مدل‌سازی تأثیر استفاده از پرده هوایی بر آسایش افراد و کیفیت هوا در استخرهای قهرمانی با جایگاه تماشاگران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه بیرجند، عضو هیات علمی گروه مهندسی مکانیک

2 دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه بیرجند

3 دانشجوی دکتری دانشگاه بیرجند

چکیده

در استخرهای دارای جایگاه تماشاگران به دلیل وجود تفاوت در پوشش، میزان تری پوست و نرخ متابولیک شناگران و تماشاگران، ایجاد شرایط آسایش حرارتی برای همه ساکنان بسیار دشوار است. بر این اساس، یک ایده مناسب برای ایجاد این شرایط آسایشی متفاوت، استفاده از پرده هوایی برای جداسازی آیرودینامیکی فضای استخر و جایگاه تماشاگران می‌باشد. در این شرایط، امکان استفاده از دو سیستم تهویه مجزا برای دو قسمت مذکور فراهم خواهد بود. در این تحقیق، استخری با ابعاد قهرمانی همراه با جایگاه تماشاگران مدل‌سازی شده است و میدان سرعت، دما، رطوبت نسبی و غلظت آلاینده کلر برای این هندسه تعیین و گزارش شده است. همچنین، نتایج در دو حالت استفاده از پرده هوایی و بدون پرده هوایی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد که پرده هوایی تا حدود زیادی باعث کاهش نفوذ آلاینده کلر به قسمت تماشاگران می‌شود؛ به طوری که در جایگاه تماشاگران، غلظت آلاینده کلر به طور میانگین در حدود mg/m3 00016/0کمتر از حالت بدون پرده هوایی است. در این تحقیق، برای تعیین شاخص آسایش حرارتی افراد از مدل موضعی 65 نقطه‌ای استفاده شده است. انحراف معیار شاخص احساس حرارتی در هر ردیف، برای ردیف اول تا سوم در حالت استفاده از پرده هوایی به ترتیب برابر 26/0، 25/0 و 28/0 و در حالت بدون پرده هوایی برای ردیف اول تا سوم به ترتیب برابر 33/0، 39/0 و 35/0 است که این نتایج نشان دهنده احساس حرارتی مطلوب‌تر و یکنواخت‌تر در حالت استفاده از پرده هوایی می‌باشند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Effect of Air Curtain on Occupants Thermal Comfort and Indoor Air Quality in an Athletic Swimming Pool with Spectators’ Stand

نویسندگان [English]

  • Alireza Zolfaghari 1
  • Saeed Azizi 2
  • Seyed Mohammad Hooshmand 3
1 University of Birjand
2 University of Birjand
3 University of Birjand
چکیده [English]

In swimming pools with spectators’ stand, due to differences in skin wetness, metabolic rates and clothing type of the swimmers and spectators, providing thermal comfort conditions for all residents is very difficult. Accordingly, using the air curtain to aerodynamically separate the pool hall and the spectators’ stand is a reasonable idea to provide the mentioned different thermal comfort conditions. In the mentioned conditions, it is possible to use two different ventilation systems for these two parts. In the present study, an Olympic-size swimming pool with the spectators’ stand is modeled and distribution of velocity, temperature, relative humidity, and chlorine concentration have been determined. Also, the results have been analyzed in both cases: using air curtain and without air curtain. The results show that the air curtain can significantly reduce the influence of chlorine pollutants on the spectators' section, so the concentration of chlorine at spectators’ stand with the air curtain is about 0.00016 mg/m3 less than the case without air curtain. In this study, 65 multi node local thermal comfort model has been used to determine the thermal comfort of individuals. In the case of using the air curtain, the standard deviation of thermal comfort index for first to third rows are 0.26, 0.25, and 0.28 respectively; and in the absence of air curtain, for first to third rows the standard deviation of thermal comfort index are 0.33, 0.39 and 0.35, respectively. These results indicate that using the air curtain can lead the thermal sensation to be more favorable and more uniform.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Swimming pool
  • Air curtain
  • Thermal comfort
  • Local sensation
  • Indoor air quality

مراجع

[1] A SHRAE, Handbook of Fundamentals, American society of heating, refrigerating and air-conditioning engineers, Inc.: Atlanta, GA, USA,  (2009).
[2] K. Biasin, W. Krumme, Evaporation in an indoor swimming pool, Electrowarme International, 32 (1974).
[3] M. Shah, Rate of evaporation from undisturbed water pools to quiet air: evaluation of available correlations, International Journal of HVAC&R Research, 8(1) (2002) 125-131.
[4] M. Shah, Prediction of evaporation from occupied indoor swimming pools, Energy and Buildings, 35(7) (2003) 707-713.
[5] Z. Li, P. Heiselberg, CFD Simulations for water evaporation and airflow movement in swimming baths indoor environmental engineering, Aalborg University, Denmark, Report for the project Optimization of ventilation system in swimming bath,  (2005).
[6] ASHRAE, HVAC applications, American society of heating, refrigerating and air-conditioning engineers, Inc.: Atlanta, GA, USA, (2007).
[7] G. Aggazzotti, G. Fantuzzi, E. Righi, G. Predieri, Environmental and biological monitoring of chloroform in indoor swimming pools, Journal of Chromatography A, 710(1) (1995) 181-190.
[8] H. Hsu, M. Chen, C. Lin, W. Chou, J. Chen, Chloroform in indoor swimming-pool air: monitoring and modeling coupled with the effects of environmental conditions and occupant activities, Water research, 43(15) (2009) 3693-3704.
[9] K.W. Rundell, M. Sue-Chu, Air quality and exercise-induced bronchoconstriction in elite athletes, Immunology and Allergy Clinics, 33(3) (2013) 409-421.
[10] Á. Fernández-Luna, P. Burillo, J.L. Felipe, L. Gallardo, F.M. Tamaral, Chlorine concentrations in the air of indoor swimming pools and their effects on swimming pool workers, Gaceta sanitaria, 27(5) (2013) 411-417.
[11] A. Zolfaghari, M. Hooshmand, A. Foadaddini, P. Ebrahimi Naghani. "Modeling mutual effects of evaporation, thermal sensation and concentration of chlorine contaminant in an indoor swimming pool." Modares Mechanical Engineering 16.7 (2016): 179-188 (in Persian).
[12] A.P. Gagge, A. Fobelets, L. Berglund, A standard predictive index of human response to the thermal environment, ASHRAE Trans.;(United States), 92 (1986).
[13] M. Hooshmand, F. Davodi, A. Foadaddini, A. Zolfaghari, H. Hasanzadeh. " Evaluating the effects of individual characteristics on thermal sensation in an indoor pool with different arrangements for inlet air diffusers." Amirkabir Journal of Mechanical Engineering (2017) (in Persian).
[14] A.S. El-Asfouri, E.-S.K.A. El-Kassem, S.R. Taha, Heat Transfer Rates of Vertically Downward, Single Plane Jet, Air Curtains, in:  7th International Energy Conversion Engineering Conference, 2009, pp. 4610.
[15] http://www.miniveil.com/history.html.
[16] A. Haasz, B. Kamen, Annular air-curtain domes for sports stadia, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 25(1) (1986) 75-92.
[17] M. Juraeva, K.J. Ryu, S.-H. Jeong, D.J. Song, Numerical optimization study to install air curtain in a subway tunnel by using design of experiment, Journal of Mechanical Science and Technology, 28(1) (2014) 183-190.
[18] A. Foster, M. Swain, R. Barrett, P. D’Agaro, L. Ketteringham, S. James, Three-dimensional effects of an air curtain used to restrict cold room infiltration, Applied Mathematical Modelling, 31(6) (2007) 1109-1123.
[19] J. Gonçalves, J. Costa, A. Figueiredo, A. Lopes, Study of the aerodynamic sealing of a cold store–Experimental and numerical approaches, Energy and Buildings, 55 (2012) 779-789.
[20] J. Gonçalves, J. Costa, A. Figueiredo, A. Lopes, CFD modelling of aerodynamic sealing by vertical and horizontal air curtains, Energy and buildings, 52 (2012) 153-160.
[21] H. Giráldez, C.P. Segarra, I. Rodríguez, A. Oliva, Improved semi-analytical method for air curtains prediction, Energy and buildings, 66 (2013) 258-266.
[22] S. Goubran, D. Qi, W.F. Saleh, L.L. Wang, R. Zmeureanu, Experimental study on the flow characteristics of air curtains at building entrances, Building and Environment, 105 (2016) 225-235.
[23] P.O. Fanger, Thermal comfort. Analysis and applications in environmental engineering, Thermal comfort. Analysis and applications in environmental engineering.,  (1970).
[24] S.I. Tanabe, K. Kobayashi, J. Nakano, Y. Ozeki, M. Konishi, Evaluation of thermal comfort using combined multi-node thermoregulation (65MN) and radiation models and computational fluid dynamics (CFD), Energy and Buildings, 34(6) (2002) 637-646.
[25] Fédération Internationale de Natation, FINA Facilities Rules,  (2013).
[26] A.V. Arundel, E.M. Sterling, J.H. Biggin, T.D. Sterling, Indirect health effects of relative humidity in indoor environments, Environmental Health Perspectives, 65 (1986) 351.
 
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
دوره 53، شماره 1
فروردین 1400
صفحه 191-208

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار