윈드캐처
Windcatcher시리즈의 일부 |
아랍 문화 |
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윈드캐처, 윈드타워 또는 윈드스쿱(페르시아어: اگ arabic arabic, 아랍어: ريي))))은 건물에서 교차 [1]환기와 수동 냉각을 위해 사용되는 전통적인 건축 요소입니다.윈드캐처는 단방향, 양방향 및 다방향 등 다양한 디자인이 있습니다.윈드캐처는 북아프리카와 서아시아, 이란 남부, 특히 파르스주 남부, 호르모즈간주 등 페르시아만 주변 국가에서 널리 사용되고 있으며 지난 3000년 [2]동안 사용되어 왔다.
20세기 후반 현대 건축가들에 의해 무시당했던 21세기 초에는 환기를 늘리고 에어컨 [3]전력 수요를 줄이기 위해 다시 사용되었습니다.일반적으로 바람막이 환기 건물의 건설 비용은 기존의 난방, 환기, 공조(HVAC) 시스템을 사용하는 유사한 건물의 건설 비용보다 낮습니다.유지 보수 비용도 저렴합니다.전력식 에어컨 및 팬과 달리 윈드캐처는 조용하며[4] 전력망 전원이 고장나도 계속 작동합니다(전력망 전력이 신뢰할 수 없고 [5]비싼 곳에서는 특히 우려 사항).
윈드캐처는 현지 날씨와 미세 기후 조건에 의존하며, 모든 기법이 모든 곳에서 작동하는 것은 아닙니다. 설계 [5]시 현지 요소를 고려해야 합니다.
구조 및 기능
윈드캐처는 높이, 단면적, 내부 하위 분할 및 필터 [2]등 모양이 크게 다릅니다.
바람잡이는 서양 건축에서 어느 정도 자리를 잡았고, 바람잡이라는 이름을 사용한 상업적인 제품들이 몇 개 있다.일부 현대 윈드캐처는 센서로 제어되는 가동 부품이나 태양열 팬을 사용하여 반수동 환기 및 반수동 냉각 [2]시스템을 만듭니다.
윈드스쿠프는 오랫동안 도레이드 박스의 형태로 배에서 사용되어 왔다.윈드캐처는 도시의 실외 영역을 냉각하기 위해 실험적으로 사용되었으며,[2] 혼합 결과가 나왔다. 전통적인 방법으로는 좁고 벽이 있는 공간, 공원 및 구불구불한 거리, 탁타부시 같은 배치 등이 있다(아래의 [6]: Ch. 6 야간 플러싱 및 대류에 관한 섹션 참조).
우세한 풍향상
윈드캐쳐의 건설은 특정 위치의 일반적인 풍향에 따라 달라집니다. 바람이 한 쪽에서만 부는 경향이 있는 경우, 내부 [2]칸막이가 없는 하나의 개구부만 있을 수 있습니다.바람 방향이 더 다양한 지역에서는 반경 내부 벽이 있을 수 있으며, 이는 윈드타워를 수직 섹션으로 분할합니다.이 구간들은 평행 굴뚝과 비슷하지만, 옆으로 구멍이 [2]뚫려 있어 여러 방향을 가리키고 있습니다.더 많은 구간은 유속을 감소시키지만, 차선의 풍각에서 효율을 증가시킨다.바람이 정면으로 불어오면 들어가지만, 충분히 비스듬한 각도로 맞으면 오히려 [2]탑 주위를 미끄러지기 쉽습니다.
바람이 더 강한 지역의 윈드캐처는 총 [7]단면이 더 작을 것이고, 매우 뜨거운 바람이 부는 [6]: Ch. 5 지역은 들어오는 공기를 식히기 위해 더 작은 축을 많이 가질 수 있다.사각 수평 단면을 가진 윈드타워는 날카로운 각도로 인해 흐름이 층층이 적어지고 흐름 [2]분리가 촉진되므로 더 효율적입니다. 적절한 성형으로 [6]: Ch. 5 흡인이 증가합니다.
키가 큰 윈드캐쳐가 더 높은 바람을 잡는다.바람이 강할수록 바람이[8] 더 강하게 불며 차가워진다(및 다른 방향[9]).공기가 높을수록 먼지가 [8]적습니다.
만약 바람이 먼지가 많거나 오염되거나 말라리아와 뎅기열과 같은 곤충에 의해 전염되는 질병이 있다면, 공기 여과가 [2]필요할 수 있다.일부 먼지는 공기가 느려질 때 윈드캐처 바닥에 쏟아질 수 있으며(아래 그림 참조), 더 많은 먼지는 적절한 플랜팅이나 곤충 [8]메시로 걸러질 수 있습니다.물리 필터는 일반적으로 흐름이 매우 [2]거칠지 않은 한 스루플로우를 줄입니다.윈드캐처를 완전히 또는 부분적으로 [7]닫을 수도 있습니다.
짧고 넓은 오른쪽-삼각-프리즘 말카프는 보통 쌍방향으로 대칭 쌍으로 설정되며, 종종 살사빌(증발 냉각 장치)[2]과 슈크세이카(지붕 등 환기구)[8]와 함께 사용된다.증발 냉각에 비해 대량의 공기 흐름이 더 중요한 댐퍼 기후에서 넓은 말카프가 더 자주 사용됩니다.더 더운 기후에서는, 그것들은 더 좁고,[6]: Ch. 5 공기가 들어오는 도중에 냉각된다.그것들은 아프리카에서 [2]더 흔하게 사용된다.반면, 보거는 다면(일반적으로 4면)이며, 일반적으로 겨울에 닫힐 수 있는 높은 탑(높이 34미터)이다.그것들은 페르시아만 지역과[2] 모래 [7]폭풍이 있는 지역에서 더 흔하다.윈드캐처가 클수록 스택 효과도 [6]: Ch. 5 강해집니다.
냉각 방법
야간 플러싱은 실외 공기가 더 차가워지는 밤에 환기를 증가시켜 집을 시원하게 한다. 윈드타워는 야간 [8]플러싱을 도울 수 있다.
윈드캐처는 또한 시원한 물체 위에 공기를 그려서 냉각시킬 수 있다.건조한 기후에서는, 매일의 기온 변동이 심하고, 사막의 온도는 종종 밤에 영하로 떨어집니다.토양의 열적 관성은 매일 그리고 심지어 연간 기온 변동을 없앤다.두꺼운 석조 벽의 열적 관성조차도 밤에는 건물을 더 따뜻하게 하고 낮에는 더 시원하게 유지할 것이다.따라서 윈드캐처는 열 저장고 역할을 하는 야간 또는 동절기 냉각 물질에 공기를 끌어들여 냉각할 수 있습니다.
물 위로 공기를 끌어들여 식히는 윈드캐처는 물을 열 저장소로 사용하지만 공기가 건조하면 증발 [2]냉각으로 공기를 식히는 역할을 하기도 한다.공기 중의 열은 물의 일부를 증발시키는 데 사용되며, 물이 다시 응축될 때까지 방출되지 않습니다.이것은 건조한 공기를 [2]식히는 데 매우 효과적인 방법입니다.
단순히 공기를 이동시키는 것 또한 냉각 효과가 있습니다.인간은 땀을 흘릴 때 증발 냉각으로 몸을 식힌다.외풍은 피부에 달라붙는 따뜻한 공기와 물 포화 공기의 경계층을 파괴하기 때문에, 사람은 같은 [6]: Ch. 5 온도의 정체된 공기보다 움직이는 공기에서 더 시원함을 느낄 수 있다.
기류력
윈드캐처는 윈드캐처로 불어오는 바람의 압력을 이용하여 에어플로우를 유도하는 방법과 온도 구배로부터의 부력을 이용하여 에어플로우를 유도하는 방법(스택 효과)[2][4]의 두 가지 방법으로 작동할 수 있습니다.이 두 힘의 상대적 중요성은 논의되어 왔다.풍압의 중요성은 풍속이 증가함에 따라 분명히 증가하며, 일반적으로 윈드캐처가 효과적으로 [2]작동하는 대부분의 조건에서 부력보다 더 중요하다.
공기 흐름 속도도 특히 증발 냉각에 중요합니다(건조한 공기에서만 작동하고 공기를 가습하기 때문입니다).윈드타워 환기 빌딩의 유속은 매우 높을 수 있습니다. 한 [5]번의 실험에서 시간당 30개의 공기 변화를 측정했습니다.코너가 정체되지 않고 균일하고 안정적인 흐름이 중요합니다.따라서 난류 흐름은 피해야 합니다. 층류 흐름이 인간의[4] 편안함을 유지하는 데 더 효과적입니다(예: 테슬라 밸브 참조).
다른 요소들(예를 들어, 전체 환기 및 열 관리 전략의 필수적인 부분으로서 뜰, 돔, 벽, 분수 등)은 종종 윈드캐처와 함께 냉각 및 환기를 위해 사용됩니다.
풍압
윈드캐처의 열린 면이 바람을 향하게 되면, 윈드캐처를 "잡아" 건물의 중심부로 떨어뜨릴 수 있습니다.윈드타워의 바람 쪽에서의 흡입도 중요한 원동력이며, 보통 역풍 쪽 압력보다 다소 일정하고 돌풍이 약합니다(벤추리 효과와 베르누이의 [6]: Ch. 5 원리 참조).
건물을 통해 바람을 통과시키면 건물 내부 사람들이 시원해집니다.공기는 집을 통해 흐르고 반대편에서 나와 관통 통풍을 일으킵니다. 통기량 자체가 냉각 [citation needed]효과를 제공할 수 있습니다.윈드캐처는 수천 [6]년 동안 이런 방식으로 고용되어 왔다.
윈드타워는 기본적으로 건물을 통해 공기를 끌어들이기 위한 압력 구배를 생성합니다.수평 에어포일로 덮인 윈드타워는 이러한 압력 [2]구배를 개선하기 위해 제작되었습니다.전통적인 ksika also 지붕의 형태도 바람이 [6]: Ch. 5 불 때 흡인력을 일으킨다.
대류
부력은 보통 낮 동안 윈드캐처 공기 순환을[2] 촉진하는 주효과는 아니다.
바람이 없는 환경에서도 윈드캐처는 스택 [8]효과를 사용하여 계속 작동할 수 있습니다.밀도가 낮은 뜨거운 공기는 위로 이동해 [2]윈드타워를 통해 집 꼭대기로 빠져나가는 경향이 있다.
윈드타워 자체를 가열하면 내부의 공기가 가열되어(태양광 굴뚝이 됨) 집 꼭대기에서 공기를 뽑아 외풍을 만들 수 있습니다.이 효과는 윈드타워 하단에 있는 열원(사람 등 각 80와트[citation needed])을 통해 향상될 수 있지만, 이로 인해 실내가 난방되고 쾌적성이 [2]떨어집니다.보다 실용적인 기법은 공기가 아래로 흘러들어갈 때 열 저장조 및/또는 증발 [5]냉각을 사용하여 냉각하는 것입니다.
탁타부시는 고대 로마의 타블리눔과 비슷한 공간으로, 그늘이 짙게 드리워진 안뜰과 뒤쪽 정원 정원(마쉬라비야 격자로 그늘진 정원)을 향해 열려 있다.크로스 드래프트를 캡처하도록 설계되어 있습니다.바람은 적어도 부분적으로 대류에 의해 구동되며(한 코트는 일반적으로 다른 코트보다 따뜻하기 때문에), 또한 풍압과 [6]: Ch. 6 [8][5]증발 냉각에 의해 구동될 수 있으므로 정원과 안뜰이 윈드캐쳐로 사용됩니다.
부력은 야간 플러싱을 일으키기 위해 사용된다.
야간 플러싱(냉기)
주간 기온 순환은 밤 공기가 낮 공기보다 차갑다는 것을 의미합니다; 건조한 기후에서는 훨씬 더 춥습니다.이것은 상당한 부력을 만들어 냅니다.건물은 야간 환기를 자발적으로 증가시키도록 설계될 수 있다.
더운 기후의 안뜰은 밤에 찬 공기로 가득 차 있다.이 차가운 공기는 안마당에서 인접한 [8]방으로 흐릅니다.차가운 밤 공기는 [6]: Ch. 6 [8]상승하는 따뜻한 공기보다 밀도가 높기 때문에 쉽게 유입될 것이다.하지만 낮에는 안마당 벽과 차양이 그늘을 드리우고 바깥 공기는 햇볕에 [8]데워진다.서늘한 석조 건물도 인근 공기를 [10]식힐 것이다.안뜰의 공기는 안정적으로 [citation needed]성층화 되고, 뜨거운 공기는 [6]: Ch. 6 찬 공기 위에 거의 섞이지 않고 떠다닐 것이다.개구부가 꼭대기에 있다는 사실은 온도가 야간 최저 온도 이하로 떨어지게 할 수는 없지만 아래쪽에 있는 차가운 공기를 가두게 됩니다.이 메커니즘은 [7]윈드타워에서도 작동합니다.
지하 냉각
윈드캐처는 또한 차가운 열 덩어리와 접촉함으로써 공기를 냉각시킬 수 있습니다.이것들은 종종 지하에서 발견됩니다.
깊이 약 6m 이하에서는 토양과 지하수는 항상 연간 평균 온도(MATT)[11][12][13]에 있다(이 깊이는 많은 지상원 열 펌프에 사용되며, 보통 사람들에[14] 의해 "지열 열 펌프"라고 불린다).토양의 열적 관성은 매일 그리고 심지어 연간 기온 변동을 없앤다.건조한 기후에서는, 매일의 기온 변동이 심하고, 사막의 온도는 종종 밤에 영하로 떨어집니다.두꺼운 석조 벽의 열 관성조차도 건물을 밤에는 더 따뜻하게 유지하고 낮에는 더 시원하게 유지합니다. 고온 건조한 기후에서는 높은 열량을 가진 두꺼운 벽(도마, 돌, 벽돌)이 일반적입니다(단, 열 전달에 강한 내성을 가진 얇은 벽이 더 현대적으로 [8]사용되기도 합니다).따라서 윈드캐처는 열 저장고 역할을 하는 야간 또는 동절기 냉각 물질에 공기를 끌어들여 냉각할 수 있습니다.
또한 윈드캐처는 낮은 수준의 실내 공간(예: 샤브스탄)을 환기하는 데 자주 사용되는데, 이는 윈드캐처가 없어도 한낮에 추운 온도를 유지한다.얼음 집은 전통적으로 사막 지역에서 하룻밤 동안, 또는 온대 지역에서 겨울 동안 얼린 물을 저장하는 데 사용됩니다.이들은 윈드캐처를 사용하여 공기를 지하실 또는 반지하실로 순환시켜 얼음이 천천히 녹고 상당히 건조한 상태를 유지하도록 증발 냉각시킬 수 있습니다(LED 이미지 참조).밤에는, 윈드캐쳐가 얼음의 얼음을 도우면서, 얼음의 얼음 아래를 얼음처럼 얼리는 밤 공기를 가져올 수도 있다.
증발 냉각
건조한 기후에서는 공기 흡입구에 물을 놓아 드래프트가 물 위로 공기를 끌어들인 다음 집안으로 유입되도록 함으로써 증발 냉각 효과를 사용할 수 있습니다.이러한 이유로, 덥고 건조한 기후의 건축에서 분수는 추운 [8]기후의 건축에서 벽난로와 같다고 종종 말한다.
윈드캐처는 카나트 또는 지하관(위에서 설명한 지하 열 저장고도 사용)과 함께 증발 냉각에 사용됩니다.이 방법에서는 주탑의 열린 쪽이 바람의 방향과 반대쪽을 향한다(주탑의 방향은 상단의 방향 포트로 조정할 수 있다).바람 부는 쪽만 열린 상태로 두면 코안더 효과를 사용하여 공기가 위로 흡입됩니다.이것은 건물 반대편 흡기구로 공기를 빨아들인다.뜨거운 공기는 카나트 터널로 내려와서 차가운[Note 1] 땅과 카나트를 흐르는 차가운 물과 접촉함으로써 냉각됩니다.또한 뜨겁고 건조한 표면 공기가 카나트 위를 통과할 때 일부 물이 증발할 때 공기는 증발 냉각됩니다. 공기 중의 열에너지가 기화 에너지로 흡수됩니다.따라서 건조한 공기도 건물 안으로 들어가기 전에 가습됩니다.냉각된 공기는 집을 통해 끌어올려지고 마지막으로 윈드캐처를 빠져나갑니다. 다시 코앤더 효과에 의해요.전체적으로 차가운 공기가 건물을 통해 흐르면서 구조물의 전체 온도를 낮춘다.
살라사빌은 물의 얇은 판을 가진 분수의 일종으로, 표면적을 최대화하고,[8][6]: Ch. 7 따라서 증발 냉각을 하도록 형성되어 있습니다.윈드캐처는 종종 수면 위로 불포화 공기의 흐름을 극대화하고 냉각된 공기를 [4]건물에서 필요한 곳으로 운반하기 위해 살라사빌과 함께 사용될 수 있습니다.
습식 매트는 윈드캐처 내부에 걸어 유입 공기를 [8]냉각시킬 수도 있습니다.이것은 특히 약한 바람에서 흐름을 줄일 수 있다.하지만, 그것은 바람이 없는 [2]조건에서도 시원한 공기를 내려보낼 수 있습니다.윈드타워 내의 증발 냉각은 타워 내의 공기를 가라앉혀 순환을 촉진합니다.이를 패시브 다운 드래프트 증발 냉각(PDEC)이라고 합니다.또한 스프레이 노즐(물이 딱딱하면 막히는 경향이 있음) 또는 냉수 냉각 코일([5]역방향으로 온수식 바닥 난방 등)을 사용하여 생성할 수도 있습니다.
지역별 용도
이 예와 관점은 주제에 대한 전 세계적인 관점을 나타내지 않을 수 있습니다.(2020년 8월 (이 및 ) |
아프리카
이집트
이집트에서는 바람잡이들은 malqaf, pl. malaqef로 [15][16][3]알려져 있다.이들은 일반적으로 수직면을 열어두고 위쪽 또는 아래쪽 바람을 직접 향하게 하는 직각 삼각형 프리즘 형태로 형성된다(각 건물당 1개).풍향에서 10도 이내일 때 가장 잘 작동합니다. 각도가 크면 바람이 빠져나갈 [3]수 있습니다.윈드캐처는 전통적인 고대 이집트 [17]건축에 사용되었고, 기원전 1900년대 중반에서야 사용이 중단되기 시작했습니다.에어컨이 이집트 최대 전력 수요의 60%(따라서 발전 [3]용량의 60% 필요성)를 차지하기 때문에 에어컨 사용은 현재 재검토되고 있습니다.
이집트의 윈드캐처는 다른 수동 냉각 [8]요소와 함께 사용되는 경우가 많습니다.
로에메르 운드 펠리제우스 무세움 힐데스하임이 있는 고대 이집트 주택 모형
수단 하르툼의 윈드캐처
중동과 아시아
풍랑캐처는 이슬람 지배하의 문화 확산에 영향을 받은 많은 중동 국가들에서 공통적으로 볼 수 있는 특징이다.
이란
이란에서 윈드캐처는 바드 기르라고 불립니다: 바드 "바람" + 소녀 "캐처" (페르시아어: اگگگییرررpersperspers)그 장치들은 아케메니드 [7]건축에 사용되었다.이란에서, 그것들은 중앙 고원의 덥고 건조한 지역과 덥고 습한 해안 [7]지역에서 사용됩니다.
이란 중부는 건조한 기후와 함께 일교차가 크다.대부분의 건물은 단열 값이 높은 두꺼운 세라믹으로 건설됩니다.사막의 오아시스를 중심으로 한 마을은 높은 벽과 천장으로 매우 촘촘히 들어찬 경향이 있으며, 지상에서의 그늘을 극대화한다.직사광선의 열은 [7]태양으로부터 떨어진 작은 창문으로 최소화된다.
윈드캐처의 효과로 인해 이란에서는 통상적인 냉동 장치로 사용되었습니다.여름 동안 거의 어는 온도에서 물을 저장할 수 있는 많은 전통적인 저수조(ab anbar)는 윈드캐처와 [7]함께 건설됩니다.증발 냉각 효과는 이란 고원과 같이 가장 건조한 기후에서 가장 강하며, 이는 야즈드, 케르만, 카산, 시르잔, 나인, 밤과 같은 건조한 지역에서 윈드캐처를 어디서나 사용할 수 있게 한다.
윈드캐처는 1개, 4개 또는 8개의 개구부가 있는 경향이 있습니다.야즈드 시에서는 모든 윈드캐처는 4면 또는 8면이다.윈드캐처의 건설은 특정 위치의 공기 흐름에 따라 달라집니다.바람이 한쪽에서만 부는 경향이 있는 경우, 바람의 방향은 1개만 열려 있습니다.이것은 야즈드에서 50킬로미터 떨어진 메이보드에서 가장 흔히 볼 수 있는 스타일입니다. 윈드캐처는 짧고 구멍이 하나 있습니다.
이란의 윈드캐처는 신분 [7]상징으로 사용되기 때문에 상당히 정교할 수 있다.
페르시아 전통 건축에서는 작은 윈드캐처를 쉬쉬칸이라고 부른다.시쉬칸은 여전히 카즈빈과 이란의 다른 북부 도시들의 압안바 꼭대기에서 볼 수 있다.이것들은 이란의 중부 사막에서 볼 수 있는 온도 조절기보다 인공호흡기 역할을 더 하는 것으로 보인다.
아가자데 저택에는 2단 개구부가 있는 18m 높이의 정교한 윈드타워와 몇 개의 작은 윈드타워가 있습니다.
호주.
호주 멜버른에 있는 의회 2에는 3층 높이의 "샤워 타워"가 있는데, 이 타워는 각각의 꼭대기에서 샤워 헤드가 흘러내리는 천으로 만들어졌다.증발 냉각은 공기를 냉각시키고,[10] 그 후에 건물 안으로 내려갑니다.
유럽
Saint-Etienne Métropole's Zénith는 프랑스 남부 Overgne-Ronne-Alpes에 지어진 다목적 홀입니다.이 모델에는 매우 큰 [19]알루미늄 윈드캐처가 포함되어 있으며, 이는 동등한 석조 윈드캐처보다 훨씬 가볍습니다.윈드캐처의 크기는 바람의 [19]방향에 관계없이 작동할 수 있으며, 바람 흐름에 수직인 단면적이 큰 상태로 유지됩니다.
영국의 블루워터 쇼핑 센터는 윈드캐처 [10]타워를 사용합니다.드몬트포트 대학의 퀸즈 빌딩은 환기를 [20]위해 스택 이펙트 타워를 사용합니다.
아메리카 대륙
유타주 [21]시온 국립공원에 있는 방문객 센터에 윈드캐처가 사용되어 [19]온도를 조절하기 위한 기계 장치를 추가하지 않고도 작동한다.
「 」를 참조해 주세요.
레퍼런스
메모들
- ^ 지구는 지표 아래 수 미터 있기 때문에 차갑게 유지된다.지구의 단열과 열 용량은 밤낮으로 안정된 온도를 유지하며 건조한 기후의 밤은 매우 춥고 종종 영하로 떨어지기 때문에 안정적인 온도는 매우 시원하다.
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외부 링크
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