אדריכלות ירוקה - אוורור טבעי 

אוורור טבעי מושג בעקבות מיקום נכון של המבנה ובעיקר בעקבות מיקום נכון של הפתחים במבנה. אוורור טבעי, ללא אמצעים מלאכותיים, הנקרא גם אוורור פסיבי,  מספק אוויר צח רווי בחמצן אל חללי הפנים ומפנה אדי מים וגזים רעילים. האוורור הטבעי גורם לשיפור בהרגשה ובנוחות דיירי הבית. משב הרוח על גוף האדם גורם לשינוע האוויר החם בקירבת הגוף ועל ידי עירבול והזזת האוויר, תחושת החום יורדת, והשהיה במקום הופכת להרבה יותר נעימה ונסבלת. תחושה נעימה בתוך הבית בתקופות החמות ואף בתקופות המעבר תצמצם מאוד את השימוש במזגן ובצריכת החשמל.

שיטות עיקריות להשגת אוורור טבעי

אוורור הטבעי מנצל שתי עקרונות:

1. תנועת האוויר מחוץ למבנה – תנועת אוויר ישירה לתוך המבנה גורמת לחדירה ישירה של משב אוויר; מצד שני, תנועת אוויר משיקה למבנה גורמת לשאיבת אוויר מתוך המבנה על ידי יצירת הפרשי לחצים בין פנים הבית לבין החוץ, ובכך גורמת לשאיבת אוויר מהמבנה החוצה.
2. נטיית אוויר חם לעלות – האוויר החם הוא יותר קל מהאוויר הקר ולכן נוטה לעלות לכיוון מעלה.

כיווני הרוח

האוורור הטבעי  מושג על ידי ניצול נכון של תנועת האוויר, לכן מאוד חשוב לאסוף את המידע לגבי כיווני תנועות הרוח בתלוי בשעות היום ובתלוי במקום המגורים.

כיווני הרוחות הנפוצים באזורים השונים בארץ הם קבועים למדי. למשל, אנשים הגרים באזור החוף, יודעים שלאורך כל השנה, בשעות הבוקר רוחות נושבות מכיוון מזרח ובשעות אחר הצהריים ובערב נושבת בריזה מערבית.

מרכזי מדידה מקומיים יכולים לספק נתוני רוח מדויקים יותר לעונות השונות. בהתאם למיקומו של המגרש ניתן לקבוע מהיכן נושבת הרוח ולפי כך לכווון את הפתחים במבנה.

ניתן לקבל מידע יותר מפורט מהאתר energy.gov.il, באתר זה ניתן למצא מספר קבצים המתארים במדוייק את משטר הרוחות לפי האיזורים השונים בארץ.

השיטות הפשוטות

להשגת אוורור טבעי יש לשאוף למיקום שתי פתחים בכל חלל, רצוי בכיוונים מנוגדים. השפעת הרוח תהיה כמובן הגדולה ביותר כאשר אחד הפתחים מופנה לכיוון זרימת הרוח. בהמשך נלמד שניתן להשתמש היטב בזרימת האוויר הטבעית גם כאשר אף פתח אינו פונה ישירות לכיוון הרוח.

הכיוון הכללי של זרימת הרוח משתנה מעט באיזורים השונים בארץ אבל הכיוון הכללי של הרוח בישראל הוא מכיוון מערב לכיוון מזרח.

כיווני הרוחות הנפוצים באזורים השונים הם קבועים למדי. כל מי שגר באזור החוף, למשל, יודע שלאורך כל השנה הוא יזכה ברוחות מזרחיות בשעות הבוקר ובבריזה מערבית בשעות אחה"צ. נתוני רוח מדויקים יותר לעונות השונות ניתן לקבל ממרכזי מדידה מקומיים. מיקום נכון של המבנה והפתחים שבו יאפשר לרוחות הללו לחדור אליו ולצננו

כדי לנצל את הכלל השני של האוורור הטבעי נמקם את הפתחים בגבהים שונים בחלל. הפתח הנמוך יותר משמש לקליטת אוויר חדש נקי וקר מחוץ לחלל, ואילו הפתח הגבוה יותר משמש לפליטת אוויר החם שנוצר בחלל. מיקום של פתחים בגבהים נכונים בחלל מאפשר לתחלופה תמידית של האוויר בתוך החלל. האוויר שבתוך החלל מתחמם באופן תמידי על ידי גוף האדם, על ידי מכשירי חשמל, ועל ידי התאורה שבחלל. האוויר החם נוטה לעלות כלפי מעלה, וכך נוצרת תנועת אוויר תמידית בתוך החלל גם כאשר אין זרימה של אוויר מחוץ למבנה.

בתקופות החמות נדאג ששני הפתחים ישארו פתוחים ובתקופות הקרות נקפיד בעיקר על סגירת הפתח העליון וזאת כדי לשמור את האוויר החם בתוך החלל.

פטיו - אוורור באמצעור חצר פנימית

החצר הפנימית היא שיטה מאוד שימושית וישנה באדריכלות המזרח התיכונית. השימוש בפטיו מאוד נפוץ בעיקר באיזורים יבשים עם לילות קרים כמו באיזור השפלה, הנגב וירושלים. באיזורים לחים ולילות חמים, הפטיו פחות שימושי ולא יעיל לקירור פסיבי של המבנה.

הפטיו משמש בעיקר לשיפור האוורור טבעי הפסיבי וגם להגדלת כמות האור החודר למבנה במשך היום. הפטיו גם משמש לתוספת פינה ירוקה ומפתיעה במרכז המבנה. את בעיית מעבר החום והקור מתוך ולתוך המבנה דרך חלונות הפטיו ניתן לפתור על ידי התקנת זגוגיות כפולות מבודדות.

הפטיו מנוצל במספר רב של שיטות, השיטה המוכרת יותר היא החצר הפנימית התחומה מכל הצדדים בארבע קירות, או חצר התחומה בשלוש קירות בלבד. ניתן להפנות את הצד הפתוח בפטיו התחום בשלושה צדדים, לכיוון שממנו נושבת הרוח ובכך לשפר את כמות ואיכות האוויר הנכלאת בפטיו.

בתקופה החמה, הפטיו משמש לכליאת אוויר קר במהלך הלילה. במהלך הלילה פותחים את החלונות הפונים לכיוון הפטיו, האוויר הקר מצטבר בפטיו שוקע לכיוון רצפת הפטיו חודר לתוך המבנה ומקרר את מסה הטרמית. במהלך היום, כאשר האוויר מתחמם, סוגרים את החלונות הפונים לפטיו וכך המסה הטרמית בתוך המבנה ממשיכה לצנן את המבנה. לקראת הערב כאשר האוויר בתוך המבנה הופך ליותר חם מהטמפרטורה החיצונית, אז נפתח את החלונות החיצוניים וגם את החלונות הפונים לכיוון הפטיו. האוויר בתוך הפטיו שהתחמם במשך היום שואף לעלות למעלה וסוחף גם את האוויר החם שבתוך המבנה. תנועה זו גורמת לזרימת אוויר לתוך המבנה מהפתחים החיצוניים (תנועת אוויר הפוכה מהתנועה המתוארת בשרטוט להלן).

ניתן לשפר את איכות האוויר המוזרם לתוך המבנה על ידי הוספת מזרקה או בריכת נוי שתעלה מעט את לחות האוויר הזורם לתוך המבנה. בתקופת החורף ניתן לסגור את תקרת הפטיו שישמש כחממה ובכך לכלוא בפטיו אוויר חם שיסייע לחימום החללים הסמוכים לפטיו.

עבור פטיו המשמש גם כחצר לביקור ולישיבה, רצוי להקפיד על יחס בין גובה הקירות לאורכם; היחס המינימלי הוא 1:1, והיחס האופטימאלי הוא כ-2:1, כלומר האורך כפול מהגובה. חריגות מיחסים אלו אלה ישליכו על התחושה בפטיו. קירות גבוהים יותר מאורכם יוצרים בפטיו תחושה של פיר להחדרת אור טבעי

פתרונות לאוורור שאינו מפולש

אוורור מפולש הוא היעיל ביותר, האורור זה נוצר על ידי הפרשי לחצים ומתקבל על ידי פתחים הנמצאים על קירות שונים. רצוי למקם את פתח כניסת הרוח לכיוון ניצב לכיוון זרימת הרוח השלטת. את פתח היציאה ניתן למקם על קיר המנוגד לפתח הכניסה, על הגג, או על קיר צדדי כאשר פתח היציאה מרוחק מפתח הכניסה.

אוורור שאינו מפולש הוא פחות יעיל, ומושג על ידי פתחים הנמצאים על אותו הקיר או על קירות סמוכים כאשר הפתחים קרובים האחד לשני.

הפיתרון: במקרה שאין אפשרות להשיג אוורור מפולש ניתן לנקוט במספר דרכים לשיפור זרימת האוויר בתוך החלל. הדבר מושג בעיקר על ידי הוספת מדפים אנכיים לאיסוף הרוח לצורך אילוץ החדרת הרוח למבנה ומצד שני מדפים אנכיים לצורך בלימת הרוח דבר היוצר תת לחץ סמוך לחלון וגורם ליציאת האוויר מהמבנה החוצה.

כאשר לא ניתן להשיג אוויר מפולש ותנועת האוויר במקום היא יחסית מוגבלת, האדריכל יכול להשתמש בשיטת מאולצות יעילות אחרות בכדי לשפר את זרימת האוויר הטבעי במבנה. אביא כאן שתי שיטת בהן ניתן להשתמש: ארובת רוח וארובה טרמית.

ארובת רוח

באנגלית השיטה נקראת wind catchers ובערבית מלקף.

באיזורים רבים במזרח התיכון השתמשו בעבר ועדיין משתמשים בשיטת ארובת רוח להחדרת אוויר טבעי מהחוץ לתוך המבנה. בדרך כלל הסיבה לשימוש בשיטה זו נבעה מחוסר אפשרויות אחרות להחדיר אוויר צח לתוך המבנה; לדוגמא, מבנה בישוב צפוף עם תנועת רוח מאוד דלילה או במבנים פנימיים עם קורות חיצוניים צמודים למבנים שכנים.

הארובה נבנית צמוד למבנה ומוגבהת, עד לאיזור חשוף לרוח חופשית ממכשולים. בקצה העליון של הארובה נמצא פתח המופנה לכיוון זרימת הרוח ובתחתית הארובה פתח לתוך המבנה, בנקודה נמוכה יחסית במבנה. האוויר הקר מחוץ המבנה, נלכד בקצהו העליון של הארובה גולש למטה עד לתחתית הארובה ומשם חודר לתוך המבנה. האוויר החם בתוך המבנה יוצא מפתחים הממוקמים באיזור גבוה בתוך המבנה, וכך נוצרת תנועת רוח תמידית.

ניתן להוסיף עזרים לשיפור חדירת האוויר המוזרם; על ידי הוספת מאווררים ניתן להאיץ את זרם האוויר החודר ועל ידי הוספת מתקנים להתזת מים ניתן להוסיף לחות. התזת המים מאוד יעילה לצינון המבנה באיזורים יבשים וחמים כמו בנגב.

בשיטה אחרת, ארובת הרוח יכולה לשמש לפליטת האוויר החם מתוך המבנה. בשיטה זו, הפתח לתוך המבנה מצוי במקום גבוה יחסית במבנה, והפתח בקצה העליון של הארובה פונה לכיוון מאונך או הופכי לכיוון זרימת הרוח. גם בשיטה זו ניתן להוסיף מאוורר להאצת זרימת האוויר מתוך המבנה החוצה.

ארובה טרמית

האדריכל מוסיף למבנה ארובת רוח. בחלקה התחתון הארובה מקשרת בין מספר חללים במבנה ובקצה העליון הארובה בולטת מעט מעל המבנה (כשני מטרים). קצה העליון של הארובה עשוי מחומר קל (כמו אלומיניום) וצבוע בצבע כהה. בצורה זו הארובה מתחממת בחלקה העליון על ידי קרני השמש. האוויר שבחלק העליון שבארובה מגיע לטמפרטורות הגבוהות בכ-30 מעלות מטמפרטורת האוויר שבחוץ. הפרשי הטמפרטורות גורמות לאוויר בתוך הארובה לעלות למעלה וכך האוויר נשאב לתוך הארובה מתוך החללים אליהם מקושרת הארובה.

ניתן לשלוט על מהירות האוויר החודר לתוך תעלות הארובה על ידי הוספת תריסים בפתחים המובילים לארובה.

ישנן שיטות נוספות המאפשרות להשתמש בארובה הטרמית, למשל על ידי שימוש בחלון כפול; חלל האוויר הנוצר בין שתי החלונות מתחמם על ידי קרני השמש, האוויר החם עולה למעלה ונפלט דרך פתח הנמצא בחלקו העליון של החלון החיצוני. האוויר מתוך החדר נשאב החוצה דרך פתח הנמצא בחלק התחתון של החלון הפנימי.

מאמר זה מלמד שניתן למצא פתרונות הולמים לכל מצב נתון, צריך לפנות לבעל מקצוע מתאים כדי להשיג את התכנון והפיתרון הנכון למבנה.

קישור למאמר המקורי: אדריכלות ירוקה – אוורור טבעי