在由化石能源驱动的空调变得普及之前，生活在恶劣气候中的人们只能通过自然方式来为空间通风以及控制室内温度。为此，他们考虑了几种外部因素，如他们的位置，太阳朝向以及风，他们所在区域的气候条件，以及本土材料。在这篇文章中，我们将探讨西亚和北非地区的古代文明是如何使用风塔来适应地区的恶劣气候，并提供在当代建筑中仍被使用的被动式散热解决方案，证明了对气候适应的当地方法对于当今的建筑环境的发展是基本的。
历史
捕风器，也被称为风塔，风斗，Malqaf, 或者 Badgir，是一种已在极端炎热气候国家被使用数千年的传统建筑降温元素。一些历史学家和考古学家在发现了以没有灰烬的烟囱状结构为特征的公元前3000年的波斯火神庙的废墟后，认为波斯人是风塔的发明者。其他人认为它们首先在北非沙漠被建造，特别是在埃及，因为可被追溯到公元前1300年的绘画在法老 Nebamun 的住宅的顶部展示了三角形元素，让历史学家相信风塔首先在埃及被发明。
多年来，风塔变得流行，可在中东，北非，西亚和中亚的国家被发现，因为它们有效的被动式通风方法。然而，因为它是一个特定地点的结构，其效率基于地区和气候环境而异，每个国家都根据其各自的环境特征调整了捕风塔的设计。
设计和功能
正如我们在关于自然通风及其在不同环境中的使用的文章中解释的那样，空气流动是由暖空气的上升和冷空气的下降形成的。随着地面之上的空气变得温暖，它会上升并形成一个低气压区。当空气继续上升，它会冷却并朝向水面移动，在那里下降并形成一个高压区，然后将冷空气推向地面。这种区域的运动就是形成风的原因。
风塔是一个由粘土，木或砖制成的烟囱状的结构，建在住宅、清真寺或储藏间的屋顶上以利用在更高位置循环的凉风，并将其向下引导，通过只使来风对面的竖井保持打开，使风穿过带有斜边的垂直开口（也被称为定向开口）。一旦凉爽的空气进入这个空间，在内部空间循环的温暖空气就从在捕风器对边创造的开口被推出。在没有凉风的区域，捕风器充当烟囱的作用，将温暖空气向上和向外推，通过塔的开口，调节家庭的室内环境。
风塔在不同国家的扩展产生了设计中的变化，导致了单向，双向，多向以及在某些情况下圆柱形的结构，所有这些都取决于风向以及建筑的确切位置。尽管没有一种万能的设计，传统的风塔是一种方形截面的垂直塔，有四个定向的或倾斜的开口，有时还有内部的叶片或竖井。塔的高度，边的数量，开口的数量，以及内部叶片的数量和位置都影响着捕风塔的效率，从而影响气流的速度和涡流。
如果特定区域的风从一侧吹来，那么风塔则仅需要一个向下的开口（非定向风塔），而如果它建在有着不同方向风的区域，则内墙或叶片被整合，以将塔划分成两个收集、引导以及释放空气的垂直的部分。另一方面，在有强风以及极端炎热的地区，捕风器有四条，六条或者八条边，有着内部的数层和横截面（多向风塔）。
风塔也经常建在qanat（阿拉伯语的通道/运河），一种用于干旱地区的系统，以确保房屋内的持续供水。由于这些运河起到蓄水池的作用且位于被从阳光完全遮蔽的区域（常位于地下），它们创造了因对流和蒸发产生的凉爽而密集的空气。被吸入运河的热空气与其中被暂时困住，无法上升到密度较低的地表空气中的空气混合，将冷空气推入内部空间。
当代语境
最近，人们变得更加有环保意识，选择更被动的解决方案来减少能源消耗和碳足迹。除了更加生态之外，自然通风也更加经济高效，并且依赖于自然的外部元素如风，内部空间及周边环境的温度。有些被动式通风方案包括单边通风，交叉通风，堆积通风以及烟囱效应。然而，数项研究已经表明风塔事实上比窗户更加有效，特别是在风循环受限的密集地区。
在更加现代的项目中，使用传感器控制面板或太阳能风扇的自动捕风器被使用，提供了半被动的冷却系统。这些结构不再使用粘土、砖和木进行建造，而是使用混凝土，铝，钢，木和石头，在一种更加现代化的语境下对塔进行了重新想象。制造商甚至创造了带有可阻止雨水和雪进入竖井的内置百叶的商业风塔。如今，伊朗的亚兹德市也被称为风塔之城，在天际线上创造了数百个传统元素。
译者：李孟圆
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资料来源:
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