بخشی از مقاله
چکیده
در کشور ما در طی قرون متمادی ساختمان ها با توجه بع اقلیم و شرایط محیطی ساخته می شدند و شرایط آب و هوایی و جغرافیایی، تاثیر مستقیمی در معماری سنتی ایران در مناطق مختلف داشته است. از این رو معماران ایرانی در گذشته از عامل باد برای تعدیل گرمای درون خانه ها، تالارها و آب انبارها استفاده می کردند. بادگیرها با اشکال مختلف در شهرهای مرکزی و جنوب ایران ساخته شده که هرکدام برحسب ارتفاع و جهت باد مطلوب طراحی و اجرا شده اند.
در این مقاله بعد از بیان تاریخچه بادگیرها و نحوه عملکرد آنها، با استفاده از روش عددی به بررسی نحوه عملکرد بادگیرهای کوتاه یک طرفه که در مناطق شرقی و جنوب شرقی و شمال شرقی مورد استفاده قرار می گیرد پرداخته ایم. برای این منظور ابتدا مدل هندسی و مش بندی سازه در نرم افزار GAMBIT انجام شده و سپس با استفاده از نرم افزار FLUENT به بررسی جریان در این نوع بادگیرها پرداخته ایم. در این مقاله - k را به عنوان مدل آشفتگی انتخاب کرده ایم. نتایج حاصل از آنالیز به صورت نحوه الگوی جریان در بادگیر ، توزیع کانتورهای سرعت، کانتورهای انرژی جنبشی آشفتگی و ... ارائه شده است.
ٌ مقدمه
حرکت هوا را به دلیل اختلاف فشار جو باد گویند. باد روی زمین عامل مهمی در تبادل دما، رطوبت و انتقال ذرات معلق است. این امر در ایجاد شرایط آسایش انسان یا اخلال در آن نقش مهمی دارد. جا به جایی هوا در بالا بردن سطح کارآیی ذهنی و فیزیکی افراد و کاهش میزان ابتلا به بیماریها بسیار موثر است. همچنین میتواند عاملی در کاهش مصرف سوختهای فسیلی باشد. باد در طرح و ساخت محیط مسکونی از دیرباز مورد توجه بوده است.
انسان اولیه برای محفوظ ماندن از نیروهای طبیعت از خود طبیعت کمک گرفت و در غارها و پناه درختان و بین سنگ ها از خود محافظت می کرد. او به تدریج آموخت که سر پناه خود را دائمی تر سازد و بدین ترتیب تمدن های مختلف جهان سبک ها و روش های معماری مخصوص به خود را با توجه به شرایط خاص آب و هوایی همان منطقه بکار می بردند. آنها به نفع خود از شرایط محیطی استفاده کرده و بوسیله آفتاب، باد و آب خانه ای راحتتر و مرفه تر ساختند.
ارسطو چهار قرن قبل از میلاد و ویترویرس معمار روسی یک قرن قبل از میلاد از روش استفاده باد در معماری و شهرسازی صحبت میکنند. در کشور ما درطی قرون متمادی ساختمان ها با توجه به اقلیم و شرایط محیطی ساخته می شدند. آفتاب، باد، رطوبت، سرما و گرما و به طور کلی شرایط آب و هوایی و جغرافیایی، تاثیر مستقیمی در معماری سنتی ایران در مناطق مختلف داشته است.
از اینرو معماران ایرانی درگذشته از عامل باد برای تعدیل گرمای درون خانه ها، تالارها و آب انبارها استفاده می کردند. بادگیر ها با اشکال مختلف در شهرهای مرکزی و جنوب ایران ساخته شده که هر کدام بر حسب ارتفاع و جهت باد مطلوب طراحی و اجرا شده اند. بادگیرها یک سیستم تنفسی منحصر به فرد برای شهرها محسوب می شدند.
تا قبل از اختراع کولر برقی و گسترش آن در شهر های مختلف، از بادگیر در ابنیه مختلف مسکونی، مذهبی و خدماتی استفاده میشده است و هنوز هم می توان باقیمانده این بادگیر ها را در اقلیم گرم و مرطوب جنوب در شهر هایی مانند بندر عباس، بندر لنگه، قشم، بوشهر و اقلیم گرم خشک نواحی مرکزی مانند کرمان، نایین، یزد، طبس، کاشان، سمنان، اصفهان و حتی نواحی جنوب شهر تهران مشاهده نمود. ]ٌ[
ٍ نحوه کارکرد بادگیرها
نحوه کارکرد بادگیرها به صورت کولرهای آبی امروزی می باشد، به این صورت که باد از منافذ بادگیر به آن وارد شده و به صورت مجمع به روی حوض آب هدایت می شد، پس از برخورد بر روی آب حوض عمل تبخیر انجام می گرفت .عمل تبخیر عملی است گرماگیر که موجب سرد شدن باد وارد شده از دهانه بادگیر می گردد .سپس باد سرد وارد اتاقهای تابستانی شده و باعث سرد شدن هوای درون اتاقها می گردد.
از خصوصیات دیگر بادگیر می توان از اثر دودکش نام برد. در مواقعی که باد جریان نداشته باشد، هوای گرم داخل بنا صعود می کند و از طریق بادگیر به خارج بنا منتقل می شود و بدین صورت کماکان یک جریان هوا در داخل ساختمان برقرار می گردد هرچند که شدت آن کمتر از مواقعی است که باد در محیط خارج جریان داشته باشد. ]ٍ[
بادگیرها به منظور تهویه آب انبارها نیز مورد استفاده قرار می گرفتند و یکی از بناهایی می باشند که نیاز مبرم به تهویه دارد زیرا اگر این فضا محبوس باشد امکان دسترسی به داخل آن مشکل و همچنین آب آن هم بسیار گرم می شود و علاوه بر این گرما و رطوبت بسیار زیاد، داخل مخزن به مصالح و بدنه آن لطمه می زند لذا کلیه آب انبارها دارای دریچه تهویه بر روی بام مخزن و یا بادگیر می باشند.
کارکرد بادگیر در این حالت بدین گونه می باشد که بادگیر با هدایت باد مناسب به فضای زیر آن وگردش هوا به داخل حیاط و فضاهای دیگر باعث خنکی هوای داخل میشده است. از این روش برای خنک کردن آب آب انبار نیز استفاده میشده است. ]َ[ جهت بادگیر را معمولادر سمتی می سازندکه مناسب ترین جریان هوای منطقه را جذب کند وپشت بادگیر را در جهت باد قبله می سازند که همراه با گردوخاک است. مصالح ساختمانی بادگیرها را معمولا خشت خام,آجر,گل,گچ وچوب تشکیل می دهد.
َ تاریخچه بادگیر
بادگیر نمونه ای از شاهکارهای مهندسی ایران است که طراح و مبتکری نمی توان برای آن تعیین کرد. معماران و سازندگان این شاهکار مهندسی، از اصول ائرودینامیک، ترمودینامیک، انتقال حرارت، مقاومت مصالح و آسایش حرارتی انسان کاملاً آگاه بوده و از این اصول در طراحی های خود به خوبی استفاده کرده اند. از قدمت و تاریخچه بادگیرها اطلاعات دقیق و جامعی در دست نیست. ولی آن چه مسلم است با توجه به آشنایی ایرانیان باستان به خصوصیات جریان هوا و کاربرد بادگیرها از دیرباز، می توان به جرأت، اختراعشان را نیز به ایرانیان منسوب کرد.
در فرهنگ لغات ایرانی، برای بادگیر از نام های دیگری نظیر بادآهنج، بادآهنگ، بادخان، بادخانه، بادخور، بادرس، بادغرد، بادنگ و ... استقاده شده است. در اشعار برخی شعرای ایرانی نیز بادگیر با نام های مختلف به کار گرفته شده است. ابوعبداالله جعفر بن محمد رودکی سمرقندی از شعرای شیرین زبان فارسی در بیتی از ابیاتش از کلمه ی بادغرد استفاده کرده است: بسا جای کاشانه ی بادغرد بدو اندرون شادی و نوش خورد در بسیاری از آثار و کتب قدیمی ایران نیز مستقیماً به بادگیر با نام های مختلف آن اشاره ای نشده ولی به باد و کاربردهای آن به منظور ایجاد آسایش و راحتی، اشاراتی شده است.
زرتشت، پیغمبر ایرانی که عده ای از مورخین، ولادت او را در حدود ًّّ سال قبل از میلاد مسیح می دانند، چنین می گوید: ”زمین و آسمان را، و باد چالاک مزدا آفرید را، و سره ی کوه البرز را، خاک و همه ی چیزهای نیک را می ستاییم.“ محمد کریم پیرنیا یکی از بزرگترین و برجسته ترین معماران عصر حاضر، در مورد قدمت بادگیرها چنین بیان می کند: ”بادگیر از روزگاران دور در ایران زمین به کار گرفته شده و از نام های باستانی و گوناگون آن مانند واتغر، بادهنج، خیشود، خیشخان بر می آید که پدیده ای تازه نیست.“
در سفرنامه های مسافران اروپایی و برخی آمریکاییانی که به ایران آمده اند، گزارش هایی درباره ی ساختار و کارآیی بادگیرها به چشم می خورد. به عنوان نمونه در مارکوپولو در بخشی از سفرنامه خود چنین می گوید: ”در آنجا شهرهای کوچک و بزرگ خوب زیادی می باشد که هرمز با مردم عرب زبانش یکی از آن ها است. گرما در آنجا وحشتناک است بدین علت بر روی خانه هایشان وسایل تهویه جهت گرفتن باد ساخته شده است. این وسایل تهویه در جهتی قرار گرفته اند که جریان باد را از بیرون به درون خانه برای خنک کردن آن می آورند. “ در شکل شماره تصویری از شهر بوشهر به همراه ُ بادگیر را مشاهده می کنیم که در سفرنامه باکینگهام - ًٌٍَ - به تصویر کشیده شده است.]ُ[
بادگیرها را به لحاظ شکل به شش دسته یک طرفه، دوطرفه، سه طرفه، چهار طرفه، شش وجهی و هشت وجهی طبقه بندی، و از نظر ساخت و نوع مصالح و در مجموع ساختار نیز میتوان آنها را به َ دسته بادگیراردکانی، بادگیرکرمانی و بادگیر یزدی تقسیم بندی کرد. شهر تاریخی یزد به شهر بادگیرها معروف است و نسبت به سایر شهر های مرکزی ایران دارای بیشترین تعداد بادگیر است.]ِ[ از جمله بلندترین این بادگیرها، بادگیر باغ دولت آباد یزد می باشد. باغ دولت آباد یزد که از نمونه باغهای بزرگ ایران و از آثار دوره زندیه می باشد دارای مرتفع ترین بادگیر شناسایی شده در جهان است این باغ توسط محمد تقی خان بافقی مشهور به خان بزرگ در دوره زندیه در سال ًٌٌّ هجری قمری بنا شده است
