الواجهات المتحركة Kinetic Facade هي واجهات متنفسه ومستجيب لبيئتها. فكلمة Kinetic ترجع فى اليونانية إلى Kinesis التي تشير إلى حركة واستجابة الكائن الحى لنوع معين من العوامل المحفزة، مما يعنى التكيف مع البيئة وتغيراتها، مثل حركة النباتات التي تنشأ عن التأثر بالعوامل الخارجية كالضوء، حيث تنمو بعض النباتات في اتجاه مصدر الضوء وتتحرك مستجيبة له.
عُرفت العمارة الحركية معماريا على أنها: المباني ذات العناصر المتغيرة الموقع أو الشكل الهندسي، معتمدة في ذلك على أنظمة ميكانيكية.
ومن هذا التعريف يمكن توصيف الأنظمة الحركية على أنها أنظمة ميكانيكية تستخدم في تصميم المباني لتكون قادرة على تحريك أجزاء من المبنى دون التأثير على سلامة الهيكل ككل، بغرض الاستجابة للظروف البيئية، أو تعزيز الصفات الجمالية للمبنى، أو أداء مهام آخري غير متاحة بالأنظمة الثابتة للمباني.
كما تُحقق المباني المتحركة تكامل تقني جمالي، بسبب التغير الشكلي. إذ يؤدي هذا التغيير إلى تسلم قراءات صورية مختلفة تساعد على تفاعل المتلقي أو المستخدم مع هذه الأبنية مما يؤثر بصورة جديدة على المجتمع لأنها تقدم نظرة مختلفة عن العمارة.
1. الإطار العام لمفهوم الحركة في المباني
المباني الحركية هي نوع من المباني المتميزة بحركتها التي مزجت بين الميكانيكية الحركية والتقنية المتطورة في الوقت الحاضر، وقد عبرت هذه الأنظمة عن أثر التغير الفكري الناتج عن عصر التكنولوجيا.
فبعد أن كانت العمارة موضعاً للثبات والاستقرار الشكلي أصبحت متحركة ومتغيرة الشكل، وأصبح من السهل أن يتحرك المبنى بأكمله أو جزء منه حول محور دوران واحد أو أكثر. حيث تُستخدم هذه الأبنية ذات الأنظمة الحركية وفقاً لثلاثة أهداف أساسية تشمل ما يلي:
- الجانب الوظيفي للحركة: أن يُوصل التصميم المتحرك الرسالة والغرض المصمم من اجله، بما يلبي الحاجة العملية لها للمستخدمين.
- الجانب التعبيري والجمالي: أن يكون المبنى ذو الغلاف المتحرك من الأعمال التي تجذب الانتباه من خلال حركته وتغير شكله, وأن يؤدي دوره التعبيري في تنظيم عناصره بحسب حركة كل عنصر.
- الجانب الميكانيكي للحركة: يُشتق الجانب الميكانيكي للحركة أما من الحركة الطبيعية للكائنات الحية كالنبات والحيوان, أو من ابتكارات المصمم, وقد يكون قريباً من الواقع المشتق منه أو مجرداً.
2. أنواع الحركة بالمبانى
قد تكون الحركة للمبنى ككل بيهيكله أوكل طابق يتحرك بإتجاه بهدف التفاعل مع حركة الشمس أوالرياح مثلاً، وقد تكون الحركة لبعض العناصر المعمارية كغلاف المبنى مثلاً, وقد تكون لجزء من أجزاء المبنى كالفتحات أوالأسقف، أوتكون الحركة بالإضاءة متفاعلة مع مؤثر خارجي أو داخلي فقط. كما يوضح الشكل (1).
 |
| شكل (1) نماذج لأنواع الحركة بالمبانى |
3. الوظائف الأساسية للأنظمة الحركية
تعمل الأنظمة الحركية في غلاف المبنى كوسيط بيئي يسعى إلى السيطرة على أربعة متغيرات رئيسية تدعم تطبيق مبادئ العمارة الخضراء بشكل كبير وتشمل: التحكم الحراري الشمسي، التحكم في ضوء النهار، والتحكم في التهوية، توليد الطاقة، كما يوضح الشكل (2).
1.3. التحكم الحراري الشمسي
توفر الأغلفة الحركية التحكم الحراري الشمسي، من خلال وحدات التظليل الآلية أو الأرفف القابلة للتعديل. بهدف السماح أو منع الإشعاع الشمسي في فراغات المبنى بالاستعانة بأجهزة استشعار إما على الجزء الداخلي أو الخارجي للمبنى. كما يوضح الشكل (3).
2.3. التحكم في ضوء النهار
يمثل التحكم في ضوء النهار هدف آخر من الأهداف التي توفرها الأغلفة الحركية بنجاح, والتي يمكن تحقيقها باستخدام أنظمة مماثلة لتلك المستخدمة في التحكم الحراري الشمسي، مثل الستائر والكاسرات louvers والمظلات المعلقة من الخارج Overhang.
حيث تتميز الكاسرات بقدرتها على السيطرة على كمية ضوء النهار، والتي يمكن أن يتراوح من صفر إلى درجة اكتمال تسرب الضوء اعتمادًا على زاوية الكاسرات.
كما تتميز المظلات المعلقة على النوافذ من الخارج بفعليتها الكبيرة للتحكم في ضوء النهار بالواجهات الجنوبية، ويتوقف اختيار أياً من هذه الأنظمة تبعاً لظروف الموقع والتغيرات البيئية من وقت لأخر. ويوضح شكل (4) إحدى الأنظمة الحركية التي تهدف للتحكم في ضوء النهار.
هناك أيضًا أنظمة وتقنيات أكثر تعقيدًا تهدف إلى التحكم في ضوء النهار، مثل أنظمة القزحية والنوافذ الكهروكرومية. كما توجد أنظمة أخرى أكثر غرابة يمكن استخدامها أيضًا, على سبيل المثال التحكم في الطاقة الشمسية من خلال استخدام طبقات من أجهزة الاحتكاك الميكانيكية أو استخدام الأنظمة التلقائية التي يمكنها التحكم في عتامة التظليل المتوسطة في النافذة.
3.3. التحكم في التهوية
يوفر التحكم في التهوية بواسطة الأغلفة الحركية إمكانيات كبيرة للمباني ذات التهوية الطبيعية. فالعديد من المباني التي تعتمد على أنظمة حركية للتحكم في التهوية تستخدم أنظمة تظليل متحركة louvers أو أغلفة مزدوجة DSF (Double Skin Façade) باستخدام تأثير المداخن Stack effect.
حيث يتم تصنيف استخدام هذين النظامين من خلال تأثير تهوية مباشر أو غير مباشر. ففي حالة التهوية المباشرة، تسمح الكاسرات أو أجهزة الفتح بتدفق الهواء المباشر إلى الفضاء وتؤثر بشكل مباشر على المستخدم، كما بالشكل (5).
غالبًا ما يكون من الضروري فتح جوانب متعارضة من الغلاف لإحداث تقاطع في التيارات، وهذا غالبًا ما يكون صعب التنفيذ في المباني المقسمة أو الكبيرة. بينما يمثل التقسيم الفرعي للمساحات الداخلية للمبنى تأثيراً واضحاً وسلبياً على تدفقات الهواء من خلال المبنى.
وتتمثل الصعوبة في استخدام هذا النوع من الأنظمة في أنها تعتمد بشكل كبير على سرعة الرياح واتجاهها وهو ما يصعب التنبؤ به بشكل دقيق.
4.3. توليد الطاقة
جانب آخر مهم يمكن أن تدمجه أنظمة الأغلفة الحركية هو توليد الطاقة. فقد ظهر مؤخراً أنظمه مثل الأنظمة الضوئية المتكاملة (BIPV (Building-integrated photovoltaics، وتطورت الانظمة التكنولوجية في جانب الحركة إلى استغلال غلاف المبنى في توليد الطاقة من الرياح كما في الشكل (6).
حيث تصنف واجهات المباني غالباً على أنها فلتر وموصل وحاجز ومفتاح، ولكن في الآونة الأخيرة تم إضافة وظيفة أخرى إلى الواجهات هي نظام توليد الطاقة. كما يمكن للأنظمة الحركية أن تزيد من الكفاءة من خلال BIPV السماح بتعديل الألواح الكهروضوئية من أجل تتبع الحركة الشمسية.
4. تصنيفات الأنظمة الحركية
صُنفت الأنظمة الحركيه بالواجهات إلى تصنيفات متعددة، أما تبعاً لطبيعة الحركة أو أنظمة التحكم أو طرق التشغيل ووسائل التشغيل، وقد تم الجمع بينهم في المخطط التالي.
1.4. أنواع الهياكل الحركية
ومن أهم هذه التصنيفات أنواع الهياكل الحركية وتنقسم إلى ثلاثة أنواع رئيسية كما هو موضح بالشكل (7)، حيث تشمل:
- الهياكل الحركية المدمجة Embedded Kinetic Structure.
- الهياكل الحركية المتحولة Deployable Kinetic Structures.
- الهياكل الحركية الديناميكية Dynamic Kinetic Structures.
2.4. نظم التحكم بالأنظمة الحركية
التحكم فى الأنظمة الحركية هى وظيفة لملائمة وإستجابة المبنى للاحتياجات المتغيرة، ويعد التحكم فى حركة الأنظمة الحركية أمر أساسى للمسائل المتعلقة بأساليب التصميم والإنشاء والقدرة التشغيلية والصيانة بالإضافة إلى المسائل المتعلقة بالتفاعل مع الإنسان والمحيط البيئى.
يتم التحكم فى الأنظمة الحركية بطرق مختلفة، نخص بالذكر منها ستة أنواع عامة تتمثل فيما يلي:
- التحكم الداخلى Internal Control
- التحكم المباشر Direct Control
- التحكم غير المباشر Indirect Control
- التحكم غير المباشر المستجيب Responsive Indirect Control
- التحكم غير المباشر المستجيب الكلى Ubiquitous Responsive Indirect Control
- التحكم الغير مباشر المستجيب الموجه Heuristic Responsive Indirect Control
3.4. طرق التشغيل بالأنظمة الحركية
تنقسم الأنظمة الحركية تبعاً لطرق حركتها وتشغيلها إلى ثلاثة حركات مكانية Transformation تشمل:
- الحركة الدورانية Rotation: هي حركة العنصر حول محور.
- التحجيم Scaling: هو التغيير في كتلة الجسم عن طريق التوسع أو الإنكماش.
- حركة ناتجة عن تغيّر خواص المادة: هي حركة تعتمد على خواص المواد مثل مرونة المواد.
المراجع العلميه
1) العدوي. منى سعيد، (2019)،"دور التكنولوجيا في تطبيق مبادئ العمارة الخضراء"، رسالة ماجستير، كلية الهندسة بشبرا، جامعة بنها، مصر.
4) Sharaidin. Kamil, (2014), " Kinetic Facades: Towards design for Environmental Performance", Ph.D in Philosophy, School of Architecture and Design RMIT University, Australia.
5) Bharati. Pragya, (2014), "Kinetic Architecture: on Sustainable Means", E. book, https://issuu.com/.
6) Nagy. Zoltan, (2016), "The Adaptive Solar Facade: From concept to prototypes", Frontiers of Architectural Research, Vol. 5, Elsevier B.V.
7) Kensek. Karen& Hansanuwat. Ryan, (2011), "Enviroment Control Systems for Sustainable Design: A MethodologyFor Testing, Simulating and Comparing Kinetic Façade", Journal of Creative Sustainable Achitecture& Built Environment, CSABE, Vol. 1.
8) khayat. Youssef Osama, (2014),"Interactive Movement in Kinetic Architecture", Paper Published, Journal of Engineering Sciences, Assiut University, Vol. 42, No. 3.
9) Fortmeyer. Russell& Charles Linn, (2014), "Kinetic Architecture: Designs for Active Envelopes", IMAGES Publishing Group, Australia.
10) Brakke. Aaron Paul, (2015), "Dynamic Façades and Computation: Towards an Inclusive Categorization of High Performance Kinetic Façade Systems", Computer-Aided Architectural Design Futures, Springer, New York , USA.
11) Bharati. Pragya, (2014), "Kinetic Architecture: on Sustainable Means", E-book, Issuu.com.
12) Moloney. Jules, (2011), " Designing Kinetics for Architectural Facades: State Change", Routledge, United Kingdom.
تعليقات
إرسال تعليق