بهینه سازی هندسه فضاهای معماری برای دستیابی به عملکرد حرارتی با استفاده از اثر ترمواکوستیک

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری رشته معماری، دانشگاه هنر اصفهان، استان اصفهان، شهراصفهان.

2 استادیار گروه معماری، دانشگاه هنر اصفهان، استان اصفهان، شهراصفهان.

3 استادیار گروه معماری، دانشگاه هنر اسلامی تبریز، استان آذربایجان شرقی، شهر تبریز.

چکیده

در مقاله حاضر هندسه‌های بهینه که با جذب نوسان‌های صوتی حاصل از انعکاس، حداکثر میزان گرما را تولید می‌کنند، شناسایی شده اند، تا با به حداقل رسیدن میزان نوفه، از تغییرات دمایی حاصل در جهت گرمایش و سرمایش فضا بهره گیری شود. پژوهش حاضر به روش تجربی و شبیه‌سازی، با نرم‌افزار COMSOL5.2 انجام‌شده‌است. با پخش صوت با فرکانس 8000 هرتز در فضا، تغییرات دمایی حاصل از جذب صوت در فضا مستندسازی شد و با دست‌یابی به نتایج عددی، مناسب‌ترین هندسه‌ها برای تولید گرما از نوسانات صوتی و به حداقل رساندن نوفه شناسایی‌گشت. می‌توان گفت در میان احجام خالص، استوانه موجب تولید بیشترین دما با انرژی‌های صوتی می‌گردد. افزایش گوشه‌های 90 درجه در هندسه‌های معماری به حالتی‌که طول ضلع‌های مجاور زاویه، برابر باشد، دما را ارتقا داده و بهترین مکان برای گوشه‌سازی در پلان‌های راست‌گوشه، 3⅟ فوقانی از ارتفاع فضاست که بیشترین جذب انرژی‌های صوتی به صورت گرمایشی را موجب می‌گردند.

کلیدواژه‌ها


1. اگان، د‌یوید. (1390). آکوستیک د‌ر معماری. ترجمه مسعود حسنی. انتشارات یزد‌ا.
2. برزگر، زهرا. نعمتی، محمد‌علی و بذرگر، محمد‌رضا. (1393). بررسی چگونگی بهره‌گیری از زمین د‌ر ساختمان‌های بومی براساس پارامترهای اقلیمی. هویت شهر، 8 (20)، 89-100.
‌3. سخن‌د‌ان، زهرا و خان محمد‌ی، محمد‌علی. (1394). بهینه کردن کارکرد انرژی د‌یوارهای بد‌ون بازشو د‌ر جبهه‌های آفتاب‌گیر. هویت‌شهر، 9 (23)،73-82.
4. صاد‌قی زاد‌ه، زهرا. (1390). بررسی عامل محرک ترمواکوستیک. پایان‌نامه کارشناسی ارشد، د‌انشگاه شریف، تهران.
5. کریمی، محسن. (1392). آنالیز اکسرژی پمپ حرارتی ترموآکوستیکی با کاربرد صنعتی. رساله د‌کتری، د‌انشگاه شریف، تهران.
6. لب، کنت؛ و واتسون، د‌انلد. (1384). سیستم‌های کنترل محیط‌زیست، تنظیم شرایط محیطی د‌ر ساختمان، گرمایش، سرمایش، روشنایی. (وحید قباد‌یان و محمد فیض مهد‌وی، مترجم). تهران: د‌انشگاه تهران. (نشر اثر اصلی1937).
7. مور، فولر. (1382). طراحی اقلیمی، اصول نظری و اجرایی کاربرد انرژی د‌ر ساختمان. (محمد‌علی کی‌نژاد و رحمان آذری، مترجم). تهران: د‌انشگاه هنر اسلامی تبریز. (نشر اثر اصلی 1937).

8. Bao, R., Chen, G., Tang, K., Jia, Z., & Cao, W. (2006). Influence of resonance tube geometry shape on performance of thermoacous‌tic engine. Ultrasonics, 44, Supplement, 1519-1521.
9. Gopinath, A., Tait, N. L., & Garrett, S. L. (1998). Thermoacous‌tic s‌treaming in a resonant channel: The time-averaged temperature dis‌tribution. The Journal of the Acous‌tical Society of America, 103(3), 1388-1405.
10. Jin, T., Huang, J., Feng, Y., Yang, R., Tang, K., & Radebaugh, R. (2015). Thermoacous‌tic prime movers and refrigerators: Thermally powered engines without moving components. Energy, 93, Part 1, 828-853.
11. Khanmohammadi, M. A. & Sokhandan, Z. (2013). Architectural Design of Passive Energy Systems, with Emphasis on Eaves. Journal of Applied Environmental and Biological Sciences,3(11). pp: 96-102.
12. Rott, N. (1969). Damped and thermally driven acoustic oscillations in wide and narrow tubes. Journal of Applied Mathematics and Physics (ZAMP), 20(2), 230-243.
13. Rott, N. (1974). The influence of heat conduction on acous‌tic s‌treaming. Journal of Applied Mathematics and Physics (ZAMP), 25(3), 417-421.
14. Swift, G. W. (1988). Thermoacoustic engines. The Journal of the Acous‌tical Society of America, 84(4), 1145.