Windcatcher

Un windtower (wind catcher) (persiano: بادگیر bâdgir: bâd “wind” + gir “catcher”) è un elemento architettonico persiano tradizionale per creare ventilazione naturale negli edifici. I wind catcher sono disponibili in vari design: uni-direzionale, bidirezionale e multi-direzionale. I dispositivi sono stati usati nell’architettura egiziana antica. Windcatchers rimane presente in Iran e può anche essere trovato nell’architettura tradizionale influenzata dal persiano in tutto il Medio Oriente, inclusi gli stati arabi del Golfo Persico (principalmente il Bahrain e gli Emirati Arabi Uniti), il Pakistan e l’Afghanistan.

La regione centrale dell’Iran è il deserto, che, a causa della mancanza di umidità nell’aria, genera grandi differenze di temperatura tra il giorno e la notte. Quindi l’aria passa da fresca a estremamente calda in estate e con umidità relativa molto bassa per tutto il giorno. La maggior parte degli edifici sono costruiti con pareti di mattoni o mattoni molto spessi, che forniscono isolamento termico e massa termica. Con questa strategia di progettazione passiva, è possibile assorbire la grande variazione tra giorno e notte fino a renderla impercettibile, cercando una temperatura media vicina al comfort igrotermico. D’altra parte, il grande spessore delle pareti consente di accumulare il calore diurno per spostare l’ondata di calore verso la notte quando la temperatura esterna scende al di sotto del livello di comfort.

Le città sono situate vicino o intorno alle oasi del deserto al fine di garantire la fornitura di acqua. Sono anche una trama molto chiusa: strade strette, muri alti e imbiancate con calce per minimizzare l’assorbimento del calore solare. Gli edifici e le case hanno patii e terrazze profondi dove gli abitanti dormono nelle calde notti estive. Durante il giorno le persone sono raggruppate nell’ombra interna.

Il calore della luce solare è ridotto al minimo con l’uso di piccole finestre protette da grossi reticoli di legno che fungono da protezione solare.

sfondo
L’Iran centrale mostra una grande variazione di temperatura diurna con un clima arido. La maggior parte degli edifici sono costruiti in ceramica spessa con elevati valori di isolamento. Le città incentrate sulle oasi del deserto tendono ad essere stipate molto strettamente insieme a pareti e soffitti alti, massimizzando l’ombra a livello del suolo. Il calore della luce diretta del sole è ridotto al minimo con piccole finestre che guardano lontano dal sole.

L’efficacia del windcatcher aveva portato al suo uso di routine come dispositivo di refrigerazione nell’architettura persiana. Molti serbatoi d’acqua tradizionali (ab anbars) sono costruiti con windcatcher in grado di immagazzinare l’acqua a temperature prossime allo zero durante i mesi estivi. L’effetto di raffreddamento evaporativo è più forte nei climi più secchi, come nel plateau iraniano, portando all’utilizzo onnipresente di windcatcher in aree più secche come Yazd, Kerman, Kashan, Sirjan, Nain e Bam.

Un piccolo windchatcher è chiamato shish-khan nella tradizionale architettura persiana. Gli shish-khan possono ancora essere visti in cima agli ab ab a Qazvin e in altre città del nord in Iran. Questi sembrano funzionare più come ventilatori che come i regolatori di temperatura visti nei deserti centrali dell’Iran.

Windcatchers in Egitto
Windcatchers erano usati nell’antica architettura egiziana tradizionale. Un dipinto raffigurante tale dispositivo è stato trovato nella casa faraonica di Neb-Ammun, in Egitto, che risale alla XIX dinastia, c. 1300 aC (British Museum). In Egitto i windcatcher sono noti come malqaf pl. malaaqef.

Struttura e architettura
I windcatcher tendono ad avere una, quattro o otto aperture. Nella città di Yazd, tutti gli estranei sono a quattro o otto lati. La costruzione di un windcatcher dipende dalla direzione del flusso d’aria in quella specifica posizione: se il vento tende a soffiare da un solo lato, è costruito con una sola apertura sottovento. Questo è lo stile più comunemente visto in Meybod, a 50 chilometri da Yazd: gli windcatcher sono corti e hanno una singola apertura.

Tipi di allegati
Le singole turbine eoliche di fronte al vento prevalente sono generalmente costruite all’interno dello stesso spessore della parete e di solito non hanno un diametro superiore a 50 cm x 20 cm. Il fondo termina con un’apertura che non supera un metro dal pavimento. Le sue aperture superiori coprono una rampa rettangolare o curva con un arco semicircolare sormontato da una volta cilindrica. (Lokoc, 1978)
Le prese d’aria di scarico del vento prevalente vengono utilizzate per estrarre l’aria calda dai compartimenti nell’aria esterna, che sostituisce l’aria umida proveniente dal cantiere.
La presa d’aria a parete dipende dall’effetto della pressione del vento sulle grandi superfici delle pareti delle stanze. Esse appaiono dall’esterno sotto forma di doghe orizzontali cave situate al centro dell’altezza della parete esterna e nella parte inferiore dell’alcova c’è un otturatore per controllare l’apertura o la chiusura dell’interno. L’aria ad alta pressione che passa attraverso la parete esterna della stanza rivolta verso il vento si raccoglie all’interno dei cappi e spinge all’interno attraverso le aperture, causando il movimento dell’aria all’interno.
La metà superiore della lama è composta da due superfici sovrapposte, la cui superficie anteriore o esterna è la metà inferiore del tamburo. È costruito in mattoni o argilla compatta. La metà superiore viene ribaltata, lasciando uno spazio per il passaggio dell’aria e funziona come gli attaccapanni a muro.
Torri di ventilazione, è una torre quadrata divisa dall’interno verso quattro pozzi di ventilazione ancorati da due pareti perpendicolari e parallele alle pareti esterne. L’aria entra in due pozzetti antivento mentre l’aria calda esce dagli altri due pozzetti.
Aeratori composti, gruppi di ventilatori co-creano una torre di ventilazione combinata, che serve un numero di camere ed è comunemente usato in aree umide e umide.
I pezzi di ghiaccio sono collocati in luoghi del Badenhang per aumentare il raffreddamento o il carbone viene acceso in alcuni degli angoli di riscaldamento.
Sviluppo sull’assunzione d’aria
Negli studi dell’Università dell’Arizona, l’aspirazione dell’aria consiste in torri di costruzione (fango o altri materiali) con dimensioni e altezze che corrispondono alle aree da raffreddare. Le aperture hanno aperture superiori su quattro lati. Queste aperture sono montate su celle di cellulosa o di fieno che vengono costantemente inumidite con acqua da una piccola pompa. L’acqua in eccesso scende al canale sotto la rete e ritorna al serbatoio della pompa. L’aria viene raffreddata all’interno della torre e scende giù ed entra nell’edificio, sostituendo invece l’aria esterna secca e calda e producendo così una corrente d’aria. (Degelis, 2003).

Ma l’uso diffuso di questa vecchia tecnica su larga scala, ridurrebbe notevolmente il consumo energetico degli edifici. Abbiamo imparato i siriani migliaia di anni fa, ma noi, come al solito, non abbiamo imparato la lezione …

In storia e letteratura
L’invenzione di Al-Maftaf è una delle invenzioni importanti che ha facilitato la vita nel Medioevo e ha spianato la strada alla moderna climatizzazione. Un certo numero di persone, come Ibn Battuta, il giudice Al-Fadil e il poeta Muhyad Al-Dailami, hanno cantato una serie di libri in questo campo. Burhanuddin Qirati, un poeta dell’era mamelucca, indicò ad Al-Badhang, dicendo:

O bontà, il soffio del Badhenge è ancora nell’aria delle nostre anime

Un rapinatore attrae il vento dai suoi orizzonti e ha una calamita del vento

Ha detto nel Badhang Shahabuddin bin Abi Hijla:

E la magia che vedi come un ramo, è in trance
Agita i regali perché sta riposando

Funzione
Il windcatcher può funzionare in tre modi: dirigendo il flusso d’aria verso il basso utilizzando l’ingresso diretto del vento, dirigendo il flusso d’aria verso l’alto usando un gradiente di temperatura assistito dal vento o dirigendo il flusso d’aria verso l’alto usando un gradiente di temperatura assistito dal sole.

Flusso d’aria verso il basso dovuto all’ingresso diretto del vento
Uno degli usi più comuni del windcatcher è di raffreddare l’interno dell’abitazione; viene spesso utilizzato in combinazione con cortili e cupole come strategia generale di ventilazione e gestione del calore. È essenzialmente una torre alta e chiusa con una faccia aperta in alto. Questo lato aperto è rivolto verso il vento prevalente, quindi “catturandolo” e lo fa scendere nella torre nel cuore dell’edificio per mantenere il flusso d’aria, raffreddando così l’interno dell’edificio. Non necessariamente raffredda l’aria stessa, ma si basa piuttosto sulla velocità del flusso d’aria per fornire un effetto di raffreddamento. I windcatcher sono stati impiegati in questo modo per migliaia di anni.

Flusso d’aria verso l’alto a causa del gradiente di temperatura

Gradiente di temperatura assistito dal vento
Gli wind-catcher sono anche usati in combinazione con un canale qanat o sotterraneo. In questo metodo, il lato aperto della torre è rivolto in direzione opposta rispetto alla direzione del vento prevalente (l’orientamento della torre può essere regolato mediante le porte direzionali in alto). Tenendo aperta solo questa torre, l’aria viene tirata verso l’alto usando l’effetto Coandă.

Il differenziale di pressione su un lato dell’edificio fa sì che l’aria venga trascinata verso il basso nel passaggio sull’altro lato. L’aria calda viene portata nel tunnel del qanat e viene raffreddata entrando in contatto con la terra fredda [Nota 1] e l’acqua fredda che attraversa il qanat. L’aria raffreddata viene aspirata attraverso il windcatcher, sempre con l’effetto Coandă. Nel complesso, l’aria fredda attraversa l’edificio, diminuendo la temperatura generale della struttura. L’effetto è amplificato dal vapore acqueo dal qanat. [Chiarimento necessario]

Gradiente di temperatura prodotto solare
In un ambiente senza vento o in una casa senz’acqua, un windcatcher funziona come un camino solare. Crea un gradiente di pressione che consente all’aria calda, che è meno densa, di spostarsi verso l’alto e fuoriuscire dalla parte superiore. Questo è anche aggravato in modo significativo dal ciclo diurno, intrappolando aria fredda al di sotto. La temperatura in un tale ambiente non può scendere sotto la bassa temperatura notturna.

Quando accoppiato con un adobe spesso che presenta una buona resistenza contro la trasmissione del calore, il windcatcher è in grado di raffreddare gli spazi di livello inferiore nelle moschee e nelle case (ad esempio shabestans) nel mezzo della giornata a temperature gelide.

Orientare il flusso d’aria verso l’alto usando gradienti di temperatura generati dal vento o prodotti dall’energia solare ha guadagnato terreno nell’architettura occidentale, e ci sono molti prodotti commerciali che usano il nome windcatcher.

Applicazioni moderne
L’approccio di windcatcher è stato recentemente utilizzato nell’architettura occidentale, come nel centro visitatori di Zion National Park, nello Utah, dove funziona senza l’aggiunta di dispositivi meccanici per regolare la temperatura.

L’utilizzo dell’alluminio per il windcatcher fornisce un sistema di cattura più efficiente, consentendo l’acquisizione del vento da più direzioni. Il campo da cricket Oval di Kensington in Barbados e lo Zénith di Saint-Étienne Métropole usano entrambi questo metodo.