هدف اصلی از انجام این تحقیق، ارائه راهکارهایی است که ضمن حفظ سادگی ساختار مدلهای استاندارد آسایش حرارتی، عملکرد این مدلها را در ارزیابی شرایط حرارتی بدن انسان بهبود بخشد. از سوی دیگر، همه مدلهای موجود برای پیش بینی احساس حرارتی افراد، بر مبنای معادلات موازنه انرژی برای بدن استوارند. این در حالی است که برقرار بودن موازنه انرژی برای بدن لزوماً به معنای احساس مطلوب حرارتی نیست و در حقیقت آنچه که احساس حرارتی افراد را تعیین می کند، پاسخ فرکانسی حسگرهای حرارتی پوست به محرکهای محیطی است؛ نه برقرار بودن موازنه انرژی برای بدن. با این توصیف، ساختار مدلهای مبتنی بر موازنه انرژی با فیزیک احساس حرارتی افراد همخوانی مناسبی ندارند. از همین رو است که این مدلها نمی توانند توصیف کننده خوبی برای تأثیر برخی پدیده ها از جمله عوامل ایجاد نارضایتی موضعی بر احساس حرارتی افراد باشند. بر این اساس، در پژوهش حاضر یک رویکرد جدید برای ارزیابی احساس حرارتی و میزان نارضایتی کلی افراد بر مبنای پاسخ فرکانسی حسگرهای پوست پیشنهاد شده است. برای این منظور، یک مدل زیست-گرمایی جدید بر پایه سیگنالهای حرارتی بدن و با در نظر گرفتن تأثیر سازوکارهای تنظیم حرارت توسعه یافته و با استفاده از آن، شاخصی جدید برای ارزیابی احساس حرارتی افراد بر اساس پاسخ حسگرهای پوست ارائه شده است. نتایج نشان می دهد که شاخص جدید قادر است احساس حرارتی افراد را با دقت مناسبی تحت گستره وسیعی از شرایط فردی و محیطی پیش بینی نماید. از آنجایی که هدف نهایی همه مدلهای آسایش حرارتی، برآورد صحیح درصد رضایت و نارضایتی حرارتی افراد است، در این تحقیق نیز سعی شده تا با استفاده از شاخص احساس حرارتی جدید میزان نارضایتی حرارتی کلی افراد مورد ارزیابی قرار گیرد. با توجه به اینکه میزان نارضایتی حرارتی افراد علاوه بر احساس حرارتی ایشان به عوامل ایجاد نارضایتی موضعی به ویژه کوران وابسته است، لذا باید اثرات متقابل این عوامل بر نارضایتی حرارتی در نظر گرفته شود. بر این اساس، در تحقیق حاضر یک شاخص جامع برای برآورد میزان نارضایتی حرارتی افراد معرفی شده است. شایان ذکر است که شاخص جدید، اولین شاخص جامع برای ارزیابی درصد نارضایتی حرارتی کلی افراد محسوب می شود که ضمن مبتنی بودن بر پاسخ فرکانسی حسگرهای پوست، اثرات متقابل عوامل سراسری و موضعی ایجاد نارضایتی حرارتی را بطور همزمان در نظر می گیرد.

در این تحقیق به تحلیل عملکرد مواد تغییرفازدهنده در جدار خارجی ساختمان پرداخته شد. برای این منظور، یک معادله حاکم جدید برای بررسی عملکرد حرارتی مواد تغییرفازدهنده ارائه گردید. سپس، به کمک شبیه سازی عددی با رویکرد تفاضل محدود، رفتار حرارتی یک دیوار چند لایه حاوی ماده تغییرفازدهنده مورد تحلیل قرار گرفت. همچنین، تأثیر استفاده از موادتغییرفازدهنده بر کاهش شار گرمایی عبوری از سطح داخلی جدار در چهار اقلیم مختلف سرد، معتدل، کویری و گرم و مرطوب بررسی شد. در ادامه، اثرات تغییر دمای ذوب ماده تغییرفازدهنده بر میزان کاهش بار حرارتی اتلافی از جدار در طول سال تحت شرایط اقلیمی مذکور بررسی شد. نتایج نشان می دهد که به کارگیری یک لایه ماده تغییرفازدهنده با دمای ذوب مناسب در دیوار خارجی، می تواند مصرف انرژی سالانه را بین %6/4 (در بندرعباس به عنوان نماینده اقلیم گرم و مرطوب) و %3/8 (در تبریز به عنوان نماینده اقلیم سرد) کاهش دهد. همچنین، نتایج حاکی از آن است که در اقلیم کویری به دلیل اختلاف زیاد دمای فصول گرم و سرد، استفاده از یک لایه ماده تغییرفازدهنده با دمای ذوب متناسب با ماه های گرم، منجر به عملکرد ذخیره-سازی حرارتی ضعیف برای جدار در ماه های سرد می شود و به طور مشابه، استفاده از ماده تغییرفازدهنده با دمای ذوب متناسب با ماه های سرد، موجب عملکرد ذخیره سازی حرارتی ضعیف برای جدار در ماه-های گرم خواهد شد. بنابراین در این تحقیق، ایده استفاده از دو لایه مجزا از ماده تغییرفازدهنده با دماهای ذوب متناسب با فصول گرم و سرد برای اقلیم کویری مطرح شد. بر این اساس، با اعمال این پیشنهاد می-توان بار حرارتی سالانه را تا %8/8 کاهش داد. همچنین، در تحقیق حاضر، پیشنهاد اصلاح تعریف اینرسی حرارتی دیوار در مبحث نوزدهم مقررات ملی ساختمان مطرح شد و ضرایبی برای تصحیح میزان اینرسی حرارتی دیوارهای خارجی دارای مواد تغییرفازدهنده ارائه گردید.

چکیده در تحقیق حاضر، اثرات استفاده از مواد تغییر فاز دهنده در پوشش های محافظ بر احساس حرارتی افراد تحت شرایط بحرانی به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. نوآوری اصلی این تحقیق، مدلسازی همزمان یک پوشش محافظ مبتنی بر مواد تغییر فاز دهنده به همراه سازوکارهای فیزیکی/فیزیولوژیکی بدن انسان می باشد. با استفاده از مدلسازی حاضر، احساس حرارتی و مدت زمان تحمل حرارتی انسان تحت شرایط بحرانی قابل محاسبه می باشد. بعلاوه در این تحقیق، اثر استفاده ترکیبی از چشمه/چاه حرارتی و یک لایه ماده تغییر فاز دهنده بر عملکرد حرارتی پوشش های محافظ مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور، یک لباس محافظ چند لایه شامل یک لایه ماده تغییر فاز دهنده در نظر گرفته شده و عملکرد آن تحت شرایط حرارتی مختلف و آرایش های متفاوت برای چینش لایه ها بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که بهترین لایه برای به کارگیری مواد تغییر فازدهنده، لایه میانی است. همچنین، بهترین لایه برای استفاده چشمه/چاه حرارتی، لایه داخلی می-باشد. علاوه بر این، نتایج حاکی از آن است که استفاده از مواد تغییر فاز دهنده در پوشش های محافظ می تواند زمان تحمل افراد تحت شرایط حرارتی گرمای سوزان را تا 3 برابر افزایش دهد. همچنین، به کارگیری چاه حرارتی مناسب می?تواند مقدار فوق را تا 20% تحت شرایط مذکور ارتقا بخشد. از طرف دیگر، نتایج نشان می دهد که لباس های محافظ مبتنی بر مواد تغییر فاز دهنده می تواند زمان تحمل افراد تحت شرایط بحرانی سرد را تا حدود 90% بیشتر کند و چشمه حرارتی مناسب نیز می تواند زمان تحمل افراد را تا 5 برابر بهبود دهد.

در این تحقیق به منظور رفع محدودیت مدل آسایش حرارتی stb، لباس به عنوان محیط متخلخل با قابلیت انتقال و ذخیره جرم و حرارت مدل سازی شده است. به منظور پیش بینی شرایط حرارتی انسان مدل های آسایش حرارتی زیادی از سوی محققان ارائه شده است اما تمامی مدل ها بر مبنای موازنه انرژی برای بدن ارائه شده اند. این در حالی است که موازنه انرژی برای بدن لزوماً به معنی احساس حرارتی مناسب نمی باشد. در سال 2010 اولین مدل آسایش حرارتی با رویکرد مدل سازی پاسخ حسگرهای حرارتی پوست به همراه یک پوشش لباس ساده معادل ارائه شد. این مدل تحت عنوان مدل زیست-گرمایی تنظیمی ساده شده (stb) شناخته می شود. نوآوری اصلی این تحقیق تکمیل مدل آسایش حرارتی stb با اضافه کردن مدل لباس به عنوان محیط متخلخل با قابلیت انتقال و ذخیره جرم و حرارت می باشد. مدل-سازی لباس انجام شده با در نظر گرفتن دو لایه پوششی نازک و یک بافت اصلی در وسط در حالت چند فازی و چند گونه ای به روش عددی و مبتنی بر گسسته سازی حجم محدود انجام شده است. نتایج برای دو جنس متفاوت پلی استر به عنوان یک بافت غیر جاذب و ویسکوز به عنوان یک بافت جاذب و دو جنس متفاوت پوشش نایلون و لمینیت ارائه شده است. نتایج نشان می دهد که ترکیب پلی استر- نایلون بهترین شرایط آسایش حرارتی را در شرایط مختلف فراهم می کند. همچنین در دماهای بالا عامل اصلی تعیین کننده شرایط حرارتی نوع لایه پوششی و در دماهای پایین نوع بافت اصلی می باشد به طوری که در دماهای بالا پوشش نایلون مناسب تر از لمینیت بوده و در دماهای پایین بافت پلی استری عملکرد بهتری دارد.

در سال¬های اخیر، سیستم گرمایش قرنیزی به دلیل توزیع یکنواخت حرارت، پایین بودن دمای آب تغذیه و امکان استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر مورد توجه بسیاری از مهندسان تهویه مطبوع قرار گرفته است. با این وجود، عدم استفاده از تجهیزات وزشی در ساختمان¬های دارای سیستم گرمایشی مذکور، می-تواند سبب کاهش کیفیت هوای داخل شود. در تحقیق حاضر میزان تأثیرگذاری جانمایی دریچه تأمین هوای تازه بر کیفیت هوای داخل و شرایط آسایش حرارتی ساکنان در ساختمان¬های دارای سیستم گرمایش قرنیزی بررسی شده است. سپس تأثیر دمای هوای بیرون بر کیفیت هوای داخل بررسی شده است و در انتها مقایسه¬ای بین کیفیت هوای داخل در ساختمان¬های دارای سیستم گرمایش قرنیزی با سیستم گرمایش از کف انجام شده است. برای این منظور به کمک دینامیک سیالات محاسباتی سرعت، دما، شاخص احساس حرارتی افراد، میانگین غلظت آلاینده و شاخص کیفیت هوای داخل در ناحیه تنفس برای اتاق نمونه شماره 600 استاندارد تاسیساتی اشری 140 بررسی شد. به منظور شبیه سازی میدان-های دما، سرعت و آلاینده از حلگر عددی اپن فوم استفاده شده است. از آنجایی که افزایش غلظت co2 در اتاق نشان دهنده¬ی ناتوانی سیستم تهویه در زدودن آلاینده¬های داخل می¬باشد، غلظت این گاز به عنوان شاخصی جهت بررسی کیفیت هوای داخل استفاده شده است. نتایج نشان داد که جانمایی صحیح دریچه تأمین هوای تازه، تأثیر قابل توجهی بر دمای هوا، شرایط آسایش حرارتی افراد و کیفیت هوای داخل دارد. به طوری که با تغییر محل دریچه سقفی تأمین هوا از نزدیکی دیوار خارجی به سمت مرکز اتاق، می¬توان متوسط دمای هوا در فضای نمونه را تا اندازه 1/1 درجه سلسیوس (از 4/21 به 5/22 درجه سلسیوس) افزایش ¬داد. همچنین، نتایج حاکی از آن است که انتخاب محل مناسب برای دریچه تأمین هوای تازه می¬تواند شاخص بهبود کیفیت هوای داخل را از حدود 44/0 به حدود 67/0 افزایش دهد. افزایش دمای جدار خارجی ساختمان نیز سبب بهبود کیفیت هوای داخل می¬شود؛ به¬طوری¬که افزایش دمای جدار خارجی از 10- درجه سلسیوس به 10 درجه سلسیوس، میانگین شاخص احساس حرارتی افراد در ناحیه تنفس را از 1- به 5/0- افزایش می¬دهد. در انتها مقایسه بین سیستم گرمایش قرنیزی و گرمایش از کف نشان داد که با متوسط دمای یکسان در ناحیه تنفس، میانگین غلظت آلاینده در سیستم گرمایش از کف حدود ppm20 بیشتر از سیستم گرمایش قرنیزی است.