تحلیل رفتار فرم حیاط مرکزی در تهویه ‌طبیعی خانه‌های ‌سنتی اقلیم گرم ‌و خشک ساحلی به‌روش CFD (مطالعه موردی: عمارت دهدشتی در شهر بوشهر)

محورهای موضوعی : دو فصل‌نامه فضای زیست

ملیحه تقی پور ¹ , ندا قهرمان‌ایزدی ² , حمید اسکندری ³ , خسرو موحد ⁴

1 - دانشیار معماری، گروه معماری، دانشکده هنر و معماری، واحد شیراز، دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران‌.
2 - دانشجوی دکتری، گروه معماری، دانشکده هنر و معماری، واحد شیراز، دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران.
3 - استادیار معماری، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران.
4 - دانشیار معماری، گروه معماری و شهرسازی پایدار، دانشگاه کلمبیا، واشینگتن، آمریکا.

تاریخ دریافت : 1402/01/26 تاریخ پذیرش : 1402/07/08 تاریخ انتشار : 1403/02/13

کلید واژه: توده, تهویه طبیعی, تناسبات, فرم حیاط, روش CFD,

چکیده مقاله :

بوشهر با رطوبت نسبی بالا نیاز به تهویه دارد، حیاط‌مرکزی از اجزای موثر در تهویه طبیعی است. هدف این پژوهش کشف زوایای پنهان عملکردی تهویه‌ی طبیعی حیاط‌مرکزی، از منظر شکل هندسی حیاط، تناسبات و میزان توده بهینه در خانه‌های منطقه‌ی گرم و خشک ساحلی بوشهر است. در این مقاله به‌روش تحقیق ترکیبی و با استفاده از راهبردی تجربی، ابتدا متغیرهای مستقل تاثیرگذار شناسایی، متغیرهای وابسته توسط دستگاه‌های دقیق دیجیتال در یک نمونه موردی (عمارت دهدشتی) اندازه‌گیری و داده‌های آن برای اعتبارسنجی نرم‌افزار، استفاده شد. پس از گونه‌شناسی حیاط، به روشCFD و با استفاده از نرم‌افزارAutodesk CFD 2018 ، شبیه‌سازی برای ۹ گونه‌ی مختلف ترکیب اتاق و حیاط به شکل‌های مستطیل عمودی، مربع و مستطیل افقی، در ۳ تراز ارتفاعی طبقه‌ی همکف، اول و دوم اجرا و براساس دو مولفه‌ی سرعت جریان هوا، عمرمتوسط هوا انجام شد. فرم حیاط، فرم اتاق و نسبت توده به فضا، به‌عنوان متغیرهای مستقل و کیفیت جریان هوای داخل اتاق (سرعت و عمر هوا) به عنوان متغیر وابسته درنظر گرفته شد. یافته‌ها نشان می‌دهد، فرم هندسی اتاق و حیاط بر میزان تهویه طبیعی تاثیرگذار است و فرم‌های کشیده عمودی سرعت باد بیشتری را نشان می‌دهند. افزایش نسبت عرض به طول مستطیل از 1 به 15/1 و 1 به 3 در حالت مستطیل عمودی ابتدا سرعت جریان هوا در فضای اتاق افزایش و سپس کاهش می‌دهد، ولیکن در مستطیل افقی سرعت تقریبا از روند یکنواخت‌تری پیروی می‌کند. نتایج بیانگر آن است که گونه‌های حیاط‌ و اتاق مستطیل عمودی به ویژه گونه شماره ۲، به دلیل کشیدگی فرم، از نظر هر دو مولفه‌ی سرعت جریان هوا، عمر هوا نتایج بهتری را نشان داده‌اند. از بعد تناسبات بهینه حیاط، نسبت 1 به 3/1 هم فراوانی مطلوبی در نمونه‌های واقعی و هم مقدار کشیدگی لازم برای برجسته‌کردن تفاوت‌ مولفه‌های کیفیت هوا را دارد. همچنین تغییرات ضخامت توده بر سرعت و کیفیت هوا‌ تاثیر قابل‌توجهی دارد.

چکیده انگلیسی:

The essence of the spatial organization of traditional houses in Iran's hot and humid climate should be found in the pattern of the central courtyard. An integrated and integrated structure that provides appropriate answers for the material and spiritual life of its residents over the years. Due to the lack of documented and systematic researches in examining and analyzing the characteristics, typology, classification, function and effect of the geometric shape of the central courtyard on the natural ventilation of the interior of hot and dry coastal climates, this research investigates the geometric structure and various types of the central courtyard in Bushehr traditional houses from the perspective of Climatic and factors affecting the behavior of natural ventilation. Therefore, the study of the form of the yard was done with the assumption that by changing the geometric shape of the yard, can control the velocity, local mean age of air inside the room. In order to determine the most optimal mode of benefiting from the wind for natural ventilation in the interior spaces, the most common characteristics of Bushehr traditional houses in terms of the form of the yard and room, the location of the openings and the classification of floors was classified in 9 different types. 9 different types of combination of geometric shapes of vertical rectangle, square and horizontal rectangle for the form of courtyard and room, 4 different modes of aligned and non-aligned openings and three height levels of ground floor, first floor and second floor, a total of 108 different simulation modes have been considered. In this article, by using a combined research method and using an experimental strategy, independent variables affecting the quality of natural ventilation were first identified, dependent variables were measured by precise digital devices in a case study (Dehdashti Building) and its data was used for software validation. In continuation and after typology of the yard, by cfd method and using Autodesk CFD 2018 software, 9 different types of combination of room and yard in the form of vertical rectangle, square and horizontal rectangle, in 3 height levels of ground floor, first and second floor was simulated. And it was analyzed based on the three components of "velocity", "local mean age of air". The shape of the yard, the shape of the room and the ratio of mass to space are considered as independent variables and the quality of air flow inside the room (velocity and life of air) is considered as a dependent variable. The findings show that with the increase in the length-to-width ratio of the rectangle from 1.15 to 1.3, in the case of a vertical rectangle, the velocity in the room first increases and then decreases, but in a horizontal rectangle, the velocity follows a more uniform trend. Since the more elongated shapes of 1/2 and 1/3 are less common for central courtyards and create tighter ventilation conditions, as a result, 1.1/3 proportions are desirable in real examples and this ratio has the amount of elongation which is necessary for good ventilation. In terms of Air flow speed: The contours show that vertical rectangular courtyards are the most optimal form of courtyards in terms of velocity, which has a relative advantage over square courtyards and has a better performance by a large difference compared to horizontal rectangular courtyards. According to Local mean age of air: The data shows that vertical rectangular courtyards with a small difference compared to the square and with a large difference compared to the horizontal rectangle have a shorter air life and fresher air quality. in general, considering the life of the air, the types of "vertical rectangular yard" have the most optimal air circulation in the yard and the types of "vertical rectangular yard" and "square yard" have the most optimal quality. Provides fresh air in the room. Meanwhile, type number 2 provides the most optimal quality of natural ventilation. From the direction of the pattern of wind movement in the yard, it can be said that in most species. The ground floor shows better air quality in the room, but with the increase in height, all three components increase. Key words: Natural ventilation, courtyard form, room form, opening, CFD method.