بازنگری تهویه مطبوع: روش‌های خنک‌سازی سنتی برای آینده

آیا می‌توان از تکنیک‌های باستانی برای خنک‌سازی ساختمان‌های مدرن استفاده کرد؟

در حالی که جهانی شدن و دسترسی به تکنولوژی‌های جدید، راحتی و فرصت‌های بیشتری را برای بشر فراهم کرده است، همچنین منجر به همگن‌سازی راهکارها در بخش ساخت‌وساز و وابستگی به زنجیره‌های تأمین جهانی برای مصالح و اجزای ساختمانی شده است. این امر همچنین باعث گسستگی در نحوه انتقال دانش به نسل‌های جدید و در نهایت، از بین رفتن سنت‌ها شده است.

راهکارهای خنک‌سازی سنتی

راهکارهای سنتی ساخت‌وساز، به دلیل صدها سال آزمایش و بهبود، و استفاده از تکنیک‌ها و مصالح محلی، در زمینه‌های خود عملکرد خوبی دارند. به ویژه، موضوع راهکارهای خنک‌سازی غیرفعال برای ساختمان‌ها در حال حاضر شاهد احیایی است، با تلاش برای بازیابی تکنیک‌های باستانی که در طول تاریخ در مکان‌هایی که همیشه با آب و هوای گرم سروکار داشته‌اند، استفاده می‌شد. این امر به دلیل هزینه‌های بالای انرژی ناشی از خنک‌سازی مصنوعی، سناریوی گرمایش جهانی و به ویژه به دلیل اینکه بخش قابل توجهی از شهرهای بزرگ در آینده در مناطق گرمسیری آفریقا و آسیا واقع خواهند شد، بیشتر آشکار است.

آینده خنک‌سازی ساختمان‌ها

هنگامی که به آینده فکر می‌کنیم، آیا امکان الهام گرفتن از گذشته و اعمال تکنیک‌های خنک‌سازی باستانی به ساختمان‌های معاصر وجود دارد؟ فatih Birol، مدیر اجرایی آژانس بین‌المللی انرژی (IEA)، می‌گوید که “افزایش تقاضا برای دستگاه‌های تهویه مطبوع یکی از مهم‌ترین نقاط کور در بحث انرژی امروز است.” طبق گزارش IEA، استفاده از دستگاه‌های تهویه مطبوع و پنکه‌های برقی مسئول تقریباً 20 درصد از کل برق مصرفی در ساختمان‌ها در سراسر جهان هستند. علاوه بر این، همان منبع اشاره می‌کند که تا سال 2050، تعداد دستگاه‌های تهویه مطبوع بیش از سه برابر آنچه امروز است خواهد بود، و به همان اندازه برق نیاز دارد که کل مصرف انرژی فعلی هند و چین. در عین حال، موج‌های گرما در سراسر جهان طولانی‌تر و شدیدتر می‌شوند که می‌تواند این ارقام را تشدید کند.

راهکاری سنتی برای خنک‌سازی ساختمان‌ها

برج‌های باد

خنک‌سازی داخلی ساختمان‌ها در آینده یکی از چالش‌های اصلی معماری خواهد بود. با این حال، مشاهده راهکارهای استفاده شده در مکان‌هایی که همیشه با آب و هوای گرم (بیابانی یا گرمسیری) دست و پنجه نرم کرده‌اند، قبل از استفاده از مکانیزم‌های تهویه مطبوع، می‌تواند به ما سرنخ‌هایی در مورد نحوه حل این مشکل بدهد. درک این مفاهیم و بازیابی تکنیک‌های خنک‌سازی سنتی غیرفعال برای ساختمان‌های مدرن، بدون استفاده از برق و با استفاده از مصالح و تکنیک‌های ساختمانی محلی، ممکن است یک مسیر مناسب باشد.

برج‌های باد از ایران

برج‌های باد، همچنین به عنوان بادگیر شناخته می‌شوند، عناصر معماری سنتی خنک‌سازی هستند که هزاران سال است در کشورهای با آب و هوای گرم و خشک استفاده می‌شوند. بیشتر محققان اختراع این عناصر را به ایرانیان نسبت می‌دهند، اما همچنین نشانه‌هایی در نقاشی‌های دیواری مربوط به 1300 قبل از میلاد مسیح وجود دارد که چیزی مشابه در مصر نشان می‌دهد. در هر صورت، آن‌ها از یک برج با دهانه‌هایی در قسمت بالا تشکیل شده‌اند که بادهای غالب محلی را جذب کرده و آن‌ها را از طریق یک سری مجراها و دهانه‌ها به داخل ساختمان هدایت می‌کنند. برج‌های باد بیشتر در خاورمیانه، به ویژه در ایران، عراق و منطقه خلیج فارس، در ساختمان‌های مسکونی و تجاری استفاده می‌شوند.

عملکرد برج‌های باد

عملکرد برج‌های باد ساده است: همانطور که باد در بالای برج باد می‌وزد، اختلاف فشار بین داخل و خارج برج ایجاد می‌کند که به نوبه خود هوا را از طریق دهانه‌ها به داخل ساختمان می‌کشد. با ورود هوای سرد به ساختمان، آن را گردش کرده و فضای داخلی را خنک می‌کند و به حفظ راحتی آن کمک می‌کند. ارتفاع برج، تعداد اضلاع، تعداد دهانه‌ها و مقدار و موقعیت تیغه‌های داخلی همگی بر کارایی برج‌های باد تأثیر می‌گذارند و بر سرعت و آشفتگی جریان هوا تأثیر می‌گذارند. در برخی موارد، برج‌ها بر روی قنات‌ها (کانال‌ها) ساخته می‌شوند که آب را به خانه‌ها تأمین می‌کنند. از آنجایی که آن‌ها کاملاً سایه‌دار هستند، همچنین جریان هوای خنک و متراکمی را ایجاد می‌کنند که توسط همرفت و تبخیر ایجاد می‌شود.

جالی از هند

جالی، نوعی بلوک سوراخ‌دار، الگوهای پیچیده‌ای از نور و سایه ایجاد می‌کند و در عین حال فضاهای داخلی را تهویه می‌کند. در قالب قطعات سیمان، خاک و چوب، بازی بین جامد و توخالی یک نماد فرهنگی معماری هند است که در بسیاری از ساختمان‌های تاریخی از جمله تاج محل و قلعه سرخ در دهلی دیده می‌شود. آن‌ها همچنان در معماری مدرن نیز استفاده می‌شوند و الگوها و طرح‌های منحصر به فرد آن‌ها هنرمندان و طراحان را در سراسر جهان الهام بخشیده‌اند.

عملکرد جالی

جالی معمولاً به عنوان یک پوسته خارجی به ساختمان نصب می‌شود و مقطع عرضی آن معمولاً یک دهانه بزرگ‌تر در بیرون و یک دهانه کوچک‌تر در داخل را نشان می‌دهد. با عبور باد از جالی، اختلاف فشار بین داخل و خارج ساختمان ایجاد می‌شود. ویژگی خنک‌کننده جالی به اثر ونتوری بستگی دارد: هنگامی که هوا با سرعت بیشتری جریان می‌یابد زیرا از یک گذرگاه باریک‌تر عبور می‌کند، فشار منفی در این فرآیند ایجاد می‌کند، که باعث ایجاد یک خلاء جزئی می‌شود که در این حالت، سیال را پیش می‌برد. در مورد جالی، هوا فشرده می‌شود و هنگام آزاد شدن، خنک‌تر می‌شود.

مشربیه از دنیای عرب

مشربیه یک عنصر معماری سنتی است که در بسیاری از کشورهای خاورمیانه و شمال آفریقا استفاده می‌شود. این یک نوع شبکه یا صفحه چوبی است که معمولاً روی پنجره‌ها، بالکن‌ها و سایر دهانه‌های ساختمان‌ها قرار می‌گیرد و عناصر بسیار تزئینی با الگوهای هندسی پیچیده هستند. عملکرد اصلی آن تأمین حریم خصوصی و سایه در حالی است که اجازه می‌دهد هوا و نور به داخل جریان یابند. برای افزایش اثر خنک‌کننده، در برخی موارد، گلدان‌های سفالی شامل می‌شوند که با آب، شن یا کاه مرطوب پر شده‌اند. با عبور هوای گرم از سوراخ‌های مشربیه، از سطح متخلخل گلدان‌های سفالی نیز عبور می‌کند، جایی که رطوبت داخل گلدان تبخیر می‌شود و هوا را خنک می‌کند. این هوای خنک به داخل ساختمان جریان می‌یابد و به کاهش دمای فضای داخلی کمک می‌کند. این یک نوع خنک‌سازی تبخیری است که به ویژه در آب و هوای گرم و خشک مؤثر است و یک تکنیک بسیار پایدار و کم هزینه است، بدون نیاز به برق.