کنترل جریان باد در معماری ( 116 اسلاید )

علم آیرودینامیک معماری به شناخت و پیش بینی جریانهای باد و تحولات آن در معماری می پردازد. در این علم با استفاده از ساخت ماکت در داخل تونل باد و یا با بهره گیری از روش های تئوری و محاسبات ریاضی ، وضعیت باد در داخل طرح معماری را تحلیل کرده و در صورت نیاز اصلاحات لازم را قبل از اجرا و پرداخت هزینه های گزاف ساخت و ساز معمول می دارند .

علم آیرودینامیک معماری به رفتار و سرعت باد در محیط معماری می پردازد. از زمانی که احداث ساختمان های مرتفع ، یکدستی بافت های قدیمی را دگرگون کرده ، جریان هوای محیط اطراف را منقلب کرده ، توجه به اصول آیرودینامیک معماری چه از جهت بهره برداری از باد و چه از جهت پرهیز از مزاحمت ها ضرورت پیدا میکند.

شناخت قوانین حرکت باد در معماری امکان کنترل آن را در سه عرصه زیر فراهم می کند :

• خنک کردن محیط با استفاده از جریان بادهای مطلوب یا ایجاد کوران طبیعی به روش های ساختمانی
• پریز از بادهای مزاحم در مواقع گرم و سرد
• تهويه طبیعی ساختمان

برای بهره گیری از جریان های طبیعی باد باید روش های اندازه گیری و کنترل آن را فرا گرفت . ویژگی های جریان باد عبارتند از :

• تعریف جریان باد
• عوامل ایجاد جریان باد
• انواع جریان باد
• خصوصیات جریان های باد
• روش های اندازه گیری جریان های باد

جریان باد عبارت است از : حرکت مولکول های هوا از نقطه ای به نقطه دیگر که عامل ایجاد آن ، اختلاف فشار جو بین دو نقطه از یک طرف و گردش کره زمین به دور خود از طرف دیگر می باشد. اختلاف دمای هوا بین دو نقطه که در اثر تابش آفتاب به وجود می آید ، عامل ایجاد اختلاف فشار بین دو نقطه است .

باد در روی زمین عامل مهم تبادل گرما، رطوبت و انتقال ذرات ذره بینی از نقطه ای به نقطه دیگر است که در فراهم آوردن آسایش انسان یا اخلال در آن،  از جهت گرمایی و راحتی رفتاری در بیرون و درون ساختمان نقش تعیین کننده دارد .

جهت حرکت ذرات و لایه های هوا را جهت وزش باد می نامند. جهت حرکت باد در ایستگاه های هواشناسی در ارتفاع ده متری با وسایل مختلف ثبت می گردد .

سرعت وزش باد عبارت است از : سرعت حرکت ذرات هوا در واحد زمانی معین.

سرعت وزش باد را در ایستگاه های هواشناسی و در پردیسه های ساختمانی و یا تونل باد ، با وسایل مختلف اندازه گیری می کنند.

در اثر اصطکاک ناشی از برخورد جریان باد با موانع موجود روی زمین ، سرعت آن تحت تاثیر قرار می گیرد :

• هر چه بافت سطح زمین صاف تر و بدون مانع باشد، کاهش سرعت باد کمتر
• و هرچه بافت زمین ناصاف تر باشد ، کاهش سرعت باد بیشتر است .

در بافت های شهری متناسب با یکنواختی یا تنوع ارتفاع ساختمان ها ، سرعت باد کاهش می یابد.

وجود ساختمان هایی با ارتفاعات متفاوت در کنار هم ، موجب افزایش سرعت باد و تلاطم آن در بخش هایی از محوطه های ساختمانی خواهد شد .

ساخت ساختمان های بلند و کوتاه در مجاور هم ، الگوی حرکت باد در مجموعه های ساختمانی را تحت تاثیر قرار داده است.

تغییراتی که به دلیل ناهمگونی ارتفاع اتفاق می افتد ، موجب افزایش تلاطم باد در مجاورت ساختمان های بلند شده و قادر است خساراتی را برای ساختمان ها یا عابرین پیاده به همراه داشته باشد .

عوامل محلی مثل توپوگرافی ، شکل و تناسبات ساختمان ها ، کوچه ها ، ترافیک و عوامل محلی دیگر مثل حضور درختان می تواند پروفیل باد را تحت تاثیر قرار دهد .

مقدار وزش باد را تواتر باد می نامند. تواتر باد نشان می دهد که در هر محدوده زمانی ، باد بیشتر از چه جهاتی وزیده است. چنین بادی را باد غالب می نامند .

وقتی باد در مسیر حرکت خود به مانعی برخورد می کند ، لایه های هوا از مسیر اصلی منحرف شده و همچون جریان آب از اطراف مانع سرریز می کنند :

• ذرات هوا قبل از منحرف شدن از مسیر خود به بدنه رو به باد مانع ، فشار می آورند. این فشار نیرویی در جهت حرکت لایه های هوا به جسم وارد می کند که آن را فشار مثبت می نامند.
• در پشت مانع منطقه خلا به وجود می آید که بدنه پشت به باد مانع را به دنبال باد می کشد. به همین دلیل این فشار را فشار منفی یا مکش می نامند .

مناطق فشار مثبت و منفی در اطراف مانع در پیش بینی رفتار جریان باد در برخورد با مانع نقش تعیین کننده دارند به این معنی که هوا از مناطق فشار مثبت به سمت مناطق فشار منفی مکیده شده و جریان بادی با سرعت کمتر ولی به صورت چرخشی را به وجود می آورد .

آگاهی از رفتار باد در مجتمع های ساختمانی برای طراحی همساز با اقلیم ضروری است.  اگر چند دستگاه ساختمان به دنبال هم دریف شده باشند، احتمال دارد که منطقه فشار مثبت نمای رو به باد ساختمان های دوم و سوم حذف شده و منطقه فشار منفی دنباله همه ساختمان ها به یکدیگر متصل شود .

یکی از روش های پیش بینی شرایط جریان هوا در داخل یا پیرامون ساختمان ها استفاده از تونل باد است.

لایه های موازی باد در اثر برخورد با ساختمان ، منطقه سایه باد را در پشت آن به وجود می آورد که دارای حرکات چرخشی و نامنظم می باشد .

آرایش ساختمان ها، تناسبات و ارتفاع آنها ، فواصل مابین ، همچنین جهت وزش باد، تعیین کننده قسمت های پرتلاطم و سرعت تند باد می باشد .

• تهویه عرضی :

هوای تازه از طرف رو به باد توسط شکاف ها و درزها به درون ساختمان نفوذ کرده و در طرف مخالف جایی که کم فشارتر است ، هوای آلوده داخل از طریق شکاف ها به بیرون نشت می کند.

تهویه عرضی تنها زمانی برقرار می شود که سرعت باد بیش از 2/5 متر بر ثانیه باشد.

• انتقال عمودی از طریق بادخور یا بادگیر :

در مناطق شهری به دلیل پایین بودن سرعت باد و عدم امکان همیشگی تعبیه بازشو ، انتقال از ارتفاع موثرتر است.

بادخورها و بادگیرها برای گرفتن باد و هدایت هوای تازه به داخل ساختمان طراحی شده اند.

باید حتی الامکان آنها را در جایی جلوتر از نقطه انفکاک باد از بدنه ساختمان، یعنی جایی که سرعت باد کاهش نیافته است ، تعبیه کرده و از تعبیه آنها در محدوده منطقه دنباله ، باید پرهیز نمود.

بادخورها گاه به صورت بخشی از فضاهای موجود در ساختمان مثل راه پله ، آتریوم و امثال آن و گاه به صورت جزئی مستقل مانند یک کانال هوا در نظر گرفته می شوند.

• استفاده از جریان همرفتی :

برای ایجاد جریان هوا به کمک همرفت ، باید شرایط لازم برای برقراری جریان از محیطی پرفشار به محیط کم فشار فراهم گردد. برای تشدید باد ، باید بازشوهایی در مناطق با فشار متفاوت ایجاد نمود .

• تهویه در اثر اختلاف دما در سطح افقی :

اختلاف دما بين داخل و خارج ساختمان و یا دو منطقه خارجی که توسط یک فضای سرپوشیده از یکدیگر جدا شده اند ، باعث ایجاد اختلاف فشار و به دنبال آن جابجایی هوا می شود .

• استفاده از جریان دودکشی یا بادخان :

بادخان نوعی بازشوی سقفی است که با استفاده از خاصیت مکش ، جریان هوا را برقرار می کند .  خروجی ها باید در بالاترین ارتفاع ممکن قرار گیرند . شکل دریچه خروجی باید به گونه ای باشد که حداقل مقاومت را در مقابل جریان هوای صعودی داشته باشد .

• دودکش خورشیدی :

با بهره گیری از تابش مستقیم خورشید ، می توان اثر بادخان را افزایش داد. با تابش آفتاب به بدنه عمودی بادخان ، دمای هوای داخل آن افزایش یافته و صعود آن به سمت بالا با سرعت بیشتری انجام می شود. این مجموعه را دودکش خورشیدی می نامند .

کنترل باد با سه هدف اصلی انجام می شود :

• کنترل بادهای مزاحم
• جلوگیری از شکل گیری تله ی سرمایی
• جلوگیری از شکل گیری تله ی آلودگی