برای ارزیابی همبستگی بین پارامترهای چگالی و محیط داخلی، این مطالعه یک روش شبیهسازی مبتنی بر فیزیک ساختمان را برای مقایسه محیط داخلی از سه طرح طراحی اتخاذ میکند: (1) چال موجود، (2) طرح توسعه مجدد پیشنهادی توسط MAHDA، و (iii) طرح چال اصلاح شده نظری. طرح فرضی از نظر محاسباتی با محدود کردن تخریب و حفظ تراکم چال موجود در حالی که فضای زندگی برای هر نفر مشابه طرح توسعه مجدد پیشنهادی را افزایش میدهد (از این پس به عنوان (i) طرح موجود، (ii) طراحی توسعه مجدد، و ( iii) طراحی اصلاح شده، به ترتیب). شکل 1 روش شناسی اتخاذ شده برای مطالعه را نشان می دهد. این مطالعه پارامترهای چگالی و عملکردهای محیطی سه طرح طراحی را با استفاده از یک روش گام به گام ارزیابی و مقایسه کرد. در مرحله 1، پارامترهای چگالی سه طرح شناسایی و محاسبه شدند. در مرحله بعد، عملکرد محیطی سه طرح طراحی، از جمله پارامترهای جریان هوا و نور روز در فضای باز و داخلی، با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی (CFD)، دینامیک آتش و شبیه سازی های نور روز (مرحله 2) شبیه سازی محاسباتی شدند. نتایج شبیهسازی CFD با استفاده از آزمایش تونل باد مقیاسبندی شده، که در آن فشار باد بر روی نمای ساختمان اندازهگیری و با نتایج شبیهسازی مقایسه شد، تأیید شد. پس از آن، عملکردهای تهویه طبیعی و روشنایی روز سه طرح طراحی مورد تجزیه و تحلیل و مقایسه قرار گرفت (مرحله 3). در نهایت، عملکرد سه طرح طراحی بر اساس متغیرهای چگالی محاسبهشده و پارامترهای محیطی ارزیابی میشوند (مرحله 4).
عکس. 1 . گردش کار روش شناسی
چالهای BDD در بمبئی، که در حال حاضر برای توسعه مجدد با تراکم افزایش یافته پیشنهاد شدهاند، به عنوان منطقه مورد مطالعه انتخاب شدهاند. بمبئی اغلب «شهر حداکثر» نامیده میشود، زیرا میزبان تراکم جمعیتی بالای 26453 نفر در کیلومتر مربع است . طرح چشم انداز بمبئی قصد دارد با افزایش نسبت مساحت زمین و بهبود شرایط زندگی، شهر را فشرده کند. استراتژی تراکم مجدد چال های BDD گامی به سوی آن جهت است ( Bardhan et al., 2015 ; Bardhan. R. & Pan, 2023 ; Brihanmumbai Municipal Corporation, 2023 ). 206 چال BDD واقع در مرکز و جنوب مرکزی بمبئی وجود دارد که به صورت مکانی در چهار منطقه به نامهای ورلی (120)، NM Joshi Marg (32)، Sewri (12) و Naigam (42) در داخل شهر پخش شدهاند. ورلی دارای 120 ساختمان چهار طبقه با 20 واحد مسکونی 16 متر مربعی در هر طبقه و یک سرویس بهداشتی در انتهای راهرو است. ساختمان های چال در مجموعه ای متشکل از 14 ساختمان در سایت چیده شده اند. طرح توسعه مجدد پیشنهاد میکند که چالها را با ساختار خوشهای مشابه مجدداً متراکم کند. محل چال های موجود در شکل 2 (الف) نشان داده شده است. این منطقه دارای آب و هوای گرمسیری با حداقل تغییرات دمای سالانه است، همانطور که در شکل 2 (ب) نشان داده شده است. حداکثر میانگین دمای ماهانه بمبئی در ماه مه و ژوئن رخ می دهد و حداکثر دمای آن بیش از 32 درجه سانتیگراد است. از آنجایی که خانه های چال BDD بیشتر از تهویه طبیعی برای کاهش مشکلات گرمای بیش از حد استفاده می کنند. عملکرد تهویه طبیعی برای ساختمان های مورد مطالعه با استفاده از شرایط آب و هوایی در ماه تابستان ماه مه مورد بررسی قرار گرفت ( شکل 2 (ج) را ببینید).
شکل 2 . (الف) موقعیت مکانی منطقه مورد مطالعه: BDD Chawl، Worli (ب) تغییرات دمای سالانه برای بمبئی (ج) نمودار گل وزش باد برای ماه مه در بمبئی که میانگین جهت و سرعت باد را نشان میدهد ( EnergyPlus, 2023 ).
برای این مطالعه، یک خوشه متشکل از 14 ساختمان به عنوان منطقه مورد مطالعه برای مقایسه تراکم و عملکرد محیطی داخلی بین سه طرح طراحی انتخاب شد. این بخش سه طرح طراحی را شرح می دهد.
طرح موجود شامل یک خوشه 14 ساختمانی است که در گوشه شمال شرقی محله Worli Chawl قرار دارد. این خوشه دارای ساختمان های چهار طبقه رو به جنوب غربی- شمال شرقی با فاصله بین ساختمانی 15 متر است. هر طبقه ساختمان شامل 20 واحد مسکونی یک اتاقه با سرویس های بهداشتی مشترک در انتهای راهرو می باشد. شکل 3 (a1, a2, a3) مکان سایت و پلان طبقه طرح موجود را نشان می دهد.
شکل 3 . (الف 1 ) طرح موجود: پلان مکان 14 ساختمان خوشه ای (الف 2 ) طرح موجود: عکس سایت و مدل 3 بعدی از 14 ساختمان خوشه ای (a 3 ) طرح موجود: پلان طبقه معمولی (ب 1 ) طراحی بازسازی مجدد: نقشه سایت 14 ساختمان خوشه ای (b 2 ) طراحی بازسازی مجدد: عکس سایت و مدل سه بعدی از 14 ساختمان خوشه ای (b 3 ) طراحی بازسازی: چیدمان 14 خوشه ساختمان با استفاده از پلان های طبقه معمولی نوع T و نوع I ( ج 1 ) طرح اصلاح شده: نقشه سایت 14 ساختمان خوشه ای (ج 2 ) طرح اصلاح شده: عکس سایت و مدل 3 بعدی از 14 ساختمان خوشه ای (ج 3 ) طرح اصلاح شده: پلان طبقه معمولی (منبع: الف: بردان، دبنث ، جانا و نورفورد (2018) ب: MHADA (2022) ، ج: محاسبات نویسندگان).
طرح دوم طراحی به طرح توسعه مجدد پیشنهاد شده توسط اداره مسکن و منطقه توسعه منطقه ماهاراشترا (MHADA) اشاره دارد. سایت انتخاب شده به همان خوشه 14 ساختمانی به عنوان طرح موجود، با چیدمان ها و پلان های طبقه متفاوت اشاره دارد ( شکل 3 (b1, b2, b3) را ببینید). دو نوع ساختمان وجود دارد: نوع T متشکل از شش واحد مسکونی در هر طبقه و نوع I شامل 4 واحد مسکونی در هر طبقه. هر دو نوع دارای 21 طبقه با یک طبقه همکف محکم هستند. هر واحد مسکونی شامل یک اتاق نشیمن، اتاق غذاخوری، آشپزخانه، دو اتاق خواب و دو سرویس بهداشتی می باشد.
طرح اصلاح شده یک نمایش نظری بر اساس طرح موجود است. طرح اصلاحشده، اشغال و سرانه منطقه زندگی طرح توسعه مجدد را حفظ میکند، در حالی که به حداقل تخریب در مجموعه 14 ساختمانی منتخب نیاز دارد. در انجام این کار، آستانههای چگالی را تعیین میکنیم که با کیفیت بهتر محیط داخلی مطابقت دارد، همانطور که از خلاصه ادبیات مشتق شده است، نسبت به طرح اصلی. با این کار مشخص می شود که طراحی ساختمان به شدت با طرح اصلی که ساکنان با آن سازگار شده اند متفاوت نیست.
این طرح از طریق گسترش عمودی و توزیع مجدد نواحی افقی به تراکم دست خواهد یافت. این طرح دارای 13 طبقه برای پذیرایی از سرنشینان BDD می باشد. دیوارهای پارتیشن چال های BDD موجود تخریب می شوند و هر 2.5 واحد مسکونی موجود در طرح فعلی در یک واحد ترکیب می شود که مساحت آپارتمان را از 13-18 متر مربع به 35 متر مربع گسترش می دهد . علاوه بر این، واحدهای مسکونی روبروی راه پله در هر طبقه برداشته شده و به یک فضای مشترک مشترک مرتبط با راهرو تبدیل می شوند. این فضا می تواند به عنوان یک فضای مشترک برای تعامل اجتماعی یا یک فضای کاربردی برای آسانسور استفاده شود. پنجره ها در تمام نماها برای اطمینان از تهویه طبیعی کافی در نظر گرفته شده است. درهای واحدها به طور حیرت انگیزی برای حفظ حریم خصوصی ساکنان در هنگام باز کردن درهای خود برای تهویه متقابل تراز شده اند. برخی از درب های واحد از طرح موجود نگهداری می شوند تا رو به روی هم نباشند. طرح اصلاح شده یک راه حل طراحی مبادله ای عملی را به جای یک راه حل ایده آل نشان می دهد. شکل 3 (c1, c2, c3) مدل 3 بعدی و پلان طبقه طرح طراحی اصلاح شده را نشان می دهد. ضمیمه B نقشه های دقیق طبقات و نقشه های سایت سه طرح طراحی را نشان می دهد.
جدول 1 ویژگی های سه طرح طراحی را ارائه می دهد.
میز 1 . طراحی ساختمان و ویژگی های اشغال سه طرح طراحی.
| سلول خالی | سلول خالی | طراحی موجود | طراحی توسعه مجدد | طراحی اصلاح شده | |
|---|---|---|---|---|---|
| پارامترهای ساختمان | بعد ساختمان | 37.55 × 12.5 × 12.2 متر | نوع T | 33.35 × 22.45 × 63.7 متر | 37.55 × 12.5 × 37.8 متر |
| نوع I | 28.71 × 12.91 × 63.7 متر | ||||
| تعداد طبقات | 4 | 21 طبقه + همکف محکم | 13 | ||
| تعداد واحد در هر طبقه | 20 | نوع T | 6 | 8 | |
| نوع I | 4 | ||||
| تعداد اتاق در هر واحد | 1 | نوع T | 2 اتاق خواب | 1 | |
| نوع I | 2 اتاق خواب | ||||
| مساحت واحد | 13-18 متر 2 | 47 متر مربع | 35 متر مربع | ||
| پارامترهای اشغال | تعداد سرنشینان | 5880 | 7140 | 7280 | |
| تراکم اشغال | 31111 نفر/کیلومتر 2 | 37777 نفر/کیلومتر 2 | 38519 نفر/کیلومتر 2 | ||
| به ازای هر منطقه مسکونی (به استثنای توالت) | 5.3 متر مربع / نفر | 8.0 متر مربع / نفر | 7.0 متر مربع / نفر | ||
این زیرجلسه تعاریف و فرآیندهای محاسبه پارامترهای چگالی مورد استفاده در این مطالعه را که در جدول 2 خلاصه شده است، معرفی می کند . پارامترهای تراکم بر اساس سه دسته کلی (i) اندازه گیری تراکم مستقیم، (ب) پارامترهای هندسه ساختمان، و (iii) پارامترهای فرم شهری محاسبه می شوند. اقدامات مستقیم شامل اقدامات مبتنی بر فضا مانند افراد در هر واحد مسکونی، مساحت طبقه به ازای هر نفر، تراکم اشغال، نسبت مساحت طبقه (FAR)، تراکم ساختمان و واحد مسکونی در هر هکتار است. فاکتورهای هندسه ساختمان شامل معیارهای پارامتر طراحی مانند جهت گیری پنجره، مساحت باز شدن پنجره، افست پنجره، نسبت پنجره به دیوار (WWR)، نسبت باز شدن پنجره به دیوار (OWWR) و موقعیت نسبی پنجره است. این اقدامات به طور غیرمستقیم بر اثرات تراکم تأثیر می گذارد. پارامترهای فرم شهری تاثیرات تراکم ناشی از چیدمان خاص ساختمان ها را در نظر می گیرند. مشخصات محاسبات در پیوست C ارائه شده است .
جدول 2 . پارامترهای چگالی مورد استفاده در مطالعه.
| پارامترهای چگالی | شرح | ارجاع |
|---|---|---|
| اندازه گیری چگالی مستقیم | ||
| افراد در هر واحد مسکونی | کل جمعیت به تعداد کل واحدهای مسکونی | ( آنجل و همکاران، 2021 ؛ اداره سرشماری ایالات متحده، 1996 ) |
| مساحت طبقه برای هر نفر | مساحت کل واحدهای مسکونی به کل جمعیت | ( آنجل و همکاران، 2021 ؛ بلیک و همکاران، 2007 ؛ UN-Habitat، 1996 ) |
| تراکم اشغال | تعداد سرنشینان در هر کیلومتر 2 | / |
| تراکم ساختمان | تعداد ساختمان در هر کیلومتر 2 | / |
| نسبت مساحت کف (FAR) | نسبت سطح کف براق ساختمان به مساحت قطعه | ( آنجل و همکاران، 2021 ؛ ASPO، 1958 ؛ کونو و همکاران، 2010 ) |
| واحد مسکونی در هکتار | تعداد کل واحدهای مسکونی تا منطقه قطعه مسکونی | ( آنجل و همکاران، 2021 ؛ ASPO، 1958 ؛ فورسایت، 2003 ) |
| پارامترهای هندسه ساختمان | ||
| جهت گیری پنجره | پنجره های جهت رو به | / |
| منطقه باز شدن پنجره | درصد نواحی بازشو روی دیوار | محد سحاب الدین و لونگو (2015) |
| افست پنجره | فضا یا شکاف بین شیشه پنجره و ساختار دیوار اطراف | / |
| نسبت پنجره به دیوار (WWR) | کسری از سطح لعاب نما | Tzempelikos و همکاران. (2007) |
| نسبت باز شدن پنجره به دیوار (OWWR) | کسری از سطح لعاب بازشو نما | / |
| موقعیت پنجره نسبی | این که آیا پنجره های یک واحد در یک خط، مخالف یا عمود بر هم قرار دارند | / |
| پارامترهای فرم شهری | ||
| نسبت ابعاد | نسبت ارتفاع ساختمان به عرض دره | / |
| ضریب نمای آسمان (SVF) | نسبت مقدار آسمان قابل مشاهده مشاهده شده از یک نقطه به کل نیمکره آسمان. | اوکی (1982) |
| نسبت فشردگی | نسبت مساحت و محیط یک فرم شهری، مقدار بالاتر نشان دهنده فرم شهری فشرده تر است | گولد و هاگت (1967) |
| شاخص شکل | بردان، دبنات، مالک و سرکار (2018) | |
| شاخص ناحیه جلویی (FAI) | نسبت مساحت نمای ساختمان پیش بینی شده بر روی صفحه ای که نرمال است به جهت باد و کل مساحت قطعه | وونگ و نیکول (2013) |
| اختلاف ارتفاع ساختمان | اختلاف ارتفاع بلندترین ساختمان در کل منطقه و ساختمان در قطعه مورد مطالعه | / |
| تخلخل | نسبت فضای باز در داخل قطعه | هوانگ و همکاران (2007) |
| فضای تعامل اجتماعی | نسبت ناحیه تعاملی مثبت/اجتماعی به مساحت طرح | کاتزشنر (2003) |
| نسبت فضای مثبت به منفی | نسبت مساحت مثبت به مساحتی که برای هیچ فعالیتی قابل استفاده نیست | کارمونا (2010) |
این بخش فرعی روش شناسی اتخاذ شده برای تولید پارامترهای عملکرد زیست محیطی را معرفی می کند. شبیهسازیهای مبتنی بر فیزیک ساختمان شامل دینامیک سیالات محاسباتی (CFD)، دینامیک آتش، و شبیهسازیهای روشنایی روز برای ارزیابی شرایط محیط داخلی بر اساس (i) تهویه طبیعی، (ii) آلودگی هوای داخل ساختمان، و (iii) عملکرد نور روز انجام شد. از سه طرح طراحی به ترتیب.
برای ارزیابی عملکرد تهویه طبیعی سه طرح طراحی، شبیهسازیهای CFD در SimScale، یک موتور شبیهسازی مبتنی بر ابر، با پارامترهای طراحی ساختمان تعریفشده انجام شد ( SimScale، 2022 ). دقت و استحکام نتایج شبیهسازی SimScale توسط محققان متعدد تأیید شده است ( Bhatia و همکاران، 2021 ؛ مراد، 2021 ؛ یلماز و هو، 2018 ). Simscale محققان را قادر می سازد تا الگوهای جریان باد و گردابه های باد را در داخل و اطراف ساختمان ها به روشی مقرون به صرفه و زمان پیش بینی و شناسایی کنند. قبل از انجام شبیهسازیهای CFD، مدلهای ساختمانی برای سه طرح طراحی در راینو 6 ایجاد شد ( Aksamija، 2019 ؛ رودسری و پاک، 2013 ). برای انجام تجزیه و تحلیل تهویه طبیعی، تنظیم تنظیمات باز کردن پنجره و درب مهم است. جدول 3 تنظیمات باز کردن پنجره و درب سه طرح طراحی مورد نیاز برای شبیه سازی CFD را ارائه می دهد. برای تجزیه و تحلیل طرح موجود، این مطالعه از مشخصات Bardhan، Debnath، Jana و Norford (2018) استفاده کرد که بر اساس بررسیهای گسترده خانگی انجام شده در چاولهای BDD ایجاد شد. پنجرهها و درها در طرح توسعه مجدد با 50% سطح شیشه برای اتاقهای نشیمن و 90% برای پنجرهها باز فرض میشد. درهای واحد در طراحی اصلاح شده 50% باز فرض شده است تا امکان تعامل اجتماعی و تبادل هوا بین واحد و فضای مشترک فراهم شود.
جدول 3 . تنظیم محیط شبیه سازی CFD برای سه طرح طراحی.
| سلول خالی | منطقه باز شدن پنجره | قسمت باز شدن درب واحد |
|---|---|---|
| طراحی موجود | 90% | 0% |
| طراحی توسعه مجدد | نشیمن و اتاق خواب 50%; آشپزخانه 90% | 0% |
| طراحی اصلاح شده | 90% | 50% |
برای تجزیه و تحلیل تهویه در فضای باز، مدل های ساختمان با بلوک های بدون پنجره و جزئیات داخلی جایگزین شدند تا شبیه سازی ساده شود. بلوکهای ساختمانی فراتر از طرح مطالعه نیز در شبیهسازیهای تهویه بیرونی و داخلی ساخته شدهاند، زیرا ممکن است تأثیر قابلتوجهی بر جریان هوای اطراف داشته باشند. دامنه جریان به اندازه کافی بزرگ است تا از تداخل مرزها جلوگیری شود. در SimScale، اندازه عنصر شبکه را می توان به طور خودکار کنترل کرد، که هندسه مدل را در نظر می گیرد. اندازه شبکه را می توان با تنظیم سطح تناسب اندام از 0 (درشت ترین) به 10 (بهترین) تغییر داد. SimScale از مش ترکیبی، از جمله عناصری مانند هگزادر، اهرام و چهار وجهی استفاده می کند که همگرایی و دقت نتایج را بهینه می کند. برای به دست آوردن اندازه شبکه بهینه، پالایش شبکه منطقه ای برای تنظیم حداکثر طول لبه یک منطقه خاص در منطقه جریان در این مطالعه اعمال شد. پیوست D – شکل D1 سه تنظیمات مختلف اصلاح شبکه را با سطح تناسب 6 نشان می دهد که برای آزمون استقلال شبکه استفاده می شود.
معادلات ناویر استوکس (RANS) با میانگین حالت پایدار رینولدز برای شبیه سازی انتخاب شدند که تمام اثرات آشفتگی را در نظر می گیرد و رایج ترین رویکرد اتخاذ شده در شبیه سازی تهویه طبیعی است ( Blocken, 2014 ). در این مطالعه از مدل آشفتگی K-omega SST استفاده شد. مدل k-omega SST ترکیبی از مدل k-epsilon (حل انرژی جنبشی تلاطم و سرعت اتلاف انرژی جنبشی آشفتگی با دقت بالاتر دور از دیوارها) و مدل k-omega (حل انرژی جنبشی آشفتگی و نرخ ویژه اتلاف انرژی جنبشی که نتایج بهتری را در نزدیکی دیوارها پیشبینی میکند)، که برخی از نقاط ضعف مدلهای k-epsilon خالص و k-omega را از بین میبرد ( Lander and Spalding، 1974 ؛ Menter، 1994 ). دقت مدل SST k-omega برای ساخت شبیه سازی تهویه طبیعی در تعدادی از مطالعات تایید شده است ( اولا و پوپوف، 2006 ؛ مرونی، 2009 ؛ رامپونی و بلوکن، 2012 ). باد غربی با سرعت مرجع 3 متر بر ثانیه اعمال شد که شرایط باد معمول برای منطقه مورد مطالعه در اردیبهشت ماه است. با در نظر گرفتن اثر لایه زمین، مشخصات اولیه سرعت باد مدل با استفاده از معادلات (1) ، (2) محاسبه میشود :(1)𝑢(𝑧)=𝑢*𝐾ln(𝑧+𝑧0𝑧0)(2)𝑢*=𝐾𝑢𝑟𝑒𝑓ln(𝐻𝑟𝑒𝑓+𝑧0𝑧0)جایی که𝑢*سرعت اصطکاک است.𝐾ثابت فون کارمن است که 0.41 در نظر گرفته شده است.𝑧ارتفاعی است که در آن سرعت محاسبه می شود.𝑧0طول زبری آیرودینامیکی است که برای زمین باز با چمن 0.03 در نظر گرفته شده است (چون چمنی در غرب قطعه مطالعه وجود دارد).𝑢𝑟𝑒𝑓سرعت باد مرجع است که در این مورد 3 متر بر ثانیه است.𝐻𝑟𝑒𝑓ارتفاع مرجع، 10 متر در نظر گرفته شده است ( BCA Green Mark، 2016 ). بر اساس این دو معادله، سرعت ورودی میدان جریان به صورت زیر وارد شد:(3)𝑢=0.41*3ln(10+0.030.03)0.41*ln(𝑧+0.030.03)
شرایط مرزی شبیه سازی ها و مشخصات اولیه سرعت باد در پیوست D – شکل D2 نشان داده شده است . در اینجا دیوارهای لغزنده سطوحی را نشان می دهند که در زندگی واقعی وجود ندارند و دیوارهای غیر لغزش سطوح جامد مانند زمین و پوشش ساختمان را نشان می دهند. دیوارهای لغزشی مرز دامنه ها را مشخص می کنند.
بررسی همگرایی و مطالعه استقلال شبکه برای هر مدل شبیهسازی برای تأیید صحت نتایج انجام شد. زمانی که باقیمانده های محلول تغییر نمی کنند یا به طور پیوسته شروع به نوسان می کنند، نتایج همگرا در نظر گرفته شد ( Kuron, 2015 ). فشار نقطه میانی منطقه مورد مطالعه در ارتفاعات مختلف برای تنظیمات شبکه های مختلف برای آزمون استقلال شبکه مورد بررسی قرار گرفت. اگر فشار بیش از یک اندازه شبکه تغییر قابل توجهی نداشته باشد، در نظر گرفته می شود که این اندازه شبکه بهینه است و می تواند در شبیه سازی استفاده شود ( Das et al., 2016 ; Manop Rakyat et al., 2021 ; Prakash and Ravikumar, 2015 ). .
توزیع آلاینده های تولید شده در داخل خانه، مانند ذرات معطر، هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای (PAHs) و ترکیبات آلی فرار (VOCs)، برای مطالعه تاثیر جریان هوای طبیعی بر کیفیت هوای داخلی واحدها در سه طرح مورد بررسی قرار گرفت. ژائو و ژائو، 2018 ). برای تجسم نتایج، یک شبیهسازی دینامیک آتشسوزی انجام شد که در آن دود به عنوان جانشین آلایندههای داخلی استفاده شد. PyroSim برای شبیه سازی دینامیک آتش در این مطالعه استفاده شد. این یک نرم افزار کارآمد است که توسط موسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST) توسعه یافته است و به طور گسترده برای شبیه سازی فرآیندهای آتش سوزی مختلف استفاده شده است ( Kandoker et al., 2018 ; Liang et al., 2019 ; Xu and Peng, 2020 ). یک واحد مسکونی از هر طرح برای انجام شبیهسازی دینامیک حریق انتخاب شد. مدلهای واحدها در PyroSim ساخته شدند و شرایط جریان هوا را بر اساس شبیهسازی CFD در فضای باز، همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است، اختصاص دادند . یک دریچه 0.1m ⅹ 0.1m روی میز با ارتفاع 0.8 متر ایجاد شد تا نشان دهنده اجاق پخت و پز در واحدها باشد. نرخ انتشار حرارت آتش 2000 کیلووات بر متر مربع برای ایجاد توزیع قابل مشاهده دود تنظیم شد. تنظیمات باد برای هر طرح از نتایج عملکرد تهویه در فضای باز شبیهسازی شده در بخش قبل استخراج شد.
شکل 4 . مدلهای PyroSim از واحدهای انتخاب شده از سه طرح طراحی و سرعتها و جهتهای اولیه جریان باد برای شبیهسازی آلودگی داخلی.
پارامترهای نور روز ساختمان برای این سه طرح با استفاده از Ladybug و Honeybee، که پلاگین های تجزیه و تحلیل محیطی در Grasshopper هستند، شبیه سازی شد، یک ویرایشگر الگوریتم گرافیکی که با Rhino مرتبط است ( باکمحمدی و نورزایی، 2020 ). Ladybug و Honeybee پارامترهای روشنایی روز را با Radiance به عنوان موتور شبیه سازی می کنند ( Lim et al., 2013 ; Reinhart and Walkenhorst, 2001 ). این ساختمان ها در راینو 6 ساخته شده و با تخصیص مصالح ساختمانی به پارچه های ساختمانی مربوطه از جمله دیوارهای بیرونی و داخلی، سقف ها، کف ها، پنجره ها و بافت ساختمان (ساختمان های اطراف ساختمان مورد نظر) به Grasshopper وارد شدند. مقادیر استاندارد اختصاص داده شده به پارچه های ساختمانی در جدول 4 نشان داده شده است .
جدول 4 . خواص مواد برای شبیه سازی نور روز
| پارچه های ساختمانی | خواص مواد | |
|---|---|---|
| نوع مواد | انعکاس و انتقال | |
| دیوارها | مات | بازتاب: 0.5 |
| سقف ها | مات | بازتاب: 0.8 |
| طبقه | مات | بازتاب: 0.2 |
| پنجره ها | شیشه | انتقال: 0.6 |
| بافت ساختمان | مات | بازتاب: 0.2 |
فایل آب و هوا معرفی شده در بخش 3.1 اعمال شد ( EnergyPlus, 2023 ). برای شبیهسازی روشنایی داخلی، اندازه شبکه 0.4 و فاصله افست شبکه 0.8 متر تعیین شد. با توجه به در دسترس بودن نور روز در بمبئی، برنامه سالانه اشغال با ساعات اشغال از 8 صبح تا 6 بعد از ظهر برای ماه های ژانویه، فوریه، نوامبر، دسامبر و 7 صبح تا 5 بعد از ظهر برای بقیه ماه ها در مدل ها اعمال شد ( پردشی و همکاران .، 2020 ). به طور معمول 300 lx به عنوان آستانه روشنایی هنگام شبیه سازی نور روز داخلی استفاده می شود. در این مطالعه، پارامترهای متعدد نور روز داخلی (ضریب نور روز (DF)، خودمختاری نور روز (DA) و روشنایی مفید نور روز (UDI)) و تابش خورشیدی در نمای ساختمان برای تجزیه و تحلیل عملکرد نور روز ساختمان اتخاذ شد.
یک آزمایش تونل باد در مرکز طراحی مهندسی Dyson در دانشگاه کمبریج انجام شد و به عنوان اعتبارسنجی با یک مدل CFD یکسان مقایسه شد. تونل باد دارای مقطع عرضی 350 میلی متر عرض و 250 میلی متر ارتفاع است (در شکل 5 (الف) نشان داده شده است). یک طرح مطالعه در مقیاس 1:750 (236.9 میلی متر ⅹ 120 میلی متر ⅹ 16.3 میلی متر) حاوی 14 بلوک اسید پلی لاکتیک چاپ سه بعدی یکسان (50 میلی متر ⅹ 16.7 میلی متر ⅹ 16.3 میلی متر)، همانطور که در شکل 5 نشان داده شده است ، ثابت شده است (b) در پایین تونل باد سرعت جریان آزاد 8 متر بر ثانیه اعمال شد. علاوه بر این، جریان با دود به عنوان نمایش بصری الگوی جریان کاشته شد. فشار روی نماهای بادگیر و بادگیر شش ساختمان در 18 نقطه اندازه گیری شد: 9 نقطه در نماهای بادگیر ساختمان ها 1-1 تا 3-3 و نه نقطه در نماهای بادگیر: 4-1 تا 6-3، همانطور که نشان داده شده است. در شکل 5 (e-f).
شکل 5 . راه اندازی آزمایشی تونل باد
