THE IMPACT OF WIND CATCHER’S TYPOLOGY ON VENTILATION RATE OF BUILDINGS IN HOT DRY CLIMATES: AN EXAMPLE ON A MOSQUE IN NIZWA- OMAN

Abstract

ABSTRACT

In traditional architecture, wind Catchers had been used widely as a passive cooling strategy in hot climates in certain countries of the Middle East. This building element proved its effectiveness in improving the indoor thermal conditions in these regions. However, it is still not obvious of ignoring using wind catchers in other regions with the same climate characteristics. This study aims to investigate the impact of using wind catchers on the ventilation rate of buildings in these areas. For the purpose, a case study was selected in the city of Nizwa in Oman. A mosque building was chosen to perform the scope of the study. Within this context, the existing case of the case study was analyzed and simulated to examine the existing conditions of indoor ventilation rate. Then some successive Scenario including wind catchers plan shape (Square and Rectangular) and internal partitions type such as X blades, + blades, and H blades were generated. The scenarios of wind catcher’s typology were conducted to the existing case and CFD analysis was performed for each as well. The obtained data from the CFD simulation was extracted, presented, and analyzed to be compared. As a result, it was found that square shape wind catcher with X+ composed (Star) type internal partitions increased the indoor ventilation rate in term of air velocity from 0.333508 m/s in the existing case to 0.693379 m/s in this Scenario. With this increment, the indoor ventilation rate was improved by 51.9% compared to the base case. At the end, conclusions and recommendations were drawn to guide architects and designers in the study area to examine the using of wind catcher principles in modern architecture and future investigations.

ÖZET

Orta Doğu'nun belirli ülkelerinde sıcak iklimlerde pasif bir soğutma stratejisi olarak rüzgâr bacaları yaygın olarak kullanılmıştır. Bu yapı elemanları, bu bölgelerdeki iç mekânın termal koşullarının iyileştirilmesindeki etkinliğini kanıtlamıştır. Bununla birlikte, aynı iklim özelliklerine sahip diğer bölgelerde rüzgâr tutucu kullanımının göz ardı edilmesi hala açık değildir. Bu çalışma, rüzgâr tutucu kullanımının bu alanlardaki binaların havalandırma hızına etkisini araştırmayı amaçlamaktadır. Bu amaçla Umman'daki Nizwa şehrinde bir vaka çalışması seçilmiştir. Uygulama için bir cami binası seçilmiştir. Bu bağlamda, mevcut vaka çalışması örneği analiz edilmiş ve mevcut iç mekân havalandırma hızı koşullarını incelemek için simülasyon edilmiştir. Daha sonra rüzgâr bacalarının plan şekli (kare ve dikdörtgen) ve iç bölme tipi (X bıçaklar, + bıçaklar ve H bıçaklar) dahil olmak üzere senaryolar geliştirilmiştir. Mevcut koşullar, rüzgâr tutucu tipolojisinin senaryolarını oluşturmak için kullanılmış ve her biri için CFD analizi yapılmıştır. CFD simülasyonundan elde edilen veriler karşılaştırılmak üzere çıkarılmış, sunulmuş ve analiz edilmiştir. Sonuç olarak, X+ (yıldız) tipi iç bölme ile kare şekilli rüzgâr tutucunun, mevcut durumda iç mekân havalandırma hızını 0,333508 m/s'den bu öneride 0,693379 m/s'ye yükselttiği bulunmuştur. Bu artış ile iç mekân havalandırma oranı temel modele göre %51,9 artırılmıştır. Sonuç olarak çalışma alanındaki mimar ve tasarımcılara, modern mimaride rüzgâr baca ilkelerinin kullanımını ve gelecekteki araştırmaları incelemeleri için rehberlik edecek sonuçlar ve öneriler çıkarılmıştır. Gelecekteki çalışmalarda, bu faktörleri göz önünde bulundurarak çokgen plan şemalı rüzgâr bacalarının formu ve yükseklikleri, nem oranı dikkate alınarak farklı sıcak iklimlerde incelenebilir.