بادگیر

تهویه طبیعی یکی از مهم ترین عوامل در ایجاد آسایش حرارتی است. بادگیرها که از عناصر مهم و تاریخی معماری ایران تلقی می شوند، به عنوان یک سیستم سرمایشی ایستا شناخته شده اند. این سیستم های خنک کننده غیرفعال ساختمانی تهویه مطبوع را به وسیله انرژی تجدید پذیر باد فراهم می کنند و برای تأمین آسایش افراد در مناطق گرم و خشک استفاده می شوند. امروزه با توجه به افزایش آلودگی های زیست محیطی و اهمیت انرژی های تجدید ناپذیر، نقش تهویه طبیعی در ساختمان به لحاظ سازگاری ساختمان با محیط زیست دارای اهمیت است؛ همچنین با توجه به اهمیت بادگیر در ایجاد تهویه طبیعی، پژوهش حاضر به بررسی این عنصر عملکردی در معماری پرداخته است. بادگیرهای شهر کرمان نمونه ای از صرفه جویی انرژی توسط ساختمان در اقلیم گرم و خشک به شمار می آیند. ازاین رو با بررسی و شناخت دقیق، کمّی و عددی از نحوه عملکرد و الگوی رفتار بادگیرها می توان به عنوان گامی مؤثر در دستیابی به راهکارهای طراحی همساز با اقلیم کمک نمود. پژوهش حاضر با فرض بر اینکه در فضاهایی که تهویه طبیعی در آن ها به وسیله بادگیر صورت می گیرد، می توان رابطه معناداری بین تناسبات و فرم فضا بر سرعت و عملکرد جریان باد یافت و به بررسی و مقایسه تطبیقی عملکرد بادگیرها در نمونه های انتخاب شده که ازنظر فرم و ابعاد و تناسبات متفاوت هستند پرداخته است تا بتوان از فرم بهینه در تهویه طبیعی، در معماری معاصر استفاده کرد. روش تحقیق در این پژوهش توصیفی - تحلیلی است که در ابتدا به وسیله منابع کتابخانه ای و عکس برداری و سپس برداشت از بناهای موردمطالعه و درنهایت به کمک تحلیل1 CFD توسط نرم افزار دیزاین بیلدر انجام گرفته است. نتایج حاصل از تحلیل ها نشان دهنده تفاوت در سرعت و عملکرد جریان باد در نمونه های موردمطالعه که ازنظر فرم و تناسبات متفاوت هستند، است و پس از انجام محاسبات فرم بهینه تر ازنظر عملکرد و رفتار باد مشخص شده است.  

بادگیرها به عنوان یکی از عناصر مهم در معماری بناهای تاریخی مناطق کویری از جمله شاهکارهای معماری سنتی ایران محسوب میشوند که به عنوان یک سیستم سرمایشی طبیعی و ایستا، تهویه مطبوع را با استفاده از انر ژی تجدید پذیر باد فراهم مینماید. معماران سنتی ایران در ساخت و طراحی بادگیر با آگاهی از اصول بنیادی چون ترمودینامیک (نیروی گرما)، آئرودینامیک (جا به جایی هوا)، انتقال حرارت، مقاومت مصالح و آسایش حرارتی انسان سازه ای را ساختند که بدون تردید از جمله شاهکارهای مهندسی معماری سنتی بشمار میرود. این سازه مهم و کارآمد، در طی قرنها در مناطق کویری ایران بدون بهره گیری از انرژی الکتریکی، تهویه طبیعی و خنکی را برای بناهای مسکونی و آب انبارها فراهم کردند. نظر به اهمیت سازه بادگیر در معماری سنتی مناطق کویری به ویژه شهرهای خراسان جنوبی که متأسفانه مطالعات و پژوهش های معماری سنتی در آنها کمتر صورت گرفته است نگارندگان مقاله با روش تحقیق میدانی سعی خواهند داشت ضمن معرفی بادگیرهای شاخص بناهای سنتی شهرهای بیرجند، خوسف و خور به بررسی و شناخت کالبدی آن از منظر معماری و شناخت کالبدی بادگیرها و چگونگی تأثیر کالبد بر عملکرد آن ها بپردازد. نتیجه مطالعه بیانگر آن است که بادگیرهای این منطقه از کویر ایران علیرغم بر ویژگی های مشترک با سایر مناطق کویری و گرم و خشک ایران، دارای ویژگی های خاصی از نظر شکل هستند که مهمترین آن بادگیرهایی از نوع یک طرفه و چهار طرفه می باشد که مهمترین دلیل انتخاب و طراحی این نوع بادگیرها در خراسان جنوبی شرایط اقلیمی و جهت وزش باد می باشد.

طراحی اقلیمی در یک منطقه، نقش بسزایی در شرایط آسایش محیطی دارد. در مناطقی با اقلیم خاص، این موضوع مهم تر است. باد نقش بسیار مهمی در شکل گیری فرم شهر، جهت گیری و عرض معابر، قرارگیری خانه ها و گونه مسکن منطقه دارد. در مناطق ساحلی، گرما و رطوبت دو عامل اقلیمی غالب محسوب می شوند و باد پاسخ مشترکی برای کنترل این دو عامل است. مردم بومی با راهکارهایی سعی در استفاده از باد برای ایجاد تعادل دمایی داشته اند. خانه فکری یکی از شاخص ترین خانه هایی است که رویکرد استفاده از باد را به عنوان یک عنصر اقلیمی برای رسیدن به آسایش دمایی پیش گرفته است. در خانه فکری راهکارهای متنوعی برای ایحاد تعامل بین باد و فضاهای خانه استفاده شده است. در این پژوهش به بررسی و تحلیل تأثیر باد بر شکل گیری معماری بادپایه و راهکارهای به کارگیری آن در خانه فکری بندر لنگه پرداخته شده است. مطالعات و مشاهدات میدانی نشان می دهد در معماری بومی بندر لنگه، راهکارهای متفاوتی برای استفاده از باد در سکونتگاه ها استفاده شده است که احیا و به روزرسانی آن ها می تواند پاسخ مناسبی برای چگونگی استفاده از انرژی های تجدیدپذیر در بندر لنگه باشد. در این پژوهش از روش مشاهده میدانی، مطالعه کتابخانه ای و تفسیر اطلاعات و استدلال شهودی برای مطالعه راهکار های به کارگیری معماری بادپایه در خانه فکری استفاده شده است. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می دهد، در معماری بادپایه خانه فکری چند مؤلفه اساسی از جمله هندسه، اختلاف سطح، تعریف فضا با مقیاس و کاربردهای مختلف که در فرم های متنوعی از فضا مشاهده شده، قابل ارزیابی است. طراحی اقلیمی متناسب با جریان باد در ویژگی هایی همچون برونگرایی جداره های بیرونی، درونگرایی فضاهای داخلی، تغییر شکل و ابعاد بادگیر و مطابقت آن با اقلیم، قراردادن فضاها در مسیر باد، ایجاد اختلاف سطح در خانه و ایجاد تهویه طبیعی تبلور پیدا کرده است.

هدف: امروزه تحقیق بر روی کارکرد بادگیرها به عنوان سامانه غیرفعال در پهنه گرم وخشک مسکن روستایی کشور جهت برقراری شرایط آسایش حرارتی بسیار حائز اهمیت است. بادگیرها به عنوان یک عنصر اقلیمی در ساخت وسازهای جدید جایگاه پیشین خود را از دست داده اند و بومیان مناطق گرم وخشک به جای این گونه اندام ها به سیستم های سرمایشی متداول نظیر کولر آبی و گازی روی آورده اند. یکی از مظاهر معماری بومی در کشورمان در پهنه گرم وخشک، استان یزد است. هدف این پژوهش بررسی تأثیر بادگیر یک طرفه در تأمین آسایش حرارتی از طریق تهویه طبیعی در مسکن روستایی این استان است. روش پژوهش: در این پژوهش، ابتدا به روش کیفی به صورت توصیفی تحلیلی و سپس با مطالعات میدانی از الگوی مسکن روستایی این پهنه (روستای بُندُرآباد) به بررسی روش های استفاده از باد در تهویه طبیعی این پهنه با استفاده از اندام اقلیمی بادگیر پرداخته شد. متغیر وابسته پژوهش آسایش حرارتی و متغیر مستقل سرعت باد است. در ادامه با استفاده از نرم افزار های تحلیل دینامیک سیالاتی محاسباتی (CFD) به بررسی رابطه بین متغیرها پرداخته شده است که در نهایت به بررسی تأثیر حالت های مختلف بادگیر یعنی وضع موجود، افزایش ارتفاع پایه بادگیر به میزان دو متر و کاهش ارتفاع پایه بادگیر (دو متر) منجر شد. یافته ها: مطالعات نشان می دهد عملکرد بادگیر در حالت وضع موجود که در ارتفاع چهارمتری از کف بام قرار دارد و باد به صورت عمود بر دهانه بادگیر وارد می شود بهترین عملکرد را دارد و در حالت ارتفاع بیشتر با وجود این که سرعت جریان باد در فضای مورد بررسی بیشتر است، اما سرعت جریان باد در محدوده ای است که ایجاد جریان های نامنظم در فضای مذکور (تابستان نشین) ایجاد می کند. با بررسی حالت دیگر (ارتفاع کمتر بادگیر) در بررسی شبیه سازی ها مشاهده گردید که با کم شدن ارتفاع، سرعت باد در فضای تابستان نشین کاهش می یابد و عملکرد مورد قبولی را ندارد. یافته های پژوهش نشان می دهد که سایر اجزا در کالبد ساختمان در تکمیل فرآیند آسایش حرارتی مؤثر بوده و با حذف هر یک از آنها، فرآیند مذکور ناقص می ماند. نتیجه گیری: پیشنهاد می گردد در این نوع مسکن از ایجاد روزنه های بزرگ در دیوار اتاق های تابستانی خودداری گردد و به جای آن از دهانه های کوچک استفاده شود که نقش تکمیلی در فرآیند تهویه طبیعی را فراهم می سازند؛ زیرا ایجاد دهانه های بزرگ باعث کاهش فشار منفی در اتاق مورد بررسی شده و فرآیند آسایش حرارتی را مختل می سازد.

 معماری بومی هر منطقه تحت تأثیر شرایط اقلیمی آن شکل می گیرد و انسان برای ایجاد فضایی مناسب برای زندگی تلاش می کند. باد نقش مهمی در این معماری دارد، به ویژه در مناطق گرم و مرطوب که معماران بومی راهکارهایی برای استفاده از باد و تهویه طبیعی توسعه داده اند. عواملی مانند جهت گیری ساختمان، سازمان فضایی و استفاده از بادگیرها در این معماری اهمیت دارند. بادگیرها به عنوان ابزار تهویه طبیعی، با استفاده از نیروی ثقل و جریان هوا، موجب تهویه مؤثر داخلی می شوند. آنها معمولاً بر روی بام ها نصب می شوند و ظرفیت هوادهی آن ها بین ۱ تا ۳.۸ متر مکعب در ثانیه متغیر است. فشار مثبت بر روی دیوارهای روبه باد و فشار منفی بر روی دیوارهای پشت به باد باعث ورود هوای تازه و خروج هوای گرم می شود. بادگیرها به عنوان نمونه ای از طراحی سازگار با اقلیم های گرم، از نظر تهویه طبیعی در فصول گرم عملکرد مؤثری دارند. آن ها به دلیل طراحی خود، می توانند تا ۸۰ درصد از بادهای غالب در تابستان را استفاده کنند. در نهایت، از آن جا که منابع انرژی محدود بوده و انرژی های تجدیدپذیر اهمیت بیشتری پیدا کرده اند، بررسی سازه های قدیمی مانند بادگیرها می تواند به بهینه سازی آن ها و انطباق با نیازهای مدرن کمک کند. تحلیل رفتار هیدرودینامیکی بادگیرها با هدف بهینه سازی تهویه طبیعی در این مقاله مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بررسی های شما نشان دهنده اهمیت طراحی بادگیرها به ویژه در مناطق جنوبی ایران است. بادگیرها با ایجاد فشار هوای کمتر در بخش تحتانی خود، جریان هوای آزاد را به درون خود جذب می کنند، که این امر باعث ایجاد باد در داخل ساختمان می شود. حتی در غیاب باد در محیط آزاد، باد با سرعتی حدود ۳ متر بر ثانیه از خروجی بادگیر خارج می شود، که به کاهش دمای محیط پیرامون کمک می کند. وزش باد در بادگیرها، به ویژه در شهر لافت و مناطق جنوبی، اهمیت ویژه ای دارد. همچنین، محاسبه رابطه ای برای سنجش سرعت باد زیر بادگیر با استفاده از روش رگرسیون چندمتغیره، به نظر می رسد که می تواند به عنوان ورودی برای طراحی توربین های بادی آینده مورد استفاده قرار گیرد. اگر این رابطه دارای خطای قابل پذیرش و دقت مناسبی باشد، می تواند ابزار مفیدی برای مهندسان و محققان در پژوهش های آینده باشد.

این پژوهش به بررسی و تحلیل تأثیر باد بر شکل گیری معماری بادپایه در استان هرمزگان می پردازد و به ویژه بر روی بادگیرها به عنوان یکی از عناصر کلیدی در طراحی معماری بومی تمرکز دارد. با استفاده از حسگرهای متعدد و جمع آوری داده های هواشناسی، این مطالعه نشان می دهد که بادگیرها می توانند به طور مؤثری دما و رطوبت را کنترل کنند و شرایط آسایش حرارتی را در ساختمان ها بهبود بخشند. نتایج مطالعات میدانی نشان می دهد که دمای اتاق های تحتانی بادگیرها به طور میانگین ۳ تا ۴ درجه خنک تر از محیط آزاد است. این کاهش دما به دلیل ایجاد فشار هوای کمتر در بخش تحتانی بادگیر نسبت به فشار هوای محیط آزاد است که منجر به جریان مداوم هوا از محیط به درون بادگیر می شود. بر اساس محاسبات انجام شده، استفاده از یک بادگیر می تواند به صرفه جویی سالانه 131328 کیلووات ساعت انرژی منجر شود. علاوه بر این، با توجه به وجود 168 بادگیر در بندر لافت، می توان تخمین زد که صرفه جویی یک ساله برای این بندر به حدود 43 میلیارد ریال می رسد. این پژوهش همچنین به بررسی راهکارهای بهبود عملکرد بادگیرها، از جمله عایق سازی و نصب توربین های بادی در دهانه آن ها، می پردازد. این تغییرات می تواند به افزایش راندمان بادگیرها و تولید انرژی کمک کند. در نهایت، این پژوهش بر اهمیت احیای و به روزرسانی تکنیک های معماری بومی برای استفاده بهینه از انرژی های تجدیدپذیر تأکید می کند و پیشنهاد می کند که معماران و طراحان باید از این تجربیات غنی برای طراحی ساختمان های پایدار و کارآمد استفاده کنند.