بخشی از مقاله
چکیده
مهندسان و معماران ایرانی در گذشته از عامل تجدید پذیر باد جهت پایین آوردن دمای خانه و همچنین جهت وارد نمودن هوای مطبوع به درون ساختمان و راحتی بیشتر در مناطق گرم و کویری استفاده می کردند. در سازه های بادگیر از انرژی تجدید پذیر باد استفاده شده که عملکرد این سازه ها بسیار شبیه به کولر های آبی امروزی می باشد. این سازه ها که در مناطق مختلف ایران از دیر زمان مورد استفاده قرار می گرفتند، تحت تاثیر نیروی باد در قسمت برجک سازه دچار تخریب می شدند، بنابراین در این تحقیق سعی در ارائه مدلی برای سازه های بادگیر جهت افزایش مقاومت و کارایی در مقابل نیروی باد شده است و همچنین یکی از روش های بهینه کارکرد این سازه ها جهت کاهش مصرف انرژی به کار گرفته شده است.
کلمات کلیدی : نیروی باد، سازه های بادگیر، بهینه سازی، مهندسی سنتی
مقدمه
هدف از ساخت سازه های بادگیر:مهندسان و معماران خلاق ایرانی اولین کسانی بودند که در مقابل شرایط سخت جغرافیایی مقاومت کردند و توانستند سازه های بادگیر را ابداع نمایند که این خود یک افتخار بزرگ است. پیشینه سازه های بادگیر در ایران مربوط به سال قبل از میلاد مسیح می باشد به طور کلی هدف از ایجاد سازه های بادگیر، ایجاد هوای مطبوع و خنک در داخل ساختمان می باشد به گونه ای که از انرژی تجدید پذیر باد بدون استفاده از انرژی های امروزی برای تعدیل دمای خانه استفاده می شود. طراحی این سازه ها با معماری بسیار زیبا، باعث شد تا دمای خانه در دل کویر و در فصل تابستان، بسیار خنک و مطبوع باشد.
مرتفع بودن برجک سازه های بادگیر یکی از دلایل نامعلوم در مبحث سازه های بادگیر محسوب می شود چند عامل مختلف باعث ارتفاع زیاد برجک سازه های بادگیر می باشند. یکی از این عوامل آن است که در روی سطح زمین گرد و غبار بیشتری نسبت به ارتفاعات وجود دارد و دلیل اصلی مرتفع بودن این سازه ها آن است که چون سازه های بادگیر، به وسیله عامل تجدید پذیر باد کار می کنند و نیاز به وزش باد بیشتری دارند می بایست مرتفع تر ساخته شوند.
بنابراین به طور کلی در ارتفاعات علاوه بر اینکه هم هوای مطبوع تری نسبت به سطح زمین وجود دارد و هم دمای هوای موجود نسبت به سطح زمین کمتر است، وزش باد بیشتری هم نیز وجود دارد. اما هر چه از سطح زمین بالاتر می رویم، سرعت وزش باد هم افزایش می یابد به طوری که سرعت روی سطح زمین تقریبا صفر است و در ارتفاعات بالاتر افزایش می یابد
دمای درون ساختمان
در زمان گذشته که هنوز سیستم های نوین سرمایشی و گرمایشی ابداع نشده بود، مردم مجبور به طراحی و ساخت منازلی شدند که دمای درون آن ها پایین است. هوای منطقه یزد در تابستان، گرم و خشک، و در زمستان، سرد و خشک است و اختلاف درجه حرارت بین شب و روز، گاهی اوقات به درجه سانتی گراد می رسد. دمای هوا در مناطق کویری مثل یزد در فصل تابستان و در ساعت اوج گرما روی سطح داغ دودکش های خورشیدی تا حدود درجه سانتی گراد اندازه گیری شده است با توجه به محاسبات انجام شده حدود درصد مواقع دمای درون سازه های بادگیر کمتر ازدرجه سانتیگراد می باشد این در حالی است که دمای بیرون ساختمان بسیار بالا و گرم است.
تغییرات سرعت در ارتفاع
میزان سرعت باد در ارتفاعات مختلف اندازه گیری شده است و طبق آزمایشات انجام شده تغییرات سرعت در ارتفاع خطی نمی باشد. بهترین مدل برای تغییرات سرعت در ارتفاع، مدل لگاریتمی می باشد که جهت نشان دادن تغییرات فشار در اطراف سازه های بادگیر به کار گرفته شده است. به طور کلی می توان از رابطه شماره که از نتایج حاصل از تونل باد برای یک مخزن مدل شده بدست آمده است، استفاده نمود. تغییرات سرعت در ارتفاع برای آزمایش تونل باد با واقعیت شبیه سازی شده است در رابطه شماره،سرعت باد، ثابت وان کارمن - مقدار آن می باشد - ، سرعت اصطکاک ارتفاع در سطح، طول سختی ایرو دینامیک می باشد. با داشتن سرعت در هر ارتفاع و با داشتن معادله برنولی رابطه شماره می توان فشار وارده از جانب باد به سازه مورد نظر را محاسبه کرد.
مکانیزم سازه های بادگیر:
از دیر زمان در مناطق مختلف جهان از سازه های بادگیر استفاده شده است، اما مکانیزم همه سازه های بادگیر کاملاً متشابه نمی باشند و با توجه به شرایط جغرافیای هر منطقه طراحی شده اند سازه های بادگیر از برجکی مرتفع تشکیل شده اند که بر روی بام ساختمان قرار می گیرند. این برجک ها از دو دریچه ورودی و خروجی تشکیل شده اند. بدنه درونی ساختمان خانه به دو بخش کلی تقسیم می شود، که شامل قسمت زیر زمین - حوضخانه - و قسمت روی سطح زمین می باشد. کانالی عمیق قبل از ساختمان حفر شده است که به کانال اصلی قنات متصل می باشد.
