نوآوری‌های آموزشی

نوآوری‌های آموزشی

بهبود عملکرد سیستم‌های تهویه مطبوع در کلاس‏های درس مدارس دخترانه‏ (‏نمونۀ موردی : شهر اهواز)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 استادیار، دانشکده مهندسی معماری و شهرسازی، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران، ایران.
2 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی معماری، موسسه آموزش عالی جهاد دانشگاهی خوزستان، اهواز، ایران.
10.22034/jei.2026.552609.3340
چکیده
از دیرباز تامین تهویه‌ مناسب و کارآمد در مدارس و کلاس‏های درس از مهم‏ترین نیاز‏ها بوده و در مدارس دخترانه به علت نوع پوشش آن‏ها این موضوع از اهمیت دو چندان برخوردار است. بر اساس مشاهدات صورت گرفته سیستم‏های تهویه و نحوۀ استقرار آن‏‌ها در کلاس‏‌های درس نواحی مختلف ایران مشابه یکدیگر بوده و از الگوی مشخصی پیروی می‏‌کنند و در غالب آن‏‌ها سیستم‏‌های تهویه مکانیکی در انتهای کلاس تعبیه شده‏ و پخش و گردش ‏هوای یکسان و مناسبی در نقاط مختلف کلاس صورت نمی‌‏گیرد و این امر همواره در کیفیت یادگیری دانش‌‏آموزان تاثیر بسزایی داشته است. لذا این پژوهش با هدف یکسان‌سازی، گردش و تهویۀ هوا در کلاس‌‏های درس صورت گرفته است. روش تحقیق استفاده شده دارای رویکردی کمی است و راهبرد‏های ترکیبی شامل : برداشت‏‌های تجربی، شبیه‏‌سازی و پژوهش موردی را به‏‌صورت همزمان مورد استفاده قرار می‌‏دهد. مدارس شهر اهواز به‌‏عنوان جامعۀ آماری پژوهش حاضر انتخاب گشته و این تحقیق در نظر دارد تا با استفاده از مداخلات معماری در کلاس‏‌های درس، شرایط گردش هوا و تهویه را در آن‏‌ها بهبود بخشد، به همین جهت از نرم‌‏افزار‏های انسیس فلوئنت و گامبیت برای انجام شبیه‏‌سازی و تحلیل به روش سی‏اف‏دی استفاده شده است. نتایج به‌دست آمده نشان می‏‌دهد که با استفاده از استراتژی‌های مناسب طراحی، می‌توان عملکرد سیستم‌های تهویه مطبوع در کلاس‌های درس را بهبود بخشید و به تبع آن، شرایط مطلوب‌تری برای آموزش و یادگیری دانش‌آموزان، به ویژه در مدارس دخترانه فراهم آورد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Enhancing the Performance of HVAC Systems in Girls' School Classrooms (Case Study: Ahvaz City)

نویسندگان English

Omid Rahaei 1
Rahele Seifi 2
Mehrnam Sabbagh 2
1 Assistant Professor, School of Architecture and Urban Design, Shahid Rajaee Teacher Training University, Tehran, Iran.
2 M.A. Student in Architecture, Jahad University of Khuzestan, Ahvaz, Iran.
چکیده English

Providing appropriate and efficient ventilation in classrooms and schools is among the most important needs, and in girls' schools, due to their type of clothing, this issue becomes even more significant. Based on conducted observations, ventilation systems and their placement in classrooms across different regions of Iran are similar and follow a specific pattern. In most cases, mechanical ventilation systems are installed at the end of the classroom, and uniform and proper air distribution and circulation in various parts of the classroom do not occur, which affects the quality of students' learning. Therefore, this research is conducted with the aim of standardizing, circulating, and ventilating air in classrooms. The research method in this study adopts a quantitative approach and simultaneously utilizes a combination of strategies, including empirical observations, simulation, and case study analysis. The schools of Ahvaz city have been selected as the statistical population of this research, and the study intends to improve airflow and ventilation conditions in classrooms through architectural interventions. For this purpose, ANSYS Fluent and Gambit software have been used to perform simulation and analysis using the CFD method. The results of this research indicate that by employing appropriate design strategies, the performance of HVAC systems in classrooms can be improved, and consequently, more favorable conditions for teaching and learning especially in girls' schools can be provided.

کلیدواژه‌ها English

Air conditioning
Classroom
Girls' high school
Ahvaz
پری‌دخت، فاطمه، تبریزی، اکرم، خورشیدی بهزادی، یاسر، و فرهنگ دهقان، سمیه. (۱۴۰۴). بررسی آسایش حرارتی و تهویه در مدارس: یک مطالعه مروری نظام‌مند. فصل‌نامه بهداشت و ایمنی کار، ۱۵(۳)، ۶۸۷۷۲۳. https://doi.org/18502/10/jhsw.v15i21421/3
رؤسائی، امین، و رهایی، امید. (۱۳۹۹). ارتقاء کیفیت جریان هوای داخل تحت تأثیر دیوارهای جداکننده داخلی در فضاهای اداری مجهز به سیستم‌های تهویه مطبوع با روش CFD. معماری و شهرسازی آرمان‌شهر، ۱۳(۳۰)، ۶۹۹۱. https://doi.org/22034/10/aaud.101584/2020.1325
رهایی، امید. (۱۳۹۲). هویت فرهنگی و اثرات آن بر روش‌های بومی تهویه طبیعی بازار قدیم دزفول، راسته صنعتگران. نشریه علمی باغ نظر، ۱۰(۲۴)، ۳۹۴۶. https://bagh-sj.com/article_2692.html
رهایی، امید. (۱۴۰۰). بررسی تغییرات کالبدی حیاط‌های مرکزی بر الگوی جریان هوای داخلی آن‌ها در خانه‌های دوران قاجار اصفهان با روش CFD (مورد پژوهی: خانه لباف). نشریه معماری و شهرسازی پایدار، ۹(۲)، ۲۵۴۶. 22061/10/jsaud.6012/2021.1597
رهایی، امید، آبی، شکوفه، شمس طالقانی، سید آرش، و زندی، توران. (۱۴۰۳). بهبود وضعیت تهویه طبیعی در فضاهای راهرویی یک ساختمان اداری موردی در اهواز از طریق مداخله در معماری به روش CFD. نشریه انرژی‌های تجدیدپذیر و نو، ۱۱(۲)، ۴۷۵۶. https://doi.org/22034/10/jrenew.193468/2024
رهایی، امید، و رؤسائی، امین. (۱۳۹۶). بررسی وضعیت دیواره‌های جداکننده در کیفیت تهویه مطبوع و شرایط جریان هوای داخل فضاهای اداری با روش CFD. نامه معماری و شهرسازی، ۱۰(۱۹)، ۶۱۷۶. https://doi.org/30480/10/aup.538/2017
رهایی، امید، و عظمتی، حمیدرضا. (۱۳۹۹). ارتقای کیفیت تهویه طبیعی در کلاس‌های مدارس استان مازندران بر اساس وضعیت بازشوها با روش CFD. نشریه علمی معماری و شهرسازی ایران، ۱۱(۱)، ۵۷۷۱. https://doi.org/30475/10/isau.161257/2020.1140
امور نظام فنی و اجرایی سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشور. (۱۳۹۵). ضوابط طراحی ساختمان‌های آموزشی (برنامه‌ریزی معماری همسان مدارس ابتدایی و متوسطه) (ضابطه شماره ۶۹۷). https://www.qdres.ir/wp-content/uploads/2019/06/magazin-697.pdf
صباغ، مهرنام. (۱۴۰۳). طراحی دانشکده‌ی معماری در اهواز با رویکرد بهبود جریان هوای داخل کریدورهای پیرامونی آتریوم به روش CFD [پایان‌نامه کارشناسی ارشد، مؤسسه آموزش عالی جهاد دانشگاهی خوزستان]. ایرانداک. https://ganj.irandoc.ac.ir/#/articles/11c7f4aa85050d0742bcd3338088aabc
طاوسی، جعفر، و ولی‌زاده، مجید. (۱۴۰۰). طراحی سیستم کنترل هوشمند جدید جهت تهویه هوای ساختمان به منظور کاهش اتلاف انرژی. نشریه علوم و تکنولوژی محیط زیست، ۲۳(۶)، ۲۴۷۲۵۹.  https://sanad.iau.ir/Journal/jest/Article/838472
فرزام‌شاد، مصطفی. (۱۳۸۸). مبانی برنامه‌ریزی و طراحی مراکز اداری (چاپ اول). جهان جام جم. https://library.aui.ac.ir/dL/search/default.aspx?Term=16536&Field=0&DTC=100
کارگر شریف‌آباد، هادی، ارمغانی، طاهر، باقریه بهبهانی، مقداد، و حیدری، میلاد. (۱۴۰۰). تحلیل عددی تأثیر موقعیت دریچه‌های ورودی و خروجی هوای یک اتاق برای کارایی بهتر تهویه با رویکرد انرژی. نشریه علمی پژوهشی مهندسی و مدیریت انرژی، ۱۱(۱)، ۷۶۸۷. https://energy.kashanu.ac.ir/article_113535.html
کامل‌نیا، حامد. (۱۳۸۸). دستور زبان طراحی محیط‌های یادگیری. سبحان نور. https://lib.isfahan.ir/dl/search/default.aspx?Term=66962&Field=0&DTC=101
کشاورز، زهرا، تابان، محسن، و مهرکی‌زاده، محمد. (۱۳۹۶). بهینه‌سازی تهویه طبیعی در نمای دوپوسته راهرویی نمونه موردی ساختمان اداری در شیراز. معماری و شهرسازی پایدار، ۵(۱)، ۱۵۲۸. https://jsaud.sru.ac.ir/article_852.html
ماهوتی‌راد، پرستو، و موسوی، محمدحامد. (۱۳۹۸). بررسی تأثیر تهویه هوای داخلی کلاس‌ها بر دانش‌آموزان در محیط‌های آموزشی. شباک، ۵(۱۱)، ۲۳۳۰. https://sid.ir/paper/520206/fa
نیک‌پور، مریم، و رهایی، امید. (۱۳۹۹). بررسی آکوستیکی مدل‌های مختلف صفحات جاذب صدا در کاهش نوفه در ترمینال مسافربری فرودگاه بین‌المللی اهواز. فصلنامه پژوهش در بهداشت محیط، ۶(۴)، ۳۱۲۳۲۳. https://doi.org/22038/10/jreh.55805/2021.1402
شورای عالی آموزش و پرورش. (۱۳۹۰). سند تحول بنیادین آموزش و پرورش (سند مشهد مقدس). وزارت آموزش و پرورش. https://sce.ir/media/note_file/سند_تحول_بنیادین.pdf
Bauman, F. S., Faulkner, D., Arens, E. A., Fisk, W. J., Johnston, L. P., McNeel, P. J., Pih, D., & Zhang, H. (1992). Air movement, comfort and ventilation in partitioned workstations. ASHRAE Transactions, 98(1), 756–780. https://www.researchgate.net/publication/285664144_Air_movement_ventilation_and_comfort_in_a_partitioned_office_space
Calay, R. K., Borresen, B. A., & Holdø, A. E. (2000). Selective ventilation in large enclosures. Energy and Buildings, 32(3), 281–289. https://doi.org/1016/10/S0378-7788(00)00054-2
Cao, Q., & He, X. G. (1994). Cross-ventilation and room partitions: Wind tunnel experiments on indoor airflow distribution. ASHRAE Transactions, 100(2), 208–219. https: https://www.osti.gov/biblio/33247
Chen, Q., Wang, H., Dai, Y., & Hu, Y. (2021). Prompt location of indoor instantaneous air contaminant source through multi-zone model-based probability method by utilizing airflow data from coarse-grid CFD model. Indoor and Built Environment, 31(4), 944–954. https://doi.org/1177/10/1420326X211046039
Chlela, F., Husaunndee, A., Inard, C., & Riederer, P. (2009). A new methodology for the design of low energy buildings. Energy and Buildings, 41(9), 982–990. https://doi.org/1016/10/j.enbuild.05/2009.001
Chow, W. K., & Tsui, K. F. (1995). Airflow studies in a forced ventilated chamber with low partitions. ASHRAE Transactions, 101(2), 125–135. https://store.accuristech.com/standards/3890-air-flow-studies-in-a-forced-ventilated-chamber-with-low-partitions?product_id=1716195&srsltid=AfmBOoocZfylOc4dQuhjbANtJYhlO571WGPT4_0VY1E-L96NfyklDeA1
Cui, P. Y., Zhang, Y., Chen, W. Q., Zhang, J. H., Luo, Y., & Huang, Y. D. (2021). Wind-tunnel studies on the characteristics of indoor/outdoor airflow and pollutant exchange in a building cluster. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 214, Article 104645. https://doi.org/1016/10/j.jweia.104645/2021
Tommaso, R. M. D., Nino, E., & Fracastoro, G. V. (1999). Influence of the boundary thermal conditions on the air change efficiency indexes. Indoor Air, 9(1), 63–69. https://doi.org/1111/10/j.1600-1999/0668.00010.x
Freijer, J., & Bloemen, H. Th. (2000). Modeling relationships between indoor and outdoor air quality. Journal of the Air & Waste Management Association, 50(2), 292–300. https://doi.org/1080/10/2000/10473289.10464007
Hassan, A., Zeeshan, M., & Bhatti, M. F. (2021). Indoor and outdoor microbiological air quality in naturally and mechanically ventilated university libraries. Atmospheric Pollution Research, 12(3), Article 101136. https://doi.org/1016/10/j.apr.101136/2021
Hirose, C., Ikegaya, N., Hagishima, A., & Tanimoto, J. (2021). Indoor airflow and thermal comfort in a cross-ventilated building within an urban-like block array using large-eddy simulations. Building and Environment, 196, Article 107811. https://doi.org/1016/10/j.buildenv.107811/2021
Jiang, Y., & Chen, Q. (2001). Study of natural ventilation in buildings by large eddy simulation. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 89(11-12), 1155–1178. https://engineering.purdue.edu/~yanchen/paper/2001-9.pdf
Kaczmarczyk, J., Melikov, A., & Sliva, D. (2010). Effect of warm air supplied facially on occupants’ comfort. Building and Environment, 45(4), 848–855. https://doi.org/1016/10/j.buildenv.09/2009.005
Kompatscher, K., Kochen, S., van Schijndel, A. W. M., & Schellen, H. L. (2017, October 18–20). Coupled heat, moisture and CFD modeling in the built environment [Conference paper]. COMSOL Conference 2017, Rotterdam, The Netherlands. https://www.comsol.com/paper/coupled-heat-moisture-and-cfd-modeling-in-the-built-environment-50001
Lan, X., Cao, J., Lv, G., & Zhou, L. (2021). Simulation method for indoor airflow based on the Industry Foundation Classes model. Journal of Building Engineering, 39, Article 102251. https://doi.org/1016/10/j.jobe.102251/2021
Lau, J., & Chen, Q. (2006). Energy analysis for workshops with floor-supply displacement ventilation under the U.S. climates. Energy and Buildings, 38(10), 1212–1219. https://doi.org/1016/10/j.enbuild.02/2006.006
Lee, H., & Awbi, H. B. (2004). Effect of internal partitioning on indoor air quality of rooms with mixing ventilation: Basic study. Building and Environment, 39(2), 127–141. https://doi.org/1016/10/j.buildenv.08/2003.007
Lin, Z., Chow, T. T., Fong, K. F., Tsang, C. F., & Wang, Q. (2004). Comparison of performances of displacement and mixing ventilations, Part II: Indoor air quality. International Journal of Refrigeration, 28(2), 288–305. https://doi.org/1016/10/j.ijrefrig.04/2004.006
Liu, W., Van Hooff, T., An, Y., Hu, S., & Chen, C. (2020). Modeling transient particle transport in transient indoor airflow by fast fluid dynamics with the Markov chain method. Building and Environment, 186, Article 107323. https://doi.org/1016/10/j.buildenv.107323/2020
Naghman Khan, N., Su, Y., & Riffat, S. B. (2008). A review on wind driven ventilation techniques. Energy and Buildings, 40(8), 1586–1604. https://doi.org/1016/10/j.enbuild.02/2008.015
Nancy, Y. N., Sugeng, T., & Surjamanto, W. (2022). Effect of high-rise buildings on the surrounding thermal environment. Building and Environment, 207, Article 108393. https://doi.org/1016/10/j.buildenv.108393/2021
Rahaei, O. (2014). Effects of architectural somatic variables on mixed air conditioning systems efficiency in industrial buildings. Armanshahr Architecture & Urban Development Journal, 12(2), 69–81. https://www.armanshahrjournal.com/article_33519.html?lang=fa
Schälin, A., & Nielsen, P. V. (2004). Impact of turbulence anisotropy near walls in room airflow. Indoor Air, 14(3), 159–168. doi: 1111/10/j.1600-2004/0668.00201e.x.
Šeduikyte, L., & Bliūdžius, R. (2005). Pollutants emission from building materials and their influence on indoor air quality and people performance in offices. Journal of Civil Engineering and Management, 11(2), 137–144. https://doi.org/1080/10/2005/13923730.9636343
Sekhar, S. C. (1995). Higher space temperatures and better thermal comfort — A tropical analysis. Energy and Buildings, 23(1), 63–70. https://doi.org/1016/10/0378-7788(95)00932-N
Shaw, C. Y. (1997). Maintaining acceptable air quality in office buildings through ventilation. National Research Council of Canada, 3(1), 1206–1220. https://publications.gc.ca/collections/collection_2008/nrc-cnrc/NR25-2-3E.pdf
Shetabivash, H. (2015). Investigation of opening position and shape on the natural cross-ventilation. Energy and Buildings, 93, 1–15. https://doi.org/1016/10/j.enbuild.12/2014.053
Swamy, G. S. N. V. K. S. N. (2021). Development of an indoor air purification system to improve ventilation and air quality. Heliyon, 7(8), Article e08153. https://doi.org/1016/10/j.heliyon.2021.e08153
Wade III, W. A., Cote, W. A., & Yocom, J. E. (1975). A study of indoor air quality. Journal of the Air Pollution Control Association, 25(9), 933–939. https://www.aivc.org/sites/default/files/members_area/medias/pdf/Airbase/airbase_00356.pdf
Wargocki, P., Wyon, D. P., Sundell, J., Clausen, G., & Fanger, P. O. (2000). The effects of outdoor air supply rate in an office on perceived air quality, sick building syndrome symptoms and productivity. Indoor Air, 10(4), 222–236. https://doi.org/1034/10/j.1600-2000/0668.010004222.x
Wilcox, D. C. (1998). Turbulence modeling for CFD (2nd ed.). DCW Industries. https://cfd.spb.ru/agarbaruk/doc/2006_Wilcox_Turbulence modeling for CFD.pdf
Yuan, X., Chen, Q., & Glicksman, L. R. (1998). A critical review on displacement ventilation. ASHRAE Transactions, 104(1A), 78–90. https://research.polyu.edu.hk/en/publications/critical-review-of-displacement-ventilation/
Zhou, Q., & Ooka, R. (2021). Performance of neural network for indoor airflow prediction: Sensitivity towards weight initialization. Energy and Buildings, 246, Article 111106. https://doi.org/1016/10/j.enbuild.111106/2021

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 03 مرداد 1405

  • تاریخ دریافت 19 مهر 1404
  • تاریخ بازنگری 24 بهمن 1404
  • تاریخ پذیرش 03 مرداد 1405