استدامة على علو (1)

Innovations in Sustainability at Height : Experimental Tall Buildings
ابتكارات في الاستدامة على علو : المباني الطويلة التجريبية
بيتر لاند
الملخص
مع تصاعد القلق والمنافسة العالمية حول تبدد احتياطي الوقود الحفري، تتزايد الحاجة للحفاظ على الطاقة، تطوير موارد متجددة وطرق أكثر كفاءة للبناء. في عالم سريع التحضر يبدو أن هذه الأهداف المرحلية تأتي على قمة الأولويات. لذلك يجب التوسع في الأساليب التجريبية لتطوير تصميمات منشآت مرتفعة، أشكال ونظم طاقة. ظهرت أفكار مواد، وتقنيات جديدة جدا في مجالات أخرى؛ بعضها له تطبيقات في البناء. لذلك، يجب اعتبار الاستكشاف المستمر -للتطورات الجديدة في المجالات الأخرى ونقل التقنيات متى أمكن- سياسة ثابتة. المشاريع المبينة تتبع أهداف هذا ألأسلوب وتكشف عن بعض الأفكار والمفاهيم الجديدة التي فتحت طرقا جديدة يجري تطويرها أكثر. المشاريع تشير إلى قليل من الكم الكثير من الإمكانيات والأفكار الجديدة لحلول المباني المرتفعة. بعض المشاريع تؤكد على الهياكل المبتكرة، البعض الآخر على نظم الطاقة والبعض يجمعهما ببراعة معا. المقصد هو بيان أنه بالتقنيات الجديدة والأسلوب المبتكر تتكشف حلول فريدة للتحديات الجديدة.
مقدمة
تستعرض الورقة البحثية عددا من المشاريع المرتفعة المنتقاة التي طورت بمعهد إلينوي للتكنولوجيا في مجموعة بحثية يقودها البروفيسور بيتر لاند في كلية العمارة. هذه الجامعة التقنية بمواردها الكبيرة المتخصصة تعد بيئة مناسبة للعمل في التصميمات والأفكار الجديدة، خاصة للمفاهيم والمعرفة في مجال البناء المرتفع سريع التقدم. هذا صحيح على وجه الخصوص لأفكار الطاقة والإنشاء التي تهدف إلى زيادة الكفاءة في الاستخدام وأهداف المباني لإنتاج طاقة فعليا، استغلال الموارد المتجددة، مثل الرياح؛ الشمس؛ والجيوحرارية؛ الخ.
الطور التالي من العمل في المشروعات مع التوربينات وملامح طاقة الرياح الأخرى هو التقييم الدقيق للأداء بنفق الرياح والمحاكاة الرقمية. تم التقدم للتأسيس لطور البحث والتصميم هذا. أيضا، يشكر المؤلفون مساهمات العديد من طلبة المستوى المتقدم الذين عملوا مع المؤلف في مجموعات التطوير لعدة سنوات. تم العمل في بعض المفاهيم لأكثر من مرة، واشترك أكثر من طالب في مشروعات معينة.
هذا العرض التقديمي يبين الملامح الرئيسة لقليل من المشروعات المأخوذة كم كبير من الأعمال المنفذة عبر عدة أعوام. إنها تناقش أيضا بعض الأفكار – التي ظهرت أثناء هذا العمل- والمبادئ المتبعة حاليا بواسطة المؤلف ومجموعته بمعهد إلينوي في العمل الحالي. أيضا يمكن الرجوع إلى الورقة السابقة التي قدمها المؤلف في كونجرس CTBUH العالمي، نيويورك، 2005. طورت بعض المشروعات والأفكار في هذه الورقة بالتفصيل لكن المساحة لم تسمح بوضع الوصف الكامل وكل الرسومات لكل مشروع. المشروعات تؤكد على الابتكار في الهيكلة، مفاهيم الطاقة والإنشاء. بعض المقترحات تحوي بذور أفكار مبتكرة لم تظهر بعد بالكامل. الفكرة الرئيسة من وراء هذا العمل هي تشكيل مبنى طويل أو مجموعة مباني بحيث تؤدي وظائف جديدة، يتطلبها تغير الاقتصاد والواقع الثقافي. بصورة مصاحبة، فإن التطورات الجديدة في التقنية عموما، والمواد والمنشآت خصوصا قد فتحت إمكانيات وحلول متميزة للتحديات الجديدة.
الأسلوب القاسي لنهاية عصر البترول – يصاحبه ارتفاع تكاليف الطاقة مع توابع اقتصادية سلبية- يعد تحديا، يجب أخذه بجدية من قبل أجيال الحاضر والمستقبل. يجب تطبيق قدرتنا الابتكارية الجماعية لمقابلة هذا التحدي في عدة جبهات. طبيعة التحدي وما يجب أن يكون أولوية المدى الطويل والتقنيات الجديدة المطلوبة؛ كلها أمور غير مفهومة بالكامل حاليا. إننا فقط على أعتاب فصل جديد من تعريف وتطوير المستقبل، تقنيات الطاقة المتجددة. عموما، من الواضح بالفعل أن البيئة المبنية يجب أن تصبح أكثر من كفؤة في استخدام والحفاظ على الطاقة. بل، بدأت تظهر تقنيات وأفكار التصميم مشوقة، تمكن المبنى من توليد الطاقة التي يحتاجها لتشغيله و –في بعض الحالات – للبيع.
الهياكل
جزء من معادلة الطاقة هو أن الهياكل التي تشكل البيئة المبنية يجب أيضا أن تكون أكثر كفاءة باستخدام مواد أقل بفاعلية أكثر واستخدام الجيل الجديد من المواد المتقدمة، المكونات، والمفاهيم الإنشائية. أساس التقييم الحساس للبيئة المبنية يجب أن يكون الأداء. التقييم الجمييم الحساس للبيئة المبنية يجب أن يكون الأداء. لإنشائية. أيضا أن تكون أكثر كفاءة باستخدام مواد أقل بفاعلية أكثر واستخدام الجيالي يجب أن يكون مستقلا لكن في إطار معايير الأداء والبحث عن بيئة مبنية أكثر اقتصادا، طبيعية، وبالتالي أفضل. في بعض المشروعات يتأثر شكل المبنى بمفهوم الطاقة، في أخرى بالمفهوم الإنشائي، وبالاثنين في العديد منها.
في بعض المشروعات الهدف هو جمع ملامح فراغ الطابق المستمر الغير متقطع، السهل تقسيمه مع هيكل صلب، تخطيط معياري ووضع مرن لفراغات المصاعد ووحدات الخدمة. لتقييم المقارنة، هناك مشروعان يستخدمان هندسة إطار مثلثة أو منشورية. هناك مثلث متساو الأضلاع والآخر بنسبة قاعدة-ارتفاع 1: 2. بالتجميع المناسب للأهرام التي تكون الشكل المنشوري، يمكن للضوء الطبيعي أن يخترق بعمق في الشكل العام، يمكن وضع الردهات المفتوحة أو المغلقة بحرية ويمكن الحصول على نسب رشاقة مفضلة في الهيكل العام. أيضا نفذ هذا المفهوم للمرونة في وضع المصاعد وفراغات الخدمة واختراقها خلال هياكل الطوابق المثلثية.
عدة مشروعات تستخدم مفهوم مجموعات الأنابيب المستقيمة أو الملتوية الثلاثية. هذا الوضع يسمح باستخدام نافذة حائط المحيط بمعظم ارتفاعها وباختراق الضوء خلال المجموعة. أيضا، المجموعات المتصلة بينيا تسمح باتصال المشاة والتنقل بين ألأنابيب في طوابق الربط دون النزول إلى المستوى الأرضي. هذه ميزة كبيرة للإخلاء السريع في حالة الحريق في أحد مناطق المبنى. حيث أن الأنابيب متصلة إنشائيا، فإن نسبة النحول للمجموعة يمكن أن تكون مفضلة أيضا. بين الطوابق المتصلة تصبح الأنابيب منفصلة. يسري الهواء خلال الفتحات بين الأنابيب، مما يقلل بشدة من حمل الرياح الكلي على البرج والمجموعة.
علاقة البحر العريض
يمكن للهيكل الطويل أو المجموعة أن يتصل بالأرض عبر هيكل غلاف ظلة عريض البحر، متشبث بالأرض. هذه الظلة أو الغشاء قد تكون جزءا من مفهوم بيئة عام بالربط مع الأبراج. أيضا قد ترقق الظلة من الأثر البصري للعلاقة الفجائية للبرج مع الأرض. يمكنها جمع بيئة المنظر الطبيعي في بيئة البرج وتكوين استمرارية بين فراغ الأرض وفراغ البرج.
الطاقة
العوامل البيئية و/أو المفهوم الإنشائي قد تشكل شكل وبشرة المبنى. الجوانب الشمالية تتطلب أقل تحكم بالشمس، في نصف الكرة الشمالي. الجوانب الشرقية والغربية تتطلب تحكم شمس مختلف عن الجنوب حيث أن الزوايا الشمسية وشدة الإشعاع تتباينان. عموما، قد تكون البشرة الزجاجية منفردة، مزدوجة، أو كليهما في مختلف مناطق المبنى الخارجية. في البشرة المزدوجة ذات الفجوات، يمكن أن تكون الفجوة جزءا من المفهوم البيئي العام. عموما، سيكون المناخ أهم عامل في تشكيل نظام طاقة المبنى.
من أجل كفاءة تشغيل بيئية مثلى، يجب تشكيل شكل المبنى طبقا لذلك. سريان الريح يستخدم تأثير فنشوري والتجاويف لدخول الهواء وخروجه. أيضا يمكن استغلال فارق الضغط بين الجانب المواجه للرياح والجانب المحجوب عنها من أجل التهوية البينية وتسريع سريان الرياح السطحي. أجهزة دخول وخروج الرياح يمكن أن تكون قابلة للتعديل وتعمل بالتحكم عن بعد. يمكن تركيبها رأسيا، بميل، أو أفقيا. بالمثل، يمكن تركيب المصفوفات الفلتائية، تعديلها، والتحكم فيها عن بعد. الحفاظ على زاوية المصفوفات المثلى بالنسبة للزاوية المتغيرة للإشعاع الشمسي القادم؛ أمر هام لتعظيم الخرج الكهربي.
طورت الواجهة الزجاجية مزدوجة البشرة " القابلة للضبط" في بعض المشاريع لتحويل الهواء الدافئ أو البارد من جانب لآخر في المبنى، حسب المطلوب. يمكن ربط هذا أيضا بطابق مرتفع أو فجوة طابق/ سقف تعمل كفراغ هواء.

تعليقات

المشاركات الشائعة من هذه المدونة

عمليات الحفاظ على الأماكن والمباني التاريخية -1

الفوائد الصحية للحدائق في المستشفيات

طاقة الرياح في المباني العالية (2)