Ветер истории

Много сотен и даже тысяч лет люди стремятся создать в своих жилищах уютный микроклимат, используя технологии своего времени. А какие были технологии кондиционирования у индейцев, африканцев, римлян? Дует ли еще ветер истории из современных систем кондиционирования?
С тех пор как люди начали сооружать жилища, строить дома, перед ними стоит задача не только создания защиты от угроз внешнего мира, окружающей среды, но и комфортных условий проживания в помещении: в нем не должно быть слишком душно, холодно или жарко, сыро или сухо, в воздухе не должно быть газа, пыли и болезнетворных микроорганизмов, он должен своевременно меняться и постоянно быть свежим - иначе говоря, вентилироваться и очищаться. Однако в те времена люди не обладали современными знаниями и технологиями для создания комфортного домашнего микроклимата, и им приходилось находить решения, связанные с использованием явлений дикой природы, законов физики и  естественных процессов перемещения воздуха для отопления или охлаждения жилищ. Природа и физика – фундаментальные логосы, и неудивительно, что с развитием технологий, многое из  богатого арсенала естественного управления климатом актуально и применимо по сей день.

Скальные жилища древних индейцев пуэбло 

Каменные жилища строились в каньонах на юго-западе США с XII века до н.э. по XIII век н.э., с использованием пассивного метода охлаждения: естественные скальные массивы закрывали жилища от отвесных солнечных лучей летом, обеспечивая прохладу в условиях сухого и жаркого климата, и открывали более низкому зимнему солнцу, не создавая препятствий свету и теплу.
В современной архитектуре этот способ используется следующим образом: дом ориентируется по экватору и строится с некоторым уклоном. Защита от прямых солнечных лучей производится с помощью ставен, жалюзи, штор, а также разнообразных навесов, в том числе растительных.
Пример такого современного дома с пассивной системой охлаждения: штат Вирджиния (США), континентальный климат. Дом расположен на склоне холма, крыша покрыта слоем земли и растительности, широко применяются навесы и другие системы затенения.

Африканские глиняные землянки

Дома в африканской саванне с древних времен и по сей день делаются из глины, а крыша из соломы. С одной стороны, это вызвано доступностью и экономичностью строительных материалов, с другой – в условиях жаркого тропического климата глиняные стены, обладая большой тепловой инерционностью, позволяют сохранить комфортную температуру внутри жилища, а соломенная крыша обеспечивает вентиляцию. Используется метод пассивного охлаждения.

Благодаря своей тепловой инерционности глиняные кирпичи широко применяются в качестве строительного материала и в наши дни. Современные методы отделки позволяют глиняным стенам выглядеть эстетично и в то же время обеспечивать отличный уровень теплоизоляции и экологичности

Внутренние дворики (перистили) в Древнем Риме

Перисти́ль (перистилиум) – это открытое пространство внутри дома (двор, сад или площадка), окруженное с четырех сторон крытой колоннадой. Использовался архитекторами Древнего Рима начиная с IV века до н.э, продолжает активно использоваться и сейчас. Здесь также применяется принцип пассивного охлаждения - крытая колоннада со всех сторон создает тень, водные сооружения – бассейны, фонтаны, ручьи – прохладу. Сначала бассейны представляли собой своеобразный водосборник – имплювий, дождевая вода в который стекала по специальным черепичным проемам – комплювиям.  Глубина имплювия была поначалу совсем небольшой, не более 30 см, что позволяло тем не менее собирать дождевую воду и использовать ее для хозяйственных нужд, так как в условиях жаркого засушливого климата приходилось экономить воду. Позже имплювии углубили и превратили в обычные бассейны.

В современной архитектуре внутренние дворики часто применяются не только как пассивная система охлаждения, но и как способ организации изолированного внутреннего пространства или связи помещений между собой. Водные сооружения перистилей выполняют не только охлаждающую, но и эстетическую функцию. 

Машрабия 

Машрабия – это узорчатые деревянные решетки, или витражи, закрывающие снаружи уличные балконы и окна либо использующиеся, как ширмы и перегородки, во внутренних помещениях здания. Являются элементом арабской архитектуры, стали применяться начиная с XII века н.э., наибольшее распространение получили в Египте, Ливане и Ираке. Узорчатая деревянная панель не препятствует естественной вентиляции помещений, в то же время создает тень, используя принцип пассивного охлаждения. Машрабии имеют отверстия разных размеров, маленькие внизу и большие вверху, что позволяет усилить воздушный поток со всех трех сторон эркера или балкона.

Машрабия продолжает широко использоваться как в арабской архитектуре, так и в западной, где ее аналогом по затенению и вентиляции является веранда с использованием жалюзи, функционирующая по тем же принципам.

Свайные жилища

Свайные жилища используются людьми по всему миру начиная с каменного века, преимущественно в условиях тропического климата. (На снимке: архитектура народа Батаки (Северная Суматра, Индонезия).) Жилища, построенные из пород дерева, устойчивых к воде, возвышаются над землей, что не только защищает дом от наводнения, но и позволяет, используя принцип пассивного охлаждения, добиться затенения под домом и обеспечить отличную естественную циркуляцию воздуха через полы помещения. Также в случае частых затоплений конструкция жилища быстро высыхает, что немаловажно в условиях жаркого и влажного тропического климата.

В прибрежных районах США, где существует опасность затопления, широко применяются при постройке домов высокие свайные конструкции, принцип действия которых основан на использовании пассивного охлаждения и естественной сквозной вентиляции. Дома на сваях иногда используются как склады для хранения припасов: сваи в этом случае затрудняют доступ животных к содержимому таких построек. В России – это лабазы, а в  Испании – оррео. Испанские оррео – своеобразные зернохранилища, поднятые на каменных колоннах и обеспечивающие защиту от грызунов и влаги. 

Ветроуловители

Бадгир в Иране и малкаф в Древнем Египте – ветроулавливающий архитектурный элемент, служащий для улучшения вентиляции и нормализации микроклимата внутри зданий. Используется в архитектуре Ближнего Востока на протяжении сотен лет, представляет собой один или несколько вентиляционных каналов, заключенных в массивную каменную башню, поднимающуюся от нижних помещений здания высоко над его крышей. Обычно используются четыре вентиляционных канала, выходящих во все стороны башни, и система заглушек, позволяющая открывать и закрывать эти каналы по отдельности, регулируя потоки воздуха.
В условиях жаркого климата высота башни позволяет использовать "каминный эффект", основанный на движении теплых воздушных масс вверх, а прохладных, в ночное время, вниз – внутрь здания. Прохладный ночной воздух попадает внутрь здания, спускается вниз и охлаждает каменные стены, нагретые за день. Нагреваясь, воздух поднимается и выходит через багдир наружу. Также используется эффект улавливания ветра и свежего воздуха.

В комплексе с использованием  водяного резервуара бадгир позволяет добиться охлаждения воды до низкой температуры, а за счет испарительного охлаждающего эффекта способствует увеличению влажности воздуха. Кроме того, позволяет обеспечить вентиляцию и кондиционирование всех помещений внутри дома.

Конструкции ветроуловителей, похожие на багдиры и малькафы, широко используются в Великобритании. Поворачиваясь по направлению ветра, они обеспечивают усиленную подачу свежего воздуха в системы вентиляции домов, оптимизируя энергетические затраты, и позволяют добиться комфортных климатических условий за счет естественной вентиляции.