تهـــــویه و ســــرمایش طبیعی
به گزارش تاسیسات نیوز، پیش از این که همه ساخت‌و‌سازها با اسکلت فلزی و بتنی ساخته شوند و زمانی که حرفی از چیلر و موتورخانه و کولرگازی در میان نبود، معماری ایرانی راه‌حل‌هایی برای تهویه مطبوع متناسب با اقلیم خاص خود داشت، بدون مصرف انرژی و این‌همه تأسیسات و لوله‌کشی. برداشتی از کتاب «تهویه و سرمایش طبیعی در ساختمان‌های سنتی ایران» نوشته «مهدی بهادری نژاد» (عضو پیوسته فرهنگستان علوم و استاد مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف) و «محمود یعقوبی» (عضو پیوسته فرهنگستان علوم و استاد مهندسی مکانیک، دانشگاه شیراز) می‌تواند ما را با این فناوری هوشمندانه آشنا سازد.
هدف اصلی این کتاب معرفی و بررسی علمی کارکرد سیستم‌ها و سازه‌هایی است که جزو تاریخ باستانی و ملی کشور ماست. در این کتاب نویسندگان کوشیده‌اند از تجربه چندساله خود در مطالعه و بررسی علمی این سازه‌ها استفاده و آن‌ها را به زبان فنی بیان کنند.
معماران و مهندسان ایرانی از قرن‌ها پیش با استفاده از جریان باد، اختلاف دمای هوا در شب و روز و در طول سال توانستند شاهکارهایی خلق کنند که در شرایط بسیار گرم کویری ایران بدون مصرف انرژی در ساختمان‌ها برای خود آسایش گرمایی به وجود آورند.
امروزه دانش تهویه مطبوع ساختمان‌ها … به‌قدری پیشرفته است که می‌توانیم هر ساختمانی را در هر نقطه از روی زمین با هر شرایط اقلیمی بسازیم. … صدسال پیش، این توانایی وجود نداشت ولی امروزه با مصرف آب و انرژی می‌توانیم به چنین شرایطی به‌خوبی دست‌یابیم.
یکی از روش‌های کاهش مصرف انرژی ساختمان‌ها طراحی مناسب آن‌ها در جلوگیری از تبادل گرمای ساختمان‌ها با محیط اطراف و یا به‌عبارت‌دیگر طراحی سازگار و پایدار آن‌ها با محیط‌زیست است. استفاده از انرژی خورشیدی برای گرمایش و استفاده از منابع طبیعی برای تأمین سرمایش ساختمان‌ها می‌تواند با توجه به تجربه گذشته این سرزمین از مهم‌ترین روش‌ها باشد.
روش‌های سرمایش طبیعی ساختمان‌ها از دیرباز در مناطق کویری ایران رایج بوده است. معماران و مهندسان ایرانی از قرن‌ها پیش با استفاده از جریان باد، اختلاف دمای هوا در شب و روز و در طول سال توانستند شاهکارهایی خلق کنند که در شرایط بسیار گرم کویری ایران بدون مصرف انرژی در ساختمان‌ها برای خود آسایش گرمایی به وجود آورند. این شاهکارها شامل طراحی بادگیرها، سقف‌های گنبدی حیاط‌ها، سرداب‌ها و زیرزمین‌ها، آب‌انبارهای زیرزمینی و یخچال‌های طبیعی بوده‌اند. برخی از پدیدآورندگان این شاهکارها شاید نمی‌توانستند حتی نام خود را بنویسند ولی تمام آن‌ها از اصول ترمودینامیک، آئرودینامیک، انتقال گرما، مقاومت مصالح و شرایط آسایش گرمایی انسان آگاه بودند و از این اصول در طراحی‌های خود بسیار شایسته استفاده کردند. ارزش دارد ما فرزندان این مهندسان و خلاقان گمنام اولاً با کار این سیستم‌ها بر اساس علم و دانش امروزی آشنا شویم و آن‌ها را بهتر درک کنیم و ثانیاً از اصول به کار گرفته‌شده در آن‌ها استفاده کنیم تا انرژی موردنیاز برای سرمایش و تأمین آسایش گرمایی ساختمان‌ها را در تابستان کاهش دهیم.
از قرن‌ها پیش تا شروع قرن حاضر مردم در نقاط مختلف ایران و برحسب شرایط اقلیمی منطقه از روش‌های زیر برای تأمین آسایش گرمایی خود در تابستان استفاده کرده‌اند.
کاهش دمای سطوح داخلی ساختمان‌ها با استفاده از سرمایش تبخیری هوا
در مناطق کویری روستایی ایران که دیوار اتاق‌ها غالباً از کاه‌گل اندود می‌شدند، روستاییان در ساعات گرم تابستان به دیوارها آب می‌پاشیدند و آن‌ها را نمناک می‌کردند تا سطوح دیوارها با تبخیر آب خنک شوند. با پایین رفتن دمای سطوح داخلی اتاق امکان مبادله گرما از طریق تابش گرمایی از بدن افزایش می‌یابد و به برقراری آسایش سرمایی ساکنان کمک می‌کند.
بادگیرها
بادگیرها برج‌هایی هستند که از قرن‌ها پیش در مناطق کویری ایران برای انتقال هوای بیرون به داخل فضای مسکونی و کمک به برقراری آسایش گرمایی در تابستان از آن‌ها استفاده می‌شده است، این برج‌ها ارتفاعات و سطح مقطع‌های متفاوت دارند… [که] متداول‌ترین ارتفاع بادگیر حدود 8 متر از سطح حیاط است و متداول‌ترین سطح مقطع، مربع – مستطیل است.
وقتی‌که باد نسبت به بادگیر و ساختمان متصل به آن می‌وزد فشاری به نام فشار باد در تمام دهانه‌های بادگیر و در سطوح مختلف ساختمان به وجود می‌آید که در دهانه ها و دریچه های رو به باد به صورت فشاری و در سایر جاها به صورت مکشی است. بنابراین اختلاف فشاری بین دهانه یا دهانه‌های روبه باد، بادگیر و هر دهانه دیگر بادگیر و یا در و پنجره‌های فضای مسکونی به وجود می‌آید و این اختلاف فشار باعث جریان یافتن مقدار معینی هوا در بادگیر می‌شود. یعنی از دهانه رو به باد، هوا وارد بادگیر شده و بخشی از آن با خروج از دهانه پشت به باد به اصطلاح تلف شده و بقیه وارد اتاق می‌شود.
وقتی‌که باد نمی‌وزد، بادگیر با مبادله گرمایی با هوای بیرون و دریافت تابش خورشید در طول روز کاملاً گرم می‌شود. در مناطق کویری دمای هوای شب ممکن است تا حدود 20 درجه سانتی‌گراد پایین‌تر از دمای هوا در روز باشد. هوای داخل بادگیر در اثر مبادله گرمایی با بدنه بادگیر گرم می‌شود و چگالی (مقدار جرم در واحد حجم) آن کاهش می‌یابد و به‌اصطلاح سبک می‌شود و به بالا کشیده می‌شود. در این حالت بادگیر مانند دودکش‌ها، مکشی را به وجود می‌آورد. این مکش، با اختلاف فشار بین هوای بیرون و هوای گرم درون بادگیر، باعث می‌شود که هوای بیرون از در و پنجره‌های اتاق وارد بادگیر شود و به سمت بالا جریان یابد.
به‌این‌ترتیب هر موقع که دمای هوای درون بادگیر بیشتر از هوای بیرون است، جریان ملایمی از هوای بیرون، از حیاط به داخل اتاق یا ساختمان و سپس به داخل بادگیر برقرار می‌شود و این جریان طبیعی هوا تا رسیدن جرم بادگیر به دمای هوای بیرون ادامه می‌یابد.
سقف‌های گنبدی
در معماری ایرانی با اختراع گنبد دوپوسته‌ای مساله عایق‌کاری سقف و انتقال گرما به داخل و سردتر بودن زیر گنبد به نحو جالبی حل شده است.
با بررسی هندسی گنبدهای دوپوسته، سقف‌های کروی و سقف‌های قوسی در همه آن‌ها ویژگی‌هایی ازنظر سازگاری با محیط و کاهش اثرات گرمایی و مطلوب کردن فضای درون ازلحاظ خنکی محیط در تابستان، سهولت استفاده از فضای بزرگ برای جمعیت زیاد دیده می‌شود.
در عمل انتقال گرما از سقف ابتدا از طریق تابش و جابه‌جایی به پشت‌بام، سپس از طریق رسانش به سطح داخلی و بالاخره از طریق جابه‌جایی و تابش به محیط داخل ساختمان انتقال می‌یابد.
تابش خورشید به سقف‌های قوسی تابعی از زمان و به‌طور غیریکنواخت بوده است و نسبت به بام‌های تخت متفاوت است بلکه تابعی از موقعیت سطح نسبت به خورشید است.
سرداب‌ها
سرداب اتاقی است که کاملاً زیرزمین قرار دارد و سقف آن چند متر از سطح زمین اطراف پایین‌تر است. دمای دیوارها، کف و سقف سرداب‌ها در تابستان بسیار پایین‌تر از دمای هوای بیرون است و آسایش گرمایی ساکنان آن‌ها به مقدار زیاد از طریق تابش گرمایی بدن به این سطوح تامین می‌شود. برخلاف سرداب‌ها، سقف زیرزمین‌ها از سطح زمین یا حیاط مجاور بالاتر است و به‌این‌ترتیب زیرزمین‌ها پنجره‌هایی دارند که اجازه ورود نور طبیعی را به داخل فضا می‌دهند.
در ماه‌های گرم سال دمای خاک با فاصله از سطح زمین کاهش می‌یابد بنابراین بدیهی است که هرچه فاصله سرداب از سطح زمین بیشتر باشد دمای سطوح سرداب و درنتیجه دمای هوای داخل آن بیشتر کاهش می‌یابد و امکان برقراری آسایش گرمایی برای ساکنان آن بیشتر خواهد بود.
دمای هوای داخل سرداب تابعی از دمای سطح زمین است و با افزایش آن بالا می‌رود مهم‌ترین عامل افزایش دمای سطح زمین، تابش خورشید است؛ بنابراین اگر بتوان به‌گونه‌ای از تابش خورشید بر روی زمین بالای سرداب جلوگیری کرد می‌توان دمای سرداب را تا حد قابل‌ملاحظه‌ای کاهش داد این کار را می‌توان با پوششی از قلوه‌سنگ بر روی سطح زمین انجام داد.
هرچه ضریب نفوذ گرمایی خاک کمتر باشد، گرمای حاصل از منابع گرمازا (شامل افراد و منابع روشنایی) بیشتر باعث افزایش دمای سطوح داخلی سرداب و درنتیجه، دمای هوای داخل سرداب می‌شود؛ بنابراین خاک‌های شنی جهت آسایش گرمایی مناسب‌تر از خاک‌های رسی است.
زیرزمین؛ کاهش انرژی‌های گرمایشی و سرمایشی
از دیرزمان در مناطق کویری ایران و کشورهای مجاور از زیرزمین به‌عنوان فضایی مناسب برای گذراندن ساعات گرم روزهای تابستان استفاده شده است. در سال‌های اخیر استفاده از زیرزمین‌ها و یا قرار دادن قسمتی از ساختمان موردنظر در زیرزمین یا پشت به زمین در امریکا و سایر کشورها موردتوجه قرارگرفته است، این امر به خاطر صرفه‌جویی در مصرف انرژی برای گرمایش و سرمایش و یا مقابله با اثرات طوفان یا سرقت از در و پنجره‌هاست.
کارایی سرمایشی حیاط‌ها
حیاط‌ها از دیرزمان در معماری ایران، کشورهای مجاور و سایر مناطق گرم و خشک استفاده‌شده‌اند به‌طوری‌که می‌توان گفت هیچ ساختمان مسکونی نبوده است که حیاط نداشته باشد. علاوه بر حفاظت و کمک به امنیت و حراست ساکنان ساختمان، حیاط‌ها با ایجاد اقلیم کوچک نسبتا خنک و مرطوب در مجاورت ساختمان به کاهش انرژی سرمایشی موردنیاز ساختمان کمک می‌کنند.
دیوارهای مختلف اتاق‌ها و درختان موجود در حیاط، سایه بادی و سایه آفتابی بر روی سطوح خارجی ساختمان و زمین حیاط ایجاد می‌کنند. این امر به کاهش نفوذ هوای گرم تابستان و ورود نور خورشید به داخل اتاق‌ها و جذب نور توسط دیوارها و انتقال گرما از کف حیاط به ساختمان کمک می‌کند. باوجود گل و گیاه، درخت و حوض آب در حیاط دمای هوای حیاط کاهش می‌یابد و این امر دریافت گرمای اتاق‌ها را از بیرون نیز کاهش می‌دهد.
وجود حوض آب و گل و گیاه در حیاط‌ها آن‌ها را عملاً به محل‌های نشیمن و زندگی تبدیل می‌کند به‌طوری‌که خانواده‌ها در ایام گرم سال قسمت زیادی از وقت خود را در سایه دیوارها و درختان و کنار گل و گیاه و حوض آب صرف می‌کنند و از آسایش و آرامش ویژه‌ای بهره‌مند می‌شوند.
با افزایش جمعیت و گسترش شهرنشینی و افزایش قیمت زمین، استفاده از حیاط در شهرهای بزرگ عملاً محدود به افراد ثروتمند شده است و بیشتر مردم رو به آپارتمان‌نشینی آورده‌اند. ولی در روستاها و شهرهای کوچک کشور، مردم هنوز از حیاط در ساختمان‌های مسکونی خود استفاده می‌کنند.
انتهای خبر