ارزیابی تاثیر سرعت جریان هوای فن‏کویل بر توزیع ذرات میکرومتری در ناحیه تنفسی افراد

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه بیرجند

2 دانشگاه بیرجند، عضو هیات علمی گروه مهندسی مکانیک

3 عضو هیت علمی دانشگاه بیرجند

4 دانشگاه شهید باهنر کرمان

چکیده

امروزه افراد بیشتر وقت خود را در فضاهای داخلی سپری می‌کنند، از این روآالاینده‌های ذرهای موجود در این فضاها می‌تواند تهدیدی جدی برای سلامتی افراد محسوب شوند. بنابراین بررسی توزیع و ته نشینی آلاینده‌های ذرهای در فضاهای داخلی به منظور ارزیابی کیفیت هوای داخل از اهمیت زیادی برخوردار است. با توجه به کاربرد گسترده فنکویل در فضاهای بسته جهت سرد و گرم کردن، در این پژوهش به بررسی تاثیر سرعت و حجم هوای خروجی از فنکویل بر غلظت ذرات با اندازه‌های 1 ،10 و 100 میکرومتر در ناحیه تنفسی افراد نشسته )0/9 تا 1/1 متری( و ایستاده )1/5 تا 1/7 متری( پرداخته شده است. برای این منظور با استفاده از دینامیک سیاالت محاسباتی و بسته حل توسعه یافته توسط نویسندگان در حلگر اپنفوم، غلظت ذرات در اتاقی دارای فنکویل با دو سرعت هوای خروجی 1/5 و 3 متر بر ثانیه، بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهند که ذرات بزرگ )100 میکرومتر( کمتر متاثر از شرایط تهویه اتاق بوده و پس از زمانی کوتاهی، در حدود 10 ثانیه، تهنشین می‑شوند، در حالیکه ذرات کوچکتر )کمتر از 10 میکرومتر( به دلیل دنبال کردن خطوط جریان تحت تاثیر الگوی جریان و شرایط تهویه اتاق می باشند و پس از گذشت مدت زمان بیشتری )در حدود زمان 800 ثانیه( ته‌نشین می‌شوند. همچنین نتایج نشان می‌دهند که هر چقدر سرعت و حجم هوای خروجی از فنکویل افزایش پیدا کند، حجم جا به جایی هوا در اتاق بیشتر شده و در نتیجه ذرات بیشتری توسط فیلتر موجود در فنکویل فیلتر می‌شوند و درصد ذرات ته‌نشین شده در کف اتاق کاهش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Evaluation of the Impact of Fan Coil Airflow Velocity on the Micron Particles Distribution in the Human Breathing Zone

نویسندگان [English]

  • Morteza Taheri 1
  • Alireza Zolfaghari 2
  • Hasan Hasanzadeh 3
  • Mazyar Salmanzadeh 4
1 Department of mechanical engineering, University of Birjand
2 University of Birjand
3 Faculty member of Birjand university
4 Shahid Bahonar University of Kerman
چکیده [English]

Nowadays, most people spend their time in the interior spaces. Therefore, particulate pollutants in these spaces are serious threat to the human health. Hence, the investigation on distribution and deposition of particle pollutants in indoor spaces is important for assessing the indoor air quality. Due to the wide use of heating/cooling fan coils in the buildings, the effect of fan coil airflow velocity on the concentration of micron particles of 1, 10 and 100 microns in the breathing zone of seating (0.9 to 1.1 m) and standing (1.5 to 1.7 m) people has been studied in this article. For this purpose, by using the computational fluid dynamics and a developed code by the authors in OpenFOAM, the particle concentration is investigated in a room with a fan coil airflow velocity at 1.5 and 3 m/s. The results show that the large particles (100 microns) have not a significant effect on air quality and they settle down after about 10 seconds. In the other hand, the smaller particles (10 and 1 micron) have a major impact on ventilation conditions and they settle down after about 800 seconds. The results indicate that the fan coil velocity increases, also the results show that more particles are filtered by the filter in the fan coil by increasing fan coil velocity and the percentage of particles deposited on the floor reduced. For example, for 10 microns particles, by increasing fan coil velocity from 1.5 to 3 m/s, the percentage of deposited particles on the floor is reduced from 26% to 17%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Indoor air quality
  • Particulate pollutants
  • Breathing zone
  • Fan coil
  • Micron particles

مراجع

[1] M. Rahimi-Gorji, O. Pourmehran, M. Gorji-Bandpy, T.B. Gorji, CFD simulation of airflow behavior and particle transport and deposition in different breathing conditions through the realistic model of human airways, Journal of Molecular Liquids, 209 (2015) 121-133.
[2] Air Contaminants, in: ASHRAE Handbook: Fundamentals, 2009.
[3]  X. Wang, Y. Zhang, T.L. Funk, L. Zhao, G.L. Riskowski, Effect of Ventilation System on Particle Spatial Distribution in Ventilated Rooms, ASHRAE Transactions, 110(2) (2004).
[4] B. Zhao, Y. Zhang, X. Li, X. Yang, D. Huang, Comparison of indoor aerosol particle concentration and deposition in different ventilated rooms by numerical method, Building and Environment, 39(1) (2004) 1-8.
[5]  U.S. EPA, Why Is the Environment Indoors Important to Us? Indoor Environment Division, U.S. Environmental Protection Agency, Washington, DC, 2000.
[6] H.B. Awbi, Ventilation of buildings, Taylor & Francis 2003.
[7]  Y. Zhang, Indoor Air Quality Engineering, CRC Press, Boca Raton, Florida, 2004.
[8]  W. Lu, A.T. Howarth, N. Adam, S.B. Riffat, Modelling and measurement of airflow and aerosol particle distribution in a ventilated two-zone chamber, Building and environment, 31(5) (1996) 417-423.
[9]  Q. Chen, Z. Zhang, Prediction of particle transport in enclosed environment, China particuology, 3(6) (2005) 364-372.
[10]  F. Chen, C. Simon, A.C. Lai, Modeling particle distribution and deposition in indoor environments with a new drift–flux model, Atmospheric Environment, 40(2) (2006) 357-367.
[11]  B. Zhao, C. Chen, Z. Tan, Modeling of ultrafine particle dispersion in indoor environments with an improved drift flux model, Journal of Aerosol Science, 40(1) (2009) 29- 43.
[12]  V. Golkarfard, P. Talebizadeh, Numerical comparison of airborne particles deposition and dispersion in radiator and floor heating systems, Advanced Powder Technology, 25(1) (2014) 389-397.
[13]  X. Li, Y. Yan, Y. Shang, J. Tu, An Eulerian–Eulerian model for particulate matter transport in indoor spaces, Building and Environment, 86 (2015) 191-202.
[14]   B. Zhao, Z. Zhang, X. Li, D. Huang, Comparison of Diffusion Characteristics of Aerosol Particles in Different Ventilated Rooms by Numerical Method, ASHRAE Transactions, 110(1) (2004).
[15]   B. Zhao, Y. Zhang, X. Li, Numerical Analysis of the Movement of Biological Particles in Two Adjacent Rooms, ASHRAE Transactions, 110(2) (2004).
[16]  A. Zolfaghari, H. Hasanzadeh, M. Taheri, M. Raesi, M. Afzalian, Evaluating the effect of non-uniform summer wearing on local thermal sensation of passengers in a bus under two common ventilation systems, Amirkabir Journal of Mechanical Engineering, (2018), Accepted, (In Persian).
[17] F. Greifzu, C. Kratzsch, T. Forgber, F. Lindner, R. Schwarze,  Assessment  of  particle-tracking  models  for dispersed particle-laden flows implemented in OpenFOAM and ANSYS FLUENT, Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics, 10(1) (2016) 30-43.
[18] C.T. Crowe, J.D. Schwarzkopf, M. Sommerfeld, Y. Tsuji, Multiphase flows with droplets and particles, CRC press, 2011.
[19] W. Lu, A.T. Howarth, Numerical analysis of indoor aerosol particle deposition and distribution in two-zone ventilation system, Building and Environment, 31(1) (1996) 41-50.
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
دوره 52، شماره 6
شهریور 1399
صفحه 1675-1686

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار