تحلیل فضایی مخاطرات محیطی

تحلیل فضایی مخاطرات محیطی

طراحی بهینه ی حیاط مرکزی در ساختمان های مسکونی در برابر باد 120روزه زابل براساس تحلیل CFD

نویسندگان
1 دانشگاه صنعتی جندی شاپور دزفول
2 دانشگاه صنعتی جندی شاپور دزفول، صندوق پستی: ۳۳4 – 64615 کد پستی 6461649869
چکیده
منطقه­ زابل یکی از مناطق باد­خیز شرق ایران است. کیفیت، شدت و سرعت زیاد بادهای این منطقه موسوم به بادهای 120روزه سیستان عامل بروز مشکلات فراوان زیست محیطی و اجتماعی ­است. این بادها نقش موثری در حمل ماسه­های کویری ایفا می­کنند و تجربه تاریخی معماری و شهرسازی این منطقه معطوف به مقابله با اثرات مخرب پراکنش ماسه است. یکی از این گزینه ها ­جهت­گیری­­ و قرارگیری مناسب ساختمان­ها است که می­تواند در کاهش آسیب­های ناشی از این بادها کمک­کند.

این مقاله به تدوین بهینه گونه حیاط­ مرکزی ساختمان­ها در برابر بادهای 120روزه می­پردازد. هدف این تحقیق تعیین نوع مانع، جهت­گیری و میزان محصوریت حیاط مرکزی است به گونه ای که بتواند در دو زمینه کاهش سرعت باد و کاهش ورود آلودگی ناشی از گرد و غبار در محدوده­ی ساختمان مفید واقع شود. در ابتدا مدل های مختلف حیاط مرکزی طراحی و سه بعدی گردید. شبیه­سازی جریان­هوا در این مدل ها با استفاده از نرم­افزار شبیه­سازی سیالات­Flow 3D انجام پذیرفته است.

نتایج نشان می دهد؛ ساختمان­هایی یا موانعی که در برابر جهت باد دارای فرم مقعر هستند؛ بیشتر از سایر گونه ها مانع ورود باد به محوطه­ی سایه باد هستند. همچنین نوع جانمایی و جهت­گیری ساختمان­ها در برابر باد و میزان محصوریت در دو نقطه ورود و خروج باد، به همراه استفاده از موانع طبیعی می­تواند در کاهش سرعت باد و کاهش ورود گرد وغبار به مجموعه تا رسیدن به حد آسایش بسیار موثر باشد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Proper design of the central courtyard in residential areas against Sadobist-roz-e winds in Zabol using CFD analysis

نویسندگان English

SAIDEH KHAKSEFIDI 1
SAIDEH vasigh 2
mohsen taban 1
1 Jundi-Shapur University of Technology, po. Box: 64615-334, Dezful Iran,
2 Jundi-Shapur University of Technology, po. Box: 64615-334, Dezful Iran,
چکیده English

Proper design of the central courtyard in residential areas against Sadobist-roz-e winds in Zabol using CFD analysis

Saeide Khaksefidi - Ma Student of Architecture, Faculty of Architecture and urban planning, Jundi-shapur University of technology, Dezful, Iran.

Behzad Vasigh* - Faculty of Architecture and Urban planning, Jundi-shapur University of Technology, Dezful, Iran

Mohsen Taban - Assistant Professor, Faculty of Architecture and urban planning, Jundi-shapur University of Technology, Dezful, Iran

Abstract:

Wind erosion occurs in many arid, semiarid and agricultural areas of the world. Sadobist-roz-e winds are common phenomena in arid and semi-arid areas. In recent years, Sadobist-roz-e winds frequencies and intensities have increased significantly in Iran. A research on Sadobist-roz-e winds sources is important for understanding the mechanisms of dust generation and assessing its socio-economic and environmental impacts. Deserts are the main sources of emitted dust, and are highly responsive to wind erosion. Low content of soil moisture and lack of vegetation cover lead to fine particle’s release. The wind in the eastern part of Iran, Sistan, is one of the most important phenomena in the ecological studies. The intensity and velocity of the wind, has caused environmental problems. This population is distributed in more than 1000 cities, villages and nomadic settlements. Sadobist-roz-e winds is the most significant wind in the region which starts every year at the end of the spring and lasts all through the beginning of autumn, with a mean velocity of 100 km/h. Architecture and urbanization of the Sistan region have been built with the focus on reducing the amount of sand. The orientation and placement of buildings can be effective in reducing the damage to these winds. Sadobist-roz-e winds has increased in zabol since 1999. The average annual number of dust Storm events increased from 10 d during 1990–1998 (before the drought) to 54 d during 1999–2004 (after the drought). The frequency of dust storms also increased 5-fold after 1999 in the region. This shift is associated with an increase in wind speed, rainfall reduction, drying of Hamoun Lake and drought occurrence. The purpose of this paper is to determine the type of obstruction, orientation and enclosure level of the central courtyard so that it can be useful in two areas: wind speed reduction and reduction of dust contamination in the building area. Modeling of buildings is done using 3D software; and simulation of airflow using “Flow3D” Fluid Simulation software has been investigated. Each time the flow of air was tested in different models. First, two main patterns that were expected to be appropriate to the behavior of the wind were selected. Both of them were simulated and it was found that the concave shape has a better performance. Because in addition to reducing the wind speed, it also causes rotational movement. Then, with emphasis on the central courtyard, various shapes of the layout of the builders in the central courtyard were examined. The result showed that due to the high initial wind speed, in addition to the inflow and outflow contours (in the enclosure court), the positioning and orientation of buildings at different angles, it can also be effective in reducing wind speed and decreasing wind movement. By extending this collection to more buildings and creating congestion conditions, the comfort conditions for the pedestrian were examined. In the following, with a constant elevation of 9, and enclosure (H / D ratio) and wind input to a set of 3, this load was simulated with different angles against the wind. Every time the wind speed and the wind velocity decreases. The best location was selected at a 45-degree angle faced to the wind. Further, with regard to the fact that high wind speeds are observed in the best building layout, natural obstacles were used to reduce wind speed. Among the native trees of Sistan, “Gaz” were selected because of their highest adaptability to the region's climate and for research purposes. Physical characteristics were taken and modeling was done. Each simulation was performed; the best model with a natural barrier against the wind region was identified. Although the research on locality could be highly generalized, the best location in the study, which was close to the definitions, was approached. At last, the results show that buildings or obstacles that are concave to the wind direction are more likely to prevent wind entering the shadows area than most other building types. The type of layout and orientation of the buildings against the wind and the amount of enclosure at the two points of “entry and exit of the wind”, along with the use of natural obstacles, can be very effective in reducing the wind speed and reducing the entry of dust to the comfort level.



Keywords: zabol, sadobistroze winds, CFD simulation, Residential complex, central courtyard

کلیدواژه‌ها English

zabol
sadobistroze winds
CFD simulation
Residential Complex
central courtyard
1. اصغری سراسکانرود، صیاد؛ بتول زینالی. 1393. تحلیل و پهنه‌بندی فراوانی فصلی توفان‌های گردوغباری ایران به منظور کاهش مخاطرات. دانش مخاطرات، 2: 217-239.
2. امیری، نعمت‌مال؛ رضا حسین‌زاده و رویا خسرو شاه آبادی. 1395. ارزیابی نظزیه ی عدم تغییرات مکانی ریگ‌زارها با استفاده از سنجش از دور. مطالعات جغرافیایی مناطق خشک، 27: 23-35.
3. حیدری نسب، مهدی .‌1386. نقش باد در ایجاد لند فرم‌های بادی منطقه‌ی سیستان، پایان‌نامه کارشناسی ‌ارشد دانشکده جغرافیا و برنامه ریزی محیطی، دانشگاه سیستان و بلوچستان. 104.
4. زارعی، محمد ابراهیم. نغمه بهبودی. 1395. بررسی سرعت و فشار حرکت باد در بخش مرکزی سکونتگاه قلعه ای ورمال سیستان با بهره‌گیری از شبیه سازی CFD. فصلنامه پژوهش های معماری اسلامی،10، 22-35.
5. فرج زاده، منوچهر. مهین رازی. 1390. بررسی توزیع زمانی و مکانی توفان‌ها و بادهای شدید در ایران. مجله پژوهش های آبخیز داری، ‌91: 21-32.
6. طاووسی، تقی؛ محمدسلیقه و ‌نعمت ا.. صفرزایی. 1391. بررسی پارامترهای برداری باد و نقش آن در طوفان‌های گرد و غباری سیستان ایران. جغرافیا و پایداری محیط، 2: 19-30.
7. طاووسی، تقی؛ کوهزاد رئیس‌پور. 1389. تحلیل آماری و پیش بینی احتمال وقوع طوفان‌های شدید با استفاده از روش تجزیه و تحلیل سری‌های جزئی‌‌ (مطالعه‌موردی: منطقه سیستان). مطالعات‌جغرافیایی مناطق خشک، 2 : 93-105.
8. میرلطفی، محمودرضا؛ مرتضی توکلی و میثم بندانی. 1391. بررسی تطبیقی وضعیت استقرار جهات جغرافیایی مسکن روستایی و مصرف انرژی در منطقه‌ سیستان. مسکن و محیط روستا، 138: 52-39.
9. مقصودی، مهران؛ سعید نگهبان و سجاد باقری. 1391. تحلیل مخاطرات ناشی از ماسه‌های روان سکونتگاه‌های غرب دشت ‌لوت (مطالعه‌ موردی: روستای ‌حجت‌آباد- شرق شهداد). ‌مجله‌جغرافیا ‌و مخاطرات‌ محیطی، ‌1: 84-96.
10. مستوفی‌نژاد، داوود. 1388. بارگذاری سازه ها. انتشارات ارکان دانش، تهران.
11. نگارش، حسین؛ لیلا لطیفی. 1388. بررسی خسارت‌های ناشی از حرکت ماسه‌های روان در شرق زابل با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای. پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، 67: 87-73‌.
12. ولی، عباسعلی؛ سید حجت موسوی و اسماعیل زمانی. 1398. تحلیل آماری فراوانی وقوع گردو غبارهای استان یزد و الگوسازی آنها بر اساس عناصر اقلیمی و پوشش گیاهی. مجله تحلیل فضایی مخاطرات محیطی،‌142:3-121.
13. Asfour, O.S. 2010. Prediction of wind environment in different grouping patterns of housing blocks Energy and Buildings. 42(11): p. 2061-2069. 119. DOI: 10.3390/atmos9020039
14. Ahuja, R; S.K Dalui, and V.K, Gupta .2006. Unpleasant Pedestrian Wind Conditions around Building, Asian Journal of Civil Engineering (Building and Housing), 7: 147- 154
15. Biddulph, M. 2007. Introduction to Residential Layout. Architectural Press, Amsterdam Building Simulation Group, University of Pennsylvania. Achieved at: http://www.gafa.upenn.edu/bsg/ flash.htm#scence.
16. Brown, G.Z; M. Dekay, Sun, wind and light: Architectural design strategies. 2nd ed. 2001. New York; Chichester: John Wiley & Sons, Inc.
17. Passe, U. Battaglia, F. 2015. Designing Spaces for Natural Ventilation, New York, NY 10017
18. Hong, B; B Lin. 2015. Numerical studies of the outdoor wind environment and thermal comfort at pedestrian level in housing blocks with different building layout patterns and trees arrangement, Renewable Energy Journal, 73: 18-27. DOI: 10.1016/j.renene.2014.05.060
19. Hosker, R. P.1985. “Flow around isolated structures and building clusters: a review. ASHRAE Trans. United States. (CONF-850606). 91.
20. Jensen, M; N. Franck .2016. Model-scale tests in turbulent wind, Part 1: Phenomena dependent on the wind speed, shelter at houses-despersal of smoke. 1963, Copenhagen: Danish Technical Press.
21. Sahebzadeh, Sadra, Abolfazl Heidari, Hamed Kamelnia, and Abolfazl Baghbani. "Sustainability Features of Iran’s Vernacular Architecture: A Comparative Study between the Architecture of Hot–Arid and Hot–Arid–Windy Regions." Sustainability 9, no. 5 (2017): 749. DOI: 10.3390/su9050749
22. Szucs, A. 2013. Wind comfort in a public urban space (Case study within Dublin Docklands), Frontiers of Architectural Research, 2: 50–66. DOI:org/10.1016/j.foar.2012.12.002
23. Mestoul, D.; B. Rafik. and A. Luc. 2016. Modeling Airflow in Urban Form against Sand Accumulation: A Case of Saltation in the Town of Timimoun in Southern Algeria, International Journal of Architecture and Urban Development, 2: 43-48.
24. Mahmoudi, F. 1991. Important Erg of Iran, research report, deputy of research. University of Tehran, Tehran.
25. Maghsoudi, M. 2006. Assessment of effective factors on evolution of sand landforms (case study: sand landforms of Sirjan playa), Geography research Quarterly, 56: 149-160.
26. Zhai, Z. 2006. Application of computational fluid dynamics in building design: aspects and trends. Indoor and built environment, 15: 305-313.‌ DOI:org/10.1177/1420326X06067336