क्रॉस वेंटिलेशन

क्रॉस वेंटिलेशन प्राकृतिक घटना है जहां हवा, ताजी हवा या हवा किसी खुले स्थान से प्रवेश करती है, जैसे कि खिड़की, और सीधे स्पेस के माध्यम से बहती है और भवन के विपरीत दिशा में छेद से बाहर निकलती है (जहां हवा का दबाव कम होता है) | इससे हवा की ठंडी धारा उत्पन्न होती है और साथ ही पूरे कमरे में खुले क्षेत्र से संरक्षित क्षेत्र तक वायु प्रवाह उत्पन्न होता है। इस प्रभाव के लिए उपयोग किए जाने वाले अन्य शब्दों में सम्मिलित हैं, इसमें क्रॉस-ब्रीज़, क्रॉस-ड्राफ्ट, पवन प्रभाव वेंटिलेशन और क्रॉस-फ्लो वेंटिलेशन आदि सम्मिलित होते हैं।

कमरे के विपरीत किनारों पर स्थित खिड़कियाँ या वेंट निष्क्रिय हवाओं को संरचना के माध्यम से मार्ग प्रदान करते हैं, जो हवा को प्रसारित करते हैं और निष्क्रिय शीतलन प्रदान करते हैं। क्रॉस वेंटिलेशन हवा से चलने वाला प्रभाव है और इसके लिए किसी ऊर्जा की आवश्यकता नहीं होती है, इसके साथ ही यह पवन वेंटिलेशन (वास्तुकला) की सबसे प्रभावी विधि है। इनडोर वातावरण में प्रदूषकों और गर्मी को दूर करने के लिए सामान्यतः उपयोग की जाने वाली तकनीक हैं, क्रॉस वेंटिलेशन भी एयर कंडीशनर की आवश्यकता को कम कर सकता है और इनडोर वायु गुणवत्ता में सुधार कर सकता है।

प्रक्रिया
घटना तब घटित होती है जब किसी वातावरण (वाहनों सहित) या भवन (घर, कारखाने, शेड, आदि) में खुले स्थान विपरीत या निकटवर्ती दीवारों पर स्थापित किए जाते हैं, जो हवा को प्रवेश करने और बाहर निकलने की अनुमति देते हैं, इस प्रकार यह आंतरिक वातावरण में हवा का प्रवाह बनाते हैं। प्रतिष्ठान के विपरीत पक्षों के मध्य वायुदाब का अंतर भी होता है। प्रभाव अधिकतर हवा से प्रेरित होता है, जिससे हवा उच्च दबाव वाले हवा वाले भागों पर भवन में खींची जाती है और प्रतिष्ठान के कम दबाव वाले नीचे वाले भागों पर बाहर धकेल दी जाती है ऐसा (उद्घाटनों के मध्य दबाव के अंतर के कारण) होता हैं। किसी संरचना पर हवा का प्रभाव ऐसे क्षेत्रों का निर्माण करता है जिनका भवन के ऊपरी भागों पर सकारात्मक दबाव होता है और नीचे की तरफ नकारात्मक दबाव होता है। इस प्रकार, भवन का आकार और स्थानीय पवन पैटर्न हवा के दबाव बनाने में महत्वपूर्ण हैं जो इसके उद्घाटन के माध्यम से वायु प्रवाह को विवश करते हैं। यदि भवनों के दोनों तरफ की खिड़कियाँ खुली हैं, तब हवा के सामने वाले भागों पर अधिक दबाव, और/या निकटवर्ती संरक्षित भागों पर कम दबाव होता हैं, कमरे के माध्यम से खुले भागों से आश्रय वाले भागों की ओर हवा का प्रवाह बना देता हैं। यदि किसी भवन में दोनों तरफ खिड़कियां हैं, तब क्रॉस वेंटिलेशन उपयुक्त होता है जहां कमरे की चौड़ाई फर्श से छत तक की ऊंचाई से पांच गुना तक होती है। यदि उद्घाटन केवल इस तरफ है तब हवा से चलने वाला वेंटिलेशन उन संरचनाओं के लिए अधिक उपयुक्त होता है जहां चौड़ाई फर्श से छत तक की ऊंचाई से लगभग 2.5 गुना अधिक है।

कारक
क्रॉस वेंटिलेशन अनेक कारकों पर निर्भर करता है, जैसे प्रतिष्ठान की जकड़न, हवा की दिशा और कितनी हवा उपलब्ध है, चिमनी, वेंट और घर में अन्य खुले स्थानों के माध्यम से इसकी संभावित यात्रा निश्चित होती हैं। क्रॉस-ब्रीज़ को उत्तम बनाने के लिए ख़िड़की खिड़कियां स्थापित की जा सकती हैं। हवा की गुणवत्ता क्रॉस वेंटिलेशन को भी प्रभावित कर सकती है। यद्यपि क्रॉस वेंटिलेशन सामान्यतः निष्क्रिय वेंटिलेशन या ब्यूयेंसी-संचालित वेंटिलेशन की तुलना में अपने कार्य में अधिक प्रत्यक्ष होते हैं, इसकी हानि में गर्म, शांत दिनों पर इसके प्रभावों का अनुत्पादक होना सम्मिलित है, जब यह सबसे आवश्यक है। इसके अतिरिक्त, क्रॉस वेंटिलेशन सामान्यतः केवल संकीर्ण भवन के लिए उपयुक्त होता है। स्थान द्वारा क्रमबद्ध उद्घाटन (दीवारें,दहलीज़, पैनल या फर्नीचर) के विपरीत ऊंचाई भी वेंटिलेशन के स्तर और वेग को तुरंत प्रभावित करती है।

प्रभावकारिता
क्रॉस वेंटिलेशन गर्म तापमान वाले मौसम में अच्छी तरह से कार्य करता है, जहां सिस्टम भवन के अंदर हवा के निरंतर परिवर्तन की अनुमति देता है, इसे ताज़ा करता है और संरचना के अंदर के तापमान को कम करता है और तब भी जब भवन के हवा की तरफ की खिड़की ज्यादा नहीं खुली होती है | यदि लीवार्ड की तरफ वाली खिड़कियाँ 12 मीटर से अधिक दूर हैं और यदि खिड़की नियमित रूप से बंद होने वाले दरवाजे के पीछे है तब क्रॉस वेंटिलेशन प्रभावी नहीं होता हैं।

खुली हुई खिड़की जो प्रचलित हवा का सामना करती है और भवन के विपरीत दिशा में दूसरी खिड़की से जुड़ी हुई होती है, वह ताजी हवा के लिए प्राकृतिक वेंटिलेशन की आपूर्ति करती हैं। सभ्य और प्रभावी क्रॉस वेंटिलेशन इंटीरियर से गर्मी को हटा देगा और घर के अंदर हवा के तापमान को बाहरी हवा के तापमान से लगभग 1.5 डिग्री सेल्सियस (2.7 डिग्री फ़ारेनहाइट) नीचे रखता हैं, जिससे यह सुनिश्चित होगा कि भवन के अंदर ताजी हवा का प्रवाह (मौसम विज्ञान) और बहिर्वाह स्थिर रहता हैं या नही।.

खिड़कियों के अतिरिक्त, अन्य खुले स्थान जैसे सूर्य अवरोधक, दरवाजे, लाउवर या वेंटिलेशन ग्रिल और डक्ट (औद्योगिक निकास) भी प्रभावी वेंटिलेशन उद्घाटन के रूप में कार्य कर सकते हैं, चूंकि अवनिंग वाली खिड़की सबसे कम प्रभावशीलता प्रदान करती है। जब घर के अंदर हवा की गुणवत्ता और थर्मल आराम का आकलन करने की बात आती है तब भवन संरचनाओं के आसपास की हवा महत्वपूर्ण होती है क्योंकि हवा और गर्मी विनिमय दोनों ही अग्रभाग पर हवा के दबाव पर बहुत अधिक निर्भर करते हैं। सर्वोत्तम वायु प्रवाह के लिए, अधिकृत वाले स्थान की हवा की ओर वाली खिड़कियाँ उतनी नहीं खोली जानी चाहिए जितनी कि हवा की ओर की तरफ खोली जाती हैं। हवा से चलने वाले वेंटिलेशन के हानि में अनियमित हवा की गति और दिशाएं (जो शक्तिशाली अप्रिय ड्राफ्ट उत्पन्न कर सकती हैं), और इसमें बाहर से आने वाली प्रदूषित हवा सम्मिलित होती हैं जो घर के अंदर की हवा की गुणवत्ता को नष्ट कर सकती हैं।

बीमारी की रोकथाम में उपयोग के लिए क्रॉस वेंटिलेशन की अनुशंसा नहीं की जाती है जब हवा को अशुद्ध क्षेत्र से स्वच्छ क्षेत्र में क्रॉस वेंटिलेशन द्वारा ले जाया जा रहा होता हैं।

प्रकार
क्रॉस वेंटिलेशन के चार भिन्न-भिन्न प्रकार हैं
 * एकल-पक्षीय वेंटिलेशन: यह विधि अधिकृत वाले स्थान के अंदर विभिन्न उद्घाटनों के मध्य दबाव विरोधाभासों पर निर्भर करती है। उन कमरों के लिए जिनमें केवल उद्घाटन होता है, वेंटिलेशन अशांति से प्रेरित होता है, जिससे उस अकेले उद्घाटन पर पंपिंग गतिविधि उत्पन्न होती है, जिससे छोटे प्रवाह और बहिर्वाह होते हैं। यह ध्यान देने योग्य है कि एकल-पक्षीय वेंटिलेशन का कमजोर प्रभाव पड़ता है। यह तब उत्तम होता है जब क्रॉस वेंटिलेशन संभव नहीं होता है, जहां यह हवा के दबाव को नियंत्रित करने के लिए स्पेस के दूसरी तरफ खिड़कियों या वेंट का उपयोग करता है।
 * क्रॉस वेंटिलेशन (एकल स्थान): अपरिष्कृत और प्रभावोत्पादक होने के कारण, इस प्रकार का वेंटिलेशन क्षैतिज प्रक्रिया है जो कि अधिकृत वाले इनडोर वातावरण के हवा की ओर और हवा की ओर के किनारों के मध्य दबाव अंतर से संचालित होता है। यहां वेंटिलेशन सामान्यतः भवन के दोनों ओर खिड़कियों और वेंट का उपयोग करके प्रदान किया जाता है, जहां दबाव में भिन्नता हवा को अंदर और बाहर खींचती है।
 * क्रॉस वेंटिलेशन (डबल-बैंक्ड स्थान): बैंक वाले कमरों को सम्मिलित करते हुए, इस पद्धति में हॉलवे संरचना में विवृति की सुविधा होती है। खुले स्थान ध्वनि को स्थानों के मध्य स्थानांतरित होने का रास्ता देते हैं। यह एकल-पक्षीय वेंटिलेशन की तुलना में बहुत अधिक वायु-विनिमय दर प्रदान कर सकता है।
 * स्टैक वेंटिलेशन: यह वेंटिलेशन ऊर्ध्वाधर प्रक्रिया है और यह केंद्रीय एट्रियम (वास्तुकला) वाली ऊंची भवन के लिए लाभकारी है। यह निचले स्तर पर ठंडी हवा को अंदर खींचता है, जिससे उच्च स्तर पर हवादार होने से पहले गर्मी के संपर्क में आने के कारण हवा ऊपर उठती है। तापमान को विभाजित करने और हवा से संबंधित दबाव गुणवत्ता से लाभ होता हैं, जिससे गर्म हवा बढ़ने पर हवा का घनत्व खो देती है और ठंडी हवा उसका स्थान ले लेती है।

समीकरण
दो छिद्रों वाले साधारण आयतन के लिए, क्रॉस पवन प्रवाह दर की गणना निम्नलिखित समीकरण का उपयोग करके की जा सकती है |

$$Q = U_{\textrm{wind}}\sqrt{\frac{C_{\textrm{p1}}-C_{\textrm{p2}}}{1/\left(A_{\textrm{1}}^2C_{\textrm{1}}^2\right)+1/\left(A_{\textrm{2}}^2C_{\textrm{2}}^2\right)}}\qquad{}\left(1\right)$$

जहाँ $$U_{\textrm{wind}}$$ दूर-क्षेत्र की हवा की गति है | और $$C_{\textrm{p1}}$$ भवन के लिए स्थानीय दबाव ड्रैग गुणांक है, जिसे अपस्ट्रीम उद्घाटन के स्थान पर परिभाषित किया गया है | और $$C_{\textrm{p2}}$$ भवन के लिए स्थानीय दबाव ड्रैग गुणांक है, जिसे परिभाषित किया गया है डाउनस्ट्रीम ओपनिंग का स्थान $$A_{\textrm{1}}                                                                                                                                                                                                                                   $$ अपस्ट्रीम ओपनिंग का क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र होता है | और $$A_{\textrm{2}}                                                                                                                                                                                                                  $$ डाउनस्ट्रीम उद्घाटन का क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र है | जहाँ $$C_{\textrm{1}}$$ अपस्ट्रीम ओपनिंग का डिस्चार्ज गुणांक होता है| और $$C_{\textrm{2}}$$ डाउनस्ट्रीम ओपनिंग का डिस्चार्ज गुणांक होता है।

एकल उद्घाटन वाले कमरों के लिए, द्वि-दिशात्मक प्रवाह और शक्तिशाली अशांत प्रभाव के कारण वेंटिलेशन दर की गणना क्रॉस वेंटिलेशन की तुलना में अधिक सम्मिश्र होती है। यह माध्य प्रवाह, स्पंदनशील प्रवाह और एड्डी ऐन्ट्रेनमेन्ट के लिए विभिन्न मॉडलों के संयोजन से एकल-पक्षीय वेंटिलेशन के लिए वेंटिलेशन दर का स्पष्ट अनुमान लगाया जा सकता है। एकल-पक्षीय वेंटिलेशन के लिए औसत प्रवाह दर निम्न द्वारा निर्धारित की जाती है |

$$ \bar{Q} = \frac{C_{d}\; l\; \sqrt {Cp}\;\int\limits_{z_{0}}^h \sqrt{-\frac{2\;\Delta\;P(z)}{\rho}}\, \mathrm{d}z}{z_{ref}^ {1/7}} \; \bar{U}$$

जहाँ

l = खिड़की की चौड़ाई;

h = खिड़की के ऊपरी किनारे की ऊंचाई;

z0 = तंत्रिका स्तर का उत्थान (जहां अंदर और बाहर दबाव संतुलित होता है) |

zref = संदर्भ ऊंचाई जहां हवा का वेग मापा जाता है और (10 मीटर पर) होता हैं

$$ \bar{U}$$ = संदर्भ ऊंचाई पर औसत हवा का वेग।

जैसा कि समीकरण (1) में देखा गया है, वायु विनिमय शहरी स्थान पर हवा की गति पर रैखिक रूप से निर्भर करता है जहां वास्तुशिल्प परियोजना का निर्माण किया जाता हैं। सीएफडी (कम्प्यूटेशनल फ्लूइड डायनेमिक्स) उपकरण और जोनल मॉडलिंग का उपयोग सामान्यतः प्राकृतिक रूप से हवादार भवन को डिजाइन करने के लिए किया जाता है। यह विंडकैचर्स संरचनाओं के अंदर और बाहर हवा का मार्गदर्शन करके हवा से चलने वाले वेंटिलेशन में सहायता कर सकते हैं।

यह भी देखें

 * विंडकैचर
 * पैसिव कूलिंग
 * पैसिव वेंटिलेशन
 * कमरे में वायु वितरण
 * थर्मल कम्फर्ट
 * क्रमबद्ध प्रभाव