ملقف

البرج الهوائي هو عنصر معماري تقليدي فارسي لإنشاء تهوية طبيعية في المباني. تأتي مصدات الرياح في تصاميم مختلفة: أحادية الاتجاه ، ثنائية الاتجاه ، ومتعددة الاتجاهات. تم استخدام الأجهزة في العمارة المصرية القديمة. لا تزال مصدات الرياح موجودة في إيران ويمكن العثور عليها أيضًا في العمارة التقليدية المتأثرة بالفارسية في جميع أنحاء الشرق الأوسط ، بما في ذلك في الدول العربية في الخليج الفارسي (معظمها البحرين والإمارات العربية المتحدة) وباكستان وأفغانستان.

المنطقة الوسطى من إيران هي الصحراء ، والتي ، بسبب عدم وجود الرطوبة في الهواء ، يولد اختلافات كبيرة في درجة الحرارة بين النهار والليل. وهكذا ينتقل الهواء من طازج إلى حار جداً في الصيف مع رطوبة نسبية منخفضة جداً طوال اليوم. يتم تشييد معظم المباني من جدران الطوب أو الجدران شديدة الكثافة ، والتي توفر العزل الحراري والكتلة الحرارية. مع هذه الاستراتيجية التصميمية السلبية ، من الممكن استيعاب الاختلاف الكبير بين النهار والليل حتى يصبح غير محسوس من خلال البحث عن درجة حرارة متوسطة قريبة من الراحة الحرارية. من ناحية أخرى ، تسمح السماكة الكبيرة للجدران بتراكم الحرارة النهارية لتحريك موجة الحرارة نحو الليل عندما تنخفض درجة الحرارة الخارجية عن مستوى الراحة.

تقع المدن بالقرب من أو حول واحات الصحراء من أجل ضمان توفير المياه. كما أنها مؤامرة مغلقة للغاية: الشوارع الضيقة والجدران العالية والبيضاء مع الجير لتقليل امتصاص الحرارة الشمسية. تحتوي المباني والمنازل على باحات وتراسات عميقة حيث ينام السكان في ليالي الصيف الحارة. خلال النهار يتم تجميع الناس في الظل الداخلي.

يتم تقليل حرارة ضوء الشمس إلى الحد الأدنى مع استخدام النوافذ الصغيرة التي تحميها الشبكات الخشبية السميكة التي تعمل كحماية من أشعة الشمس.

خلفية
يظهر وسط إيران تباينًا كبيرًا في درجة الحرارة اليومية مع مناخ جاف. بنيت معظم المباني من السيراميك السميك مع قيم عزل عالية. تميل المدن المتمركزة على الواحات الصحراوية إلى أن تكون معبأة بشكل وثيق مع الجدران والسقوف العالية ، مما يزيد من الظل على مستوى الأرض. يتم التقليل من حرارة أشعة الشمس المباشرة مع النوافذ الصغيرة التي تواجه بعيدا عن الشمس.

وقد أدى فعالية windcatcher في استخدامه الروتيني كجهاز التبريد في الهندسة المعمارية الفارسية. بنيت العديد من خزانات المياه التقليدية (ab anbars) مع مصدات الرياح التي هي قادرة على تخزين المياه بالقرب من درجات الحرارة المنخفضة خلال أشهر الصيف. تأثير التبريد التبخيري هو أقوى في المناخات الأكثر جفافا ، مثل على الهضبة الإيرانية ، مما يؤدي إلى الاستخدام الواسع النطاق لرافعات الرياح في المناطق الأكثر جفافا مثل يزد وكرمان وكاشان وسيرجان ونين وبام.

يسمى windcatcher صغير شيش خان في العمارة الفارسية التقليدية. لا يزال يمكن رؤية شيش خان على قمة الأنبار في قزوين وغيرها من المدن الشمالية في إيران. ويبدو أن هذه الأجهزة تعمل كمراوح للتهوية أكثر من منظمي درجات الحرارة في صحراء إيران المركزية.

مصدات الرياح في مصر
تم استخدام مصدات الرياح في العمارة المصرية القديمة التقليدية. تم العثور على لوحة تصور هذا الجهاز في البيت الفرعوني في نب-أمون ، مصر ، والذي يعود إلى الأسرة التاسعة عشر ، ج. 1300 ق.م. (المتحف البريطاني). في مصر ، تُعرف مصدات الرياح باسم malqaf pl. malaaqef.

الهيكل والعمارة
يميل مصائد الصيادين إلى فتح فتحات واحدة أو أربع أو ثماني فتحات. في مدينة يزد ، جميع مصدات الرياح هي أربعة أو ثمانية جوانب. يعتمد بناء مصيدة الرياح على اتجاه تدفق الهواء في هذا الموقع المحدد: إذا كانت الريح تميل من جانب واحد فقط ، فإنها تكون مبنية فقط مع فتحة ريح واحدة. هذا هو النمط الأكثر شيوعًا في ميبود ، على بعد 50 كيلومترًا من يزد: صائدو الرياح قصيرون ولديهم فتحة واحدة.

أنواع المرفقات
عادة ما يتم بناء توربينات الرياح الفردية التي تواجه الرياح السائدة داخل نفس سمك الجدار وعادة لا يزيد قطرها عن 50 سم × 20 سم. ينتهي الجزء السفلي بفتحة لا تزيد عن متر واحد فوق الأرض. تغطي فتحاتها العليا منحدرًا مستطيلًا أو منحنيًا بقوس نصف دائري يعلوه قبو أسطواني. (لوك ، 1978)
وتستخدم فتحات الهواء العادم للرياح السائدة لسحب الهواء الساخن من الحجرات إلى الهواء الخارجي ، الذي يحل محل الهواء الرطب القادم من الفناء.
يعتمد مدخول هواء الجدار على تأثير ضغط الرياح على الأسطح الكبيرة لجدران الغرف. إنها تظهر من الخارج على شكل شرائح جوفاء أفقية تقع في منتصف ارتفاع الجدار الخارجي وفي أسفل القبو يوجد مصراع للتحكم في فتح أو غلق المقصورة الداخلية. يمر الهواء ذو ​​الضغط العالي الذي يمر عبر الجدار الخارجي للغرفة المواجهة للرياح داخل الحلقات ويدفع داخل الفتحات ، مما يسبب حركة الهواء داخلها.
يتكون النصف العلوي من الشفرة من سطحين متداخلين ، يكون السطح الأمامي أو الخارجي لهما النصف السفلي من الأسطوانة. مبنية من الطوب أو الطين المضغوط. يتم قلب النصف العلوي للخلف ، مما يترك فجوة لمرور الهواء ويعمل في طريق معلق الحائط.
أبراج التهوية ، هو برج مربع ينقسم من الداخل إلى أربعة آبار تهوية مثبتة من قبل اثنين من الجدران المتعامدة وموازاة للجدران الخارجية. يدخل الهواء بئرين واقية من الرياح بينما يخرج الهواء الساخن عبر الآبار الأخرى.
تعمل أجهزة التهوية المركبة والمجموعات من أجهزة التهوية على إنشاء برج تهوية مشترك ، يخدم عددًا من الغرف ويستخدم بشكل شائع في المناطق الرطبة والرطبة.
توضع قطع الثلج في أماكن Badenhang لزيادة التبريد أو أشعل الفحم في بعض زاوية التسخين.
تطوير على كمية الهواء
في الدراسات في جامعة أريزونا ، يتكون مدخول الهواء من أبراج البناء (الطين أو المواد الأخرى) ذات الأبعاد والارتفاعات التي تتوافق مع المناطق المراد تبريدها. الفتحات لها فتحات علوية من أربعة جوانب. يتم تثبيت هذه الفتحات على خلايا السليلوز أو القش التي يتم ترطيبها باستمرار بالماء بواسطة مضخة صغيرة. تنزل المياه الزائدة إلى القناة تحت الشبكة وتعود إلى خزان المضخة مرة أخرى. يتم تبريد الهواء داخل البرج وينزل للأسفل ويدخل المبنى ، بدلاً من استبدال الهواء الخارجي الجاف والحار ، وبالتالي إنتاج تيار هواء. (ديجليس ، 2003).

ولكن الاستخدام الواسع النطاق لهذه التقنية القديمة على نطاق واسع ، سيقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة في المباني. لقد تعلمنا السوريين منذ آلاف السنين ، لكننا ، كعادتنا ، لم نتعلم الدرس …

في التاريخ والأدب
اختراع شركة “Maftaf” هو أحد الاختراعات المهمة التي سهّلت الحياة في العصور الوسطى ومهدت الطريق لتكييف الهواء الحديث. قام عدد من الناس ، مثل ابن بطوطة والقاضي الفاضل والشاعر محمد الديلمي ، بغناء سلسلة من الكتب في هذا المجال. وأشار برهان الدين قراتي ، وهو شاعر من العصر المملوكي ، إلى البهانج قائلاً:

يا طيبة ، أنفاس Badhenge لا يزال في الهواء من أرواحنا

يجذب السارق الرياح من آفاقها وله مغناطيس الرياح

قال في بدهانج شهاب الدين بن أبي حجلة:

والسحر الذي تراه كفرع ، هو في غيبوبة
يهز في الهدايا لأنه يستريح

وظيفة
يمكن أن يعمل windcatcher بثلاث طرق: توجيه تدفق الهواء للأسفل باستخدام مدخل الرياح المباشر ، وتوجيه تدفق الهواء إلى أعلى باستخدام تدرج درجة الحرارة بمساعدة الرياح ، أو توجيه تدفق الهواء إلى أعلى باستخدام تدرج درجة الحرارة بمساعدة الطاقة الشمسية.

انخفاض تدفق الهواء بسبب دخول الرياح مباشرة
واحد من الاستخدامات الأكثر شيوعا لل windcatcher هو تبريد داخل المسكن. غالبًا ما يتم استخدامه مع الباحات والقباب كإستراتيجية للتهوية والإدارة الحرارية. هو في الأساس برج طويل ، وتوج مع وجه واحد مفتوح في الأعلى. يواجه هذا الجانب المفتوح الرياح السائدة ، وبالتالي “يمسك” بها ، ويجعلها أسفل البرج في قلب المبنى للحفاظ على تدفق الهواء ، وبالتالي تبريد المبنى الداخلي. لا يبرد بالضرورة الهواء نفسه ، بل يعتمد على معدل تدفق الهواء لتوفير تأثير التبريد. تم استخدام مصدات الرياح بهذه الطريقة لآلاف السنين.

تدفق الهواء الصاعد بسبب تدرج درجة الحرارة

تدرج درجة الحرارة بمساعدة الرياح
كما يتم استخدام مصدات الرياح في تركيبة مع قناة ، أو قناة تحت الأرض. في هذه الطريقة ، يواجه الجانب المفتوح للبرج بعيدًا عن اتجاه الرياح السائدة (يمكن تعديل اتجاه البرج بواسطة منافذ اتجاهية في الأعلى). عن طريق الحفاظ على هذا البرج مفتوحًا فقط ، يتم رسم الهواء لأعلى باستخدام تأثير Coandă.

يؤدي فارق الضغط على جانب واحد من المبنى إلى سحب الهواء إلى الممر على الجانب الآخر. يتم إحضار الهواء الساخن إلى نفق القناة ويتم تبريده عن طريق ملامسة الأرض الباردة [ملاحظة 1] والماء البارد الذي يمر عبر القناة. يتم سحب الهواء المبرد من خلال windcatcher ، مرة أخرى عن طريق تأثير Coandă. على العموم ، يتدفق الهواء البارد عبر المبنى ، مما يقلل من درجة الحرارة الإجمالية للهيكل. يتم تضخيم تأثير بخار الماء من القناة. [توضيح مطلوب]

تدرج درجة الحرارة المنتجة بالطاقة الشمسية
في بيئة الرياح أو منزل بلا ماء ، يعمل windcatcher كمدخنة شمسية. إنه يخلق تدرجًا للضغط يسمح للهواء الساخن ، الذي يكون أقل كثافة ، بالسير إلى أعلى والخروج من الأعلى. ويتفاقم هذا أيضا بشكل كبير من خلال دورة نهارية ، محاصرة الهواء البارد أدناه. لا يمكن أن تنخفض درجة الحرارة في مثل هذه البيئة إلى ما دون درجة الحرارة المنخفضة ليلاً.

وعندما يقترن هذا المصنوع من مادة طينية سميكة تحمل مقاومة جيدة ضد انتقال الحرارة ، فإنه قادر على تبريد المساحات ذات المستوى الأدنى في المساجد والمنازل (مثل shabestans) في منتصف اليوم إلى درجات الحرارة المتجمدة.

وقد اكتسب توجيه تدفق الهواء إلى أعلى باستخدام تدرجات درجة الحرارة بمساعدة الرياح أو الطاقة الشمسية بعض الأرض في الهندسة المعمارية الغربية ، وهناك العديد من المنتجات التجارية باستخدام اسم windcatcher.

التطبيقات الحديثة
تم استخدام مقاربة windcatcher مؤخراً في الهندسة المعمارية الغربية ، كما هو الحال في مركز الزوار في حديقة Zion الوطنية ، في ولاية يوتا ، حيث يعمل دون إضافة أجهزة ميكانيكية من أجل تنظيم درجة الحرارة.

يوفر استخدام الألمنيوم لرافعة الرياح نظام التقاط أكثر كفاءة ، مما يتيح التقاط الرياح من اتجاهات متعددة. ملعب كينسينجتون أوفال للكريكيت في بربادوس وسانت إتيان ميتروبول زينيت يستخدمان هذه الطريقة.