A légkondicionálás újrafeltalálása: hagyományos hűtési módszerek a jövő számára

A hagyományos építési megoldások általában jól működnek a saját környezetükben, mivel több száz éves tesztelésnek és fejlesztésnek is kiálltak, és a helyben elérhető technikákat és anyagokat használják. 

Bár a globalizáció és a technológiához való hozzáférés demokratizálódása nagyobb kényelmet és új lehetőségeket hozott az emberiség számára, az építőiparban a megoldások homogenizálódásához, valamint az építőanyagok és alkatrészek globális ellátási láncaitól való függéshez is vezetett. 

Ez a tudás új nemzedékek számára történő átadásában is törést, és végül a hagyományok eltűnését is okozta.

Különösen az épületek passzív hűtési megoldásainak témája van jelenleg újjáéledve. Igyekeznek visszanyerni a történelem során használt ősi technikákat olyan helyeken, ahol mindig is meg kellett küzdeni a forró éghajlattal. Ez még inkább nyilvánvaló a mesterséges hűtés okozta magas energiaköltségek, a globális felmelegedési forgatókönyv miatt, és főként azért, mert a népességnövekedési prognózisok között a megavárosok jelentős része Afrika és Ázsia túlnyomóan meleg éghajlatú térségeiben fog elhelyezkedni. 

Ha a jövőre gondolunk, ihletet meríthetünk a múltból, és alkalmazhatunk ősi hűtési technikákat a kortárs épületeken?

Fatih Birol, a Nemzetközi Energia Ügynökség (IEA) ügyvezető igazgatója szerint “A klímaberendezések iránti növekvő kereslet a mai energiavita egyik legkritikusabb vakfoltja.” 

Az IEA szerint a klímaberendezések és az elektromos ventilátorok használata az épületekben világszerte felhasznált villamos energia közel 20%-áért felelős. Továbbá ugyanez a forrás rámutat arra, hogy 2050-re a klímaberendezések száma több mint háromszorosa lesz a jelenleginek, és annyi áramot igényel, mint India és Kína teljes jelenlegi energiafogyasztása. Ugyanakkor a hőhullámok egyre hosszabbak és intenzívebbek világszerte, ami tovább ronthatja ezeket a számokat.

Nem túlzás azt állítani, hogy a belső terek hűtése lesz a jövő építészeti kihívása. A mindig meleg éghajlattal (száraz vagy trópusi) sújtott helyeken alkalmazott megoldások megfigyelése azonban – jóval a klímaberendezések alkalmazása előtt – támpontokat adhat a probléma megoldásához. Ezeknek a fogalmaknak a megértése és a hagyományos passzív hűtési technikák helyreállítása a modern épületek számára elektromos áram nélkül, helyi anyagokkal és építési technikákkal jó utat jelenthet előre.

Perzsiából: Széltornyok

A széltornyok, más néven badgirok, hagyományos hűsítő építészeti elemek, amelyeket évezredek óta használnak a forró és száraz éghajlatú országokban. A legtöbb kutató ezeknek az elemeknek a feltalálását a perzsáknak tulajdonítja, de a Kr.e. 1300-ból származó falfestményeken is vannak nyomok, amelyek valami hasonlót mutatnak Egyiptomban. Mindenesetre egy toronyból állnak, amelynek tetején nyílások vannak, amelyek felfogják az uralkodó helyi szeleket, és csatornákon és nyílásokon keresztül az épület belsejébe irányítják. Általában a Közel-Keleten, különösen Iránban, Irakban és a Perzsa-öböl térségében találhatók, többnyire lakó- és kereskedelmi épületekben használják.

Működése egyszerű: ahogy a szél a széltorony tetején fúj, nyomáskülönbséget hoz létre a torony belseje és külseje között, ami viszont a nyílásokon keresztül az épület belsejébe vonzza a levegőt. Ahogy a hideg levegő belép az épületbe, keringeti és lehűti a belső teret, segítve annak komfortérzetét. A torony magassága, az oldalak száma, a nyílások száma, valamint a belső lapátok mennyisége és elhelyezkedése egyaránt befolyásolja a széltornyok hatékonyságát, befolyásolva a légáramlás sebességét és turbulenciáját. Egyes esetekben a tornyok Qanats (csatornák) fölé épülnek, amelyek vízzel látják el az otthonokat. Mivel teljesen árnyékosak, hűvös és sűrű légáramot hoznak létre, amelyet a konvekció és a párolgás okoz.

Indiából: Jaali

A Jaali, egyfajta perforált blokk, összetett fény- és árnyékmintákat hoz létre, miközben szellőzteti a belső tereket. A cement, a föld és a fadarabok formájában a szilárdság és az üresség közötti játék az indiai építészet kulturális szimbóluma, amely számos történelmi épületben látható, beleértve a Taj Mahalt és a Delhi Vörös Erődjét. Továbbra is használatosak a modern építészetben is, egyedi mintáik és formaterveik inspirálták a művészeket és a tervezőket szerte a világon.

A jaali jellemzően az épület külső burkolataként van felszerelve, és a keresztmetszete általában kívülről nagyobb, belül pedig kisebb nyílást mutat. Ahogy a szél áthalad a jaali felett, nyomáskülönbséget hoz létre az épület belseje és külseje között. A jaali hűtési tulajdonsága a Venturi-effektustól függ: amikor a levegő nagyobb sebességgel áramlik, miközben egy szűkebb járaton kering, akkor negatív nyomást hoz létre a folyamatban, ami részleges vákuumot okoz, amely ebben az esetben meghajtja a folyadékot. A jaali esetében a levegő összenyomódik és kiengedve hűvösebb lesz.

Az arab világból: Mashrabiya

A Mashrabiya egy hagyományos építészeti elem, amelyet a Közel-Kelet és Észak-Afrika számos országában használnak. Ez egy olyan fa rács vagy paraván, amelyet általában az épületek ablakaira, erkélyeire és egyéb nyílásaira helyeznek el, és rendkívül dekoratív elemek, összetett geometriai mintákkal. Fő funkciója, hogy magánéletet és árnyékot biztosítson, miközben lehetővé teszi a levegő és a fény beáramlását a belső térbe.

A hűsítő hatás fokozása érdekében bizonyos esetekben agyagedényeket is mellékelnek, amelyeket vízzel, homokkal vagy nedves szalmával töltenek meg. Ahogy a forró levegő áthalad a Mashrabiya perforációin, az agyagedények porózus felületén is áthalad, ahol az edényben lévő nedvesség elpárolog, lehűtve a levegőt. Ez a lehűtött levegő beáramlik az épületbe, segítve a belső tér hőmérsékletének csökkentését. Ez a párolgásos hűtés egyik formája, amely különösen hatékony forró és száraz éghajlaton, és rendkívül fenntartható és alacsony költségű technika, elektromos áram nélkül.

Napjainkban a tervezők és kutatók a hagyományos tudást a modern technológiákkal próbálják ötvözni. Például az Ant Studio csapata újraértelmezte a jaali által ihletett hagyományos párologtatós hűtési technikákat, hogy egyedi tervezésű, hengeres agyagkúpok prototípusát készítsék. Eközben az Al Bahar Towers, egy pár felhőkarcoló Abu Dhabiban a homlokzat a korábban említett Mashrabiya által ihletett dinamikus árnyékoló panelek egyedülálló rendszere.

Ebben az esetben azonban ez egy “érzékeny homlokzat”, amely több mint 2000 hatszögletű elemből áll, amelyek a nap mozgására reagálva mozognak, árnyékot adva az épület belső tereinek. Az egyes elemek helyzetét egy számítógépes program vezérli, amely a nap szöge alapján állítja be, optimalizálja az árnyékolást és csökkenti a napsugárzás erősítését. Az eredmény egy napközben változó homlokzat, amely dinamikus és érzékeny megjelenést kölcsönöz az épületnek.

Az említett eszközökön kívül számos egyéb tervezési elem és anyag is hozzájárulhat a beltéri környezet hőkomfortjának javításához: nagy hőtehetetlenségű anyagok, belső udvarok, vízforrások és árnyékoló elemek. 

Fontos hangsúlyozni, hogy a helyben elérhető anyagok és hagyományos építészeti elemek felhasználásával az építészek és a tervezők olyan épületeket hozhatnak létre, amelyek jól alkalmazkodnak a helyi klímához és környezethez, ugyanakkor tiszteletben tartják és ünneplik a helyi hagyományokat és kulturális örökséget.

Forrás: www.archdaily.com