روستای خور و سیستم های برودتی آن

سیستم های برودتی روستای خور

روستای خور واقع در استان خراسان جنوبی، داراي آب و هوای گرم و خشک است . همين امر ضرورت توجه به امر سرمايش را در اين منطقه تقويت مي کند. خانه های قديمی موجود در روستا، داراي بادگيرهايی در مسير بادهای اصلی اين منطقه هستند.

نقش بادگیر ها

اين بادگيرها درايام گذشته نقش سيستم سرمايشي بناها را به عهده داشتند. امروزه با ورود تکنولوژي و تغيير سبک زندگي و همچنين افزايش ميزان گرد و خاک توليدی در منطقه، عملکرد بادگيرها مختل شد و به استفاده از روش هاي جديد مانند به کارگيري کولر آبی و گازی روی آورده اند.

پس از توضيحات مقدماتی درباره موقعيت و شرايط روستای خور، به بررسی هريک از سيستم های سرمايشی متداول ( بادگيرهاي سنتي، کولرهاي آبي و گازي ) به علاوه يک سيستم تلفيقی پيشنهادی و مقايسه کمی و کيفی بين آن ها پرداخته مي شود.

با توجه به نتايج به دست آمده، کولر گازی پر هزينه ترين سيستم در روستای خور محسوب مي شود.و بادگير سنتي موجود در روستای خور کم ترين هزينه را دارا مي باشد. از نظر کيفي، با وجود شرايط مطلوب آسايشي و بهره برداري در کولر گازي، بادگيرهاي بهينه شده ارزش بالايي در ارتقاي سطح معیار های کیفی را دارند.

اهمیت سیستم های سرمایشی

از زمان هاي دورتا به حال، خنک سازی فضاهای داخلی و جلوگيری از ورود گرمای خارج ساختمان به داخل در مناطق گرمسير کشور از جمله نکات مهم در طراحی بناها محسوب مي شود.

با نگاه به معماری بناهای قديمی موجود در شهرهای گرمسير، مي توان توجه معماران آن دوران را در طراحی با رويکرد خنک سازي داخلی ساختمان، مشاهده نمود. در بسياری از بناهای قديمی با به کارگيری مواهب و منابع طبيعی در سيستم های سرمايشی و گرمايشی ساختمان، با صرف هزينه و اتلاف کم تر انرژي، شرايط آسايش براي افراد خانه فراهم می کردند.

بنابراين با توجه به محدوديت منابع فسيلی، رشد بالای مصرف سالانه انواع انرژی در ايران، عدم کارايی فنی و اقتصادی در مصرف انرژی و هدر رفتن قريب به يک سوم از کل انرژی، ضرورت مديريت مصرف انرژي و بالا بردن بازده و بهره وري انرژي را بيش از پيش آشکار ساخته است. توجه به اين امر در طراحی و ساخت بناها در شهرها وروستاهای کشور بسيار حائز اهميت است. در اين مقاله ضمن معرفي روستای خور و شرايط حاکم بر آن، به بررسي و مقايسه سيستم های سرمايشی قابل استفاده در آن و انتخاب سيستم مناسب بر اساس عوامل کمی و کيفی پرداخته مي شود.

معرفی روستای خور

روستای خور يکی از روستاهای دهستان خوسف از توابع بخش مرکزی شهرستان بيرجند در استان خراسان جنوبی است. بخش خوسف با وسعت ١٣١٤٤ کيلومتر مربع در ٣٥ کيلومتری جنوب غربی بيرجند قرار گرفته و اخيرا يکی از نقاط شهری شهرستان بيرجند محسوب می شود.

خوسف از شمال به سرايان ازبخش های فردوس، از خاور به بخش مرکزی، از جنوب به نهبندان و از مغرب به شهرستان طبس محدود مي شود. (بنياد مسکن انقلاب اسلامي، ١٣٨٦) موقعيت جغرافيايی روستای خور، روستايی کويری است که از نظر موقعيت جغرافيايی، در طول جغرافيايی ٢٥-٥٨ و عرض جغرافيايي ٥٦-٣٢ قرار داشته و دارای ١٣٠٠ متر ارتفاع از سطح دريا می باشد. روستای خور در مسير ارتباطی طبس به بيرجند قرار گرفته و مجاور پايگاه ١٢ شکاری نيروی هوايی بيرجند می باشد. (بنياد مسکن انقلاب اسلامي،1386)

رطوبت نسبی روستای خور

روستای خور به لحاظ قرار گرفتن در آب و هواي گرم و خشک در معرض بادهاي گرم و سوزان بوده و با کمبودها، نارسايی و محدوديت های زيست محيطی روبه رو است. بررسی آب و هوای این روستا نشان مي دهد که بيشترين دما در ماه های تير و مرداد و کم ترين آن مربوط به دی ماه است.

میانگین سالانه رطوبت نسبی

به دليل شرايط اقليمی روستای خور، بارندگي کم و نامنظم و نوسانات شديد درجه حرارت و تبخير زياد برابر ٢٩% اين روستا را جزء مناطق کم باران کشور کرده است و متوسط بارندگي ساليانه آن ١٠٣ ميلي متر می باشد و تعداد ماه هاي خشک سال که تقريبا هيچ بارشی درآن اتفاق نمی افتد ٦ ماه است.

اختلاف بالاي دمای شب و روز که يکی از خصوصيات بارز مناطق کويری مي باشد، باعث کم شدن متوسط درجه حرارت اين منطقه مي شود. به عنوان مثال بيشينه دما در روستای خور طبق آمار ارائه شده توسط اداره  هواشناسی خراسان جنوبی در دوره آماری مورخ ٨٧.٣.٢٤ برابر + ٤٥،٦ و کمترين دمای گزارش شده در تاريخ ٨٦.١٠.٣٠ برابر با٢٠ درجه گزارش شده است.

وضعیت وزش باد در روستای خور

روستای خور چند باد اصلي دارد:

• از بادهای مفيد روستا، فرح باد است که نويد بخش باران است و روستاييان معتقدند هر وقت اين باد وزيدن بگيرد، باران خواهد باريد. امکان وزش اين باد در ماه هاي دی، بهمن، اسفند و فروردين وجود دارد. جهت اين باد از سمت جنوب شرقي به شمال غربي است.
• باد ديگری که وجود دارد کوه باد است که از سمت شمال مي وزد.
• از ديگر بادها، سياه باد است که نامطلوب و حامل گرد و غبار است و از سمت شمال غربي مي وزد. اين باد با اينکه قدرت کوه باد را ندارد، ولي به دليل وزش در فصل زمستان تنها براي محصولات کشاورزي مخرب محسوب شده و گرد و خاک چنداني را به داخل روستا وارد نمي کند.
• از ديگر بادهاي معروف چله باد است که سه ماه وزيدن مي گيرد و ازسمت شمال مي وزد، باد نامطلوبي است و گرد و غبار دارد. نکته ديگر اين که در اين مناطق گردباد و شن باد هم وجود دارد که مخصوصا در مناطق پر شن بيشتر آزار دهنده هستند.

بادگیرها

بادگير با توجه به جهت وزش باد گاهی زمينه چهارگوش و هشت گوش و بيشتر زمينه مستطيلی دارند.

بادگيرهای چهارگوش و هشت گوش مناسب مناطقی است که جهت وزش بادهاي مطبوع متنوع است و به خصوص در فصل گرما گاهی از شمال به جنوب و گاهی از شرق به مغرب مي وزد.

بادگيرهای مستطيل در مناطقي ساخته می شود که جهت وزش باد در تابستان از يک سو معمولا از شمال شرق به جنوب غرب است و به همين جهت سطح نماي بزرگ بادگير را درست مواجه با آن مي سازند.

طرز کار بادگیر ها

طرز کار بادگيرها اصولا بر اين پايه نهاده شده که وزش باد برای کشاندن هوای خوش به درون ساختمان و از عکس العمل نيروی آن يعنی مکش برای راندن هوای گرم و آلوده استفاده شود. شايد اين توضيح لازم نباشد که چون باد به مانع يا ديواره پره های دروني بادگير برخورد ناچار به فرود آمدن ميشود ولي عرض اين نکته لازم است که شکاف هاي ديگر بادگير که پشت به جهت وزش باد دارند هواي آلوده و گرم را به دست باد ميسپارند و کار هواکش و دستگاه هاي مکنده را انجام مي دهند. (پيرنيا، ١٣٧١)

بادگير به جهت اين که باد مطلوب جهت مشخص دارد، همه بادگيرهاي اين منطقه يک طرفه هستند که از نظر شکلي به دو گونه چشمه دار(اشرافي) و ساده (بادگير)، تقسيم ميشوند که نوع دوم را معمولا بر روي سقف هاي گنبدی و طاقی ايجاد نموده و جهت نورگيری نيز از آن بهره می گيرند.

محاسبات میزان هزینه سرمایشی بادگیر ها

بادگير  به منظور محاسبات ميزان هزينه هاي سرمايشي ومقايسه معيارها در بادگيرها، لازم است نوع بادگير و مشخصات آن به همراه نوع استانداردهای مورد استفاده مشخص گردد. در اين مقاله، دو نوع بادگير مورد بررسي قرار گرفته است: نوع اول، بادگيرهاي سنتي مورد استفاده در اکثر خانه های روستای خور است، که مشکلاتي مانند ورود گرد و خاک و يا کم بازده بودن را دارد.

نوع دوم، که به آن اشاره شد، نوع ترکيبي کولر آبي و بادگير مي باشد که هزينه هاي فني اضافه شده به آن، مقدار ناچيزي است. محاسبات انجام شده براي يک بادگير با ارتفاع ٥،٢٠ متر و طول و عرض ٧٠، ١ در ٣٠، ١ متر که با مصالح ديواري که آجر با آجر فشاري وملات ماسه سيمان و با اندود کاهگل با يک سانتي  متر ضخامت با فونداسيون بتن ٢٠ مگاپاسکال در نظر گرفته شده است .

مبناي محاسبات مورد استفاده براي به دست آوردن قيمت هاي تمام شده براي هرکدام از اين دو نوع بادگير، فهرست بهاي ابنيه سازمان مديريت و برنامه ريزي سال ١٣٨٨ ميباشد. البته بايد توجه داشت در بسياري از موارد، به علت ساخت خانه ها و اجراي آن به وسيله نيروهاي بومي و مصالح بوم آورد، قيمت تمام شده واقعي به مراتب کمتر از قيمت رسمي محاسبات خواهد بود.

جهت گيری بادگير

جهت گيری بادگير را عموما به سمت باد مناسب (کوه باد)در نظر مي گيرند. اين مطلب با توجه به کشش و مکش حداکثري باد در اين حالت صورت میگرفته است . ( واعظ معروفي، ١٣٨٦) محل قرارگيري بادگير به طور عمومي محل قرارگيري بادگيرها با توجه به موقعيت تابستان نشين تعيين مي شود. تعيين رفتار دقيق باد نياز به استفاده از ماکت هاي نمونه و تونل باد دارد، تا مشخص شود که مناسب ترين محل جهت قرارگيري بادگير، چه منطقه اي از ساختمان است.

اما در گذشته با توجه به استفاده از فضاها در فصول مختلف ، قرارگيري بادگير بر روي تابستان نشين کاملا منطقي به نظر مي رسد. ( اداره تحقيقات اقليمي وهواشناسي کاربردي خراسان جنوبي، ١٣٨٩)

بادگيرهای اصلاح شده بادگيرهاي سنتي داراي مشکلاتي است که ميتوان با تغييراتي در ساختار آن ، اين مشکلات را تا حد زيادي کاهش داد. تا پيش از ورود وسايل الکترونيکي مانند تلويزيون ها به داخل منازل مسکوني روستايي به خصوص مناطق کويري مانند روستاي خور، گرد و غبارهايي که از راه بادگيرها به داخل خانه هاي راه پيدا ميکرد نمود زيادي براي ساکنين پيدا نمي کرد.

ولي بعد از ورود اين گونه وسايل و همچنين با تغيير استانداردهاي زندگي که اغلب از زندگي شهري الگوبرداري شد، آن گونه معايب اين سيستم ها بيشتر به چشم آمد. همچنين اين تغيير استانداردها شامل تغيير فاکتورهاي آسايش از جمله آسايش دمايي به وجود آمده از راهکارهاي سنتي (در اينجا دمايي که به وسيله بادگير ايجاد ميشود) شد.

اين تغييرات باعث ورود تجهيزات و وسايلي به محيط روستا گرديد که در بعضي موارد کوچک ترين تطابقي با محيط خاص آن ندارد.

وسايل متداول سرمايشي

ميدانيم که راه هاي مورد استفاده براي خانه هاي مسکوني روستايي که در يک منطقه گرم و خشک ، مانند روستاي خور واقع شده عمدتا به روش سنتي بادگير است . اين روش که از ديرباز مورد استفاده قرار مي گرفته هنوز هم در بسياري مناطق کاربرد دارد.

با پيشرفت علم و افزايش رفاه طلبي ساکنين روستا، مشکلات پيرامون استفاده از اين روش که پيش از اين نمود بسيار کم تري داشت، بيشتر به چشم مي آيد. به طور مثال يک خانواده روستايي که تا پيش از اين نگران نشستن گرد و خاک بر روي وسايل صوتي و تصويري مدرن خود نبود، اکنون با اين مطلب مواجه ميشود که استفاده از بادگيرهاي سنتي حجم زيادي از گرد و خاک را بر روي اين وسايل مي نشاند.

اين دلايل سبب اين شد که خانواده هاي روستايی مانند روستای خور، رو به استفاده از آن دسته وسايل سرمايشي بياورند که الزاما مناسب اين منطقه و شيوه زندگي در آن نباشد. دو مورد از اين وسايل که عمدتا مورد استفاده تعدادي از خانواده هاي ساکن در اين مناطق است، کولرهاي آبی و گازی است که در کنار بادگيرهای سنتي وظيفه خنک سازي خانه هاي اين مناطق را بر عهده دارند.

محاسبات کمی و کیفی

در ادامه بعد از معرفي کوتاهي از سيستم هاي ذکر شده ( بادگيرهای سنتی، کولر آبي و گازي ) و پيشنهاد سيستمي بين اين سيستم ها از روش ترکيب بادگيرهاي سنتي و کولرهاي آبي که در واقع سيستم بهينه شده روش سنتي بادگير است ، به مقايسه در دو دسته کميتي و کيفيتي پرداخته شده است. محاسبات کمي بدين گونه صورت گرفته است که براي خانه هاي موجود در روستای خور، نخست با استفاده از محاسبات هزينه ای، هزينه چرخه عمر١ مربوط به هرکدام از اين چهار سيستم به صورت جداگانه محاسبه و در نهايت در نموداری مقايسه ميشوند.

بعد از مقايسه کمی، بين سيستم های ذکر شده، از نظر معيارهای با اهميت تر که ارتباط بيشتری با روستای خور دارند و به روش AHP ، مقايسه اي صورت ميگيرد و در قسمت انتهايی، نتيجه حاصل از اين مقايسه ها بيان مي گردد.

استفاده از کولر های آبی در مناطق گرم

کولرهای آبی، بسيار کم تر از کولرهای گازی برق مصرف مي کنند ( ٥٠٠ وات در برابر ٢٠٠٠ وات ) اما تعداد کولرهاي آبی بسيار بيشتر از کولرهای گازی است. (سازمان بهره وري انرژي ايران ، ١٣٨٥)

در مورد استفاده از اين نوع کولر در مناطقي مانند روستای خور، که از جمله مناطق گرم و خشک محسوب مي شود، چند نکته قابل ذکر است. اول اين که ازکولرهاي گازي براي مناطق گرم ومرطوب و ازکولرهاي آبي براي مناطق معتدل استفاده شود. اين امر بدين لحاظ مورد اهميت است که کولرهاي آبی، به محيط اطراف خود وابستگي بيشتري نسبت به کولرهاي گازي دارند.

در يک محيط گرم، به دليل رطوبت نسبي پايين و دماي محيطي بالا، معمولا کولرهاي آبي بازده بسيار پايين تري پيدا مي کنند. اين امر اگر با منطبق نبودن طراحي هاي اوليه کولر هم همراه شود، بدين معني که براي مثال لوله هاي آب کولر در معرض گرماي خورشيد و به صورت نمايان کار شده باشد مانند اکثر خانه هاي روستای خور بازده کولر را تا حد قابل توجهي پايين مي آورد.

نکته بعدي که بايد در مواجهه با کولر آبي به عنوان يکي از سيستم هاي پيشنهادي در نظر گرفت، نوع بافت کالبدی و اقليمی روستا است. به عنوان مثال استفاده از کولرهای آبی در سقف هاي گنبدي شکل امري بسيار مشکل و حتي نشدني است. جداي از اين مطلب، اثراتي که استفاده از يک عنصر خارجي مانند کولر بر بافت کلي و سنتي محيط ميگذارد امري نا مطلوب محسوب مي شود.

محاسبات میزان هزینه وسایل سرمایشی

محاسبات ميزان هزينه هاي وسايل متداول سرمايشي (بررسي کمي) کولرهاي آبي و گازي تعرفه برق مسکوني مناطق گرم در ايران به علت تفاوت هاي زياد در نوع اقليم مناطق مختلف، تعرفه برق مناطق گرم به صورت جداگانه محاسبه مي شود. اين تعرفه، خود به چهار زير مجموعه مختلف تقسيم شده است که طبق آخرين تعرفه اعلام شده توسط وزارت نيرو در کشوردر سال ١٣٨٥، روستای خور در ناحيه چهارم مناطق گرمسير کشور قرار مي گيرد.

طبق اين تعرفه ، قيمت پله اي برق در اين مناطق در ٧ دسته و با توجه به تصوير ١٤ محاسبه مي شود.(تعرفه هاي برق در سال ١٣٩٠)

دو نکته برای انتخاب کولر

براي انتخاب نوع مناسب کولرها، دانستن دو نکته لازم است . اول اين که متوسط حجم فضاهايي که لازم است خنک شود چند متر مکعب است. براي به دست آوردن اين مقدار، فضاهاي مسکوني در قالب دو  پلان در شکل زير آمده است که جزو پلان هاي شاخص از نظر زيربناي خانه هاي عمومي روستای خور هستند.  پلان اول که خانه اي کوچکتر است، سطح زير بنايي سطحي که نيازمند خنک شدن ميباشد برابر با ٦٤ متر مربع و پلان دوم که از بزرگترين پلان هاي مسکوني اين روستا است، سطح زيربنايي که نيازمند خنک شدن باشد برابر با ٩٥ مترمربع دارد.

اگر ارتفاع متوسط طاق ها و سقف هاي ٤٣ اين دو خانه را برابر با ٢،٧٥ متر در نظر بگيريم ، به متوسط حجم فضاي مسکوني نيازمند خنک سازي به مقدار ٢١٨،٦٢٥ متر مکعب ( ٣٥،٣١٥ فوت مکعب ) مي رسيم .

دومين نکته قابل توجه براي محاسبه مقدار مصرف اين دستگاه ، تعداد روزهاي يک سال است. اين متغير براي روش هايی مانند استفاده از بادگير شايد متغير مهمي محسوب نگردد، چراکه استفاده از بادگير بعد از اجراي آن خرج اضافي بر روي دست استفاده کننده نميگذارد، ولي در مورد وسايل سرمايشي ديگر مانند کولرها اين قضيه به کلي متفاوت است .

نتيجه

يکي از مهم ترين مصارف انرژي در مناطقي مانند روستای خور، که داراي آب و هوايي کويري هستند،مصرف انرژي جهت تأمين انرژيهاي سيستم هاي برودتي ميباشد. از زمان هاي گذشته ، مردم روستاهاي کويري اين مسئله را با به کارگيري سيستم هاي بوم آورد که داراي انطباق زياد با اقليم خاص منطقه بود برطرف ميکردند، امروزه سيستم هاي جديد شهري مانند کولرهاي  آبي و گازي در کنار سيستم هاي قديمي رايج در روستا استفاده مي شود.

دو معیار مهم کمی و کیفی

دو معيار مهم که براي انتخاب سيستم هاي جديد در روستايي مانند روستاي خور مورد توجه قرار گرفته است ، معيارهاي کمي و معيارهاي کيفی است. براي فرد روستايي، هزينه کردن براي سيستم هاي گران و پرخرج اولويت ندارد. از طرف ديگر بسياري از سيستم هايي که به جاي سيستم های سنتي به کار گرفته مي شوند نه تنها بازدهي سيستم هاي گذشته را به علل مختلف ندارند، بلکه در نهايت هزينه های بالايي را براي روستاييان در بر دارد.

در اين مقاله با سنجش هزينه هاي دوره  ٢٠ ساله و تعيين معيارهاي کيفي مرتبط در خانه هاي روستای خور، معلوم گرديد ساخت يک بادگير سنتي هزينه هاي به مراتب کمتري از سيستم هاي گران مانند کولرهاي گازي دارد، با اين حال، اين سيستم ديگر کارايي لازم براي زندگي امروزي در روستا را ندارد و جهت کارايي بهتر نيازمند تغييراتي در ساختار خود است.

سيستم های ديگر مانند سيستم تلفيقي ارائه شده، هزينه کمي بيشتر به علت اجزاي اضافه شده و هزينه هاي اضافه شده حوضچه آب ، از نوع سنتي خود دارد که در ازاي آن کارايي اين سيستم را تا اندازه زيادي بالا ميبرد. آخرين سيستم اين دسته که کولرهاي آبی است ، با وجود هزينه هاي نسبتا کم تر نسبت به نوع گازی خود، از کارايی بسيار پايينی در اين اقليم برخوردار است و انتخاب مطلوبی برای اين روستا محسوب نمي شود.