تاثیر گذاری فرم و حجم ساختمان بر جریان هوا

باد حرکت افقی هواست که باعث برقراری تعادل بین نقاط با فشارهای جوی متفاوت می گردد باد در ارتفاعات پایین تلاطم و آشفتگی زیادی دارد . تغییر عمودی سرعت متوسط و ساختار توربولانس (تغییرات سرعت) نتیجه روابط پیچیده ای مانند لایه بندی دما در ارتفاعات پایین ، توربولانس حرارتی ، و ماهیت ناهمواریها با کیفیت سطح زمین (مزرعه ، جنگل ، مناطق شهری) است که در تماس با باد قرار می گیرند. عناصر طبیعی از قبیل برجستگی های اراضی با ابعاد قابل توجه و پوشش انبوه درختان می توانند جریان هوا را هدایت، منحرف و فشرده نموده و باعث تغییر در سرعت و الگوی آن گردند. بنابراین ابعاد و شکل ناهمواریها نقش مهمی در ایجاد مناطقی با بادهای شدید یا بادگیر دارند.

تأثیر باد بر ساختمان

شهر نیز با کل ساختمانهای خود ناهمواریهایی در سطح اراضی ایجاد می کند که این ناهمواریها نیز مانند ناهمواریهای طبیعی می توانند باعث تغییرات در جهت ، سرعت و چگونگی حرکت باد شوند. فرم شهر (ساختار شبکه و نحوه پراکنش ساختمانها) می توانند در جهت هدایت و نفوذ باد به داخل شهر یا عبور باد از لای مجموعه شهری، افزایش و یا کاهش باد نقش مهمی داشته باشند. اهمیت تهویه مطبوع نه تنها در داخل ساختمانها بلکه در شهرها از اهمیت بسیار برخوردار است. این امر خصوصاً در ارتباط با شهرهای بزرگ که با آلودگیهای هوا ناشی از ازدحام ترافیک و صنایع آلاینده روبرو می باشند می باید از طریق اقدامات عملی در روند طراحی مورد توجه قرار گیرد ، که یکی از مهمترین این اقدامات کنترلهای ارتفاع ساختمان و نحوه مکانیابی ساختمانهای بلند در کل مجموعه شهری است.

مطالعات انجام شده در مورد پرادو (یکی از محله های شهر مارسی فرانسه) و بررسی آماده سازی لاورس در میراماس که در سی کیلومتری شهر مارسی است نشان داده است که :

  • فرم شهری یعنی پراکندگی ساختمانها در تعیین جریانهای اصلی باد نقش موثری دارند. هر چه تعداد موانع بیشتر یعنی بافت متراکم تر باشد شدت جریان باد در مجموعه ساختمانی کمتر خواهد بود، تهویه هوا نیز کمتر انجام خواهد شد.
  • ساختمان هایی با ارتفاع کم و بیش متفاوت موانعی در مقابل جریان باد محسوب می شوند که می تواند وسیله ای جهت حفاظت یا ایجاد برخورد آیرودینامیکی باشد.
  • نحوه قرارگیری ساختمان به شکل طولی یا عرضی نسبت به جهت وزش باد، تأثیرات متفاوتی در نحوه وزش باد دارد. همچنین جهت استقرار و نحوه قرار گیری ساختمان تأثیری مستقیم در آسایش کلی دارد .
  • وجود خلل و فرج در بافت باعث استهلاک انرژی باد و کاهش شدت جریان آن می شود. مجموعه ساختمانی با بدنه های طولی و به شکل دندانه ای با زوایای قائم حالتی نامتعادل و ناراحت کننده ایجاد می کند. در حالی که قرار گرفتن بدنه ای محدب در مقابل جریان باد، فضای حفاظت شده ای در پشت مجموعه بوجود می آورد
  • ارتفاع و فرم ساختمان و جزئیات اجرایی نیز باعث افزایش یا کاهش شدت باد وتغییر الگوی موضعی باد می شوند نحوه عملکرد مجموعه ساختمانها به همراه شکل و جزئیات اجرایی آنها نقش موثری در تقلیل و یا تشدید اثرات باد دارند. فرمها ، فواصل ساختمانی، ارتفاع ساختمان و جزئیات نماسازی ساختمانها مانندبازشوها ، بالکن ها و غیره می توانند انرژی باد را جذب و یا به آن تغییر جهت دهند.
  • عوامل محیطی و مبلمان شهری نقش مهمی در محافظت محیط در برابر باد دارند برای مثال پستی و بلندیهای سطح زمین ، بادشکن های گیاهی و ترکیب پستی و بلندی و پوشش گیاهی نقش تعیین کننده ای در هدایت باد دارند.

در یک مجموعه شهری ساختمان های بلند نیز می توانند بر نوع جریان کلی باد نقش موثری داشته باشد. به دلیل پیچیدگی مسائل، درک باد و رفتارش بصورت علمی و بطور دقیق برای یک ساختمان بلند دشوار می باشد . زیرا عمل باد بر روی ساختمان بلند یک عمل دینامیکی است و برای مشخص کردن بزرگی و جهت فشارهای باد باید عوامل زیادی مورد نظر قرار گیرند.

تأثیر بلوکهای مرتفع ساختمانی در مجموعه های مختلط به وسیله موسسات تحقیقات ساختمان درگارستون انجام یافته است. چگونگی رفتار باد در مقابل بلوک مرتفع نشان می دهد که قسمتی از این جریان به طرف بالا و رو به باد و قسمتی به سمت پایین حرکت می کند تا گردبادی بزرگ که منجر به تولید فشار می شود شکل گیرد. در سطح و در دو طرف ساختمان بلند فشار زیادی مشاهده می گردد و اگر ساختمانی کوتاه در سایه باد ساختمانی مرتفع قرار گیرد افزایش ارتفاع بلوک رو به باد باعث افزایش جریان هوا در ساختمان و در جهت عکس وزش باد خواهد شد . یک جریان پیچشی بزرگ باد نیز از داخل ساختمان می گذرد.

بنابراین وجود پراکنده ساختمانهای بلند در یک منطقه و ادغام آن با ساختمانهای کوتاه یک یا دو طبقه سبب می شود که ساختمانهای کوتاه تحت تأثیر جریانهای مختلف که عمدتاً در نزدیکی سطح زمین توسعه می یابند و به نام جریانهای گردابه ای موسوم هستند قرار گیرند . عوامل متعددی در میزان و نحوه تأثیر باد در برخورد با ساختمانهای بلند دخیلند از جمله نسبت بلندی به پهنای ساختمان ،نسبت طول به پهنا ،نقشه طبقات ،شکل کلی ، ناهمواریها و شکل  زمین میزان در معرض باد بودن ساختمان و ارتباط و نزدیکی آن با ساختمانهای مجاور.

چگونگی تاثیر گذاری فرم ساختمان بر جریان باد

به طور کلی بررسی جریان باد در بافت های شهری خصوصا بافت های بلند مرتبه به دو لحاظ حائز اهمیت فراوان می باشد: ساختمان های بلند یا بافت های بلند مرتبه از سویی می توانند باعث تشدید نامطلوب جریان باد در خیابان های اطراف گردند واز سوی دیگر نیز این قابلیت را دارند که باعث رکود وجلوگیری از جریان یافتن باد در فضاهای اطراف شوند. در هر دو حالت بسته به شرایط مختلف، رکود یا شدت جریان باد می تواند مطلوب یا نامطلوب ارزشیابی گردد،چنانکه در محیط های آلوده شهری ،تشدید جریان هوا برای جلوگیری از سکون آن وتجمع آلودگی بسیار مفید وسودمند است . در حالیکه در فضایی دیگر ،ممکن است شدت نامطلوب باد برای عابر پیاده واستفاده کننده از فضا، نامطلوب وناراحت کننده باشد.

جهت گیری ساختمان

تاثیرات مجموعه های بلند ساختمانی بر تشدید جریان باد

در مطالعاتی که در این مبحث مطرح می گردد توجه محققان به تعیین نقاط بحرانی سرعت باد در مجموعه های بلند یعنی نقاطی که سرعت باد بیش از سرعت باد آزاد منطقه است در حقیقت نقاط تاثیر کالبد بر تشدید جریان باد-معطوف بوده است .معمولا در چنین نقاطی می باشد که چنانچه سرعت باد از سرعت مطلوب باد برای انسان تجاوز کند شدت جریان باد به حد ناراحت کننده رسیده و فضای شهری را جهت استفاده کنندگان آن نامطلوب می گرداند. بدین لحاظ تعیین نقاط بحرانی سرعت باد در این مجموعه ها حائز اهمیت می باشد:

انواع فرم های ساختمانی در برابر باد

بخش عمده ای ازتحقیقات رفتار باد در مناطق شهری که در زیر به نتایج آن اشاره شده است از طریق تجربیات حاصل از آزمایش در “تونل های باد”که به طور مصنوعی به بررسی نحوه رفتار باد در مجموعه های کالبدی می پردازد، به دست آمده است. به طور کلی نتیجه بررسی ها، تقسیم بندی زیر را جهت مجموعه های بلند که دارای رفتار مشابهی در برابر جریان باد هستند ارائه می دهد. انواع مجموعه های ساختمانی به لحاظ نحوه استقرار آن ها در مقابل جریان باد عبارتند از:

  1. ستونی
  2. ردیفی
  3. کنجی
  4. حیاط مرکزی
  5. خیابانی
  6. قیفی
  7. پلکانی
  8. زیگوراتی

منابع:

  • صادقیه، لیلا: بلند مرتبه سازی به ویژه در امر مسکن، چرا، چگونه، کجا؟، انتشارات —،1380
  • مهندسین مشاور پارت: منطقه بندی وتعیین محدوده های دارای پتانسیل برای بلند مرتبه سازی در شهر مشهد، 1380
  • راز جویان، محمود: ، آیرودینامیک معماری ومجموعه های ساختمانی، نشریه علمی-پژوهشی صفه، شماره های 9-10-11-12