دراسة الراحة الهوائية – الكلية
دراسة الراحة الهوائية - الكلية
السنة
2025
العميل
نورث كارولاينا
الموقع
فرنسا
التصنيف
الهواء والرياح
المهمة التي تقوم بها شركة EOLIOS Ingénierie: الخبرة في محاكاة CFD والراحة الجوية
مهندسو EOLIOS خبراء في راحة الهواء في المناطق الحضرية
وقد استُخدمت هذه الخبرة بشكل جيد في مجال الراحة الهوائية في المناطق الحضرية، استنادًا إلى منهجية صارمة ونماذج رقمية عالية الدقة.
وقد أتاح التحليل إمكانية توقع الظواهر المحلية التي يمكن أن تؤثر على تجربة المستخدمين مع الحفاظ على التماسك المعماري للموقع.
وبفضل عمليات المحاكاة هذه، تمكنت EOLIOS من اقتراح توصيات تصميمية مستهدفة تهدف إلى الحد من تسارع الرياح المحلية وتحسين جودة المساحات الخارجية.
يضمن نهجنا فهماً مفصلاً للتفاعلات بين الرياح والمباني، وهو أمر ضروري لتصميم بيئات مريحة ومرنة ومستدامة.
EOLIOS هي شركة رائدة في محاكاة CFD الخارجية لمراكز البيانات. تستند دراساتنا إلى التغذية المرتدة من حملات القياس في ظروف حقيقية ومائة موقع أو نحو ذلك من مواقع المحاكاة حول العالم.
تأثير الرياح على راحة المشاة: دراسة CFD لمدرسة ثانوية في منطقة إيل دو فرانس
كجزء من مشروع تجديد، طُلب من EOLIOS تحليل تأثير الرياح على راحة المشاة في مدرسة ثانوية في منطقة باريس.
كان الهدف الرئيسي من المهمة هو توصيف تأثيرات الرياح من أجل ضمان عدم تأثير التعديلات التي أُجريت أثناء التجديدات على راحة المشاة من المستخدمين، مهما كان الموسم. ولتحقيق ذلك، تم النظر في تشكيلين بعد دراسة ظروف الأرصاد الجوية. تم اختيار اتجاهين للرياح بناءً على تواترها على مدار العام.
استُخدمت محاكاة CFD لتقييم توزيع السرعات حول المباني لهذين الاتجاهين للرياح.
ركز التحليل على نقطتين هامتين:
- تحديد مناطق السرعة الزائدة التي تؤثر على راحة المشاة بسبب تخطيط المباني المختلفة;
- تقييم تأثيرات استخدام مواد مختلفة في تشييد المباني ;
فهم الموقع قبل دراسة CFD: كلية ذات هيكل متصل وجيد التهوية
الهندسة والتنظيم المعماري للكلية
تتكون هذه الكلية من جزأين متميزين. يربط الرواق الحلزوني بين جميع المباني في الموقع. وعلى الرغم من أنه يحمي المستخدمين من المطر، إلا أنه يظل مفتوحاً للرياح الخارجية. ترتبط المباني من جانبها بهذا الرواق وتؤدي مجموعة متنوعة من الوظائف، بما في ذلك الفصول الدراسية ومناطق الاستراحة ومناطق تقديم الطعام. تتكون المدرسة من طابقين، يحتوي بعضها على ممرات تفتح على الخارج.
الاختيارات المعمارية في قلب الدراسة الهوائية
من الضروري توصيف المواد والهياكل المستخدمة في محاكاة CFD. يمكن أن يكون لخصائص السطح (الخشونة أو المسامية أو النفاذية) تأثير مباشر على ظواهر مثل انخفاض الضغط. وبالإضافة إلى ذلك، تلعب هندسة المادة دورًا حاسمًا في تفاعل المائع مع السطح، سواء كان جدارًا صلبًا أو شبكة أو أي تكوين آخر. وبالتالي فإن مرحلة التوصيف هذه أساسية في دراساتنا.
تم استخدام ثلاث مواد في هذه المحاكاة. تم تشييد معظم المبنى من الخرسانة، وتم نمذجته باستخدام مادة غير شفافة للهواء.
تكون الشرفات محمية بهياكل مشربية، أي جدران ذات معدل تدفق هواء محدد، مرتبطة بشكل الفواصل. يتطلب استخدام هذه المواد تطبيق معدل تدفق هواء محدد في المحاكاة.
تُستخدم الشبكات المعدنية أيضاً في بعض الممرات والممرات. تُستخدم هذه الشبكات كقواطع للفصل بين المساحات المختلفة. وبالمثل، فإن استخدام مواد غير معتمة للهواء يعني أنه يجب استخدام معدل تدفق هواء محدد في عمليات المحاكاة.
من الضروري أخذ جميع جوانب الهيكل في الاعتبار بدقة، حيث أن هذه الخصائص لها تأثير مباشر على توزيع سرعات الهواء ومستوى الراحة التي يشعر بها المستخدمون.
دراسة الأرصاد الجوية للموقع: وردة الرياح وتوصيف الراحة
مسار الرياح حول مبنى
عندما تضرب الرياح مبنى، عادة ما تكون هناك ثلاث مناطق رئيسية للاضطراب. في المقدمة، دوامة مضطربة بسببالتدفق الهابط على الجانب المواجه للريح. في الجزء الخلفي من المبنى، تمتد منطقة اضطراب في تجويف الضغط المنخفض بسبب انفصال التدفقات عند حواف المبنى. وإلى الخارج، يتميز الجزء الخلفي من المبنى باضطراب عالٍ وسرعات أفقية منخفضة معاكسة لسرعات التدفقغير المضطرب.
تؤثر هذه الظواهر على راحة مستخدمي المدارس، بسبب الزيادة المحلية في سرعة الرياح وما يرتبط بها منعدم القدرة على التنبؤ (الاضطرابات والتقلبات). توجد هذه الظواهر في جميع أنحاء دراستنا.
التأثير الفنتوري: عندما تزيد الهندسة المعمارية من سرعة الرياح
تخلق الهندسة المعمارية لكلية سانت إكزوبيري، المكونة من مبانٍ متعددة مرتبطة بممرات وصالات عرض مفتوحة، ظروفًا مواتية لما يُعرف بتأثير فنتوري.
تحدث هذه الظاهرة عندما يتم توجيه الرياح إلى ممر ضيق – مثل ممر أو مساحة بين واجهتين – مما يتسبب في تسارع محلي لتدفق الهواء.
في حالة الكلية، تعمل بعض الممرات الموازية للرياح السائدة أو التي تربط بين مناطق مختلفة من الموقع كقنوات طبيعية. تتسارع سرعة الرياح كلما صغر حجم المقطع العرضي، مما يخلق أحياناً إحساساً أكثر حدة بالتيار الهوائي للمشاة.
هذه التأثيرات، على الرغم من أنها موضعية إلا أن لها تأثير مباشر على راحة المستخدمين في مناطق المرور الخارجية. تتيح عمليات المحاكاة التي أجرتها EOLIOS إمكانيةتحديد مناطق التسارع هذه بدقة، بحيث يمكن أخذها في الاعتبار في عمليات التطوير المستقبلية.
يتم عرض أمثلة ملموسة لهذه الظواهر في بقية هذه الدراسة، لتوضيح كيف يمكن لهندسة وتخطيط المباني أن يحول ديناميكيات الرياح على نطاق محلي.
دراسة الرياح السائدة وبيانات الأرصاد الجوية المحلية
تم جمع بيانات الأرصاد الجوية من محطة أرصاد جوية معترف بها. تم جمع بيانات قياس شدة الريح فقط في هذه الدراسة.
تُظهر بيانات الأرصاد الجوية رياحاً جنوبية غربية في الموقع.
لأغراض هذهالدراسة، من المناسب النظر في حالتين مختلفتين: الأولى رياح جنوبية غربية والثانية رياح شمالية شرقية.
رسوم بيانية لمناطق الاضطراب المختلفة حول المبنى
دراسة مستويات الراحة
تسلط الملاحظات والتجارب التي أجريت في الميدان أو في المختبر الضوء على الأهمية الحاسمة للسرعة والاضطراب من حيث الراحة. فالقوى الناجمة عن الرياح يمكن أن تسبب إحساساً مزعجاً وتعيق تقدم المشاة.فمقياس بوفورت، على سبيل المثال، يوضح بالتفصيل التأثيرات الميكانيكية لسرعات الرياح المختلفة، بالإضافة إلى الأحاسيس التي يشعر بها المشاة. وعلاوة على ذلك، فإن التأثيرات الحرارية لحركات الهواء حول الشخص تعدل التبادلات بين الجسم والبيئة المحيطة به، بحيث يمكن الإحساس بالبرودة.
ومع ذلك، يتم ترجيح جميع هذه المفاهيم من خلالالحالة الذاتية للفرد، ويعتمد الشعور بالراحة أوعدم الراحة إلى حد كبير على عوامل مرتبطة بالنشاط(مستوى الأيض) وكذلك المناخ أو الموسم(الحالة الحرارية للبيئة). وعلى الرغم من ذاتية الشعور، فإنمقياس بوفورت يوفر توصيفاً نوعياً مفيداً للراحة والتأثيرات المحسوسة للرياح على المستخدمين.
دراسة تأثيرات الرياح: التسارع المحلي وإعادة الدوران
مناطق عدم الراحة المرتبطة بالرياح في المباني
بالنسبة لهذه الدراسة، تم إيلاء اهتمام خاصللانزعاج في المجالات التالية:
- الممرات
- الممرات والشرفات
- الدورات
في الموقع ككل، سواء في الطابق الأرضي أو في الطابق الأول، يساعد تكوين الكلية على تخفيف سرعة تدفق الهواء، مما يخلق ظروفًا مواتية لراحة الركاب.
ظواهر محددة في الممرات
تسلط نتائج المحاكاة الضوء على بعض الظواهر المحددة. ففي الطابق الأرضي، على سبيل المثال، تخلق الممرات الموجهة بشكل موازٍ للرياح مناطق ذات سرعة زائدة. ترجع هذه الظاهرة إلى انخفاض مساحة المقطع العرضي الذي يمر من خلاله الهواء، مما يؤدي إلى تسارع التدفق: تأثير الفنتوري. في هذه المناطق المحددة، يمكن أن يكون الانزعاج أكثر وضوحًا.
تأثير التقسيم على راحة المستخدم
بنفس الطريقة المذكورة أعلاه، تقلل حواجز المشربية على الشرفات (المحددة باللون الأزرق)، حيث يتم وضعها في مكانها، من مساحة المقطع العرضي للهواء الداخل إلى الشرفة، مما يؤدي مرة أخرى إلى تسارع التدفق وبالتالي عدم الراحة في هذه المناطق.
تساعد هذه الأقسام أيضًا على تقليل سرعات الهواء المحلية. في هذه الحالة، يقلل الحاجز قليلاً من سرعة تدفق الهواء في نهاية الشرفة. ومع ذلك، فإن هذا لا يقلل بشكل كبير من منطقة الانزعاج في الشرفة.
تأثيرات إعادة التدوير في الأفنية
الطابق الأرضي من الفناء الكبير مريح بشكل عام، على الرغم من أن بعض التدفقات يمكن أن تؤثر على الراحة محلياً.
ومع ذلك، تبرز في هذا الفناء ظاهرتان. الأولى هي مرور الهواء من الممرات عبر الرواق الذي يخرج من أسفله في الفناء الكبير.
ينتج الثاني عن ارتفاع المبنى المركزي، الذي يعمل كعائق من خلال حجب الرياح جزئيًا. ينحرف الهواء الذي يصطدم بهذا المبنى نحو الأرض، حيث يلتقي مع تدفق الهواء من الظاهرة الموصوفة أعلاه. ويؤديالتفاعل بين هذين التيارين إلى ارتفاعهما معًا، مما يخلق منطقة من الانزعاج المحلي المعتدل عند هذه النقطة.
في الفناء الصغير، تم تحديد ظواهر إعادة الدوران في الفناء الصغير. يمكن أن تزيد هذه الظواهر من الشعور بعدم الراحة في الشتاء. أما في الصيف، فتوفر تيارات الهواء هذه تأثير تبريد مرحب به.
تحليل واقتراحات للتحسين
احتياجات المستخدم في صميم تفكيرنا
حدد تحليل CFD العديد من مناطق الانزعاج الموضعية، خاصة في الممرات الواقعة في الجزء الشمالي الشرقي من المبنى. وترتبط هذه المناطق ارتباطًا مباشرًا باتجاه الممرات بالنسبة للرياح السائدة، مما يساعد على ظهور تسارع محلي في تدفق الهواء. كما يمكن إدراك تأثيرات هذه الرياح في الردهة، خاصةً عند التقاطعات، حيث قد يشعر المستخدمون بمزيد من الانزعاج أثناء الظروف الجوية غير المواتية – عادةً في فصل الربيع، عندما تكون الرياح الشمالية الشرقية أكثر انتشارًا.
من ناحية أخرى، توفر المساحات الخارجية مثل الباحات ومعظم الأروقة راحة مُرضية، مع سرعات هواء معتدلة ومستقرة بشكل عام.
واستناداً إلى هذه الملاحظات، اقترحت EOLIOS عدداً من التحسينات المصممة لجعل المبنى أكثر راحة في الاستخدام، دون تغيير الجودة المعمارية للموقع:
- إعادة وضع أو إعادة تشكيل المشربيات في الممرات الأكثر تعرضًا لتقليل تأثير الفنتوري وتسارع الرياح المحلية;
- تحسين نفاذية الفواصل المثقوبة، من خلال ضبط نسبة الفراغات لتحقيق توازن أفضل في تدفق الهواء بين الفراغات;
- النظر في إضافة مصدات الرياح أو الحماية المحلية في بعض المناطق الحساسة.
وقد أدت هذه التعديلات إلىتحسين الراحة اليومية للمستخدمين، مع الحفاظ على التهوية الطبيعية الجيدة والاتساق المعماري مع المشروع الأولي.
يمكن أن تساعدك EOLIOS في - توقع قيود الرياح لجميع مشاريعك
أبرزتدراسة CFD التي أُجريت على هذه الكلية وجود مناطق محلية غير مريحة، خاصةً في الممرات وفي بعض الشرفات، حيث يؤدي تأثير الفنتوري إلى زيادة محلية في سرعة الهواء وبالتاليعدم الراحة. أما الساحات الخارجية فهي محمية بشكل عام بشكل جيد، على الرغم من وجود مناطق محلية يكون فيهاالتدفق أسرع. ومع ذلك، تظل هذه الظواهر محلية للغاية ولا تؤثر على المناطق الأخرى. وبصفة عامة، يساعد وجود الكلية على تقليل سرعات الهواء في جميع أنحاء الموقع، مما يؤدي بدوره إلى تحسين الراحة العامة للقاطنين.
توضح هذه الدراسة أهمية نمذجة تدفق الهواء في مراحل التصميم والتجديد، مما يوفر فهماً دقيقاً للتفاعلات بين الرياحوالبيئة المبنية.
هل تعمل على مشروع يكون فيه أخذ ظروف الرياح في الاعتبار أمرًا بالغ الأهمية لراحة المستخدم؟ استعن بخبرتنا في مجال CFD لمساعدتك في اتخاذ الخيارات الصحيحة وتحسين عملك منذ مرحلةالتصميم.
اكتشف المزيد حول هذا الموضوع:
فيديو ملخص الدراسة
ملخص الدراسة
أتاحت عمليات المحاكاة بتقنية CFD تحديد مناطق الانزعاج المرتبطة بتكوين الموقع بدقة. لوحظت ظواهر تسارع موضعي في بعض الممرات الضيقة والأروقة المفتوحة. الظروف في المناطق الخارجية الرئيسية مواتية بشكل عام، مع سرعات هواء معتدلة. الهياكل المخرمة والمواد المسامية لها تأثير كبير على توزيع التدفقات. تم اقتراح تحسينات ممكنة للحد من تأثير الفنتوري ومناطق السرعة الزائدة. تؤكد النتائج على أهمية نمذجة CFD لتقييم راحة المشاة. وقد مكّن هذا النهج من تحديد مستويات الراحة بشكل موضوعي كدالة لاتجاهات الرياح السائدة. تسلط الدراسة الضوء على أهمية النظر في الأيرولكس منذ مرحلة التصميم المعماري. تساهم الاستنتاجات في تحسين اندماج المباني في بيئتها الحضرية من حيث المناخ. تؤكد EOLIOS التزامها بمساعدة مديري المشاريع على تصميم مشاريع مريحة وعالية الأداء.
ملخص فيديو للمهمة
اكتشف مشاريع مراكز البيانات الأخرى
هندسة استخراج الدخان في مركز البيانات
تعريض الحقل الخارجي والداخلي – مركز البيانات العملاق
تحسين CFD – مركز البيانات
مركز البيانات – DC28 – داخلي
دراسة فقدان الضغط – المولدات – مركز البيانات
مركز البيانات – PA 22 – خارجي
المباني التقنية – مركز البيانات
تحسين التبريد – مركز البيانات
مراكز البيانات – DC15.1 و DC15.2 – خارجية
مركز البيانات – باريس
مركز البيانات – D14 – خارجي
مركز البيانات – DC17 – خارجي
مركز البيانات – DC17 – داخلي – داخلي
مركز البيانات – DC25 و DC26 – خارجي
مركز البيانات – DC10 – داخلي
مركز البيانات – GAZ NOVEC
DC23 – خارجي
مركز البيانات – DC25 – داخلي
