند. به عبارت دیگر، با افزایش زاویه هوای ورودی درصد بیشتری از ذرات اولیه داخل اتاق خارج می شوند و این رفتار مستقل از اندازه ذرات است. علاوه بر این، با افزایش اندازه ذرات، ذرات بزرگتر سریعتر از ناحیه تنفسی خارج شده و ذرات کوچکتر مدت زمان طولانیتری در هوا باقی می مانند، از این رو ذرات کوچکتر تاثیر بیشتری بر کیفیت هوای داخل دارند.
کلید واژگان: آسایش حرارتی, پخش ذرات, دریچه چرخشی, کیفیت هوای داخلParticle pollutants in indoor environment are a serious threat for human health. Therefore, it seems necessary to recognize and control the distribution of these particles. In the present study, the effect of air inlet angle of swirling diffusers in UFAD systems has been investigated on micron particles pattern distribution by considering the thermal comfort condition. For evaluating the flow and particle distribution, OpenFoam developed solver by the Eulerian-Lagrangian method and for two node model are used for predicting the flow and thermal conditions. Inlet angles are set in three cases: 30, 45 and 60. Based on the results, in all three cases, the TSENS index is in the comfort zone. But, by changing the inlet angle from 30 to 60, the vertical temperature difference can be reduced about 1 . The results showed that at inlet angle 30 and 60, the percentage of particles exited with 2.5 micrometers diameter were 32% and 55% of the total particles. In other words, increasing the inlet angle can leads to exit more amount of any size of particles from the room. In addition, by increasing particles size, larger particles removed faster from the breathing zone, and smaller particles will remain longer time in the air. In other words, smaller particles have a greater impact on the indoor air quality.
Keywords: Thermal comfort, Particle distribution, Swirl diffuser, Indoor Air Quality -
تامین شرایط آسایش حرارتی برای سرنشینان وسایل نقلیه وبخصوص وسایل نقلیه عمومی،بدلیل محدود بودن فضا، تراکم حضور افرادوعدم یکنواختی شرایط فردی و محیطی با پیچیدگی های زیادی همراه است.یکی ازمصادیق عدم یکنواختی وهمگونی شرایط فردی درمیان مسافران،پوشش متفاوت افراداست؛بطوریکه دربسیاری ازمواقع،برخی از مسافران از سطح پوشش بالاتروبرخی دیگرازپوشش کمتری برخوردار هستند.دراین تحقیق سعی شده تا تاثیرات ناهمگونی پوشش مسافران یک اتوبوس بادوحالت سیستم تهویه جابه جایی کفی واختلاطی بالاسری برروی احساس حرارتی موضعی افراد برای اولین بار مورد ارزیابی قرار گیرد.برای این منظور،از حلگر عددی اپنفوم وبسته حل بویانت بوزینسک سیمپل فوم برای حل معادلات حاکم بر جریان و انرژی وبرای ارزیابی شرایط آسایش حرارتی موضعی ازمدل آسایش حرارتی 65-نقطه ای تانابه استفاده شده است.براساس نتایج بدست آمده،سیستم تهویه جابه جایی عملکرد بهتری درفراهم آوردن شرایط مطلوب ویکنواخت دارد.بطوریکه در تهویه اختلاطی بیشینه شاخص احساس حرارتی حدود 1/1 است ولی این مقدار در حالت تهویه جابه جایی حدود 4/0 است.همچنین،نتایج نشان می دهد که عدم وجود پوشش درناحیه ساعد نه تنها باعث کاهش دمای حدود 5/2 درجه سلسیوس دردست می شود،بلکه باعث کاهش احساس حرارتی کل بدن در حدود 1/0 در تهویه جابه جایی و 4/0 درتهویه اختلاطی بالاسری می شوند.این امرنشان میدهد که سطح حساسیت افراد دارای پیراهن آستین کوتاه،تحت سیستم تهویه اختلاطی نسبت به سیستم جابه جایی بیشتراست.کلید واژگان: سیستم تهویه جابه جایی, سیستم تهویه اختلاطی, پوشش غیر یکنواخت, احساس حرارتی موضعی, اتوبوسProviding thermal comfort conditions for vehicle occupants, especially public transport is a complicated issue due to the density of population and non-uniformity in individual and environmental conditions. So, an important evidence of individual non-uniformity is the variety in passengers' wearing; e.g. in many cases, some passengers have a higher level of clothing and some have less. In this study, we tried to evaluate the impact of non-uniformity in bus passengers' wearing on the local and overall thermal sensation under mixing and displacement ventilation systems. Based on the results, displacement ventilation system has shown a better performance in providing uniform conditions. In the mixing ventilation, the maximum thermal sensation vote is about 1.1, however it is about 0.4 under the displacement ventilation system. As well, the results show that using short sleeves instead of long ones can decrease about 2.5°C in the hands skin temperature and also about 0.1 and 0.4 in overall thermal sensation index, respectively under displacement and mixing ventilation systems. This also shows that the sensitivity level of short sleeves subjects is higher in the mixing ventilation system than in the displacement ventilation system.Keywords: Displacement ventilation system, Mixing ventilation system, Non-uniform wearing, Local thermal sensation, Bus
-
عملکرد نمای دو پوسته در فصل گرم سال وابستگی شدیدی به نحوه طراحی اجزای نما و نیز اقلیم مورد بررسی نشان می دهد. به بیان دیگر، در صورتی که نمای دو پوسته در اقلیم های بسیار گرم استفاده شود، می تواند میزان بار ساختمان را افزایش دهد. برای رفع این مشکل، دو راه حل ذخیره سازی انرژی خورشیدی و جلوگیری از ورود بار ناشی از تابش های خورشیدی با بکارگیری اجزای کمکی مانند سایه اندازها در نمای دو پوسته مورد توجه مهندسان قرار گرفته است. بر این اساس در سالهای اخیر، ایده استفاده از نماهای دو پوسته دارای پوشش گیاهی به منظور کاهش مصرف انرژی در فصل گرم سال ارائه شده است. در تحقیق حاضر، با در نظر گرفتن یک ساختمان بلند مرتبه با نمای دو پوسته دارای پوشش گیاهی در اقلیم تهران، به تحلیل عملکرد حرارتی نماهای دو پوسته دارای پوشش گیاهی در طول سال پرداخته شده است. نتایج نشان داد که استفاده از نماهای دو پوسته معمولی، اگر چه در ماه های سرد حدود 3/24 درصد مصرف انرژی را کاهش می دهد؛ ولی می تواند موجب افزایش 3/18 درصدی بار سرمایشی در تابستان شود، در حالی که با استفاده از نماهای دو پوسته دارای پوشش گیاهی مصرف انرژی در ماه های سرد و گرم سال، به ترتیب حدود 4/21% و 5/22% کاهش خواهد یافت.
کلید واژگان: نمای دو پوسته, دیوار سبز, مصرف انرژیIn the warm season, the performance of double skin facades has a significant dependence on the façade design details and climatic conditions. On the other hand, using the double skin facades can increase the building cooling load. In order to eliminate this problem, two different approaches have attracted the intrest of engineers: solar energy storage and preventing the solar radiation from entering the building by using shading devices. Therefore, in the recent years, the idea of using double skin facades with plants has been proposed in order to decrease the summer energy consumption of buildings. In this study, a thermal performance analysis has been performed by considering a high-rise building with the plants double skin façade in Tehran climatic conditions. The results indicate that although using the ordinary double skin façades can decrease the building’s energy consumption up to 24.3% in cold months of the year; it can lead to increase the summer cooling load about 18.3%. However, by using double skin façades with the plants, the building’s energy consumption in cold and warm seasons may decrease about 21.4% and 22.5%, respectively.
Keywords: double skin facade, green wall, energy consumption -
در مکانهای پرجمعیت تامین شرایط مطلوب به ویژه از نظر کیفیت هوای داخل اهمیت زیادی دارد. از سوی دیگر، در بسیاری از سیستم های توزیع هوا، عوامل کارآیی تهویه و مصرف انرژی به طور چشمگیری به آرایش قرارگیری دریچههای ورود و خروج هوا وابسته است. لذا در این تحقیق اثرات جانمایی محل دریچههای ورودی بر کیفیت هوای داخل و مصرف انرژی با رعایت قید آسایش گرمایی در یک سالن اجتماعات مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای این منظور یک سالن اجتماعات کوچک با سیستم تهویه جابجایی و با جمعیت 50 نفر با دریچه های ورود هوا به شکل نواری در چهار حالت مختلف مدل سازی شده است. نتایج نشان میدهد، سیستم تهویه جابجایی در مجموع حالتها توانسته است وضعیت مطلوبی را ایجاد نماید. با این حال با جانمایی دریچهها میتوان کیفیت هوای داخل و آسایش ساکنان را تا حدودی بهبود بخشید. به طوری که دریچههای ورود هوا به صورت عمودی و مستقر در کف باشد، شاخص اثر بخشی نسبی تهویه 20% افزایش و غلظت آلایندهها در حدود 10% در مقایسه با سایر حالت هاکاهش می یابد.کلید واژگان: تهویه جابجایی, کیفیت هوای داخل, آسایش گرمایی, مصرف انرژی, مکان پرجمعیتIn dense occupancy spaces, providing the proper conditions especially as indoor air quality is very important. On the other hand, in most air distribution systems, the ventilation performance and energy saving parameters are greatly influenced by the arrangements of supply diffuser positions. Therefore, in this study, the effects of supply diffuser positions on thermal comfort, indoor air quality and energy consumption in an amphitheater have been investigated. For this issue, a small amphitheater with 50 occupants has been modeled under the conditions that the linear air inlet diffusers located in four situations. The results indicate that the displacement ventilation can provide the proper conditions. However, by changing the location of supply diffuser positions, IAQ and occupants comfort can be improved. For example, for the inlet diffusers are located vertically on the floor, relative ventilation effectiveness is improved about 20% and CO2concentration is decreased about10% in comparison with the other cases.Keywords: Displacement ventilation, Indoor air quality, Thermal comfort, Energy consumption, dense occupancy environment
-
دراستخرهای سرپوشیده به علت حضور گسترده افراد با شرایط متفاوت، طراحی سیستم تهویه مطبوع که توانایی ایجاد شرایط آسایش حرارتی برای اکثریت افراد حاضر را داشته باشد اهمیت پیدا می کند. افراد حاضر دراستخر از نظر شرایط بدنی و جنسیت با یکدیگر تفاوت داشته و نیاز است تا تاثیر این عوامل بر آسایش حرارتی افراد بررسی شود. بر این اساس، در این تحقیق با استفاده از مدل آسایش حرارتی انفرادی سه نقطه ای به ارزیابی تاثیر عوامل فردی بر احساس حرارتی افراد حاضر در یکاستخر شنای سرپوشیده پرداخته شده است. نتایج حاکی از آن است که زنان در مقایسه با مردان نسبت به شرایط سرما حساس ترند. علاوه بر این، نتایج نشان می دهد که شاخص توده بدنی نیز تاثیر قابل ملاحظه ای بر احساس حرارتی افراد دارد. به طوری که افراد لاغر در مقایسه با افراد دارای سلامت وزنی احساس حرارتی سردتر و افراد دارای اضافه وزن دارای احساس گرم تر هستند. بر اساس نتایج به دست آمده، با تغییر شاخص توده بدنی افراد، شاخص احساس حرارتی افراد می تواند تا نزدیک به 0/4واحد تغییر کند که این امر در ارزیابی آسایش حرارتی بسیار قابل توجه است.کلید واژگان: تهویه مطبوع, استخر شنای سرپوشیده, آسایش حرارتی, مدل سه نقطه ای انفرادیIn the indoor swimming pools, due to the presence of people with different individual characteristics, it is important to design an air conditioning system which can provide thermal comfort conditions for the occupants. Since the differences in the persons’ individual parameters such as gender and body composition, it is required to study the effect of these parameters on the thermal comfort in swimming pools. On the other hand, the location of the air inlet diffuser is one of the effective factors affecting the thermal comfort conditions. In this study, by using the individual 3-node thermal comfort model, the effect of individual parameters on the thermal sensation of people in an indoor swimming pool has been evaluated. The results show that women are more sensitive than men to the cold conditions. In addition, it can be seen that BMI has a significant impact on people thermal sensation. So, thin people are colder thermal sensation than those with healthy physical fitness, and overweight people have a warmer sensation. Based on the results, with the change in body mass index, the index of the thermal sensation can change up to 0.4 units. This is very important in the evaluation of thermal comfort.Keywords: air conditioning, Indoor swimming pool, Thermal comfort, Individual 3-node model
-
پردازنده گرافیکی همه منظوره کاربر را قادر می سازد تا از پردازنده گرافیکی برای مقاصد محاسباتی عمومی بهره بگیرد. استفاده از این نوع پردازنده ها موجب افزایش سرعت محاسبات در حل مسائل دینامیک سیالات محاسباتی می شود. تحقیقات متعددی جهت بررسی مزیت استفاده از پردازنده گرافیکی در محاسبات از جمله بکارگیری آن برای حل دستگاه معادلات سه قطری صورت گرفته است. در سال 2016 روش توماس شطرنجی برای حل دستگاه معادلات سه قطری در حلگر ADI ارائه شد. در این روش هر دستگاه معادلات به چندین دستگاه معادلات مستقل و با ابعاد کوچکتر تقسیم می شود. سپس هر یک از این دستگاه ها به وسیله الگوریتم توماس به صورت شطرنجی حل می شوند. همچنین، در این روش علاوه بر مشارکت تعداد زیادی نخ محاسباتی در حل امکان ذخیره اطلاعات مربوط به هر دستگاه معادلات در حافظه اشتراکی میسر می گردد. در تحقیق حاضر با توجه ملاحظات مرتبط با استفاده از حافظه اشتراکی، راهبردی جهت بکارگیری این حافظه در روش توماس شطرنجی ارائه شده است. نتایج نشان می دهد که بکارگیری حافظه اشتراکی موجب افزایش سرعتی بین 1. 2 تا 1. 6 برابر نسبت به وضعیت بکارگیری حافظه سراسری شده است. همچنین مشخص شد که تداخل دسترسی به حافظه اشتراکی موجب کاهش سرعتی بین 10. 9 تا 18. 8 درصد در روش توماس شطرنجی می شود.کلید واژگان: روش توماس شطرنجی, پردازنده گرافیکی همه منظوره, حافظه اشتراکی, دستگاه معادلات سه قطریGeneral Purpose Graphics Processing Unite (GPGPU) allows the user to utilize GPU for general computing purposes. Using these processors can cause a significant speedup in numerical calculation for solving CFD problems. Several studies have been performed to investigate the advantages of using the GPGPU in numerical calculations including solving tridiagonal set of equations. In 2016, Checkerboard method introduced for solving tridiagonal set of equations in ADI solvers. In this method each set of equations is divided in to several smaller independent set of equations. Then each one of them will be solved by Thomas algorithm in checkerboard style. In addition to the participation of many threads, in this method it is possible to store the information of each set of equation in shared memory. In the present research, according to consideration around using shared memory, a strategy for using this memory in checkerboard Thomas method has been offered. Results shows that utilizing shared memory has been caused to computing speedup between 1.2x to 1.6x, compared with utilizing global memory. Also, it was found that bank conflict causes to decrease the speed from 10.9% to 18.8% in checkerboard Thomas method.Keywords: Checkerboard Thomas method, GPGPU, shared memory, tridiagonal set of equations
-
آسایش حرارتی حالتی ذهنی است که میزان رضایت فرد از شرایط حرارتی محیط را بیان می کند. قضاوت درباره آسایش حرارتی فرایند پیچیده ای است که تحت تاثیر عوامل فیزیکی، فیزیولوژیکی و روانشناختی قرار دارد. تحقیقات انجام شده در زمینه بررسی احساس و آسایش حرارتی، شامل مطالعات تحلیلی، مطالعات آزمایشگاهی و تدوین استانداردها می باشد. در رویکرد تحلیلی از طریق معادلات موازنه انرژی برای بدن و یا ارزیابی پاسخ حسگرهای پوستی و نیز شبیه سازی فرایندهای فیزیولوژیکی، انتقال حرارت، پاسخ فیزیولوژیکی و توزیع دمای بافت های بدن پیش بینی می شود. مطالعات آزمایشگاهی نیز اغلب به صورت انجام آزمایش روی افراد مختلف در اتاقک های کنترل شده به منظور ارزیابی دمای پوست/هسته بدن و در نهایت ارائه شاخص ارزیابی احساس حرارتی موضعی و کلی می باشد. در این مقاله به دسته بندی، مرور کلی و ارزیابی مزایا و محدودیت های مدل های آسایش حرارتی پرداخته شده است. واژگان کلیدی: آسایش حرارتی، مدل های ترموفیزیولوژیکی، مدل های مبتنی بر پاسخ حسگرهای حرارتی پوستی، احساس حرارتی موضعی و کلی، رویکرد تحلیلی و آزمایشگاهی.کلید واژگان: آسایش حرارتی, مدل های ترموفیزیولوژیکی, مدل های مبتنی بر پاسخ حسگرهای حرارتی پوستی, احساس حرارتی موضعی و کلی, رویکرد تحلیلی و آزمایشگاهی
-
بهبود شرایط آسایش حرارتی در وسایل نقلیه، بخصوص در وسایل نقلیه عمومی به دلیل محدودیت های طراحی در جانمایی دریچه ها، جمعیت زیاد و یکسان نبودن شرایط برای تمامی افراد، همواره با چالش های زیادی روبرو است. در این تحقیق تاثیر همپوشانی عدم تقارن حرارتی و وزشی بر ایجاد شرایط حرارتی یکنواخت کلی و موضعی برای مسافران اتوبوس توسط مدل 65 نقطه ای آسایش حرارتی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین، دمای هوای ورودی چنان تنظیم شده که بتواند شاخص میانگین رای افراد را در محدوده مجاز نگه دارد. همچنین، برای حل معادلات جریان و انرژی از حلگر ایرپک و برای معادلات آسایش حرارتی موضعی از کد نویسی عددی استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که تحت شرایط عدم تقارن حرارتی، لازم است تا از یک الگوی توزیع جریان غیرمتقارن به منظور تامین احساس حرارتی یکنواخت تر برای مسافران استفاده شود. در این صورت دمای هوا در ناحیه سر افراد در حدود °C 22 است که در مقایسه با الگوی جریان متقارن در حدود °C 2 کمتر است. نتایج مدل 65 نقطه ای نشان می دهد که استفاده از یک الگوی توزیع غیرمتقارن در اتوبوسی با شرایط حرارتی غیرمتقارن و سیستم تهویه اختلاطی عملکرد مطلوب-تری دارد و دمای سطح پوست در این حالت به حالت خنثی نزدیک تر است.کلید واژگان: اتوبوس, عدم تقارن حرارتی, تهویه اختلاطی, آسایش حرارتی موضعی, مدل آسایش 65 نقطه ایImproving thermal comfort in vehicles, especially in public transport due to design constraints in locating inlet diffusers, overpopulation and difference condition for passengers, is always faced with many challenges. In this paper, the effect of thermal asymmetry on the sensation of passenger inside a bus with overhead mixing ventilation system in three different air distribution patterns is studied by using the 65-nodes thermal comfort model. Moreover, the inlet air temperature has been set at the value which can maintain the passengers predicted mean votes within the allowable range. Also, the Airpak solver has been utilized for solving the flow and energy equations; and a numerical code has been developed for solving the local thermal comfort equations. The results show that under thermal asymmetry conditions, it is necessary to use an asymmetric air distribution in order to provide more uniform thermal sensation for the passengers. In this case, air temperature of the head segment is about 22℃ which is less about 2℃ in symmetric flow pattern. The results of 65-nodes model show that using an asymmetrical distribution pattern in the mixing ventilation system improving its performance and under the mentioned conditions, the skin temperature is closer to neutral skin temperature.Keywords: Bus, Thermal asymmetry, Mixing ventilation, Local thermal comfort, 65-nodes comfort model
-
بررسی تاثیر سرعت و زاویه وزش هوا در سیستم های نوین سرمایش انفرادی بر شرایط آسایش حرارتی و مصرف انرژی
استفاده از سیستم های تهویه انفرادی به ویژه در ساختمان ها از موضوعات جدیدی است که امروزه به دلیل کارایی مناسب آن ها در کاهش مصرف انرژی و ایجاد شرایط بهتر آسایش حرارتی، به آن پرداخته می شود. در تحقیق حاضر، میزان مصرف انرژی یک سیستم سرمایش انفرادی مستقر در یک اتاق، با در نظر گرفتن قید آسایش حرارتی مورد ارزیابی قرار گرفته و با سیستم سرمایش غیر انفرادی مقایسه شده است. ابعاد این اتاق 2/7×3×4 متر مکعب و شامل یک دریچه خروجی هوا و دو ورودی هوای تهویه انفرادی، میز، صندلی و مدلی تقریبی از یک انسان می باشد. برای انجام محاسبات و حل معادلات حاکم از حلگر عددی OpenFOAM استفاده شده است. نتایج حاکی از آن است که در وضعیت استفاده از سیستم سرمایش انفرادی، دامنه تغییرات شاخص احساس حرارتی میانگین افراد (PMV) در محل حضور فرد بسیار بیشتر از وضعیت سرمایش غیر انفرادی است. پارامتر نارضایتی حرارتی موضعی ناشی از کوران نیز برای سیستم سرمایش انفرادی در محدوده مجاز (کمتر از 20%) قرار گرفته است (به جز در سرعت m/s 2 به ازای دمای °C21/1). نتیجه مهم دیگر این است که میزان مصرف انرژی سیستم سرمایش انفرادی بسیار کمتر از سیستم سرمایش غیر انفرادی می باشد، به طوری که صرفه جویی در انرژی در حدود 50 درصد حاصل گردید. در وضعیت سرمایش انفرادی، شرایط مطلوب آسایش حرارتی و مصرف انرژی کمینه از بین حالت های مورد بررسی تنها در سرعت m/s 1 به ازای دمای °C 20/5 به دست آمد
کلید واژگان: سیستم سرمایش انفرادی, آسایش حرارتی, احساس حرارتی میانگین افراد, نارضایتی حرارتی موضعی, مصرف انرژیThe application of personalized ventilation systems, particularly in the buildings, is one of the new topics that today presented to it, because of their proper performance in reducing energy consumption and creating better thermal comfort conditions. In the current study, the energy consumption of a personalized cooling system installed in a room, considering the constraint of thermal comfort, was evaluated and compared with a non-personalized cooling system. The dimensions of the room equal to 4×3×2.7 m3 and includes a return air outlet (for both personalized and non-personalized situations), a supply air inlet in a non-personalized situation, two air inlets for personalized ventilation, table, chair and an approximate model of a human. OpenFOAM numerical solver was used for the calculation and solving the governing equations. Results indicate that in the status of the use of the personalized cooling system, Predicted Mean Vote (PMV) changes in the presence of the person is much higher than the status of the use of the non-personalized cooling system. The local thermal discomfort parameter stemming from draught is within allowed range (less than %20) for a personalized cooling system, excluding of in velocity of 2 m/s and temperature of 21.1 °C. The other important result is that the energy consumption of the personalized cooling system reported much less than the non-personalized cooling system so that energy saving was achieved in about 50 percent. In personalized cooling mode, desired conditions of thermal comfort and minimum energy consumption obtained only at the velocity of 1 m/s and temperature of 20.5 °C among the cases investigated
Keywords: Personalized Cooling System, Thermal Comfort, Predicted Mean Vote (PMV), Local Thermal Discomfort, Energy Consumption -
در تحقیق حاضر به ارزیابی تاثیر استفاده همزمان از میان تالار و بام سبز بر مصرف انرژی در یک مجتمع خوابگاه دانشجویی در سه اقلیم مختف ایران شامل شهر های تهران، تبریز و بندرعباس پرداخته شده است. بر این اساس، چهار طرح مختلف مبتنی بر استفاده از میان تالار و بام سبز برای یک خوابگاه دانشجویی در نظر گرفته شده است. نتایج حاکی از آن است که استفاده از میان تالار تنها در اقلیم سردسیر تبریز موجب کاهش مصرف انرژی سالانه خواهد شد. این در حالی است که میان تالار در اقلیم بندرعباس موجب می شود تا بار سالانه افزایش یابد. از سوی دیگر، نتایج نشان می دهد که تکنولوژی بام سبز در اقلیم گرمسیر بندرعباس بهترین عملکرد را دارد و حدود 8% مصرف انرژی سالانه را کاهش می دهد. این در حالی است که بام سبز در شرایط اقلیم تهران حدود 7% و در تبریز حدود 3% کاهش مصرف انرژی سالانه را در پی دارد.کلید واژگان: بام سبز, میان تالار, مصرف انرژی, شرایط اقلیمیIn the present study, the effect of simultaneous utilizing of atrium and green roof on the energy consumption of a college dormitory has been evaluated under three different climatic conditions of Iran, including Tehran, Tabriz, and Bandar Abbas. Therefore, four different construction designs on the basis of using atrium and green roof has been considerd for a college dormitory. Results indicate that only in the cold climate of Tabriz, the atrium could decrease the annular energy consumption. However, the atrium may cause to increase the annual load in Bandar Abbas. On the other hand, the results show that the green roof technology demonstrates the best performance in hot climate of Bandar Abbas with aboat 8% reduction in annual energy consumption. However, the green roof can cause the annual energy consumption to decrease about 7% and 3% in Tehran and Tabriz climatic conditions, respectively.Keywords: Green roof, Atrium, Energy consumption, Climatic conditions
-
تحقیق حاضر باهدف بررسی تاثیر هم زمان مشخصه های فردی و فیزیولوژیکی افراد بر پاسخ حرارتی ناحیه دست تحت اعمال یک تحریک سرمایی شدید صورت پذیرفته است. بر این اساس، پاسخ حرارتی گذرای دستان 89 نفر از دانشجویان پسر با استفاده از تکنیک تصویربرداری ترموگرافی مورد ارزیابی قرارگرفته است. سپس، با به کارگیری روش-های تحلیل آماری روابطی تجربی برای تخمین زمان پاسخ حرارتی افراد دارای شرایط فردی و فیزیولوژیکی مختلف توسعه یافته است. نتایج نشان داد که از میان 9 پارامتر فردی و فیزیولوژیکی موردبررسی (سن، چربی داخلی، درصد ماهیچه، درصد چربی، شاخص توده بدنی، فشارخون سیستولیک، فشارخون دیاستولیک، ضربان قلب و زمان گرسنگی)، زمان پاسخ حرارتی افراد تنها با چهار پارامتر مستقل چربی داخلی، شاخص توده بدنی، فشارخون سیستولیک و زمان گرسنگی رابطه معنی داری برقرار می کند. همچنین در تحقیق حاضر، با استفاده از رگرسیون خطی چند متغیره، رابطه ای برای تخمین زمان پاسخ حرارتی افراد در برابر تحریکات سرمایی توسعه داده شده است. این رابطه نشان می دهد که زمان پاسخ حرارتی افراد چاق می تواند تا حدود 20 درصد نسبت به افراد لاغر بیشتر باشد. علاوه بر این، نتایج حاکی از آن است که به ازای سپری شدن هر یک ساعت از زمان صرف آخرین وعده غذایی، پاسخ حرارتی بدن افراد حدود 1 درصد کندتر می شود.کلید واژگان: پاسخ حرارتی پوست, تحریک سرمایی, ترموگرافی مادون قرمزThe present study investigates the thermal response of individuals whose forearms were subjected to severe cold stimulation and how it is influenced by the personal and physiological characteristics. So, the hands transient thermal responses of 89 individuals (male) was observed by thermography imaging technique. Then, statistical analysis was employed to establish an experimental relationships to estimate the thermal response time of the subjects with different individual and physiological conditions. The results showed that among the 9 individual and physiological parameters (age, vascular fat, muscle percentage, fat percentage, body mass index, systolic blood pressure, diastolic blood pressure, heart rate and fasting time), only four independent parameters including internal fat, body mass index, systolic blood pressure and fasting time are significant related to the response time. Also, using multivariate linear regression, a relationship was developed to estimate the thermal response time of the subjects against cold stimulation. This relationship indicates that the response time of the obese can be up to 20% higher than that of the lean subjects. In addition, the results shows that for each one hour after the last meal, the thermal response of the body is slower about 1%.
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.