اهمیت باد در طرح و ساخت محیط مسكونی از دیرباز مورد توجه بوده است. بادگیر، فناوری‌ای بر پایه‌ی طبیعی ترین روش تهویه است که بر طبق سرعت و جهت باد طراحی شده است.
در كشور ما در طی قرون متمادی تمام ساختمان‌ها با توجه به اقلیم و شرایط محیطی ساخته می‌شده است. آفتاب، باد، رطوبت، سرما و گرما و به طور كلی شرایط آب و هوایی و جغرافیایی، تاثیر مستقیمی در معماری سنتی ایران در مناطق مختلف داشته است.
بادگیر به عنوان یک سیستم سرمایشی، جزیی از ساختمان های مناطق گرم و خشک و یا گرم و مرطوب است که با قرار گرفتن در مسیر باد و هدایت کردن آن، در کاهش دما نقش مۆثری دارد.
این روش به نوعی طبیعی ترین روش تهویه ساختمان است.بادگیرهایی که در سراسر ایران در شهرهای مختلف وجود دارند، اشکال و انواع گوناگونی دارند که این تنوع هم به دلیل زیبایی و هم به دلیل تأثیر موقعیت جغرافیایی بر سرعت و جهت باد است. حتی بادگیرهای یک شهر مانند یزد به عنوان مثال، بسیار متنوع می باشند و انگار هیچ دو نوع بادگیری وجود ندارد که دقیقاً مانند هم طراحی شده باشند! هر ساختمان در یزد، با توجه به موقعیت آن، نقشه ی زمین، سلیقه ی معمار و ... بادگیری متفاوت دارد.
به طور کلی در ایران بادگیر با پلان دایره، شش ضلعی، هشت ضلعی، مربع و مستطیل دیده می شود. هم چنین از نام‌های باستانی و گوناگون بادگیر، مانند واتفر، بادهنج، باتخان، خیشود، خیش‌خان، خیشور، ماسوره و هواكپ برمی‌آید كه پدیده‌ای بس كهن است.
نحوه ی کار کردن بادگیر به زبان ساده این چنین است: هوای جاری بیرون از خانه را به داخل خود می‌کشند و با تشت‌های آبی که درون آنها تعبیه شده، هوا را خنک و سبک می‌کنند و به داخل خانه هدایت می‌کنند. در واقع باد پس از برخورد با سطوح فوقانی بادگیر، به دالان‌هایی هدایت می‌شود كه با سطح آب داخل حوضخانه برخورد كرده (مثل بادگیر باغ دولت آباد یزد) و فضای داخلی اتاق را خنك می‌كند و در مناطق مرطوب باد فقط از كانال‌های خشك عبور می‌كند (مثل بادگیرهای بنادر جنوبی) و فضای اتاق را تهویه می‌كند.
اجزاء بادگیرها
بادگیرها از قسمت های مختلفی تشکیل شده اند که برخی تنها به دلیل زیبایی به کار گرفته شده و برخی اجزاء در عملکرد بادگیر نقش ویژه ای دارند. این اجزاء عبارتند از:
تیغه: تیغه ترکیبی از خشت و آجر است که فضای کانال بادگیر را تقسیم بندی می کند. تیغه دو نوع دارد: تیغه ی اصلی و تیغه ی فرعی.
* تیغه ی اصلی: دیواره هایی در فضای کانال است که تا مرکز برج ادامه می یابند و کانال بادگیر را به کانال های کوچک تر تقسیم می کنند.
* تیغه ی فرعی: دیواره هایی در فضای کانال است که تا مرکز برج ادامه نمی یابند و فقط تا عرض دیوارهای خارجی پیش می روند. تیغه های فرعی در نمای بادگیرها همچون پره های کانال کولر نمایان می شوند.
منفذ: منفذ عنوانی است که بر روی محل عبور هوا در فضای بادگیر گذاشته‌اند.
قفسه: قفسه رأس بادگیر است که مجاری عبور دهنده جریان هوا را شامل می شود.
ساقه: فضای حد فاصل قفسه و بام، ساقه نام دارد.
بادگیرها معمولاً یك طرفه، چهار طرفه و یا هشت طرفه می باشند که این امر بستگی به شرایط اقلیمی و جغرافیایی آن منطقه دارد. به عنوان مثال در شهر یزد تمامی بادگیرها مرتفع و چهار طرفه یا هشت طرفه هستند؛ ولی 50 کیلومتر ان طرف تر در شهر میبد، بادگیرها کوتاه و یک طرفه هستند! دلیل اصلی این تفاوت این است که در میبد بادی که از سمت کویر می آید، گرد و غبار بسیاری با خود می آورد؛ در نتیجه بادگیرها باید پشت به این باد کویری، و رو به باد مطلوب بی گرد و غبار ساخته شود. ولی در یزد، چون بین دو رشته كوه قرار گرفته، بادهای كویری كمتر جریان دارد و می توان بادگیرهای مرتفع چند طرفه احداث نمود.
از مزایای بادگیرها
* بادگیر از مظاهر و سمبل های علم و تمدن ایرانی است.
*منبع اصلی انرژی در فناوری بادگیر، انرژی تجدیدپذیر باد است که نگرانی از بین رفتن آن برای نسل های آینده وجود ندارد.
* از بادگیرها هم چنین به عنوان سردكردن فضای سرداب برای نگهداری مواد غذایی و نیز خنك نگهداشتن آبِ آب انبارها استفاده می شد. تا پیش از پیدایش یخچال برقی، در بسیاری از خانه ها مواد غذایی را در محوطه زیر بادگیر نگاه می داشتند تا خنک بماند و دیرتر فاسد شود.
* هرچند امروزه بادگیر در شهرهای شلوغ کارکرد قبل را نمی تواند داشته باشد، اما امروزه می‌توان از بادگیر به عنوان مكمل سیستم تهویه و سرمایشی ساختمان استفاده كرد و تنها زمانی كه باد دیگر نتواند پاسخگوی نیاز ساكنان باشد باید از تاسیسات مكانیكی بهره گرفت.
* بادگیرهای سنتی را می توان یک نمونه عالی هنر مهندسی به شمار آورد که در حالی که هوای بیرون بسیار گرم است و آتش از آسمان می بارد، بدون صرف هیچ گونه انرژی و تنها با طراحی مناسب سیستم هدایت هوا، شرایط خنک با تفاوت دمایی حدود 30 درجه با بیرون را فراهم می کنند. البته خالی از لطف نیست بدانید بادگیر کار تهویه فضاهای داخلی را نیز انجام می دهد.
بادگیر از برجكی تقریباً مرتفعتر از جاهای دیگر خانه تشكیل شده است. عموماً بادگیرها بر روی قسمتی از خانه های كویری به نام حوضخانه بنا می شده اند. حوضخانه ایوانی كوچك بوده است كه در انتهای اتاق های تابستانی هر عمارت قرار داشته است.
بادگیرها عموماً از خشت و گل ساخته می شده اند و برای محكم بودن آنها در مقابل وزش باد از تیرهای چوبی در ساختمان استفاده می شده است. به صورت تزئینی با آجرهای نقشدار آراسته می شد و دارای منفذهای ورودی به صورت قوسهای زیبایی بوده اند.
بعضی از بادگیرها فقط از طریق جابجایی هوا (Convection) داخل بنا را خنك می سازند و بعضی دیگر هم از طریق جابجایی هوا و هم از طریق تبخیر (Evaporation) این کار را انجام می دهند. به طور مثال، سیستم سرمایشی بادگیر باغ دولت آباد با روش دوم است، بدین صورت كه جریان هوا پس از ورود به داخل ساختمان از روی یك حوض كوچك رد می شود و سپس از آنجا به سایر اتاق ها جریان پیدا می کند.
یک اتاق هشت ضلعی با درهای زیاد زیر بادگیر قرار دارد، که هر وقت اتاق خاصی را بخواهند خنک کنند، در بین آن اتاق و اتاق هشتی را باز می کنند در نتیجه هوای خنک جریان پیدا می کند.
بادگیر در هر شرایط اقلیمی به گونه ای ویژه عمل می کند. به عنوان مثال در مناطق گرم و خشک، آب سریع تر تبخیر می شود، در نتیجه هوا خنک تر شده و هم چنین این تبخیر آب باعث مرطوب شدن هوای اتاق می شود. ولی در بادگیرهای جنوب کشور که آب و هوای مرطوب و شرجی دارند، بادگیر تنها نقش خنک کننده داشته و هوا را در داخل اتاق به گردش می اندازند.
هم چنین اختلاف دمایی از اصول کار بادگیر است. هنگامی كه وزش بادی در خارج از بنا به صورت محسوس وجود ندارد، هوای گرم داخل ساختمان بالا می رود و از طریق بادگیر به خارج منتقل می شود و بدین صورت كماكان یك جریان هوا در داخل ساختمان برقرار می گردد. البته شدت آن كمتر از مواقعی است كه باد در محیط خارج جریان داشته باشد.
در شب نیز هوای بیرون سرد می شود، و به سمت پایین حركت می کند. این هوا در اثر حرارت ذخیره شده در دیواره ها گرم شده و به بالا می رود و این چرخه تا هنگامی كه دمای دیوارها و هوای بیرون یكی شود ادامه می یابد.
عوامل مۆثر بر عملکرد بادگیر
عوامل بسیاری بر نحوه ی عملکرد بادگیرها اثر می گذارد. این عوامل عبارتند از:
* اثر نرخ جریان جرمی هوا: در یک بادگیر، نرخ جریان جرمی هوا در طول روز متغیر می باشد. بیشترین تاثیر از میزان جریان جرمی هوا زمانی حاصل می شود که این نرخ تبخیر بیشتری را باعث شود، یعنی حجم بیشتری از رطوبت موجود در سطح مرطوب تبخیر گردد که این عمل ضمن افزایش راندمان تبخیر، دمای هوا را به میزان بیشتری کاهش می دهد.
* اثر سرعت باد: سرعت باد متناسب با نرخ جریان جرمی هوا است. افزایش سرعت باد باعث می شود تا زمان کمتری برای تبخیر بهینه وجود داشته باشد و در نتیجه راندمان تبخیر کاهش یابد. هرچه سطح مقطع ورودی بادگیر بیشتر باشد، حجم بیشتری از هوا با یک سرعت مناسب وارد ساختمان شده و راندمان تبخیر بهبود می یابد.
* اثر هندسه و سطح مقطع بادگیر: چنانچه حجم هوای ورودی بیشتر باشد و البته با یک سرعت مناسب به سطح مرطوب برسد که فرصت کافی برای تبخیر وجود داشته باشد، آنگاه راندمان مطلوبی را باید از بادگیر انتظار داشت. آنچه این اتفاق را میسر می سازد، چگونگی هندسه مقطع بادگیر است که باید به گونه ای باشد که بیشترین حجم هوای موجود را در یک سرعت ثابت و مناسب را هدایت کند.
* اثر ضخامت و هندسه سطح مرطوب: مساحت سطح مرطوب متناسب با میزان تبخیر می باشد؛ یعنی هرچه مساحت سطح مرطوب بیشتر باشد، میزان تبخیر بیشتر می شود..
ایرادات بادگیر
* به هر حال مقداری گرد و غبار وارد فضای داخل بنا می شود. * پرندگان، جانوران و حشرات نیز از طریق مجرای بادگیر وارد فضای داخل می شوند. * كنترل كامل مقدار جریان هوا و میزان رطوبت و برودت میسر نمی باشد.
نکته ی جالب اینجاست که جهت تقویت عملكرد خنك سازی بادگیر و استفاده از تبخیر آب، از روش های دیگری نیز استفاده می شده است. به عنوان مثال در شهر بم بادگیری وجود دارد كه از ساختمان حدود 50 متر فاصله دارد و با یك كانال زیرزمینی به آن مرتبط است. در بالای این كانال یك باغچه قرار دارد. بعد از آبیاری باغچه، رطوبت آن به دیوار های كانال ارتباطی نفوذ می كند و نسیم بادی كه از بادگیر به سمت ساختمان جریان دارد را خنك تر می نماید. در بعضی از موارد نیز در روی دهانه بادگیر حصیر، سفال و یا بوته های خار قرار می دادند و روی آن آب می پاشیدند و بدین طریق رطوبت و برودت های هوای ورودی را افزایش می دادند.
