از مشخصه های معماری اقلیمی در مناطق گرم و خشک و گرم و مرطوب، وجود حیاط مرکزی است. این فضای ویژه قابلیت آن را دارد تا به عنوان یکی از راهکارهای غیرفعال تامین آسایش حرارتی در ساختمان نقش ایفا کند. یک حیاط مرکزی فضایی ایمن، خصوصی و آرامش بخش است که موجبات شکلگیری تهویه طبیعی، روشنایی روز و ارتباط بصری با طبیعت را فراهم می کند.

کاخ الباهیه. مراکش

به طور کلی دلایل بهره گیری از حیاط مرکزی در ساختمان ها عبارت است از:

• اثر مثبت روانی – اجتماعی: به دلیل ایجاد حس امنیت و محرمیت
• تاثیر مثبت بر مصرف انرژی: به دلیل قابلیت اصلاح خرداقلیم در ساختمان با تعدیل دمای بالا و هدایت جریان ملایم باد و تنظیم میزان رطوبت
• اثر مثبت بر معماری: به دلیل آنکه همانند هسته و مرکز ساختمان عمل می کنند و فضاهای مختلف را به یکدیگر مرتبط می سازند
• تاثیر مثبت اقتصادی: فرم حیاط مرکزی و نحوه ی ساخت و ساز ساختمان می تواند تاثیری مثبت بر جنبه ی مالی پروژه داشته باشد. طراحی حیاط مرکزی به بهینه سازی استفاده از زمین کمک می کند، چراکه دیگر نیاز به در نظر گرفتن حیاط متداول در بیرون ساختمان نیست، به ویژه در شرایطی که همسایگی ها به زمین اشراف دارند. همچنین هزینه ی اجرا و نگهداری ساختمان در این حالت به شکل چشمگیری کاهش می یابد.

عملکرد انرژی حیاط مرکزی

برای ساختمان ها، به ویژه کاربری های تجاری، روشنایی مصنوعی معضل بزرگی در بحث مصرف انرژی محسوب می شود. استفاده از روشنایی مصنوعی همچنین بر بار سرمایش و گرمایش ساختمان تاثیر منفی دارد. مطالعات بسیاری در معرفی فرصت های بهبود عملکرد انرژی ساختمان ها، استفاده از حیاط مرکزی را پیشنهاد داده اند؛ چراکه روشی جهت افزایش روشنایی طبیعی و در پی آن، به حداقل رساندن بار سرمایش و گرمایش و برق مصرفی فضاهای داخلی محسوب می شود.

تناسبات، جهت گیری، شکل و اندازه، ارتفاع، کنترل سایه اندازی، نوع جداره های نورگذر و نسبت WWR و جرم حرارتی دیوارها، مواردی است که می بایست در طراحی حیاط مرکزی مورد توجه قرار گیرند. طراحی نامناسب و یا ضعیف می تواند چالشی به پروسه ی کنترل دما، خیره گی و مصرف انرژی در ساختمان اضافه کند.

دیاگرام ساده عملکرد سرمایشی حیاط مرکزی

شکل حیاط مرکزی

طی چندین مطالعه تلاش شده تا اندازه ی بهینه ی حیاط های مرکزی با فرم های مدور، چندضلعی، مربعی و مستطیلی شکل در اقلیم ها و عرض های جغرافیایی مختلف بدست آید. بر اساس یکی از این مطالعات، تغییر تناسبات در حیاط مرکزی با فرم مدور، بر میزان سایه اندازی و یا در معرض تابش مستقیم خورشید بودن، اثر چشمگیر دارد و نمونه های با ارتفاع کمt بهتر از نمونه های عمیق عمل می کنند. از طرف دیگر، بر اساس شبیه سازی های انجام شده مشخص گردید در ساختمان های با حیاط های مرکزی عمیق نیاز کمتری به مصرف انرژی جهت تامین بار سرمایش وجود دارد. بر اساس تحقیقی دیگر، حیاط مرکزی مربعی شکل با تناسبات مختلف و در چهار منطقه ی مختلف مدلسازی شد و اثر فرم آن بر سایه اندازی و میزان دریافت تابش مستقیم مورد بررسی قرار گرفت. نتیجه نشان می دهد که ارتفاع بهینه ی حیاط مرکزی جهت دستیابی به عملکردی مطلوب در تابستان و زمستان، سه طبقه در اقلیم گرم و مرطوب، دو طبقه در اقلیم گرم خشک و معتدل و یک طبقه در اقلیم سرد است.

تهویه در حیاط مرکزی

تهویه ی طبیعی به شدت وابسته به ویژگی های بازشوهای ساختمان است. استفاده از سیستم های مکانیکی، باعث شده تا این مسئله نادیده گرفته شود اما باید توجه داشت که مزیت بهره گیری از تهویه ی طبیعی، افزایش کیفیت هوای داخل و صرفه جویی در انرژی است. در نتیجه می تواند به عنوان یکی از مهمترین راهبردهای دست یابی به ساختمان سبز مدنظر قرار گیرد. بر اساس تحقیقی که صورت گرفته، در کنار بادگیرها، تمهیدات دیگری مانند آتریوم، حیاط مرکزی، سقف گنبدی و دیوار بادشکن در صورتی که به عنوان بخشی از ساختمان در نظر گرفته شده باشند و طراحی شوند، تاثیری قابل ملاحظه بر کیفیت هوای داخل خواهند داشت. همچنین مشخص گردید که حیاط مرکزی به عنوان یک زون انتقالی، با اصلاح خرداقلیم در محدوده ی ساختمان و افزایش سرعت جریان هوا در داخل ساختمان، شرایط آسایش را بهبود می بخشد. همین خاصیت باعث می شود تا حیاط مرکزی در اقلیم گرم و مرطوب، استراتژی کارآمدی محسوب شود. در این اقلیم و در فصل تابستان، هدایت باد به فضای داخلی جهت تعدیل گرما و رطوبت و بهبود آسایش حرارتی به شدت مورد نیاز است و این استراتژی در این شرایط و از لحاظ مصرف انرژی بسیار اثربخش است.

کانالیزه شدن جریان هوا به داخل فضا از طریق بازشوها 

حیاط مرکزی به کمک بازشوهای بزرگ (درب ها، تاق سردرها و...)، می تواند باعث شکلگیری یک فضای بسته جهت کانالیزه کردن و هدایت جریان هوا و در نتیجه ایجاد جریان همرفتی تهویه ی طبیعی در داخل و خارج از ساختمان شود. مطالعات انجام شده بر عملکرد بازشوهای ساختمان دارای حیاط مرکزی در تونل باد و بررسی بازشوهای بهره برداری شده در وضعیت های مختلف، نشان می دهد که بازشوهای عمودی سرعت جریان هوا را در داخل حیاط مرکزی افزایش می دهند. همچنین مشخص گردید که تاثیر بر سرعت افزایش جریان هوا، به تناسبات و موقعیت بازشوها بستگی دارد. در نتیجه نحوه ی توزیع و وضعیت بازشوها می بایست در جهت بهبود تهویه ی طبیعی و تامین روشنایی روز صورت بگیرد. 

روشنایی طبیعی و حیاط مرکزی

جهت تعیین میزان مصرف انرژی، پتانسیل صرفه جویی انرژی و درجات روشنایی روز در یک شبیه سازی انجام شده بر وضعیت یک ساختمان متداول و یک ساختمان دارای حیاط مرکزی، اثر تعداد طبقات، نوع جداره های نورگذر، ضخامت دیوارها و نوع عایقکاری بر عملکرد حیاط مرکزی مورد بررسی قرار گرفت. نتیجه ی آنالیز میزان روشنایی روز حاصله در دو ساختمان، نشان می دهد که حیاط مرکزی میزان بیشتری از نور روز را بدون ایجاد خیره گی به داخل ساختمان هدایت می کند.

خانه ی طباطبایی ها. کاشان

طراحی حیاط مرکزی در مناطق مختلف با کمی تفاوت، تقریبا شبیه به یکدیگر است. این تفاوت ها به مصالح و فناوری های در دسترس و ویژگی های اقلیمی بستگی دارد. این مسئله شامل نوع مصالح و نازک کاری فضاهای داخلی، تناسبات و فرم حیاط مرکزی نیز می شود. هماهنگی میان هندسه ی حیاط مرکزی، میزان محصورسازی، جهت گیری و میزان دسترسی به جریان باد می توانند در بهبود شرایط خرد اقلیم حیاط مرکزی عمل کنند.

منابع:

An Investigation on Energy Efficient Courtyard Design Criteria- Tofigh Tabesh, Begum Sertyesilisik

Shading simulation of the courtyard form in different climatic regions- Ahmed S. Muhaisen