بررسی تجربی و شبیه سازی عملکرد بادگیرهای پیش ساخته جهت تهویه طبیعی ساختمان و کاهش مصرف انرژی

استفاده از بادگیرها نه تنها در ایران بلکه در تمام نقاط جهان می تواند به عنوان وسیله ای با مزایای فراوان به خصوص در زمینه حفظ محیط زیست و صرفه جویی در مصرف انرژی, مطرح گردد. امروزه در کنار ساخت و تولید دستگاه های بسیار متنوع با تکنولوژی های متفاوت جهت سرمایش و بطورکلی سیستم تهویه مطبوع, مسئله استفاده از بادگیرها مطرح می شود چراکه از یک طرف بادگیرها برخلاف بسیاری از دستگاه های صنعتی تهویه, هماهنگ با محیط زیست بوده و از طرف دیگر مصرف انرژی که خود به عنوان یک چالش مهم جهانی مطرح است, با بکارگیری بادگیرها کاهش خواهد یافت. با توجه به اینکه پژوهش های علمی در زمینه استفاده از بادگیر بسیار محدود بوده لذا در این تحقیق تلاش گردید با ساخت یک نمونه واقعی از بادگیر چهارطرفه در یکی از مناطق مرکزی شهر مشهد و مدل سازی آن از طریق روش (computational fluid dynamic) cfd بخشی از کاستی های پژوهشی در این زمینه جبران گردد. پس از تایید صحت مدل بکار رفته از طریق آزمایشات متعدد در محیط پایلوت, با تحلیل داده های حاصل از نمونه واقعی و مدل آن, معلوم گردید که با ساخت بادگیر یک طرفه ای هم اندازه با بادگیر چهارطرفه ساخته شده, سرعت جریان هوای داخل افزایش خواهد یافت. همچنین بر اساس محاسبات مدل برای سرعت های باد 5/0 تا 4 متر بر ثانیه, نرخ تهویه در بادگیر یک طرفه بین 7/1 تا 19/2 برابر بادگیر چهار طرفه بدست آمد. بنابراین با مقایسه پارامتر نرخ تهویه و سرعت جریان هوای داخلی بین بادگیر یک طرفه و چهارطرفه, کارایی بیشتر بادگیر یک طرفه در تهویه فضای داخلی نتیجه گیری گردید. محاسبات انجام شده توسط مدل cfd در خصوص تأثیر پارامترهای ارتفاع دهانه بادگیر و عرض مقطع آن در نرخ جریان تهویه, بر روی مدل های شبیه سازی شده نشان داد که اگرچه با اضافه شدن عرض همچون بالا رفتن مقدار ارتفاع بادگیر, مساحت دهانه ورودی باد افزایش می یابد اما افزایش عرض بادگیر نقش بیشتری نسبت به ارتفاع آن در بالابردن نرخ تهویه دارد. نتایج حاصل از شبیه سازی بوسیله مدل cfd نشان داد که افزایش ارتفاع بادگیر با مقطع ثابت, تنها تا ارتفاع مشخصی باعث بالابردن عملکرد بادگیر و عبور جریان هوای بیشتر به داخل ساختمان شده و با ادامه افزایش ارتفاع بادگیر, تأثیر مثبتی در عملکرد آن دیده نگردید و نرخ جریان هوا تقریباً ثابت باقی ماند. همچنین بررسی و تدقیق در ارتباط بین داده های مربوط به دمای هوای داخل ساختمان که توسط وسایل آزمایش بکار رفته در پایلوت به ثبت رسیده و داده های هوای آزاد که از سازمان هواشناسی قابل اخذ است نتایج جالبی را حاصل نمود؛ از جمله این نتایج استخراج رابطه تجربی جهت برآورد دمای هوای داخل ساختمان بر اساس داده های هواشناسی بود. توسط این رابطه می توان با دقت خوبی برای ساعات 10 صبح تا 8 شب, دمای داخل ساختمانی که بادگیر مورد نظر بر روی آن نصب شده است پیش بینی نمود.