بخشی از مقاله
چکیده
استخرهای سرپوشیده با جایگاه تماشاگران، به دلیل تفاوت در نوع پوشش و تری پوست شناگران و تماشاگران، نیازمند طراحی سیستم تهویه کارآمد جهت دستیابی به دما و سرعت مناسب و ایجاد شرایط دمایی متفاوت در این دو قسمت میباشند. در تحقیق حاضر، یک استخر قهرمانی همراه با جایگاه تماشاگران بررسی شده است که دمای هوای ورودی در قسمت سالن استخر برابر 35 درجه سلسیوس و در قسمت تماشاگران برابر 20 درجه سلسیوس میباشد. میانگین دما در قسمت تماشاگران در سه ردیف تا ارتفاع 1/1 متری از کف جایگاه تماشاگران و در قسمت سالن استخر تا ارتفاعهای 1 متری و 1/8 متری از کف سالن و همچنین برای قسمت بالای سطح آب استخر تا ارتفاع 0/5 متری محاسبه شده است. نتایج نشان میدهد میانگین دمایی برای سه ردیف در قسمت تماشاگران تقریبا برابر 22 درجه سلسیوس و همچنین در ارتفاعهای متفاوت در قسمت سالن استخر میانگین دمایی تقریبا برابر 29 درجه سلسیوس بوده که دمای به دست آمده برای این دو قسمت مناسب میباشد.
کلمات کلیدی: استخر قهرمانی با جایگاه تماشاگران، اوپن فوم، توزیع دما، توزیع سرعت
مقدمه
دستنامه اشری[1] آسایش حرارتی را این گونه تعریف میکند: آسایش حرارتی حالت ذهنی است که شخص از شرایط محیط احساس رضایت میکند. ایجاد شرایط آسایش حرارتی مناسب در استخرها به دلیل میزان رطوبت موجود و همچنین تری پوست افراد و نیز میزان پوشش شناگران بسیار با اهمیت و در عین حال پیچیده است. از جمله تحقیقاتی که در مورد تهویه و مدلسازی دما، سرعت و رطوبت در استخرها انجام شده است میتوان به تحقیقات شاه در سال [2] 2002 که رابطهای برای تبخیر از سطح آب در استخرهای بدون شناگر و در سال [3] 2003 نیز رابطهای برای تبخیر در استخرهای با شناگر ارائه کرد، اشاره نمود. بر اساس رابطه تبخیر شاه [2] و با استفاده از دستنامه اشری [4]، لی و هیزلبرگ [5] در سال 2005 به مدلسازی تبخیر در استخری در کشور دانمارک پرداختند.
در سال 1995 آگازوتی و همکاران [6] در 12 استخر در کشور ایتالیا میزان کلر را مورد بررسی قرار دادند و روشهایی را برای کاهش این آلاینده پیشنهاد کردند. در سال 2009 هسو وهمکاران [7] به شبیه سازی کلر در استخر و مقایسه آن با میزان کلر در استخری با اندازه رایج در تایلند پرداختند. در سال 2013 فرنادز و همکاران [8] در اسپانیا با بررسی 21 استخر و در مجموع 230 نفر از کارکنان آنها دریافتند که 85 درصد از این استخرها میزان کلر آن بالاتر از حد مجاز بوده و افراد آنها دچار خشکی و خارش پوست و سوزش چشم شدهاند. در سال 2013 راندال و سوچو [9] تاثیر کیفیت هوا را در محیطهای ورزشی بر سیستم تنفسی ورزشکاران مورد بررسی قرار دادند و دریافتند که کیفیت پایین هوا باعث ایجاد مشکلاتی برای سیستم تنفسی ورزشکاران میشود. در سال 1395 ذوالفقاری و همکاران [10] تاثیر متقابل تبخیر، غلظت آلایندهها و آسایش حرارتی را در استخری بدون جایگاه تماشاگران را با استفاده از مدل آسایش حرارتی دو نقطهای گایج بررسی نمودند و در سال 1396 هوشمند و همکاران [11] در استخر شنای سرپوشیده بدون جایگاه تماشاگران با تغییر محل دریچه های ورودی به بررسی تاثیر مشخصههای فردی از جمله میزان چاق یا لاغر بودن و یا جنسیت افراد بر احساس حراتی پرداختند.
استخرها به دلیل تاثیر میزان رطوبت و دما بر آسایش حرارتی و لزوم کنترل کیفیت هوا، نیازمند طراحی سیستم تهویه مناسب میباشند. در تحقیق حاضر استخر مورد بررسی دارای دو قسمت سالن استخر و جایگاه تماشاگران است که به علت تفاوت زیاد تماشاگران و شناگران از نظر میزان تری پوست و پوشش و همچنین تفاوت در میزان فعالیتهای آنها هر کدام نیازمند ایجاد شرایط و دماهای کاملا متفاوتی باشند که با به کارگیری سیتمهای تهویه جداگانه برای هر قسمت این شرایط را تا حدی میتوان تامین کرد.
در قسمت سالن استخر، شناگران به دلیل تری پوست و همچنین میزان پوشش، در مقابل افزایش سرعت بسیار حساس بوده و افزایش سرعت در محدوده حضور شناگران باعث ایجاد کوران و در نتیجه ایجاد نارضایتی آنها میشود پس باید دریچه هوای ورودی در این قسمت نیز به گونهای طراحی شود که علاوه بر ایجاد کیفیت هوای مناسب و فراهم نمودن نرخ تعویض هوای کافی، سرعت هوای ورودی برای شناگران مناسب باشد. در قسمت تماشاگران نیز به دلیل تعدد افراد در این مکان، باید سیستم تهویه دارای نرخ تعویض هوای کافی و همچنین ایجاد دمای مناسب برای فراهم نمودن احساس حرارتی مطلوب، باشد.
فضای نمونه
هندسه مورد بررسی در این مقاله همان طور که در شکل 1 نیز نشان داده شده است مربوط به یک استخر قهرمانی با ابعاد استاندارد همراه با جایگاه تماشاگران میباشد. ابعاد کاسه استخر 25 متر در 50 متر است که از دیواره سالن استخر 5 متر فاصله دارد و ارتفاع سالن استخر برابر 6 متر در نظر گرفته شده است. در شکل 1 نمایی دو بعدی از نصف استخر به دلیل تقارن و همچنین جانمایی دریچه های هوا نشان داده شده است. دریچه هوای ورودی در قسمت سالن استخر به صورت نواری و در کف سالن قرار دارد که دمای هوای ورودی از آن 35 درجه سلسیوس میباشد . چون در استخرهای قهرمانی باید نرخ تعویض هوا بین 4 تا 6 بار در ساعت باشد [4] سرعت هوای ورودی به سالن استخر برابر 1/5 متر بر ثانیه در نظر گرفته شده است.
به دلیل این که طبق دستنامه کاربردهای تاسیساتی اشری [4] دمای آب استخر باید در محدوده 24 تا 26 درجه سلسیوس باشد، دمای آب استخر 25 درجه سلسیوس در نظر گرفته شده است. جایگاه تماشاگران از ارتفاع تقریبی 2 متری از کف استخر شروع میشود و دریچه هوای ورودی در این قسمت به صورت نواری و در دیوار پشتی جایگاه قرار دارد. سرعت هوای ورودی جایگاه تماشاگران برابر 1 متر بر ثانیه بوده و دمای هوای ورودی 20 درجه سلسیوس است. در تحقیق حاضر به علت وجود تقارن، نصف هندسه و به دلیل کاهش زمان حل و بررسی بدترین و محتملترین مکان از لحاظ آسایش حرارتی، قطاعی به عرض یک متر از استخر مدلسازی شده است.
بحث بر روی نتایج
هندسه تحقیق حاضر با استفاده از نرم افزار اوپن فوم3 که نرم افزاری منبع باز میباشد شبیهسازی شده و توزیع دما و سرعت در این هندسه بررسی و نتایج آن تحلیل شده است. در هندسه حاضر دریچه ورودی هوا در قسمت سالن استخر همان طور که در شکل 1 نیز نشان داده شده است، به صورت نواری در کنار دیواره و در قسمت کف سالن قرار گرفته است تا سرعت هوای ورودی که به صورت عمودی دمیده میشود باعث ایجاد کوران در محدوده حضور شناگران نشود. دریچهی خروجی هوا نیز به صورت نواری در سقف قرار دارد. در قسمت تماشاگران نیز دریچه ورودی هوا به صورت نواری در دیوار پشتی و دریچه خروجی هوا بر روی سقف جایگاه، قرار گرفته است.
با توجه به تری پوست و نوع پوشش شناگران سرعت زیاد هوا در محدوده حضور آنها باعث ایجاد کوران و در نتیجه باعث ایجاد نارضایتی میشود و باید سیستم تهویه هوا به صورتی طراحی شود که دارای کمترین سرعت در محدوده حضور شناگران باشد. با قرار گرفتن دریچه خروجی هوا به صورت نشان داده شده در شکل 1 علاوه براین که میتوان نرخ تعویض هوای مورد نیاز برای سالن استخر را فراهم نمود، سرعت هوا در محدوده حضور شناگران به کمترین مقدار رسیده است. با وجود این که سرعت هوای ورودی در قسمت سالن استخر برابر با 1/5 متر بر ثانیه است ولی با توجه به شکل 2 دیده میشود که در بیشتر حجم سالن استخر به جز در نواحی نزدیک دریچه ورودی هوا توزیع سرعت تقریبا یکنواخت بوده و کمتر از 0/2 متر بر ثانیه میباشد و چون سرعت کمتر از 0/2 متر بر ثانیه کمتر احساس میشود، در محدوده حضور شناگران سرعت کاملا مناسب بوده و ایجاد کوران نمیکند.
همان طور که در شکل 3 نیز نشان داده شده است توزیع دما در صفحه تقارن استخر، در نزدیکی استخر و محدوده حضور شناگران تغییرات زیادی نداشته و دما تقریبا یکنواخت است، و طبق جدول 1 میانگین دما تا ارتفاع 0/5، 1 و 1/8 متری از کف سالن استخر تقریبا برابر 29 درجه سلسیوس میباشد چون با توجه به دستنامه کاربرد تاسیساتی اشری [4] در استخرهای قهرمانی دما باید در محدوده 26 تا 29 درجه سلسیوس باشد پس دمای میانگینگیری شده در محدوده مناسب قرار داشته و شرایط دمایی در قسمت سالن مناسب است. در قسمت تماشاگران نیز با توجه به نوع پوشش و تعدد افراد و کم بودن تری پوست نسبت به شناگران دما در این قسمت باید کمتر شود تا به لحاظ حرارتی برای افراد حاضر مناسب باشد و با توجه به جدول 2 که دمای میانگینگیری شده تا ارتفاع 1/1 متری برای ردیف اول - ردیف جلو - و ردیفهای دیگر آورده شده است، میانگین دما تقریبا برابر 22 درجه سلسیوس بوده و تقریبا برای این قسمت مناسب است
در شکل 4 تا 6 مقدار دما بر حسب ارتفاع برای سه ردیف در قسمت جایگاه تماشاگران آورده شده است. همان طور که مشاهده میشود با فاصله از دریچه ورودی هوا تغییرات دما بر حسب ارتفاع کاهش مییابد ولی به طور تقریبی در ردیف اول - ردیف جلو - و ردیف وسط، دما به صورت تدریجی از 21 درجه سلسیوس در قسمت پای تماشاگران تا مقدار 23 درجه سلسیوس در قسمت سر تماشاگران متغیر میباشد و دما مناسب بوده و افراد در این دو ردیف به لحاظ حرارتی در حالت مناسبی قرار دارند در حالی که در ردیف آخر و نزدیک به دریچه ورودی هوا، دما از مقدار 20 درجه سلسیوس در قسمت پا تا مقدار 24 درجه سلسیوس در قسمت سر متغیر بوده و با وجود این که میانگین دما مناسب است ولی تغییرات شدید دما باعث نارضایتی موضعی برای این ردیف خواهد شد که میتوان به عنوان موضوع تحقیقات آتی، احساس حرارتی موضعی برای تماشاگران و تغییر در جانمایی دریچه ورودی هوا برای ایجاد شرایط حرارتی مطلوب را بررسی نمود.
