Традиционные строительные решения, как правило, хорошо работают в соответствующих контекстах, поскольку они выдержали сотни лет испытаний и усовершенствований и используют методы и материалы, доступные на местном уровне. Хотя глобализация и демократизация доступа к технологиям принесли человечеству больше комфорта и новых возможностей, они также привели к гомогенизации решений в строительном секторе и зависимости от глобальных цепочек поставок строительных материалов и компонентов. Это также вызвало разрыв в том, как знания передаются новым поколениям, и, в конечном итоге, к исчезновению традиций.
В частности, тема пассивных охлаждающих решений для зданий в настоящее время переживает возрождение, с попыткой восстановить древние методы, которые использовались на протяжении всей истории в местах, которые всегда имели дело с жарким климатом. Это еще более очевидно из-за высоких затрат на энергию, вызванных искусственным охлаждением, сценария глобального потепления и, главным образом, потому что среди прогнозов роста населения значительная часть мегаполисов будет расположена в преимущественно жарком климате Африки и Азии. Когда мы думаем о будущем, возможно ли вдохновиться прошлым и применить древние методы охлаждения к современным зданиям?
Фатих Бироль, исполнительный директор Международного энергетического агентства (МЭА), говорит, что «растущий спрос на кондиционеры является одним из самых важных слепых пятен в сегодняшних энергетических дебатах». По данным МЭА, использование кондиционеров и электрических вентиляторов отвечает за почти 20% от общего объема электроэнергии, используемой в зданиях по всему миру. Кроме того, тот же источник указывает, что к 2050 году количество кондиционеров будет в три раза больше, чем сегодня, и им потребуется столько же электроэнергии, сколько потребляют все нынешнее потребление энергии в Индии и Китае. В то же время волны тепла становятся длиннее и интенсивнее по всему миру, что может еще больше усугубить эти показатели.
Не будет преувеличением сказать, что охлаждение интерьеров станет архитектурной задачей будущего. Однако наблюдение за решениями, используемыми в местах, которые всегда страдали от жаркого климата (засушливого или тропического) – задолго до использования механизмов кондиционирования воздуха – может дать нам подсказки о том, как решить эту проблему. Понимание этих концепций и восстановление традиционных пассивных методов охлаждения для современных зданий без использования электричества и с использованием местных материалов и методов строительства может стать хорошим путем вперед.
Из Персии: Ветряные башни
Ветряные башни, также известные как бадгиры, являются традиционными охлаждающими архитектурными элементами, которые использовались на протяжении тысяч лет в странах с жарким и сухим климатом. Большинство исследователей приписывают изобретение этих элементов персам, но есть также следы в настенных росписях, датируемых 1300 годом до нашей эры, которые показывают нечто подобное в Египте. В любом случае, они состоят из башни с отверстиями наверху, которые улавливают преобладающие местные ветры, направляя их во внутреннюю часть здания через ряд каналов и отверстий. Обычно встречающиеся на Ближнем Востоке, особенно в Иране, Ираке и регионе Персидского залива, они в основном используются в жилых и коммерческих зданиях.
Принцип его работы прост: когда ветер дует на вершину ветряной башни, он создает разницу в давлении между внутренней и внешней частью башни, что, в свою очередь, втягивает воздух через отверстия во внутреннюю часть здания. Когда холодный воздух попадает в здание, он циркулирует и охлаждает внутреннее пространство, помогая поддерживать в нем комфорт. Высота башни, количество сторон, количество отверстий, а также количество и расположение внутренних лопастей влияют на эффективность ветряных башен, влияя на скорость и турбулентность воздушного потока. В некоторых случаях башни строятся над кяризами (каналами), которые снабжают дома водой. Поскольку они полностью затенены, они также создают прохладный и плотный воздушный поток, вызванный конвекцией и испарением.
Из Индии: Джаали
Джаали, тип перфорированного блока, создает сложные узоры света и тени, в то же время вентилируя внутренние помещения. В форме цемента, земли и деревянных деталей игра между твердым и пустым является культурным символом индийской архитектуры, который можно увидеть во многих исторических зданиях, включая Тадж-Махал и Красный Форт в Дели. Они продолжают использоваться и в современной архитектуре, а их уникальные узоры и дизайны вдохновляют художников и дизайнеров по всему миру.
Джаали обычно устанавливается как внешняя оболочка здания, и его поперечное сечение обычно показывает большее отверстие снаружи и меньшее отверстие внутри. Когда ветер проходит над джаали, он создает разницу в давлении между внутренней и внешней частью здания. Охлаждающая способность джаали зависит от эффекта Вентури: когда воздух течет с большей скоростью, циркулируя через более узкий проход, он создает отрицательное давление в процессе, вызывая частичный вакуум, который в этом случае продвигает жидкость. В случае джаали воздух сжимается и при освобождении становится холоднее.
Из арабского мира: Машрабия
Машрабия — традиционный архитектурный элемент, используемый во многих странах Ближнего Востока и Северной Африки. Это тип деревянной решетки или экрана, который обычно размещается на окнах, балконах и других проемах в зданиях, и они являются весьма декоративными элементами со сложными геометрическими узорами. Его основная функция — обеспечивать конфиденциальность и тень, позволяя воздуху и свету проникать внутрь. Для усиления охлаждающего эффекта в некоторых случаях включают глиняные горшки, наполненные водой, песком или влажной соломой. Когда горячий воздух проходит через перфорации Машрабии, он также проходит по пористой поверхности глиняных горшков, где влага внутри горшка испаряется, охлаждая воздух. Этот охлажденный воздух поступает в здание, помогая снизить температуру внутреннего пространства. Это форма испарительного охлаждения, особенно эффективная в жарком и сухом климате, и является очень устойчивой и недорогой техникой, не требующей электричества.
В наши дни дизайнеры и исследователи пытаются объединить традиционные знания с современными технологиями. Например, команда Ant Studio переосмыслила традиционные методы испарительного охлаждения, вдохновленные джаали, чтобы построить прототип специально разработанных цилиндрических глиняных конусов. Между тем, в башнях Al Bahar Towers, паре небоскребов в Абу-Даби, фасад представляет собой уникальную систему динамических затеняющих панелей, вдохновленных ранее упомянутой Машрабией. В этом случае, однако, это «отзывчивый фасад», состоящий из более чем 2000 шестиугольных элементов, которые движутся в ответ на движение солнца, обеспечивая тенью внутренние помещения здания. Положение каждого элемента контролируется компьютерной программой, которая регулируется в зависимости от угла наклона солнца, оптимизируя затенение и уменьшая солнечное излучение. Результатом является фасад, который меняется в течение дня, придавая зданию динамичный и отзывчивый вид.
Помимо упомянутых устройств, существует множество других элементов дизайна и материалов, которые могут способствовать улучшению теплового комфорта в помещениях: материалы с высокой тепловой инерцией, внутренние дворики, источники воды и элементы затенения. Важно подчеркнуть, что, используя местные материалы и традиционные архитектурные элементы, архитекторы и дизайнеры могут создавать здания, которые хорошо адаптированы к местному климату и окружающей среде, а также уважать и чествовать местные традиции и культурное наследие. Несомненно, мы упустили много решений и хороших примеров охлаждающих устройств в этой статье. Если вы знаете другие примеры, используемые в ваших сообществах и регионах, оставьте комментарий ниже или в социальных сетях, чтобы мы могли исследовать и разрабатывать новые статьи.
