موارد موثر بر طراحی بهینه جداره تصفیه‌کننده هوا به منظور تجهیز نماهای ساختمان های موجود در مراکز شهری با ضریب آلودگی هوای بالا (نمونه موردی بیمارستان پارس در منطقه 6 تهران)

محورهای موضوعی : دو فصل‌نامه فضای زیست

احسان نجف زاده ¹ , فاطمه امیریان ² , امین اله احدی ³

1 - کارشناسی ارشد، گروه معماری، واحد پرند و رباط کریم، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.
2 - استادیار، گروه معماری، واحد پرند و رباط کریم، تهران، دانشگاه آزاد اسلامی، ایران، نویسنده مسئول.
3 - استادیار، گروه معماری، واحد پرند و رباط کریم، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.

تاریخ دریافت : 1401/06/13 تاریخ پذیرش : 1401/09/03 تاریخ انتشار : 1402/06/01

کلید واژه: آلودگی هوا, بهینه یابی, جریان هوا, نمای تصفیه کننده هوا, بیمارستان پارس,

چکیده مقاله :

این پژوهش در پی شناخت راهبرد های طراحی نمای تصفیه کننده هوا به عنوان نمایی ثانویه برای بیمارستان پنج‌طبقه پارس است. هدف اصلی این پژوهش، تجهیز نمای ابنیه موجود در مناطق شهر با درصد بالای آلودگی هوا بوسیله نمای تصفیه‌کننده هوا به منظور افزایش طول عمر نمای ابنیه و بهبود سطح سلامت شهروندان است. جهت انتخاب نمونه موردی سه عامل مورد توجه قرار گرفت. اول آنکه، براساس آمارهای ایستگاه‌های سنجش کنترل کیفیت هوا، منطقه شش تهران به عنوان یکی از مناطق آلوده شهر مورد انتخاب قرار گردید. این امر ریشه در موقعیت قرارگیری آن در ساختار شهر تهران، تمرکز مراکز اداری، آموزشی و تفریحی و همچنین حجم بالای تردد روزانه در آن دارد. سپس، تمرکز این پژوهش بر بیمارستان‌های واقع در این منطقه و به طور خاص در امتداد بلوار کشاورز قرار گرفت که پذیرای مراکز بیمارستانی متعددی است و از این نظر یکی از محورهای شکننده در مقابل آلودگی هوا می‌باشد. در نهایت از میان مراکز بیمارستانی فوق‌الذکر، بیمارستان پارس، به دلیل مراجعه افراد با پیش زمینه بیماری‌های تنفسی و اولویت نیاز آنان به هوای تازه به عنوان نمونه موردی انتخاب شد. روش تحقیق پژوهش حاضر، شبیه‌سازی بر مبنای دینامیک سیالات محاسباتی است که در آن با استفاده از نرم‌افزار انرژی پلاس با واسط کاربری دیزاین بیلدر (v6.1.0.6) طی چندین مرحله شبیه‌سازی و تحلیل پارامترها، طرحی بهینه در راستای افزایش گردش جریان هوا برای نمای ثانویه بیمارستان پارس ارائه می‌شود. یافته‌های پژوهش حاکی از آن است که: 1-فاصله بهینه نمای ثانویه به نسبت نمای اصلی ساختمان 150 سانتیمتر است. 2- فضای میانی جهت توزیع یکسان جریان هوا باید به وسیله طبقات از یکدیگر جدا شود.3- حالت تهویه بهینه خارج به داخل است. 4- نسبت مساحت بازشوهای ورود و خروج هوا به مساحت دیوار 075/0 است. 5- فرم بهینه نمای پیشنهادی به صورت شیاردار در جهت موافق باد است.

چکیده انگلیسی:

This study aims to design an air purifier façade as a secondary skin façade for the five-story Pars Hospital. The main purpose of this study is to equip the existing buildings’ facades in urban areas with a high percentage of air pollution by an air purifier skin to increase the lifecycle of facades and improve those buildings’ users’ well-being. To choose the case study, three factors were taken into consideration. First, based on the statistics of the air quality monitoring stations, district 6 of Tehran was selected as one of the most polluted and sensitive areas of the city. This is rooted in its central location in the structure of the city, the concentration of administrative, commercial, educational, and recreational zones, as well as the high volume of daily traffic in it. Then, this research focuses on the medical centers and hospitals located in this area and specifically along Keshavarz Boulevard, which is home to many medical centers and hospitals, and from this point of view, it is one of the sensitive and fragile axes in front of air pollution. Eventually, among the medical centers located on this axis, Pars Hospital was selected as the case study due to its specific visitors, patients with respiratory and lung malfunctions, and their priority need for fresh air. Simulation based on computational fluid dynamics (CFD) is used as the research method. In this process, through several stages of simulation and analysis of different parameters with the use of Energy Plus software and Design Builder user interface (v6.1.0.6), an optimal design is presented for a secondary skin, accompanied by a significant increase in air velocity and a decrease in the concentration of pollutants. At simulation time, attention to the studied climate and considering the principles of passive design, are the most important factors in determining the optimal behavior of the building façade, for this purpose in the simulation process, weather information of Tehran city will be used as a database using Energy Plus software with Design Builder user interface.Findings are:1- The optimal distance of the cavity is 150 cm, if the depth of the cavity is less than 150 cm, the cavity of the double-skin façade will benefit more from the stack effect and lead to more heating of the cavity, and if the depth of the cavity is higher than 150 cm, the cavity of the double-skin façade, will not benefit from the stack effect and the temperature of the cavity will decrease, but according to the simulations if the depth of the cavity is considered to be 150 cm, the temperature and size of the cavity will be suitable for growing air pollution absorbing plants and also, the amount of air circulation is done well. 2- For equal distribution of airflow in the cavity, this space should be separated by the floors. 3- Optimal ventilation mode is outside to inside. In this ventilation mode, the purpose is to provide, clean air for breathing, reduce the concentration of pollutants in the cavity, and remove pollutants and polluted air from Pars Hospital. With the increase of fresh air exchange, the concentration of air particles also decreases. 4- The ratio of the area of the air inlet and outlet openings to that of the wall should be 0.075 so that while increasing the speed of the airflow, the age of air in the cavity will be reduced. 5-The optimal form of the secondary skin is grooved in the direction of the wind. With an optimal design of an air purifier skin, the speed of natural airflow in the cavity can be increased and the concentration of pollutants can be reduced. the curved grooves on the facade cause suction and direct the airflow upwards like an air channel, which causes the airflow to continue and increase its speed on the facade. with an optimal design of an air purifier skin, the speed of natural airflow in the cavity can be increased and the concentration of pollutants can be reduced, Research findings in these 5 modes have the most optimal form and function. It should be noted, that the influence of the variables is dependent on others. and all these variables together follow a specific purpose.