وقتی باد معمار شهرها می‌شود
آینده شهرسازی به سمت ترکیب فناوری‌های نوین با سنت‌های بومی پیش می‌رود که بادگیرها در کنار شبیه‌سازی‌های دیجیتال، الگویی برای شهرهای آینده خواهند بود. شهرهایی همچون هنگ‌کنگ، شیکاگو و سنگاپور نشان داده‌اند که با طراحی هوشمند می‌توان جریان هوا را به خدمت گرفت و کیفیت زندگی شهری را ارتقا داد.
Admin1
باد به‌عنوان یکی از نیروهای طبیعی همواره در شکل‌گیری سکونتگاه‌های انسانی نقش داشته است. جریان هوا از بادگیرهای سنتی در شهرهای کویری ایران تا برج‌های مدرن در هنگ‌کنگ، به‌عنوان منبعی رایگان و پایدار برای تهویه و خنک‌سازی محیط به کار گرفته شده است. در عصر حاضر که شهرها با چالش‌هایی چون تراکم جمعیت، آلودگی هوا و جزیره گرمایی شهری روبه‌رو هستند، بهره‌برداری از انرژی باد در طراحی شهری می‌تواند راهکاری مؤثر برای ارتقای کیفیت زندگی و کاهش مصرف انرژی باشد.
استفاده از باد در طراحی شهری به جنبه‌های زیست‌محیطی محدود نمی‌شود و به خلق فضاهای عمومی پویا و زنده نیز کمک می‌کند. طراحی برج‌ها با فاصله‌های استاندارد برای عبور جریان هوا، ایجاد دره‌های بادی میان ساختمان‌ها و هدایت باد به میدان‌ها و پارک‌ها نمونه‌هایی هستند که نشان می‌دهند چگونه می‌توان از این عنصر طبیعی به‌عنوان یک المان طراحی بهره برد. چنین رویکردی نه‌تنها آسایش حرارتی شهروندان را افزایش می‌دهد، بلکه به کاهش وابستگی به سیستم‌های مکانیکی پرمصرف نیز منجر می‌شود.
امروزه بسیاری از شهرهای پیشروی جهان، از شیکاگو تا دبی، با استفاده از فناوری‌های نوین و شبیه‌سازی‌های دیجیتال، الگوهای باد را در طراحی شهری لحاظ می‌کنند. در این مسیر، شناخت الگوهای باد محلی اهمیت زیادی دارد و تعیین‌کننده نحوه جهت‌گیری ساختمان‌ها و فضاهای عمومی است تا جریان هوا به بهترین شکل هدایت شود. این رویکرد گامی مهم در مسیر دستیابی به شهرهای پایدار، زیست‌پذیر و هماهنگ با طبیعت است. عبور باد میان ساختمان‌ها مانع تجمع گرما در مناطق متراکم می‌شود و به تهویه طبیعی خیابان‌ها و میدان‌ها کمک می‌کند و به این ترتیب پدیده جزیره گرمایی شهری را کاهش می‌دهد.
هنگامی که برج‌ها و مجتمع‌های مسکونی با جهت‌گیری صحیح ساخته شوند، نیاز کمتری به سیستم‌های مکانیکی تهویه و سرمایش خواهند داشت. این موضوع هزینه‌های انرژی را کاهش می‌دهد و به کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و مقابله با تغییرات اقلیمی کمک می‌کند. باد به‌عنوان یک منبع طبیعی و تجدیدپذیر، می‌تواند بخشی از راهکارهای کلان برای ساخت شهرهای پایدار باشد.
هنگ‌کنگ: دره‌های بادی میان برج‌ها
هنگ‌کنگ یکی از متراکم‌ترین شهرهای جهان است که برج‌های بلند آن اگر بدون توجه به جریان هوا ساخته شود، می‌تواند گرما و آلودگی را در خیابان‌ها محبوس کند و شرایط زیست‌پذیری را دشوار سازد. برای مقابله با این مشکل، معماران مفهوم «دره‌های بادی» را معرفی کرده‌اند که در آن، برج‌ها با فاصله‌های استاندارد از یکدیگر ساخته می‌شوند تا جریان باد بتواند آزادانه میان آن‌ها عبور کند و تهویه طبیعی در سطح شهر برقرار شود. دولت و شورای برنامه‌ریزی شهری از اوایل دهه ۲۰۰۰، پس از افزایش نگرانی‌ها درباره جزیره گرمایی و کیفیت هوا، دستورالعمل‌هایی برای ایجاد راهروهای باد و فاصله‌گذاری برج‌ها تدوین کردند و رعایت آن‌ها در پروژه‌های جدید الزامی شد.
برای مثال، در پروژه‌های مسکونی جدید در منطقه کوولون، برج‌ها به‌گونه‌ای جانمایی شده‌اند که شکاف‌های وسیع میان آن‌ها همچون کانال‌های طبیعی عمل کنند و باد دریایی را از سمت بندر ویکتوریا به داخل محله هدایت کنند. کولوون یکی از متراکم‌ترین مناطق هنگ‌کنگ است که برج‌های مسکونی بلند در کنار خیابان‌های باریک و پرجمعیت قرار گرفته‌اند. این تراکم بالا بدون ایجاد دره‌های بادی موجب می‌شد جریان هوا در سطح خیابان‌ها به‌سختی حرکت کند و شرایط جزیره‌ی گرمایی و آلودگی هوا تشدید شود. برج‌ها در این منطقه با فاصله‌های مشخص از یکدیگر ساخته می‌شوند تا باد بتواند از میان ساختمان‌ها عبور کند و به سطح خیابان برسد.
در بعضی مجتمع‌های تازه‌ساز، علاوه بر فاصله‌گذاری برج‌ها، از بادگیرهای افقی و عمودی نیز استفاده شده است و بازشوهایی با عرض ۱۰ تا ۱۵ متر در ارتفاع‌های ۳۰ تا ۵۰ طبقه قرار گرفته‌اند که همچون کانال‌های عمودی عمل می‌کنند. بازشوها صفحات هدایت‌گری هستند که جریان هوا را به میدان‌ها، پارک‌ها و فضاهای عمومی منتقل می‌سازند.
در مجموعه «تای کوو شن» بادگیرهای عمودی در میان برج‌ها نصب شده‌اند که باد را به سمت میدان مرکزی هدایت می‌کنند و در نتیجه فضای باز میان ساختمان‌ها همواره دارای جریان هوای ملایم است. این طراحی موجب شده است میدان مرکزی به مکانی دلپذیر برای تجمع مردم، برگزاری رویدادهای فرهنگی و فعالیت‌های اجتماعی تبدیل شود، بدون آنکه نیاز زیادی به سیستم‌های مکانیکی تهویه وجود داشته باشد.
طراحی دره‌های بادی تنها به فاصله‌گذاری برج‌ها محدود نمی‌شود، بلکه مجموعه‌ای از اقدامات علمی و اجرایی برای تضمین عملکرد واقعی جریان هوا در شهر به کار گرفته می‌شود. پیش از ساخت پروژه‌های بزرگ، مدلسازی پیش‌اجرایی انجام می‌گیرد. معماران و مهندسان با استفاده از مدل‌های فیزیکی در تونل باد، سرعت‌های نقطه‌ای و گردابه‌ها را در تراز پیاده (حدود ۱.۵ متر) بررسی می‌کنند تا مشخص شود عابران در چه شرایطی قرار خواهند گرفت. در کنار این آزمایش‌های فیزیکی، شبیه‌سازی‌های دیجیتال (CFD) نیز اجرا می‌شود تا سناریوهای مختلف فاصله‌گذاری برج‌ها، چرخش بناها و جای‌گذاری بادشکن‌ها مقایسه و بهترین گزینه انتخاب شود.
پس از ساخت، مرحله کالیبراسیون میدانی اهمیت ویژه‌ای دارد؛ آنچه در شبیه‌سازی‌ها و مدل‌های تونل باد پیش‌بینی شده است، باید با شرایط واقعی محیط تطبیق داده شود. برای این منظور، ایستگاه‌های اندازه‌گیری سرعت و جهت باد در نقاط کلیدی خیابان‌ها، میدان‌ها و فضاهای باز نصب می‌شوند. این ایستگاه‌ها در ارتفاع‌های مختلف، به‌ویژه در تراز پیاده، داده‌ها را در طول فصول گوناگون و شرایط آب‌وهوایی متفاوت جمع‌آوری می‌کنند.
بر اساس این داده‌ها، مجموعه‌ای از تنظیمات جزئی و اصلاحات موضعی انجام می‌شود. برای مثال، زاویه لوورها یا صفحات هدایت‌گر تغییر می‌کند تا جریان باد به سمت مسیرهای مطلوب‌تر هدایت شود. بادشکن‌های سبک و شفاف جابه‌جا می‌شوند یا به نقاط جدید اضافه می‌شوند تا از تونل‌سازی شدید باد جلوگیری شود. نصب فین‌های موضعی و صفحات کوچک در لبه‌های ساختمان‌ها نیز به شکسته شدن گردابه‌های مزاحم و یکنواختی جریان هوا کمک می‌کند.
کالیبراسیون میدانی فقط به تجهیزات مکانیکی محدود نمی‌شود و انتخاب و مدیریت پوشش گیاهی و مصالح سطحی را نیز در بر می‌گیرد. در خیابان‌ها، گونه‌های گیاهی مقاوم به باد و رطوبت بالا کاشته می‌شوند تا جریان هوا را پراکنده کنند بدون آنکه آن را به‌طور کامل مسدود کنند. موضوع ایمنی و آسایش شهروندان در طراحی دره‌های بادی هنگ‌کنگ بسیار جدی گرفته می‌شود. معماران از ایجاد جت‌های مستقیم باد به ورودی ساختمان‌ها یا سطوح شیب‌دار پرهیز می‌کنند تا خطری برای عابران ایجاد نشود.
شیکاگو: راهروهای باد و برج‌های مقاوم
شیکاگو به‌عنوان «شهر بادها» شناخته می‌شود که به‌دلیل جریان‌های قدرتمند ناشی از موقعیت این شهر در کنار دریاچه میشیگان است و تجربه تاریخی آن در طراحی برج‌های بلند را خاطرنشان می‌کند. از یک سو باد چالش سازه‌ای برای برج‌های مرتفع محسوب می‌شود و از سوی دیگر به‌عنوان یک عنصر طراحی شهری در شکل‌گیری فضاهای عمومی و خیابان‌ها نقش دارد. مفهوم «راهروهای باد» در شیکاگو به‌طور گسترده در طراحی برج‌ها و شبکه خیابان‌ها به کار گرفته شده است تا جریان‌های طبیعی هوا هدایت شوند و تهویه شهری برقرار شود.
در پروژه‌های بلندمرتبه شیکاگو، پیش از ساخت، مدلسازی پیش‌اجرایی در تونل باد انجام می‌شود تا فشارهای شدید ناشی از بادهای دریاچه بر سازه‌ها و فضاهای اطراف بررسی شود. مدل‌های فیزیکی برج‌ها در مقیاس کوچک در تونل باد قرار می‌گیرند و سرعت‌های نقطه‌ای، گردابه‌ها و فشارهای سطحی در ارتفاع‌های مختلف اندازه‌گیری می‌شوند. این داده‌ها نشان می‌دهد که چگونه باد در اطراف برج‌ها حرکت می‌کند و در چه نقاطی احتمال تونل‌سازی یا ایجاد جریان‌های خطرناک وجود دارد. در کنار این آزمایش‌ها، شبیه‌سازی‌های دیجیتال سناریوهای مختلف فاصله‌گذاری برج‌ها، چرخش بناها و جای‌گذاری بادشکن‌ها را مقایسه می‌کند.
یافته‌های حاصل از مدلسازی پیش‌اجرایی به‌طور مستقیم در جزئیات اجرایی پروژه به کار گرفته می‌شوند. پیمانکاران و مهندسان سازه موظف هستند فاصله‌گذاری برج‌ها، زاویه چرخش سازه‌ها و محل دقیق بادشکن‌ها را مطابق نتایج مطالعات تونل باد و شبیه‌سازی‌های دیجیتال اجرا کنند. در این مرحله، توجه ویژه‌ای به طراحی پودیوم‌ها و فضاهای باز در سطح همکف می‌شود تا مسیرهای نفوذپذیر برای جریان هوا ایجاد شود. نصب اولیه لوورها، فین‌های عمودی، صفحات هدایت‌گر و تنظیم موقعیت آن‌ها بر اساس نقشه‌های اقلیمی انجام می‌شود.
ایستگاه‌های اندازه‌گیری سرعت و جهت باد در نقاط کلیدی خیابان‌ها نصب می‌شوند تا داده‌ها در طول سال جمع‌آوری شود. چنانچه داده‌ها نشان دهد که در بعضی مناطق، سرعت جریان هوا بیش از حد بالا می‌رود و شرایط خطرناک برای عابران ایجاد می‌شود؛ اصلاحات موضعی همچون تغییر زاویه صفحات هدایت‌گر، نصب بادشکن‌های سبک و افزودن فین‌های عمودی در لبه‌های برج‌ها انجام می‌شود تا جریان هوا را تعدیل کند.
سنگاپور؛ برج‌های باز و راهبردهای عبور باد
سنگاپور به‌دلیل آب‌وهوای گرم و مرطوب استوایی، یکی از پیشروترین شهرها در استفاده از باد به‌عنوان یک المان طراحی شهری است. در این شهر، برج‌ها و مجتمع‌های بزرگ به‌گونه‌ای طراحی می‌شوند که جریان هوا بتواند آزادانه از میان آن‌ها عبور کند و تهویه طبیعی در سطح محله برقرار شود. رویکرد اصلی در سنگاپور، برج‌های باز با طبقات نفوذپذیر و راهروهای باد در مقیاس شهری است که به کاهش دمای محیط، تهویه طبیعی و ارتقای آسایش حرارتی شهروندان کمک می‌کند.
مطالعات دقیق اقلیمی و شبیه‌سازی‌های دیجیتال به شناسایی الگوهای باد غالب و جریان‌های باد استوایی در ساعات مختلف روز و فصل‌های بارانی کمک می‌کند. بر اساس این داده‌ها، موقعیت برج‌ها، زاویه چرخش سازه‌ها و محل بازشوهای بزرگ در طبقات میانی تعیین می‌شود. برای مثال، در پروژه «مارینا بی سندز» و برج‌های اطراف آن، طبقات باز در ارتفاع‌های مشخص طراحی شده‌اند تا باد بتواند از میان ساختمان عبور کند و به سطح خیابان برسد.
سه برج این مجموعه به‌وسیله «سکوی اسکای پارک» در ارتفاع حدود ۲۰۰ متر به هم متصل شده‌اند، اما نکته کلیدی در طراحی آن‌ها وجود طبقات باز یا «کات‌اوت» در ارتفاع‌های میانی است. این فضاهای باز با عرضی بین ۱۲ تا ۱۸ متر در چندین تراز مختلف قرار گرفته‌اند تا جریان باد استوایی که از سمت خلیج وارد می‌شود، بتواند بدون مانع از میان برج‌ها عبور کند و به سطح خیابان برسد. شبیه‌سازی‌های دیجیتال پیش از ساخت نشان داده بودند که این بازشوها می‌توانند سرعت باد در سطح خیابان را تا حدود ۱۵ تا ۲۰ درصد افزایش و نقاط راکد هوا را کاهش دهند.
سکوی اسکای پارک که سه برج را در بالا به هم متصل می‌کند، علاوه بر اینکه یک فضای تفریحی است، نقش مهمی در مدیریت جریان باد دارد. لبه‌های این سکوی عظیم به فین‌های عمودی مجهز شده‌اند که جریان باد را می‌شکنند و مانع از تشکیل گردابه‌های خطرناک در پشت برج‌ها می‌شوند. این فین‌ها با زاویه‌ای حدود ۱۵ درجه نصب شده‌اند تا جت‌های باد را به سمت بالا هدایت کنند و از تونل‌سازی شدید در سطح خیابان جلوگیری شود.
در بخش‌های پایین‌تر، یعنی پودیوم‌های تجاری و فضاهای عمومی، گذرگاه‌های نیمه‌باز و آتریوم‌های بزرگ طراحی شده‌اند که جریان هوا را از سطح خلیج به داخل مجموعه هدایت می‌کنند. سقف‌های مشبک و بازشوهای جانبی این آتریوم‌ها موجب می‌شوند که باد در میدان‌های داخلی گردش کند و تهویه طبیعی ایجاد شود. اندازه‌گیری‌های پس از ساخت نشان داده‌اند که دمای محسوس در این فضاها به‌طور متوسط دو تا سه درجه سانتی‌گراد کمتر از محیط‌های مشابه بدون طراحی بادمحور است.
هنگ‌کنگ، شیکاگو و سنگاپور نمونه‌هایی از شهرهای متراکم پیشرو هستند که با طراحی هوشمند جریان هوا را به خدمت گرفته و کیفیت زندگی شهری را ارتقا داده‌اند.
