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Yazd - Badgir - Windcatcher

A windcatcher (Persian: بادگیر‎ bâdgir: bâd "wind" + gir "catcher", Arabic: ملقف ‎malqaf in Egypt or بارجيل barjeel in Eastern Arabia) is a traditional Persian architectural element to create natural ventilation in buildings. Windcatchers come in various designs: uni-directional, bi-directional, and multi-directional. Windcatchers remain present in many countries and can be found in traditional Persian-influenced architecture throughout the Middle East, including in Pakistan, Afghanistan and the Persian Gulf states.

Central Iran shows large diurnal temperature variation with an arid climate. Most buildings are constructed from thick ceramics with high insulation values. Towns centered on desert oases tend to be packed very closely together with high walls and ceilings, maximizing shade at ground level. The heat of direct sunlight is minimized with small windows that face away from the sun.[4]

The windcatcher's effectiveness had led to its routine use as a refrigerating device in Persian architecture. Many traditional water reservoirs (ab anbars) are built with windcatchers that are capable of storing water at near freezing temperatures during summer months. The evaporative cooling effect is strongest in the driest climates, such as on the Iranian plateau, leading to the ubiquitous use of windcatchers in drier areas such as Yazd, Kerman, Kashan, Sirjan, Nain, and Bam.

A small windcatcher is called a shish-khan in traditional Persian architecture. Shish-khans can still be seen on top of ab anbars in Qazvin and other northern cities in Iran. These seem to function more as ventilators than as the temperature regulators seen in the central deserts of Iran.

Windcatchers tend to have one, four, or eight openings. In the city of Yazd, all windcatchers are four- or eight-sided. The construction of a windcatcher depends on the direction of airflow at that specific location: if the wind tends to blow from only one side, it is built with only one downwind opening. This is the style most commonly seen in Meybod, 50 kilometers from Yazd: the windcatchers are short and have a single opening.

To keep buildings free of dust and sand blown in from the desert, windcatchers were built facing away from the wind.

The windcatcher can function in three ways: directing airflow downward using direct wind entry, directing airflow upwards using a wind-assisted temperature gradient, or directing airflow upwards using a solar-assisted temperature gradient.

One of the most common uses of the windcatcher is to cool the inside of the dwelling; it is often used in combination with courtyards and domes as an overall ventilation and heat-management strategy. It is essentially a tall, capped tower with one face open at the top. This open side faces the prevailing wind, thus "catching" it, and brings it down the tower into the heart of the building to maintain air flow, thus cooling the building interior. It does not necessarily cool the air itself, but rather relies on the rate of airflow to provide a cooling effect. Windcatchers have been employed in this manner for thousands of years, as detailed by contemporary Egyptian architect Hassan Fathy

Windcatchers are also used in combination with a qanat, or underground canal. In this method, the open side of the tower faces away from the direction of the prevailing wind (the tower's orientation be adjusted by directional ports at the top). By keeping only this tower open, air is drawn upwards using the Coandă effect.

The pressure differential on one side of the building causes air to be drawn down into the passage on the other side. The hot air is brought down into the qanat tunnel and is cooled by coming into contact with the cool earth[Note 1] and cold water running through the qanat. The cooled air is drawn up through the windcatcher, again by the Coandă effect. On the whole, the cool air flows through the building, decreasing the structure's overall temperature. The effect is magnified by the water vapour from the qanat.

In a windless environment or waterless house, a windcatcher functions as a solar chimney. It creates a pressure gradient which allows hot air, which is less dense, to travel upwards and escape out the top. This is also compounded significantly by the diurnal cycle, trapping cool air below. The temperature in such an environment cannot drop below the nightly low temperature.

When coupled with thick adobe that exhibits good resistance against heat transmission qualities, the windcatcher is able to chill lower-level spaces in mosques and houses (e.g. shabestans) in the middle of the day to frigid temperatures.

Directing airflow upwards using wind-assisted or solar-produced temperature gradients has gained some ground in Western architecture, and there are several commercial products using the name windcatcher.

The windcatcher approach has recently been utilized in Western architecture, such as in the visitor center at Zion National Park, Utah, where it functions without the addition of mechanical devices in order to regulate temperature.[11]

Using aluminum for the windcatcher provides a more efficient capturing system, allowing for wind capture from multiple directions. The Kensington Oval cricket ground in Barbados and the Saint-Étienne Métropole’s Zenith both use this method.

بادگیرها برج‌هایی هستند که برای تهویه بر بام خانه‌ها ساخته می‌شود. بادگیر را همچنین بالای آب انبارها و دهانهٔ معدن‌ها برای تهویه می‌سازند. در خانه‌ها هوای خنک از بادگیر، که نوع ابتدایی تهویهٔ مطبوع به شمار می‌رود، به اتاق‌های طبقهٔ همکف یا زیرزمین‌ها فرستاده می‌شود. بادگیر از عناصر و سمبل‌های معماری ایرانی هستند ولی امروزه در بسیاری از کشورهای خاورمیانه استفاده می شوند.

بادگیر معمولاً چهارگوش است و در دیوارهای چهارگانهٔ آن چند سوراخ تعبیه شده‌است. درون بادگیر با تیغه‌ها و جدارهایی که از خشت یا چوب و خشت ساخته شده‌است، به چند بخش تقسیم می‌شود.

اولین بادگیرها در کرمان و یزد خودنمایی کردند. سیستم کاری بادگیرها به این نحو می‌باشد که هوای جاری بیرون از خانه را به داخل خود می‌کشند و با تشت‌های آبی که درون آن‌ها تعبیه شده، هوا را خنک و سبک می‌کنند و به داخل خانه هدایت می‌کنند. بادگیر اعظم بازار برزگ کرمان، بادگیر دولت آباد یزد، بادگیر چپقی سیرجان و بادگیرهای بندرعباس، لارستان، قشم و سیستان از دیدنی‌ترین بادگیرهای ایران هستند.

بادگیر از مظاهر و سمبلهای تمدن ایرانی است دقیقا معلوم نیست اولین بادگیر در کدام شهر ایران ساخته شده ولی سفرنامه نویسان قرون وسطی بیشتر از بادگیرهای شهرهای کویری و گرم و خشک مانند یزد و گناباد و طبس، کرمان، بم و زاهدان نام برده‌اند کاریز و بادگیر و خانه‌های گنبدی بدون تردید از نمادهای تمدن ایرانی است هر سه کلمه بصورت معرب به زبان عربی نیز راه یافته قنات - بادجیر و بادکیر و قبه و قبعه معرب‌های فارسی کلمات فوق هستند.

شهر تاریخی یزد به شهر بادگیرها معروف است و به تحقیق، نسبت به سایر شهرهای مرکزی ایران دارای بیشترین تعداد بادگیر است. در این شهر، مرتفع‌ترین بادگیر جهان یعنی بادگیر باغ دولت آباد به ارتفاع ۳۳٫۸ متر وجود دارد. بادگیرهای شهر کرمان و کاشان ،زابل و بندر لافت در هرمزگان نیز از بادگیرهای دیدنی ایران محسوب می‌شوند.

بادگیرها معمولاً یک طرفه، چهار طرفه و یا هشت طرفه می‌باشند. در شهر یزد تمامی بادگیرها مرتفع و چهار طرفه یا هشت طرفه هستند. ولی برعکس در شهر میبد که در ۵۰ کیلومتری غرب شهر یزد است، بادگیرها کوتاه و یک طرفه هستند. این امر بدین خاطر است که در میبد، بادهای کویری، توام با گرد و غبار از سمت کویر می‌وزد و اهالی مجبورند که بادگیرهای خود را پشت به این باد و در جهت باد مطلوب بسازند. ولی در یزد، چون بین دو رشته کوه قرار گرفته، بادهای کویری کمتر جریان دارد و می‌توان بادگیرهای مرتفع چند طرفه احداث نمود.

Ein Bādgir (persisch ‏بادگير‎, „Windfänger“), ist ein traditionelles persisches Architekturelement, welches seit Jahrhunderten für die Ventilation (Belüftung) von Gebäuden verwendet wird. Es ist nicht genau bekannt, wo ein Bādgir zum ersten Mal zum Einsatz gekommen ist, aber sie werden auch heute noch sehr gerne in den verschiedensten Varianten genutzt. Ein Bādgir besitzt meist mindestens zwei vertikale Kanäle. Andere Windtürme wie der Malqaf (arab.) hingegen besitzen meist nur einen Kanal.

Der Bādgir ist ein massiv gebauter Turm, der von den untersten Räumen eines Gebäudes bis über das Dach hinausreicht. Er ist unterteilt, meist in vier vertikal geführte Lüftungskanäle, die oben in alle vier Himmelsrichtungen geöffnet sind und zur Steuerung einzeln verschlossen werden können. Der Bādgir kann je nach seiner Ausführung und Einbindung ins Gebäude, dem Standort und vor allem der augenblicklichen klimatischen Situation unterschiedlich wirken und kann mit anderen Einrichtungen kombiniert werden.

Die Höhe des Turms ermöglicht einen auf Wärmeströmung beruhenden Kamineffekt, das Zuführen frischerer Luft und das ungehinderte Wirken des Windes. In eng bebauten Siedlungen eröffnen sich zusätzliche Freiheiten, weil die Gebäudeausrichtungen unabhängig von einer Hauptwindrichtung an der Sonne orientiert werden können, um starke Einstrahlungen in die Fenster zu vermeiden. Nachdem zunehmend elektromechanische Ventilatoren und Klimaanlagen eingesetzt wurden, treten Badgire im Hinblick auf Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit wieder mehr ins Blickfeld.

Herrschen im Gebäude höhere Temperaturen als außerhalb und weht kein Wind, wirkt der Kamineffekt. Dies kann besonders nachts vorkommen. Die kalte Nachtluft strömt durch Gebäude und Bādgir und kühlt die als Wärmepuffer wirkenden Wände. Die erwärmte Luft steigt im Bādgir auf und entweicht. Weht hingegen ein Wind, so kehrt sich die Strömung um. Der Staudruck auf der der Windrichtung zugewandten Seite (Luv) drückt die kalte Luft durch den Bādgir, der dabei gekühlt wird, was aber nicht zu einer deutlichen Erwärmung der Luft führt. Die warme Luft strömt entsprechend den Druckverhältnissen meist aus verschiedenen Öffnungen. Sobald auch die hinausströmende Luft kühler als die Wände wird, kühlt sie auch alle umströmten Flächen, so auch den Kanal im Bādgir, der auf der windabgewandten Seite (Lee) öffnet. Zusätzlich strahlen nachts die Wände von Turm und Gebäude, insbesondere des Daches, Wärme ab.

Sinkt bei Windstille die Umgebungstemperatur unter die Innenraumtemperatur, fällt die Luft im Bādgir abwärts und es tritt ein umgekehrter Kamineffekt ein. Die Luft kühlt an den nachts abgekühlten Turminnenwänden ab und belüftet den Innenraum. Durch weitgehendes Schließen der Öffnungen kann die Strömung verlangsamt werden, um die „gespeicherte Kühle“ besser auszunutzen, also um die Turmwände nicht vorzeitig aufzuheizen und die dem Temperaturunterschied entsprechende Wärmekapazität durch Einspeichern von Wärme auszuschöpfen. Oft ist es im Gebäude ohnehin noch recht kühl und nur Kohlenstoffdioxid und andere Stoffe sollen durch die Tür oder andere tiefgelegene Öffnungen abgeführt werden. Steigt die Temperatur der Wände über die Lufttemperatur, kehrt sich der Luftstrom um und der Turm wirkt als Kamin mit aufsteigender Strömung. Kommt hingegen in dieser Situation Wind auf, so fließt die Luft entgegen dem Kamineffekt durch Staudruckeffekt und Druckdifferenz zwischen Luv und Lee den Turm hinab, durch den gegenüberliegenden Kanal wieder hinauf und aus der an Lee liegenden Öffnung hinaus. Über die Öffnungen zu den Räumen findet ein Luftaustausch statt und es wird Bewegung in die Raumluft gebracht. Abhängig von Gestaltung und Situation kann in einem Raum Luft zum Fenster hinausströmen oder hereinströmen. Liegt der statische Druck in der strömenden Luft in Folge des Bernoulli-Effekts unter dem natürlichen Luftdruck, kann die unter natürlichem Luftdruck stehende Raumluft in den Bādgir einströmen. Sie wird über den Kanal (Lee) abgeführt. Diese Vorgänge ermöglichen eine Annäherung der Raumtemperatur an die nächtlichen Außenlufttemperaturen.

Neben dem Luftaustausch bewirkt der Luftstrom im Bādgir auch eine Zirkulation der Luft innerhalb des Gebäudes. Dies kühlt durch Transpirationsunterstützung auch die Haut der Bewohner und die Luft, die über Pflanzen streicht. Wird eine Luftströmung durch Gestaltung von Bādgir und Räumen über eine Wasserfläche oder feuchte Flächen geführt, tritt durch Evaporation mit der Verdunstungskälte eine zusätzliche Abkühlung auf. Dies kann direkt geschehen, wenn die befeuchtete abgekühlte Luft in die Räume gelangt beziehungsweise dort bleibt, oder indirekt, wenn diese Luft die Wände des Bādgirs abkühlt. Diese können in späteren Situationen von der dann in anderer Richtung zuströmenden Luft Wärme aufnehmen und sie so kühlen. Oft sind Wasserbecken oder Springbrunnen im Luftzustrom angeordnet.

Die Länge der Kanäle, und damit die Wärmekapazität und die Wassermenge, die zur Verdunstung und Kühlung bereitsteht, kann unter anderem durch einen im Erdreich liegenden Lüftungskanal erhöht werden. Der Bādgir steht dann mit etwas Abstand zum Gebäude. Die Kühlwirkung kann durch Bepflanzung und Bewässerung des Bodens über dem Bādgir gefördert werden, da das Wasser dann im Kanal verdunstet. Dies funktioniert nur, wenn ein Einströmen vom Bādgir zum Gebäude erreicht wird.

Der Bādgir kann auch mit anderen Anlagen zusammenarbeiten. Wird der Luftstrom über die Öffnung eines Schachts geführt, der eine Verbindung zu einem unter dem Gebäude liegenden Qanat darstellt, steigt die im Qanat über das Wasser gestrichene und so abgekühlte Luft aus dem Schacht in die Räume. Dies geschieht, weil die strömende Luft einen niedrigeren statischen Druck ausübt als der natürliche Luftdruck am Ort anderer Schächte des Qanats, wenn dort keine oder eine geringere Strömung, also wenig Wind unmittelbar am Boden stattfindet. Auch andere oben genannte Situationen können schon zu einem Luftzug aus dem Qanat ins Gebäude führen.

Die Windfänger werden auch für Kühlräume (Yakhchāl) und Wasserreservoire (Âb Anbārs) eingesetzt und sind in der Lage, mit Hilfe der Verdunstungskälte das gespeicherte Wasser im Sommer über Monate auf eine Temperatur nahe dem Gefrierpunkt zu kühlen. Am höchsten Punkt des Kuppeldaches dieses Raumes befindet sich eine Öffnung. Dort ist die Windgeschwindigkeit entsprechend dem Venturi-Effekt am größten, entsprechend dem Bernoulli-Effekt herrscht ein geringerer Druck. Ein oder oft vier Badgire führen der Zisterne Luft zu. Die Luft streicht über das Wasser, die obere warme Wasserschicht verdunstet, die Verdunstungskälte kühlt das Wasser, und die feucht-warme Luft entweicht durch die druckarme obere Öffnung.

Un captador de viento (Persa: Bâdgir بادگیر Árabe: malqaf ملقف) es un dispositivo arquitectónico de tradición Persa utilizado durante muchos siglos para proveer de ventilación natural y refrescamiento al interior de los edificios. No fue la primera cultura en desarrollarlos pero sí la que las sigue utilizando hasta el presente. Los captadores de vientos poseen varios diseños, entre los que se pueden encontrar los unidireccionales, los bidireccionales y los pluridireccionales.

La región central de Irán es desértica, con lo cual por la carencia de humedad en el aire se generan grandes diferencias de temperatura entre el día y la noche. Así el aire va de fresco a extremadamente cálido en verano y con muy baja humedad relativa todo el día. La mayoría de los edificios se construyen de paredes muy gruesas de adobe o de ladrillo, que proporciona aislamiento térmico y masa térmica. Con esta estrategia de diseño pasivo se consigue amortiguar la gran variación entre el día y la noche hasta hacerla imperceptible buscando una temperatura media cercana al confort higrotérmico. Por otra parte el gran espesor de paredes permite acumular el calor diurno para desplazar la onda de calor hacia la noche cuando la temperatura exterior desciende por debajo de la comodidad.

Las ciudades se localizan cercanas o en torno a oasis del desierto a fin de asegurar la provisión de agua. Son además de trama muy cerrada: calles estrechas, de paredes altas y blanqueadas con cal para reducir al mínimo la absorción del calor solar. Los edificios y casas tienen patios profundos y terrazas donde los habitantes duermen en las noches calurosas de verano. Durante el día las personas se agrupan en el umbrío interior.

El calor de la luz del sol se reduce al mínimo con el uso de ventanas pequeñas protegidas con celosías de madera tupidas que sirven de protección solar.

Los captadores de viento poseen las siguientes funciones:

Primero, un captador de viento se encapsula y tiene varias aberturas orientadas en la parte superior (tradicionalmente cuatro). Se cierran todas las bocas superiores menos la que se encuentra en dirección al viento forzándolo a descender para que luego suba por efecto chimenea. Esto genera la ventilación que refresca significativamente las partes inferiores de los edificios, pero desde ya no alcanza para bajar las altas temperaturas exteriores. Si no se incorpora otra estrategia sería lo mismo que una ventana u orificio común por donde entra aire muy caliente y muy seco.

Por lo tanto, la clave para generar temperaturas bajas consiste en minimizar las pérdidas por ranuras y orificios y conducir el mayor caudal de aire posible sobre el qanat.

Un qanat es un dispositivo que contiene agua y se forma mediante un entramado dentro del conducto sobre el cual se colocan paños húmedos o cántaros con agua en la trayectoria del aire captado. El agua tiene dos funciones. Por una parte humedece el seco aire del exterior y por otra absorbe parte del calor sensible del aire reduciendo su temperatura, produciendo el mismo efecto que un botijo, para refrescar el agua. Esto puede verificarse fácilmente mediante un diagrama psicrométrico. Como el qanat también se encuentra totalmente protegido del sol posee toda su masa una menor temperatura debido al aire fresco que circuló durante la noche. Dado que el aire fresco es más denso que el aire cálido queda dentro del sistema.

Un captador de viento, sin embargo, puede crear un gradiente de presión que aspire una cantidad pequeña de aire hacia arriba a través de una casa. Este aire fresco, seco de la noche, barre el agua evaporándola y refrescándola.

Finalmente, en un ambiente carente de viento o una casa sin agua, un captador de viento funciona como un aireador pasivo natural para extraer el aire caliente del interior del edificio. Crea un gradiente de presión que permite que menos aire fresco denso viaje hacia arriba y escape hacia fuera del tope de la columna de aire.

Cuando se combinan los efectos de gran masa térmica adobe con una alta resistencia térmica (R: m2.K/W), el captador de vientos puede refrescar los espacios inferiores de mezquitas y casas (ej. shabestan) en el momento más cálido de los mediodías del desierto Iraní.

Este dispositivo sólo debe utilizarse en climas muy secos ya que las experiencias en climas menos rigurosos no ha sido positiva. En particular debido a que pueden proliferar ciertos hongos que liberan esporas que pueden causar enfermedades respiratorias.

Un badgir ou « tour du vent » (en persan : بادگیر) est un élément traditionnel d'architecture perse utilisé depuis des siècles pour créer une ventilation naturelle dans les bâtiments. On ne sait pas qui a inventé le capteur de vent, mais il peut toujours être vu dans de nombreux pays aujourd'hui. La forme prise par les badgirs est variée, comme l'uni-directionnel, le bi-directionnel ou le multi-directionnel.

On pense que les fonctions du capteur de vent existent car elles sont une conséquence de la différence de hauteur entre la base et le sommet. La différence de hauteur crée une faible différence de pression entre la base et le sommet de la colonne interne du badgir à chaque fois qu'un faible souffle de vent passe à travers le sommet du capteur de vent (on ne sent pas la différence à la base de la colonne). La différence de pression aide donc à remonter l'air chaud vers le sommet et à amener de l'air frais vers le bas de la colonne. L'effet d'accumulation sur une période de 24 heures est notable.

Couplé avec les propriétés de la terre crue, cela augmente les qualités de résistance à la transmission de chaleur ; le capteur de vent peut alors considérablement rafraîchir les espaces bas dans les mosquées et les maisons en pleine journée.

Le badgir a été si efficace dans l'architecture iranienne qu'il a été utilisé depuis très longtemps comme élément réfrigérant. De nombreux réservoirs d'eau traditionnels ont été bâtis couplés à des capteurs de vent, permettant ainsi de stocker l'eau à des températures extrêmement fraîches pendant les mois d'été.

Le torri del vento sono, in architettura, una soluzione "naturale" per il problema della climatizzazione degli ambienti in climi torridi come quello che dominava vaste aree dell'antica Persia ed in epoche in cui non esisteva l'energia elettrica e quindi non erano ancora stati inventati gli scambiatori di calore funzionanti ad elettricità.

Il principio del loro funzionamento consiste infatti in uno scambio di energia termica (calore) tra l'aria caldo-umida e l'acqua più fredda che viene incanalata in precisi percorsi sotterranei al di sotto degli edifici da raffreddare.

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Photo details

  • Uploaded on January 15, 2013
  • Attribution
    by alireza javaheri
    • Camera: Canon PowerShot SX30 IS
    • Taken on 2011/11/11 13:36:26
    • Exposure: 0.001s (1/1250)
    • Focal Length: 4.30mm
    • F/Stop: f/4.000
    • ISO Speed: ISO100
    • Exposure Bias: 0.00 EV
    • No flash