User:HALA AL MALKAWI & AYA SHAFAQOJ/sandbox

التهوية الطبيعية هي عملية تزويد وإخراج الهواء من مساحة داخلية بلا استخدام نظام آلي ( ميكانيكي ). يشير إلى تدفق الهواء الخارجي الى مساحة داخلية نتيجة إلى الغط أو إختلاف درجات الحرارة. هنالك نوعان من التهوية الطبيعية تحدث في المباني:التهوية بالرياح المدفوعة و التهوية ( بالطفو / العوم ) المدفوع. بينما الريح هي الميكانيكية الرئيسية للتهوية بالرياح المدفوعة والتهوية بالطفو المدفوع يحدث نتيجة اتجاه قوة الطفو الناتج عن الاختلاف في درجات الحرارة الداخلية والخارجية.

الطريقة الضغط الثابت للهواء هو الضغط في سيل الهواء المتدفق الحر, ويصور في خطوط تساوي الضغط الجوي في خرائط الطقس. الاختلافات في الضغط الثابت ينشأ من الظواهر الحرارية في العالم والمناخ المحلي وينتج تدفق الهواء الذي نطلق علية اسم رياح. الضغط الديناميكي هو الضغط المبذول عندما تلامس الرياح ( شيء ) مثل هضبة أو بناء والتي توصف بالمعادلة التالية: where (using SI units): = dynamic pressure in pascals, س = ديناميكية الضغط بحساب باسكال = fluid density in kg/m3 (e.g. density of air),

(مثال : كثافة الهواء )	ف = كثافة السائل في كغم/م3 = fluid velocity in m/s. ي = سرعة السائل في م/ث. تأثير الرياح في المباني يؤثر في التهوية ومعدلات التسريب من خلالها ومرتبطة بفقدان الحرارة أو الكتسابها. تزداد سرعة الرياح من الارتفاع ويقل مع اتجاهنا الى الارض وذلك بسبب السحب الاحتكاكي. تأثير الرياح على شكل المباني يشكل مناطق من الضغط الايجابي في مهب الريح ( مواجهة الريح ) لجانب المبنى وضغط سلبي في اتجاه الرياح ( مهب الرياح) وجوانب البناء. وبالتالي شكل البناء وانماط الرياح المحلية أمر حاسم في تشكيل ضغط الرياح الذي سيقود تدفق الرياح في الفتحات. بالمصطلحات العلمية ضغط الرياح سيختلف بشكل كبير ويخلق تدفقات رياح معقدة واضطرابات وذلك من جراء التفاعل مع عناصر البيئة الطبيعية ( الاشجار, التلال ) وفي نطاق المناطق الحضرية ( المباني , الهياكل ).البناء العامي والتقليدي في مناطق مناخية مختلفة تعتمد بشكل كبير على التهوية الطبيعية للحفاظ على ظروف حرارية مريحة في المساحات المغلقة.

التصميم المبادئ الأساسية للتصميم تقدم في قوانين البناء ومواد أخرى متعلقة بها, وايضا تحتوي على توصيات متنوعة في نواحي معينة عديدة, مثل : -	موقع البناء واتجاهه. -	شكل البناء وابعاده. -	الأقسام الداخلية و التصميم ( النسق ). -	انماط الشبابيك, التشغيل , الموقع والأشكال. -	أنواع فتحات أخرى ( الأبواب, المداخن ). -	العناصر الخارجية ( الجدران, الواجهات ). -	ظروف ( عوامل ) التخطيط العمراني. مبادئ التصميم الاساسية التالية مختارة من (دليل تصميم البناء الكامل ) (Whole Building Design Guide), وهو برنامج من (المنظمة العالمية لعلماء البناء ) , -	تعظيم الرياح – التي تسببها التهوية وذلك بوضع الحافة في البناء متعامدة مع الرياح الصيفية. -	عرض منطقة التهوية الطبيعية يجب أن تكون ضيقة ( الحد الأقصى 13.7م [ 45 قدم ] ). -	كل غرفة يجب أن تحصل على مزودين منفصلين وفتحات للعادم. ضع (أقم ) العادم عالياً فوق المدخل ( المقبض ) لزيادة تأثير التراكم ( التكديس ). الشبابيك الشرقية عبر الغرفة ومقابلة لبعضها لزيادة التداخل في الغرفة في حين تتقلص العوائق لتدفق الريح داخل الغرفة. -	فتح الشبابيك يجب أن يكون قابل للاستعمال من قبل ( القاطنين ). -	الأخذ بالحسبان استخدام clerestories أو مناور التنفيس.

تهوية الرياح المدفوعة تهوية الرياح المدفوعة تعتمد على سلوك الرياح, في التعامل مع طوق ( غلاف ) البناء وفي الفتحات أو أجهزة تغيير هواء أخرى, مثل المداخل أو المداخن. لكميةبسيطة من مدخلين,معدل تدفق الرياح العابرة يمكن حسابه باستخدام المعادلة التالية: Q=Uwind√(Cp1-Cp2)/(1/A12C12)+(1/A22C22) (1) المعرفة في علم المناخ في المدن ( الحضر ) i.e   الرياح حول المباني حاسمة عند تقييم خاصية الهواء والحرارة المريحة داخل المباني, في حين تبادل الهواء والحرارة يعتمد على ضغط الرياح على الواجهات. كما يمكننا أن نرى في المعادلة (1), تبدل الهواء يعتمد خطياً على سرعة الرياح في المكان الحضري ( المدني ) عند موقع بناء المشروع المعماري.(ديناميكية الموانع الحسابية ) , الادوات ومنطقة النموذج يستخدمون في العادة لتصميم مباني ذات تهوية طبيعية. ملتقطوا الرياح المدفوعة عن طريق توجيه الهواء الى داخل وخارج المباني. بعض قيود التهوية بالرياح المدفوعة: -	عدم القدرة على التنبؤ والصعوبات في التسخير ( الاستغلال ) بسبب السرعة واختلاف الاتجاهات. -	جودة نوعية الهواء الذي يدخل إلى المباني من الممكن أن يكون ملوثاً, على سبيل المثال بسبب قربه من منطقة حضرية ( مدنية ) أو منطقة صناعية. -	من الممكن أن يخلق تيار هوائي قوي, عدم الراحة.

التهوية باستخدام دفع الطفو (للحصول على المزيد من المعلومات عن التهوية باستخدام إزاحة دفع الطفو (عوضاً عن مزج التهوية باستخدام خاصية دفع الطفو) استخدام خاصية الطفو في التهوية الطبيعية للمباني العالية تنشأ التهوية عن طريق خاصية الطفو بسبب تباين كثافة الهواء الداخلي وكثافة الهواء الخارجي, وذلك يكون وبشكل رئيسي بسبب اختلاف درجات الحرارة. حين يكون هناك اختلاف في درجات الحرارة بين كميتين مجاورتين من الهواء, تكون كثافة الهواء الأكثر حرارة أقل وبالتالي يصبح أكثر طفواً وسيرتفع فوق الهواء البارد ويُنتج تيار هوائي صاعد. وتحدث التهوية الصاعدة عبر إزاحة دفع الطفو في المباني في المدافىء التقليدية عادةً. أما قنوات التهوية الداخلية فهي شائعة جداً في معظم غرف الحمامات وأي نوع آخر من المساحات التي لا يصل إليها الهواء الطلق مباشرة. من أجل تهوية المبنى على نحو كاف عبر التهوية عن طريق دفع الطفو, يجب أن تكون درجة الحرارة داخل المبنى مختلفة عن درجة الحرارة خارجه ليصعد الهواء الداخلي الأكثر سخونة ويخرج من المبنى عبر الفتحات العليا. وإن كان للمبنى فتحات سفلية, فسيدخل عبرها الهواء الأكثر برودة والأكثر كثافة إلى المبنى وبالتالي تنتج تهوية تدفق صاعد. لكن إن لم تكن هناك فتحات سفلية في المبنى, عندئذٍ سيدخل الهواء الخارجي ويخرج الهواء الداخلي عبر الفتحات العلوية. بالرغم من ذلك, فالعملية الأخيرة هذه تجعل الهواء الطلق يصل إلى الطوابق السفلية, لأنه وبالرغم من اختلاط الهواء الخارجي المتدفق إلى الداخل مع الهواء الذي في داخل المبنى, إلا أنه أكثر كثافة من كتلة الهواء الداخلي مما يجعله يهبط إلى الأرض. وتزيد التهوية عبر خاصية دفع الطفو بازدياد فارق درجات الحرارة, وفي حالة التهوية عبر إزاحة دفع الطفو فتزيد بازدياد الارتفاع بين فتحات التهوية العليا والسفلى للمبنى. لكن حين تكون هناك للمبنى فتحات تهوية عليا وسفلى, فقد يكون هناك طابق بين تلك الفتحات تنشأ فيه مساحة محايدة, يحدث فيها تعادل بين الضغط الداخلي والخارجي (في غياب الريح). فيكون ضغط الهواء فوق ذلك المستوى إيجابي ويتدفق الهواء عبر أية فتحات تهوية تم صنعها في الطوابق المتوسطة في المبنى. أما ضغط الهواء تحت ذلك المستوى فيكون سلبي وبالتالي سيتدفق الهواء الخارجي إلى الداخل عبر أية فتحات تم صنعها في الطوابق المتوسطة للمبنى.وللتهوية عبر دفع الطفو أهميات عدة: (لا تعتمد على الرياح: بإمكانها أن تحدث في أيام الصيف الحارة حين تكون هناك حاجة شديدة إليها): -	تدفق ثابت للهواء (تبعاً للرياح). -	تحكم أكبر في اختيار الأماكن التي سيتم إدخال الهواء عبرها. -	طريقة مستدامة. قيود التهوية عبر دفع الطفو: -	تأثيرها منخفض بالمقارنة بتأثير تهوية الرياح حين تكون الرياح شديدة. -	تعتمد على تفاوت درجات الحرارة (الداخلية/الخارجية). -	قيود التصميم (الارتفاع, مواقع فتحات التهوية) وقد يتطلب التصميم تكاليف إضافية, (قنوات تهوية داخلية, مساحات أكثر ارتفاعاً). -	قد تكون نوعية الهواء الداخل إلى المباني ملوثة, فعلى سبيل المثال, قد تكون المباني واقعة في مناطق مدنية أو صناعية, (كما أن هذا قد يكون عامل مؤثر أيضًا في التهوية عبر دفع الريح).

قد تعتمد التهوية الطبيعة في المباني في المجمل على اختلاف ضغط الهواء حين تكون هناك رياح, لكن تأثير الطفو بإمكانه أ) أن يزيد عملية التهوية, ب) أن يضمن معدل تدفق الهواء حين تكون الرياح ساكنة. بالإضافة إلى أنه يمكن تطبيق التهوية عبر خاصية دفع الطفو بحيث لا يعتمد تدفق الهواء الداخل على اتجاه الريح فقط. وتبعاً لذلك, فقد توفر نوعية هواء محسنة في بعض البيئات الملوثة كالمدينة. وعلى سبيل المثال, بالإمكان سحب الهواء من المنطقة الخلفية أو الساحات الخلفية للمباني لتفادي الهواء الملوث والتلوث الضوضائي الذان قد يملآن الواجهات المطلة على الشوارع. وبإمكان الريح أن تزيد من تأثير دفع الطفو كما يمكنها تقليصها أيضاً اعتماداً على مدى سرعتها واتجاهها وتصميم مواقع مداخل ومخارج الهواء. لهذا السبب, يجب أخذ معدل سرعة الرياح في عين الاعتبار حين يتم التصميم تبعاً لتأثير قنوات التهوية الداخلية. ويمكن تقدير معدل تدفق التهوية الطبيعية للتهوية الطبيعية بالدفع عبر خاصية الطفو باستخدام فتحات متفاوتة الارتفاع من خلال المعادلة التالية[4]:

نظام الوحدات الإنجليزي (English units): Qs = معدل تدفق تدفق التهوية عبر خاصية دفع الطفو, قدم مكعب لكل ثانية (ft³/s). A = المساحة المقطعية للفتحة, قدم مربع (ft²) (تفترض التساوي بين مساحة المداخل والمخارج). Cd = معامل تفريغ الفتحات (القيمة النموذجية هي 0,62). g = التسارع الأرضي, وقيمته التقريبية على الأرض هي 32,2 (ft/s²). Hd = الارتفاع من نقطة الوسط للفتحة السفلية إلى نقطة الوسط من الفحة العلوية, تقاس بوحدة القدم (ft). TI = متوسط الحرارة الداخلية بين المدخل والمخرج, مقياس رانكين (°R). To = درجة الحرارة الخارجية, مقياس رانكين °R. نظام الوحدات العالمي (SI units): Qs = معدل تدفق تدفق التهوية عبر خاصية دفع الطفو, متر مكعب لكل ثانية (m³/s). A = المساحة المقطعية للفتحة, متر مربع (m²) (تفترض التساوي بين مساحة المداخل والمخارج). Cd = معامل تفريغ الفتحات (القيمة النموذجية هي 0,62). g = التسارع الأرضي, وقيمته التقريبية على الأرض هي 9.81  (m/s²). Hd = الارتفاع من نقطة الوسط للفتحة السفلية إلى نقطة الوسط من الفحة العلوية, تقاس بالمترات (m). TI = متوسط الحرارة الداخلية بين المدخل والمخرج, وحدة كيلفين (K). To = درجة الحرارة الخارجية, وحدة كيلفين K.

تقييم سير الأداء: إحدى الطرق التي يمكن أن نقيس بها سير تهوية مساحة طبيعية التهوية هي قياس تغيرات الهواء كل ساعة في مساحة داخلة. ولتكون التهوية فعالة يجب أن يكون هناك تبادل بين الهواء الداخلي في الغرفة والهواء الخارجي. وهناك طريقة معروفة نستخدمها لنقيس فعالية التهوية وهي غاز التتبع.[5] الخطوة الأولى هي إغلاق كل النوافذ والأبواب والفتحات في المكان, ثم يتم إضافة غاز التتبع إلى الهواء. بتوصية من جمعية الاختبار والأدوات الأمريكية, American Society for Testing and Materials (ASTM). البند E741, الطريقة النموذجية لإجراء اختبار تحديد التغيير في كتلة هواء مساحة محددة باستخدام غاز التتبع المخفف, ويصف هذا البند نوع غاز التتبع الذي يمكن استخدامه لإجراء هذه الفئة من الاختبارات, كما يوفر معلومات عن الخصائص الكيميائية والتأثيرات الصحية وسهولة اكتشاف هذا الغاز. [6] حالما يتم إضافة غاز التتبع, بالإمكان استخدام مراوح لتوزيعه بالتساوي في المساحة التي يُجرى فيها الاختبار. أما إن أردنا إجراء اختبار تحلل, يتم أولاً قياس تركيز غاز التتبع حين يكون تركيزه ثابتاً. بعد ذلك يتم فتح كل النوافذ والأبواب ويتم قياس تركيز غاز التتبع في تلك المساحة بتواظب لتحديد معدل تحلل غاز التتبع. ويمكن استخلاص تدفق الهواء عبر التدقيق في التغيير الناتج على تركيز غاز التتبع خلال تلك الفترة الزمنية. لمعرفة المزيد عن تفاصيل هذا الاختبار, الرجاء العودة إلى البند E741 من بنود جميعة الاختبار والأدوات الأمريكية ASTM. [6] المعايير: للحصول على المعاير المتعلقة بمعدلات التهوية, فإن الولايات المتحدة الأمريكية تعتمد على البند 62.1-2010 من بنود الجمعية الأمريكية لمهندسي التبريد والتدفئة وتكييف الهواء (ASHRAE) بند التهوية للحصول على نوعية هواء داخلي مقبولة (Indoor Air Quality7]). هذه المتطلبات هي لأجل "كل المساحات المعدة للبشر باستثناء المنازل المعدة للعائلات الفردية. بالإضافة إلى المنشآت المعدة لعائلات عدة والتي تتألف من 3 طوابق أو أقل بحيث تكون أعلى من المستوى المحدد, والمركبات والطائرات". خلال مراجعة هذه المعايير المذكورة عام 2010, تم تعديل الفقرة 6,4 لتحدد أن معظم المباني المصممة بأنظمة تكييف طبيعية يجب أن "تشمل أيضاً نظام تهوية آلي مصمم لتحقيق معايير معدل التهوية أو إجراءات الـ IAQ, في [ASHRAE 62.1-2010]. بحيث يمكن استخدام هذا النظام الآلي حين تُغلق النوافذ بسبب درجات الحرارة الشديدة في الخارج أو بسبب الضوضاء في الخارج أو لدواعي أمنية[7]. كما تشيير هذه المعاير إلى حالتَين استثنائيتَين لا تحتاج فيها المباني ذات التكييف الطبيعي إلى أنظمة آلية, وذلك حين: •	فتحات التهوية الطبيعية التي تتوافق مع متطلبات الفقرة 6,4 والتي تكون مفتوحة بشكل دائم أو هناك ضوابط تمنع إغلاقها طوال فترة الإشغال المتوقعة, أو... •	أنه ليس في المساحة خدمة معدات التسخين والتبريد . أيضاً, يمكن لسلطة لها ولاية قضائية أن تسمح بتصميم نظام تكييف لا يحتوي على نظام آلي بل يعتمد فقط على نظام طبيعي. وبالعودة إلى كيفية وجوب تصميم ضوابط أنظمة  التكييف, فإن هذه المعايير السابقة تشير إلى أنه يجب الأخذ بعين الاعتبار "أن علينا تنظيم تشغيل أنظمة التهوية الطبيعية والآلية بطريقة ملائمة". هناك مرجع آخر وهو البند 62.2-2010 من الجمعية الأمريكية لمهندسي التبريد والتدفئة وتكييف الهواء [ASHRAE]: التهوية للحصول على نوعية هواء داخلي مقبولة في المباني السكنية قليلة الطوابق (low-rise) [8]. هذه المتطلبات تنطبق على "منازل العائلات الفردية المنشآت المعدة لعائلات عدة والتي تتألف من 3 طوابق أو أقل بحيث تكون أعلى من المستوى المحدد, وتشمل المنشآت المُصنعة والوحدات السكنية", لكن لا يمكن تطبيقها على "المساكن المؤقتة كالفنادق والنُزل وملاجىء العجزة والمهاجع والسجون"[8]. أما فيما يتعلق بالمعايير المرتبطة بمعدلات التهوية, فإن الولايات المتحدة الأمريكية تعتمد على البند 55-2010: من معايير الجمعية الأمريكية لمهندسي التبريد والتدفئة وتكييف الهواء (ASHRAE). وهو بند الظروف البيئية الحرارية للتملك البشري (Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy) [9]. إذ أنه خلال عملية تنقيحه بقيت نطاقاته ثابتة ومطابقة لهدفه الحالي, وهي "تحديد تركيبة لعوامل البيئة الحرارية الداخلية والعوامل الشخصية التي تنتج ظروف بيئية حرارية يتقبلها أغلبية السكان في منشأة معينة".