تطورت الأنظمة الحركية بأغلفة المباني لتتفاعل وتتكيف مع العديد من المؤثرات البيئية، مثل الشمس والرياح والصوت وحتى حركة الأشخاص. عن طريق تغيير حالتها من دون الحاجة لأي تدخل من الأنسان، كما يمكنها العودة إلى حالتها الأصلية دون أي تشوه مع انتهاء المؤثر الخارجي. كما هو موضح بالشكل (1).
لتحقيق أقصى أستفادة من هذه الأنظمة يتعين علينا الربط بين الأنظمة الحركية الداعمة للعمارة الخضراء، وبين المؤثرات المناخية الخارجية، مثل: الإشعاع الشمسي وضوء النهار وتدفق الهواء ودرجة حرارة وغيرها من المؤثرات المناخية.
قد توجد هذه السمات بشكل منفصل في النظام الحركي أو يمكن دمجها مع بعض في نظام واحد، ويتم تصميمها في الغالب للاستجابة لمصدر مناخي مركزي، والذي يشير عمومًا إلى تدفق الطاقة الشمسية والهواء. كما يوضح الشكل (2).
 |
| شكل (2) العناصر المناخية المؤثرة بالأنظمة الحركية لغلاف المبنى |
وفيما يلي دراسة تحليلية لبعض المباني ذات الأغلفة الحركية المستجيبة لحركة الشمس، سواء أكانت الاستجابة للضوء أو للحرارة، وأغلفة أخرى مستجيبة لحركة الرياح باعتبارها طاقة متجددة أو باعتبارها مصدر للتهوية الطبيعية.
1. الأنظمة المستجيبة لحركة الشمس Solar responsive Systems
تتشكل الأنظمة الحركية المستجيبة لحركة الشمس بما في ذلك الإشعاع الشمسي (الحرارة) وضوء الشمس (ضوء النهار) والطاقة الشمسية (الطاقة الناتجة عن الشمس) من خلال ثلاثة أنواع أساسية تشمل ما يلي:
1.1. أنظمة مستجيبة لحرارة الشمسية
النوع الأول من الأنظمة المستجيبة لحركة الشمس هو الاستجابة للحرارة الشمسية، ويهدف إلى تحقيق أقصى قدر من قبول الحرارة الشمسية في فصل الشتاء وتقليل المكاسب الشمسية في الصيف. ويعتمد هذا النوع على تغيير الخصائص الحرارية الفيزيائية للعنصر المتحرك.
2.1. أنظمة مستجيبة لضوء الشمس
النوع الثاني من الأنظمة المستجيبة لحركة الشمس هو أكثر علاقة بضوء النهار. حيث تتحكم هذه الأنظمة في مستويات الإنارة الداخلية خاصة بالنسبة للمتاحف والمعارض، وفي بعض الأحيان يتم أخذ بعض الإعتبارات الخاصة بالتحكم في الحرارة الشمسية المكتسبة بعين الاعتبار.
تعتمد هذه الأنظمة على قدرة الخصائص البصرية والحرارية للعنصر المتحرك على الاستجابة لظروف الإضاءة الخارجية، والحصول على ضوء النهار والحرارة الشمسية المناسبة لتوفير الراحة الحرارية لشاغلي المبنى والتقليل من استهلاك الطاقة للإضاءة والتبريد.
3.1. أنظمة مستجيبة للطاقة الشمسية
النوع الثالث من الأنظمة المستجيبة لحركة الشمس يعتبر في الغالب نوعاً من التقنيات النشطة لتوليد الطاقة المتجددة BIPVs. ولكنها تختلف عن أنظمة توليد الطاقة في قدرتها على أن تكون الألوح الكهروضوئية متحركة ومدمجة مع الغلاف ولسيت نظاماً منفصلاً.
ومن أمثلتها الألواح التي تتبع أقصى طاقة شمسية, والتي يطلق عليها في كثير من الأحيان نظم تتبع الشمس الهليوتروبي. كما يوضح شكل (3).
 |
| شكل (3) مراحل حركة
غلاف مركز Helio Trace المستجيب للضوء |
تم تصميم النظام الحركي بغلاف المبنى بحيث يسمح بزيادة ضوء النهار بنسبة تصل إلى 81٪ مع التقليل من تأثيرات كسب الحرارة الشمسية لشاغلي المبنى. يتتبع النظام الحركي هذا مسار الشمس على مدار اليوم وعلى مدار السنة. ويتكون النظام من ثلاث طبقات لتحقيق أكبر قدر من التكيّف.
2. الأنظمة المستجيبة لحركة الرياح Air-flow responsive Systems
تُعرف الأنظمة الحركية المستجيبة لحركة الرياح بالأنظمة المتوافقة مع تدفق الرياح, حيث تضم فئتين من الأنظمة هي المستجيبة للتهوية الطبيعية والمستجيبة لطاقة الرياح. ويتأثر السلوك الحركي بتبادل الهواء وتحقيق الراحة الحرارية الداخلية وجودة الهواء. وفي ما يلي تفصيل لهذه الفئتين:
1.2. أنظمة مستجيبة توفر التهوية الطبيعية
تتمثل العملية الحركية المرتبطة بالتهوية الطبيعية في إدخال الهواء الخارجي (بما في ذلك درجة الحرارة والرطوبة والغبار والروائح وغيرها) إلى الفراغ الداخلي.
على عكس أنظمة التهوية السالبة أو الميكانيكية، لذا فإنها أقل جودة من أنظمة التهوية المتخصصة. مثل النظام الحركي لسقف مبنى يفتح ليلا ليوفر التهوية الطبيعية ويغلق نهاراً للتقليل من الكسب الحراري.
2.2. أنظمة مستجيبة تولد طاقة الرياح
كما هو الحال في الأنظمة المستجيبة للطاقة الشمسية BIPV، يمكن تعريف توربينات الرياح صغيرة الحجم المدمجة مع غلاف المبني على أنها جيل من الأنظمة الحركية المستجيبة لحركة الرياح، والتي تعمل كجزء متكامل مع غلاف المبنى بدلاً من أنظمة طاقة الرياح المستقلة.
من أمثلة هذه الأنظمة مبنى المواقف بمطار Brisbane، حيث اعتمدت فكرة المبنى على إنشاء واجهة حركية بمساحة 5000 متراً مربعاً لموقف السيارات المحلي الجديد بمبنى المطار، حيث تبدو واجهة المبنى متموجة ومتحركة بسبب الرياح التي تمر وراء 250 ألف لوح من ألومنيوم، مما يجعل الواجهة متفردة في تجسيد حركة الرياح واتجاهها كما أنها تعطي أنماطاً معقدة من الضوء والظل على الجدران والأرضية عند مرور ضوء الشمس عبر الواجهة الحركية. كما يوضح المثال شكل (4).
 |
| شكل (4) غلاف مبنى المواقف لمطار Brisbane المستجيب للحركة الرياح |
وقد تبين من الدراسة انه بالرغم من فعالية الأنظمة الحركية في تحقيق مبدأ كفاءة الطاقة إلا أن معظم أغلفة المباني التي تعتمد على الأنظمة الحركية تعتمد على أنظمة أخري لتحقيق كفاءة الطاقة، أي أنها على الرغم من فعاليتها فهي تعتبر أنظمة مكملة لأنظمة أخرى ويمكن الاستغناء عنها في حالة عدم توافرها.
ومن المشكلات التي تدفع المباني الخضراء إلى الاستغناء عنها، أن زيادة الاستجابة تسير جنباً إلى جنب مع زيادة تعقيد النظام، مما يؤدي إلى تضخم تكاليف الإنشاء والتركيب والصيانة. كما أن التفرد الذي تتميز به معظم الأنظمة الحركية يؤثر على سهولة استخدامها وصيانتها. بالإضافة إلى أنها تتطلب قدرًا كبيرًا من الطاقة لتنشيط المستشعرات والمحركات. في حين بدت الأنظمة الحركية التي تعتمد على التغيّر في خواص المادة أقل تعقيداً، ولكن تبقى مشكلة التكلفة.
المراجع العلميه
6) Fox. Michael, (2016), "Interactive Architecture: Adaptive World", Princeton Architecture Press, A Mc Evoy Group, New York, USA.
7) Sharaidin. Kamil, (2014), " Kinetic Facades: Towards design for Environmental Performance", Ph.D in Philosophy, School of Architecture and Design RMIT University, Australia.
تعليقات
إرسال تعليق