Ветровая башня

Ветровая башня (также известна как бадгир, малькаф, или ветроуловитель) — это традиционное архитектурное устройство пассивной вентиляции и охлаждения, используемое в зданиях на Ближнем Востоке, в Северной Африке и на Индийском субконтиненте. Представляет собой вертикальную шахту, возвышающуюся над зданием, которая улавливает ветер и направляет воздушные потоки внутрь помещений, обеспечивая естественный воздухообмен и снижение температуры без использования механических систем.

История

Происхождение

Точное время и место изобретения ветровой башни не установлены. Археологические находки свидетельствуют, что примитивные формы ветроуловителей использовались в Древнем Египте (около 1300 года до н. э.) в домах знати в Тель-эль-Амарне. Однако наиболее ранние сохранившиеся образцы классических башен относятся к VIII—IX векам н. э. на территории современного Ирана и ОАЭ. В средневековом Каире (Египет) ветровые башни (малькафы) стали массово применяться в жилых домах мамлюкского периода (XIII—XVI века).

Распространение

Ветровые башни получили наибольшее развитие в регионах с жарким и засушливым климатом, где дневные температуры превышают 40 °C, а ночью значительно снижаются. Классические регионы использования:

• Иран (бадгиры) — особенно в городах Язд, Кашан, Исфахан.
• ОАЭ и Оман (бадгиры) — в исторических районах Дубая (Бастакия) и в старых кварталах Маската.
• Египет (малькафы) — в Каире, Александрии.
• Пакистан и Индия (ветровые башни) — в провинции Синд (Пакистан) и в штате Гуджарат (Индия).

В XX веке, с распространением электрических кондиционеров, использование ветровых башен в новом строительстве резко сократилось. Однако в конце XX — начале XXI века интерес к ним возродился в рамках «зелёной архитектуры» и энергоэффективного строительства.

Устройство и принцип действия

Конструкция

Ветровая башня представляет собой вертикальный канал, обычно квадратного или прямоугольного сечения, высотой от 3 до 15 метров. Основные элементы:

• Верхняя часть (уловитель) — открытая сторона, ориентированная на преобладающие ветры. В классических башнях уловитель имеет одну или несколько щелей (порталов), направленных в разные стороны.
• Внутренние перегородки — разделяют шахту на несколько вертикальных каналов (от 2 до 8), что позволяет одновременно забирать воздух с наветренной стороны и выбрасывать отработанный воздух с подветренной.
• Нижняя часть — соединяется с внутренними помещениями здания (часто с подвалом, холлом или жилыми комнатами). В некоторых конструкциях нижняя часть заканчивается резервуаром с водой или бассейном для дополнительного охлаждения.

Принцип работы

Работа ветровой башни основана на двух физических явлениях:

1. Улавливание ветра — воздух, движущийся с наветренной стороны, попадает в открытый портал башни и под давлением направляется вниз по шахте.
2. Эффект Бернулли и тяга — на подветренной стороне башни создаётся зона пониженного давления, что способствует вытягиванию тёплого воздуха из помещений через другие каналы башни. В безветренную погоду работает за счёт разницы температур: нагретый в здании воздух поднимается и выходит через верхние отверстия, а холодный ночной воздух опускается вниз.

Дополнительное охлаждение

Для усиления эффекта охлаждения ветровые башни часто комбинируют с:

• Водными резервуарами — проходя над поверхностью воды, воздух испаряет влагу, что снижает его температуру на 5–10 °C.
• Подземными каналами (канатами) — воздух пропускается через подземные тоннели, где он охлаждается за счёт контакта с прохладной землёй.
• Влажными циновками — на входе в башню устанавливаются смоченные водой маты из пальмовых листьев или ткани.

Классификация

По типу уловителя

• Односторонние — имеют один портал, ориентированный на преобладающий ветер. Просты в конструкции, но менее эффективны при переменных направлениях ветра.
• Двусторонние — два портала, расположенных на противоположных сторонах. Позволяют забирать воздух с одной стороны и выбрасывать с другой.
• Многосторонние — четыре или восемь порталов, обеспечивающие работу при любом направлении ветра. Наиболее распространены в Иране (бадгиры с 4–8 каналами).

По материалу

• Глиняные (саманные) — традиционные для Ирана и Египта, изготавливаются из необожжённой глины с добавлением соломы.
• Каменные и кирпичные — распространены в ОАЭ и Омане, часто украшены резьбой.
• Современные — из бетона, стеклопластика или металла, используются в проектах энергоэффективных зданий.

По функциональности

• Только вентиляционные — без дополнительного увлажнения.
• С охлаждением — с водными резервуарами или подземными каналами.
• Комбинированные — с солнечными панелями или ветрогенераторами для принудительной вентиляции.

Применение

Традиционное

Ветровые башни исторически использовались в жилых домах, мечетях, караван-сараях и общественных зданиях. В иранских городах Язд и Кашан бадгиры являются обязательным элементом традиционной архитектуры, обеспечивая комфортный микроклимат в летнюю жару. В ОАЭ ветровые башни (бадгиры) применялись в домах зажиточных купцов до середины XX века, а в старом районе Дубая Бастакия сохранилось около 30 таких сооружений.

Современное

С конца XX века ветровые башни начали внедряться в проекты «зелёных» зданий:

• Офисные и жилые комплексы — в ОАЭ, Катаре, Саудовской Аравии.
• Образовательные учреждения — например, здание факультета архитектуры Университета Шарджи (ОАЭ) оснащено современными ветровыми башнями.
• Выставочные павильоны — павильон ОАЭ на выставке «Экспо-2020» в Дубае включал ветровые башни для пассивного охлаждения.
• Экспериментальные проекты — в Европе (Германия, Нидерланды) и Австралии ветровые башни используются в малоэтажных энергоэффективных домах.

Ограничения

• Эффективность сильно зависит от силы и направления ветра, а также от температуры наружного воздуха. В безветренную погоду или при очень высокой температуре (выше 45 °C) охлаждение может быть недостаточным.
• Требуют регулярного обслуживания (очистка от пыли, песка, насекомых).
• В современных условиях часто комбинируются с механическими системами вентиляции для обеспечения стабильного микроклимата.

Интересные факты

• В иранском городе Язд, внесённом в список Всемирного наследия ЮНЕСКО, сохранилось более 2000 ветровых башен, что делает его «городом бадгиров».
• Самая высокая ветровая башня в мире находится в иранском городе Язд — её высота составляет около 33 метров.
• Ветровые башни в ОАЭ часто украшались резьбой по гипсу и имели сложные геометрические орнаменты, отражающие статус владельца дома.
• Современные исследования показывают, что ветровые башни могут снижать температуру внутри помещений на 8–12 °C по сравнению с наружной, а при использовании водного охлаждения — до 15 °C.
• В 2020-х годах в ряде стран (ОАЭ, Катар, Иран) начали проводиться соревнования по проектированию и строительству ветровых башен, стимулирующие развитие пассивных технологий охлаждения.

См. также

• Пассивное охлаждение
• Традиционная архитектура Ирана
• Энергоэффективное здание
• Вентиляция

Источники

• Bahadori, M. N. (1978). «Passive Cooling Systems in Iranian Architecture». Scientific American.
• Fathy, H. (1986). «Natural Energy and Vernacular Architecture». University of Chicago Press.
• Roaf, S. (2008). «The Windcatchers of Yazd». Architectural Review.
• Yaghoubi, M. A., et al. (1991). «Wind Towers: Measurement and Performance». Solar Energy.
• Материалы ЮНЕСКО по объекту «Исторический город Язд» (2017).