دراسة التحكم البيئى للمبنى بإستخدام الأنظمة الحركية فى الغلاف الخارجى
م /يمنى منير محمد ابراهيم السروجي;
Abstract
ويتناول البحث: الأغلفة الحركية التى تستجيب للتغيرات البيئية الخارجية لتحقيق الراحة الحرارية لشاغلى المبنى وتزيد التفاعل بين المبنى والبيئة والتى تمثل نقلة نوعية فريدة فى تكيف المبنى واستجابته للمتغيرات البيئية المحيطة به ممايساهم فى تحسين البيئية الحرارية داخل المبنى وتقليل الأعتماد على وسائل التبريد والتدفئة الصناعية ممايساهم فى خفض استهلاك المبنى للطاقة.
بسم الله الرحمن الرحيم
"الْحَمْدُ لِلَّهِ الَّذِي هَدَانَا لِهَٰذَا وَمَا كُنَّا لِنَهْتَدِيَ لَوْلَا أَنْ هَدَانَا اللَّهُ"
سورة الأعراف آية 43
اهـــــــــــــــــــــــــــــــــــداء
الى روح والدى الطاهرة تغمده الله برحمته وشمله بنوره .......
الى من غرست فى نفسى الطموح والمثابرة والاصرار أمى الحبيبة اطال الله فى عمرها فلولها ما استطعت أن اكمل المشوار......
الى زوجى الحبيب الذى تحملنى كثيرا وعاوننى كثيرا....
شــــــــــــــكـــــــر و تـــــقـــــــديـــــــــــر
الشكر والحمد لله الذى بنعمته تتم الصالحات
اتقدم بجزيل الشكر والتقدير الى أستاذى الفاضل الدكتور /ايهاب محمد عبد المجيد الشاذلى على علي ما بذله من جهد و وقت في متابعة هذا البحث و توجيهيه الي المسار الصحيح لاخراج هذا البحث بالصورة المطلوبة
اتقدم بالشكروالأمتنان للأستاذ الدكتور/ أحمد أحمد فكرى على ماقدمه لى من توجيهات ونصائح مؤثرة فى مسار البحث مما كان له الأثر الكبير فى اثراء الرسالة والدفع بها الى النضج والأكتمال.
وخالص الشكر الى الاستاذ الدكتور / أحمد عاطف الفجال الذى تفضل بمناقشة البحث .
كما اتقدم بالشكر للعديد من الأساتذة والزملاء الذين عاوننونى فى هذا البحث وعلى رأسهم :
الدكتورة /ريهام السيد حامد الدسوقى الدكتورة بقسم العمارة جامعة بنى سويف التى انارت لى الطريق وعاونتنى كثيرا لها كل الشكر والتقدير.
ولن أنسى الصديقة والزميلة المهندسة / منى رزق جاد والتى كانت دائمة التشجيع لى والدعم المستمر والنصائح الجادة.
واتقدم بالشكر الى اخواتى على دعمهم المستمر لى وتشجيعى ودعمى بالنصائح ، ووالدتى لدعائها المستمر لى وتشجيعى الدائم على المثابرة وزوجى على معاونته لى وتشجيعه الدائم لى على اكمال البحث
فــــــهـــــــــــرس المحــــــــــــــــــتويــــــــــات
الموضوع رقم الصفحة
التعريف بالباحث……………………………………………… أ
اهـــــــــــــــــــــــــــــــــــداء ……………………………………………… ب
شكـــــــر و تقـــــــدير ……………………………………………… ج
فهرس المحتويات……………………………………………… د
فهرس الاشـــــكال……………………………………………… ط
فهرس الجـــداول……………………………………………… ع
ملخص البحـــــث……………………………………………… ق
تمهــــــــيــــــــــــــــــــد ……………………………………………………………… ر
الباب الأول :مفهوم وتطور العمارة الحركية……………………… 1
1-1-مقدمة تاريخية ……………………………………………… 2
1-1-1-تعريف العمارة الحركية……………………… 2
1-1-2- نشأة العمارة الحركية وتاريخها……………………… 3
1-1-2-1-تطور العمارة الحركية عبر العصور……………………… 4
1-عصر ماقبل الثورة الصناعية……………………… 4
2-عصر الثورة الصناعية وما بعدها……………………… 8
3-عصر ثورة الذكاء الصناعى والروبتات……………………… 12
1-1-2-2- تطور العمارة الحركية فى الفكر المعمارى 17
أ- اهم الحركات المعمارية 17
1-مدرسة البنائية الروسية……………………………………………… 17
2-مدرسة الميتابوليزم ……………………………………………… 18
3-مدرسة الأرشيجرام ……………………………………………… 21
ب-اهم المعماريون المساهمين فى تطور فكر العمارة الحركية 23
1-المعمارى ريتشارد بكمنستر فولر……………………………………………… 23
2-المعماري فراي أوتو ………………………………………………Frei otto 25
الموضوع رقم الصفحة
3-المعماري بدو راش Bodo rash ………………………………………… 28
4-المعماري سنتياجو كالاترافا …………………Santiago Calatrava 29
5-المصمم تشيك هوبرمان Chuck Hoberman ……………………… 31
1-2- مفهوم العمارة الحركية ………………………………………………… 33
1-2-1 -مكونات العمارة الحركية……………………………………… 34
1-3-أنماط الأنظمة الحركية………………………………………………… 38
1-3-1-أنماط تبعا للنظام الإنشائى …………………………………… 39
1- الشكل المحتوى الشامل………………………………………… 39
2-الشكل القابل للبسط والضم والنقل……………………………………… 40
3-الشكل الديناميكى المتحرك……………………………………… 40
1-3-2-أنماط تبعا لتقنيات التحكم فى الحركة 42
1-التحكم الداخلى …………………………………………………… 42
2-التحكم المباشر…………………………………………………… 42
3-التحكم الغير مباشر بنظام ادخال…………………………………… 43
4-التحكم الغير مباشر المتجاوب………………………………………… 44
5-التحكم الغير مباشر متعدد المجسات…………………………………… 45
6- التحكم الغير مباشر متعدد المجسات المتجاوب(ذاتى التعلم ) ………………… 47
1-4- مستويات الحركة فى الانظمة الحركية……………………………… 49
1-4-1حركة (جزئية )الغلاف الخارجى للمبنى ……………………………… 50
1-4-2-حركة الأسقف والتغطيات……………………………… 50
1-4-3-حركة واجهات المبنى الخارجية وكاسرات الشمس………………… 50
1-4-4-المبانى التى تتحرك حركة دائرية حول محورها………………………… 52
الباب الثانى:الاغلفة المتحركة والتحكم البيئى فى المبنى………………… 56
2-1 – مفهوم التحكم البيئى فى المبانى ……………………………………… 57
الموضوع رقم الصفحة
2-1-1-مفهوم التصميم البيئى ………………………………………………… 57
2-1-2 – اهداف التصميم البيئى…………………………………………… 58
2-1–3- مفهوم الراحة الحرارية …………………………………………… 58
1- تعريف الراحة الحرارية ………………………………………………… 58
2- العوامل المؤثرة على الشعور بالراحة …………………………………… 58
3-طرق الأنتقال الحرارى بين البيئة الخارجية والوسط الداخلى للمبنى……… 59
2-2- مفهوم أغلفة المبانى الخارجية ……………………………… 61
2-2-1-المقصود بالغلاف الخارجى …………………………………… 61
2-2-2-الفارق بين الواجهة والغلاف …………………………………… 61
2-2-3-وظائف الغلاف الخارجى …………………………………… 61
2-2-4- تعريف الغلاف الخارجى…………………………………… 61
2-2-5-عناصرومكونات الغلاف الخارجى 62
1-الأسقف…………………………………………………………………… 62
2-الحوائط الخارجية………………………………………………………… 63
3-الفتحات الخارجية………………………………………………………… 64
4-الأرضيات ……………………………………………………… 65
2-2-6-ماهى الأغلفة الحركية(المستجيبة للبيئة) …………………………… 66
أ- العمارة المتجاوبة(المستجيبة للبيئة ) …………………………………… 67
ب-تعريف الأغلفة الحركية المتأقلمة …………………………………… 68
2-3- خصائص الأغلفة المتحركة المتأقلمة …………………………… 69
2-3-1-شكل الغلاف……………………………………………………… 69
2-3-2-المواد المكونة للغلاف……………………………………………… 75
2-3-2-1-الأغلفة ذات المواد الذكية……………………………………… 75
2-3-3-أسلوب حركة الغلاف ……………………………………… 81
الموضوع رقم الصفحة
2-3-4-محددات تصميم الأغلفة المتحركة 83
2-4-علاقة الأغلفة المتحركة بالتحكم البيئى فى المبنى…………………………… 86
2-4-1-الحماية من الإشعاع الشمسى ……………………………………… 87
2-4-2-التحكم فى الضوء النهارى ……………………………… 91
2-4-3-التحكم فى التهوية ……………………………………… 97
الباب الثالث:الامثلة التحليلية(امثلة المبانى ذات الاغلفة المتحركة البيئية) 103
3-1 المبانى ذات الواجهات ووسائل التظليل المتحركة ………………… 105
3-1-1-مبنى ابراج البحر بأبوظبى…………………………………… 105
1- البيانات الاساسية للمشروع …………………………………… 105
2- تحليل التصميم المعماري ………………………………… 105
3- تصميم الغلاف المتحرك : (kinetic skin design ) …………… 106
4- التحليل البيئي …………………………………………… 109
3-1-3-مبنى council house 2............................................. 112
1- البيانات الاساسية للمشروع …………………………………… 112
2- تحليل التصميم المعماري ………………………………… 113
3- تصميم الغلاف المتحرك : (kinetic skin design ) …………… 114
4- التحليل البيئي …………………………………………… 116
3-1-3- معرض Kiefer Technic Showroom.............................. 120
1- البيانات الاساسية للمشروع …………………………………… 120
2- تحليل التصميم المعماري ………………………………… 120
3- تصميم الغلاف المتحرك : (kinetic skin design ) …………… 121
4- التحليل البيئي …………………………………………… 123
3-2 المبانى ذات التغطيات المتحركة ............................... 125
3-2-4-مبنى مركز طوارئ ومؤتمرات بفلزكيلر....................................... 125
الموضوع رقم الصفحة
البيانات الاساسية للمشروع ………………………………… 125
1- تحليل التصميم المعماري ………………………………… 125
3- تصميم الغلاف المتحرك : (kinetic skin design ) …………… 126
4- التحليل البيئي …………………………………………… 127
3-2-1-مبنى مظلات المسجد النبوى............................... 128
1- البيانات الاساسية للمشروع …………………………………… 128
2- تحليل التصميم المعماري ………………………………… 129
3- تصميم الغلاف المتحرك : (kinetic skin design ) …………… 130
4- التحليل البيئي …………………………………………… 131
3-2-2-مبنى السوق المركزى بأبوظبى ............................ 135
1- البيانات الاساسية للمشروع …………………………………… 135
2- تحليل التصميم المعماري ………………………………… 135
3- تصميم الغلاف المتحرك : (kinetic skin design ) …………… 136
4- التحليل البيئي …………………………………………… 137
3-3- المبانى ذات الأغلفة الذكية ............................... 139
3-3-1- مبنى مقر شركة يونيليفر بألمانيا............................... 139
1- البيانات الاساسية للمشروع …………………………………… 139
2- تحليل التصميم المعماري ………………………………… 139
3- تصميم الغلاف المتحرك : (kinetic skin design ) …………… 140
4- التحليل البيئي …………………………………………… 142
3-3-2- مبنى مجمع السباحة فى بكيين............................... 144
1- البيانات الاساسية للمشروع …………………………………… 144
2- تحليل التصميم المعماري ………………………………… 144
3- تصميم الغلاف المتحرك : (kinetic skin design ) …………… 145
الموضوع رقم الصفحة
4- التحليل البيئي …………………………………………… 148
3-4- خلاصة ونتائج الدراسة التحليلية للأمثلة المعمارية.......................... 150
3-4-1-أثر الأنظمة الحركية على التحكم البيئى فى المبنى.......................... 150
3-4-2- المعايير والقواعد الأسترشادية المستنتجه للغلاف الحركى المستخدم فى تحقيق الراحة الحرارية .......................... 156
4-البـــــــــــاب الرابع دراسة تطبيقية لأستخدام أنظمة الأغلفة الحركية............... 156
4-1-الأسس والمعايير المتبعة لأستخدام الأنظمةالحركية فى تحقيق الراحة الحرارية 158
4-1-1-الشق البيئي .................................................... 159
4-1-2-الشق التصميمى ................................................... 161
4-2-منهجية لتصميم غلاف حركى بيئى .................................... 167
4-3-الدراسة التطبيقية ........ 169
4-3-1-أسباب اختيار نوعية المبانى الإدارية .................................... 169
4-3- 2-تحليل الوضع القائم لعينة الدراسة .................................... 171
4-3-3- توصيف عينة الدراسة .................................... 173
4-3-4- تحليل عينة الدراسة (base case) بأستخدام ال(design builder) .......... 175
4-3-5- تعديل الغلاف الخارجى(الواجهه الجنوبية) بلمعالجات الحركية............ 181
4-3-6-البديل الأول .................................... 183
4-3-7-البديل الثانى .................................... 190
4-3-7- تصميم كاسرة أفقية ثابتة بأستخدام كود الطاقة ودراسة تأثيرها على الحالة الدراسية .............................................................. 201
4-3-8- مقارنة مابين نسب التوفير فى الطاقة للكاسرة المصممة بكود الطاقة وsolar screen محل الدراسة والدراسات السابقة المماثلة 206
5-البـــــــــــاب الخامس الخلاصة، نتائج و توصيات............................... 208
5-1- نتائج الشق النظرى ..................................................... 209
5-2- نتائج الشق التطبيقى ....................................................... 210
5-3-التوصيات..................................................................... 211
-قائمة المراجع ............................... 212
المراجع العربية............................... 213
المراجع بالغة الإنجليزية ............................... 214
المراجع من الشبكة الدولية للمعلومات.............................. 216
فهرس الأشكال
الشكل رقم الصفحة
الباب الأول مفهوم وتطور العمارة الحركية ............................... 1
شكل (1-1) يوضح تأثيرالضغوط والتكنولوجيا على التشكيل 2
شكل (1-2)يوضح مراحل العمارة الحركية عبر العصور 4
شكل (1-3) للخيمة البدوية ................................................... 5
شكل) 1-4) للخيام المخروطية................................................... 5
شكل (1-5) الخيمة المنغولية.................................................... 6
شكل (1-6) يوضح تغطية للكوليسيوم........................................... 6
شكل (1-7) الجسور القلابة.................................................... 7
شكل (1-8) يوضح جهاز بسيط من اختراع توماس جيفرسون يسمح بفتح البابين معا عند فتح احداهما ................................................... 7
شكل (1-9) المشربية العربية ............................................. 8
شكل (1-10) طواحين هواء........................................................... 8
شكل (1-11) مسرح سانت باربرا الدوار أثناء الإنشاء............................. ... 9
شكل (1-12) منزل هليوتروب الذى انشئ عام1903............................... 10
شكل (1-13) يوضح مستشفى تتحرك بشكل دورانى مع الشمس.................... 11
شكل (1-14) يوضح كتل المبنى....................................... 11
شكل (1-15) للمسقط الأفقى وقطاع المبنى...................................... 12
شكل (1-16) توضيحى لألية حركة الفيلا........................................ 13
الشكل رقم الصفحة
شكل (1-17)الجراجات آلية الحركة .............................. 14
شكل (1-18) توضيحى Tatlin's Monument to the Third International,............ 17
شكل (1-19) يوضح مبنى الكابسولات لكريكاو.................................... 20
شكل (1-20) يوضح المساقط الافقية والقطاعات) 20
شكل (1-21) يوضح المدينة المتحركة احدى اعمال مجموعة الأرشيجرام.............. 21
شكل(1-22) يوضح(Plug in city by peter cook) ............................... 22
شكل (1- 23) يوضح المعمارى فوللر مع مجسم لأحدى مشروعاته................... 23
شكل (1-24) يوضح الجناح الأمريكى في معرض إكسبو بمونتريال سنة 1967.... 24
شكل(1-25) يوضح( Dymaxion house by Buckminster fuller) ................. 25
شكل (1-26)يوضح أ) معرض الحديقة الإتحادية بكولونيا 1957ب)المعمارى فرى اوتو 25
شكل (1-27) يوضح الجناح الألماني في معرض إكسبو بمونتريال سنة 1967....... 26
شكل (1- 28) يوضح القرية الأوليمبية بميونخ ، بألمانيا....................... 27
شكل (1-29) تغطيات ساحةالمسجد النبوى...................................... 28
شكل (1-30) يوضح تغطية ساحة مسجد الحسين بالقاهرة.......................... 29
شكل (1-31) مشروع محطة Path Transportation Hub 30
شكل (1-32) يوضح جناح الكويت فى معرض الأكسبو92 بأسبانيا.............. 31
شكل (1-33) يوضح كرة هوبرمان فى اولمبياد الشتوية بسولت ليك................... 31
شكل (1-34) لمشروعى الدار ومدينة العدل ويوضح الوحدات التى ابتكرها هوبرمان...... 32
شكل (1-34)يوضح احدى اعماله هوبرمان فى الواجهات ........................... 32
شكل (1-35) يوضح المجالات المؤثرة فى العمارة الحركية........................... 33
شكل (1-36) توضيحى لآلية النظام الحركى ومكوناته.............................. 34
شكل(1-37) يوضح طريقة العمل داخل النظام الحركى الذكى.................... 35
شكل (1-38) توضيحى لمكونات النظام الحركى................................... 38
شكل (1-39) توضيحى لأنماط الأنظمة الحركية ....................................... 38
الشكل رقم الصفحة
شكل(1-40) يوضح دياجرام Embedded kinetic structure)) .................... 39
شكل (1-41) يوضح أمثلة النظام المحتوى الشامل )أ)The Muscles Tower 39
)ب) شكل توضيحى لمركز ثقافى فى اليابان (sendai mediatheque) المبنى يتميز بأنه متجاوب مع الزلزال من خلال أعمدة هيكلية أسطوانية مفرغة مصممة بالحاسب.......... 39
شكل(1-42) (أ) يوضح (deployable structure)
(ب(شكل يوضح مبنى (The Carlos Moseley Music) أثناء نقله وإعادة تجميعوا 41
41
شكل(1-43)يوضح دياجرام (dynamic kinetic structure) ......................... 41
شكل(1-44) توضيحى لأحدى الكرفانات........................................ 41
شكل (1-45)لfolding egg.................................................. 42
شكل(1-46) يوضح نظام التحكم المباشر...................................... 42
شكل (1-47) يوضح قبة سماوية تعمل بنظام التحكم المباشر.................... 43
شكل(2-48) يوضح نظام التحكم الغير مباشر.................................. 43
شكل (1-49) يوضح محطة ارسال تلفازبنظام تحكم غير مباشر...................... 44
شكل (1-50) يوضح دياجرام للنظام المتجاوب الغير مباشر...................... 44
شكل (1-51) يوضح مثال لنظام التحكم الداخلى............................... 45
شكل (1-52) يوضح التحكم واسع النطاق (ubiquitous) متعدد المدخلات والمخرجات 45
شكل (1-53) يوضح الحائط الحركى كمثال على التحكم واسع النطاق................ 46
شكل (1-54) يوضح التحكم الغير مباشر الذكى (intelligent ) ذاتى التعلم (Heurist) 47
شكل (1-55) يوضح مثال على التحكم الغير مباشر الذكى (intelligent ) ذاتى التعلم (Heuristic) ......................................................... 47
شكل (1-56) يوضح وحدات التظليل المتحركة لمكونة للقبة السماوية.............. 48
شكل (1-57) يوضح مستويات الحركة............................... 49
شكل (1-58) السقف المنسحب باستاد Reliant Stadium بولاية تكساس .......... 50
شكل (1-59) يوضح المسرح Starlight Theatre .............................. 50
شكل (1-60) معهد بيوديزاين ............................. 51
الشكل رقم الصفحة
شكل (1-61) مكتبة فينكس المركزية.............................. 51
شكل (1-62) يوضح تصميم المبنى............................... 52
شكل(1-63) توضيحى للواجهة الجانبية للمبنى............................... 53
شكل(1-64) توضيحى للهيكل الخشبى المكون للمنشأ............................ 53
شكل (1-65) يوضح العمود الذى يرتكز عليه المبنى............................ 54
شكل (1-66) يوضح وصول الشمس للخلايا الضوئية والتى تنتج كهرباء للمبنى......... 55
الباب الثانى:الاغلفة المتحركة والتحكم البيئى فى المبنى..................... 56
شكل (2-1) يوضح العلاقة بين العوامل البيئية المختلفة وراحة الأنسان داخل الفراغ..... 57
شكل (2-2) يوضح العوامل المؤثرة على الشعور بالراحة الحرارية..................... 59
شكل (2-3) لطرق الفيزيائية للتبادل الحرارى بين المبنى والبيئة المحيطة.......... 60
شكل (2-4) لغلاف المبنى وعلاقته بالبيئة المحيطة........................... 62
شكل (2-5) يوضح نسب انتقال الحرارة من كل عنصر من الغلاف................... 62
شكل (2-6) يوضح أن كمية الأشعاع الشمسى الساقطة على الأسقف أكبر من الحوائط. 63
شكل (2-7) يوضح الانتقال الحرارى خلال الجدران الخارجية المبنى................. 63
شكل(2-8) توضيحى لنفاذ الأشعاع والضوء من خلال الفتحات....................... 64
شكل(2-9) توضيحى للتبادل الحرارى بين التربة وأرضية المبنى 65
شكل (2-10) يوضح عناصر الغلاف الخارجى............................... 65
شكل (2-11) يوضح (أ) معرض Kiefer Technic Showroom ............... 66
(ب) Thyssen Krupp Headquarter ....................................... 66
شكل)2-12) يوضح طريقة عمل الأغلفة المتحركة............................... 67
شكل (2-13) يوضح مكونات الغلاف المتجاوب الحركى....................... 68
شكل (2-14) علاقة الأستجابة(Responsive) بالتأقلم (Adaptive) 69
شكل (2-14) يبين عناصر الغلاف المتحرك ............................... 69
شكل(2-15) يوضح مبنى مركز مؤتمرات كاستنيلنل من تصميم Christopher Bauder
70
الشكل رقم الصفحة
شكل (2-16) يوضح الأنظمة المختلفة ل(ABI) ............................... 71
شكل(2-16) لمبنى يحتوى على كاسرات متحركة متغيرة الأتجاه (مشروع اكاديمى) 71
شكل (2-17) يوضح الكاسرات الأتوماتيكية............................... 72
شكل (2-18) يوضح الكاسرات الأتوماتيكية فى السقف 72
شكل (2-19) يوضح ستاد جامعه فينكس السقف مكون من جمالونات قابلة للسحب وارضية متحركة ..................................................... 73
شكل (2-20) يوضح ملعب تنس بروتنباوم Rothenbaum Tennis Centre Court 73
شكل (2-21) يوضح تصنيف الأغلفة المتحركة تبعا للشكل............................. 74
شكل (2-22) يوضح طريقة عمل المادة (Electro Chromic)عمل المواد المتلونة كهربيا 77
شكل (2-23) يوضح طريقة عمل النافذة (Thermochromic ) ................. 78
شكل (1-24) يوضح طريقة عمل مادة الجل الغيمى........................... 80
شكل (2-25) الزجاج ذو البلورات السائبة........................... 80
شكل (2-26) يوضح الأساليب المختلفة للحركة فى الغلاف............................. 81
شكل (4-27) يوضح العلاقة بين محددات تصميم الأغلفة الحركية ............. 83
شكل (4-28) (أ)مجسات الفيزيائية التى تجمع المعلومات المحلية عن المناخ
(ب) برنامج Grasshopper يستخدم لتصميم الأغلفة الحركية .....................
(ج)( tectonic wind wall (Ned Kahn)&agesis hyposurfac ......................... 84
84
84
شكل (4-29) يوضح ( Aegis Hyposurface, dynamic skin system (hyposurface ) 85
شكل (2-30) يوضح العلاقة بين اسلوب الحركة والأشعاع الشمسى والأضاءة والتهوية فى الأغلفة الحركية.................................................... 86
شكل (2-31) (أ) يوضح الكاسرات الشمسية المكسية بالسيراميك النصف شفاف 88
(ب)يوضح مثال ل(overhang shading sysem) .............................. 88
شكل (2-32) (أ) يوضح معهد العالم العربى فى باريس ذو المشربيات المتحركة التى تستجيب للشمس........................................................ 91
شكل (2-33 ) قطاع فى الواجهة الجنوبية الغربية للمعهد العالم العربى 92
الشكل رقم الصفحة
شكل (2-34) يوضح( أ)الوحدة الموديولية للمشربية (ب) منظر داخلى لحائط المشربيات (ج) منظر جارجى للمشربية وصورة توضيحية للكوات أثناء الفتح والغلق 93
شكل (2-35) يوضح رسم يوضح كيفية عمل فتحات الواجهة لمعهد العالم العربي والأنتقال من الحالة المفتوحة إلى المغلقة ............................ 93
شكل (2-36) يوضح الستأئر المعدنية , النظام الآلى الأسطوانى المستخدم فى مقر جريدة النيورك تايمز ............................ ............................... 94
شكل (2-37) يوضح قطاع لمثال للمعالجات الحركية لغلاف بغرض الإضاءة الطبيعية حيث تستخدم الكاسرات الأفقية كا(lightshelf) يتحرك حسب زوايا الشمس طول العام 95
شكل (2-38) يوضح مبنى (Simons Center for Geometry and Physics, New York) 95
شكل (2-39) يوضح تغطية مبنى(Aldar Central Market, Abu Dhabi, Foster) 96
شكل (2-38) يوضح (Electrochromic windows) ............................... 96
شكل (2-39) يوضح (smart energy glass by peer) ............................ 97
شكل (2-40)يوضح بعض الأفكار الحركية الخاصة بالتهوية........................ 98
شكل (2-41) يوضح مبنى الفيدرالى بسان فرانسيسكو 99
شكل (2-42( يوضح احدى الافكار المقترحة لاستخدام الاسقف المتحركة فى التهوية 99
الباب الثالث:الامثلة التحليلية(امثلة المبانى ذات الاغلفة المتحركة البيئية) 99
شكل (3-1): يوضح تصنيف الأمثلة التحليلية............................... 104
شكل (3-2): لكتل وشكل المبنى أبرج البحر ............................... 105
شكل )3-3( يوضح الموقع العام للمشروع ............................... 106
شكل (3-4): يوضح الفكرة المستوحى منها نظام المظلات المتحرك................... 107
شكل (3-5): يوضح وحدة المشربيات المتحركة أثناء فتحه فى ساعات غروب الشمس.. 107
شكل (3-6): وضح العلاقة بين الحائط الستائرى الزجاجى ونظام التظليل المتحرك 107
شكل (3-7): يوضح العلاقة بين وحدة المشربيات والحائط الستائرى................ 107
شكل (3-8): قطاع يوضح العلاقة بين المظلات المتحركة والحوائط الستائرية...... 107
شكل (3-9):يوضح مراحل وحدات التظليل أثناء الغلق والفتح....................... 108
شكل (3-10): يوضح تكوين وأجزاء وحدة التظليل............................... 109
الشكل رقم الصفحة
شكل (3-11): يوضح تحليل شمسى للتغطية الستائرية........................... 110
شكل (3-12) يوضح سطح المبنى مزدوج الارتفاع والخلايا الضوئية.................. 110
شكل ( 3-13): يوضح شكل وكتل المبنى............................... 112
شكل (3-14): يوضح المسقط الأفقى للمبنى ............................... 113
شكل (3-15): (أ)الواجهة الغربية ذات الكاسرات الخشبية التى يتحكم فيها اوتومتيكيا، (ب) منظر للواجهة ذات المصارع المتحركة مع كتلة المبنى........... 114
شكل (3-16): يوضح اسكتش لتأثير المغالق الخشبية على حركة الهواء........... 114
شكل(3-17) أ) الواجهةالشمالية ذات النوافذ والشرفات التى يتحكم فيهااوتومتيكيا,(ب) تفصيلية للشرفات المزروعة...................................................... 115
شكل (3-18): توضح اسكتش لتأثير الشرفات على التهوية والإضاءة................. 115
شكل (3-19): قطاع يوضح الأفكار المعمارية والبيئية التى يتضمنها المبنى.......... 116
شكل (3-20): قطاع يوضح استغلال النوافذ المتحركة الكترونيا فى تحريك الهواء ليلا.. . 117
شكل (3-21) يوضح شكل وكتل المبنى ............................... 120
شكل (3-22) يوضح المسقط الافقى للمشروع ............................... 121
شكل (3-23)يوضح تغير الواجهة خلال ساعات النهار ............................... 121
شكل (3-24) يوضح تفصيلية لحركة السطح المنطوى .............................. 122
شكل (3-25) يوضح تغير شكل الفتحات طوال اليوم ............................... 123
شكل (3-26): يوضح شكل وكتل المبنى............................... 125
شكل (3-27) يوضح السقف من الداخل ............................... 126
شكل (3-28) يوضح مدخل المركز ............................... 126
شكل (3-29): يوضح الشكل الخارجى لمظلات المسجد.......................... 128
شكل (3-30) يوضح شكل وتكوين المظلات ............................... 128
شكل (3-31) يوضح قطاع بالمسجد النبوى والمظلات 129
شكل (3-32) يوضح المسقط الأفقى ............................... 129
شكل (3-33) يوضح قطاع فى احدى المظلات ............................... 130
الشكل رقم الصفحة
شكل (3-33) يوضح المظلات أثناء غلقها ............................... 130
شكل (3-34): يوضح المظلات وهى مفتوحة............................... 131
شكل (3-35): توضيحى للغلق المظلات لعكس الحرارة أثناء النهار فى الصيف.... 132
شكل (3-36): يوضح غلق المظلات ليلا لتهوية المسجد والتخلص من الحرارة......... 132
شكل (3-37) :توضيحى لأغلاق المظلات نهارا لتدفئة اسطح وكتل المبنى............ 133
شكل (3-38): لفتح المظلات ليلا لمنع حدوث تبريد للمبنى......................... 133
شكل (3-39): توضيحى للسقف من الداخل............................... 135
شكل(3-40) توضيحى للمسقط الافقى للمشروع مبين فيه اماكن التغطية المتحركة..... 136
شكل (3-41): توضيحى لمكونات الوحدة المديولية للسقف....................... 137
شكل (3-42): توضيحى للسقف أثناء النهار............................... 137
شكل (3-43): يوضح شكل وكتل المبنى............................... 139
شكل (3-44): يوضح اطلالة المبنى على ميناء مدينة هامبورج بالمانيا.............. 140
شكل (3-45):المسقط الافقى للمبنى ويتضح فيه الفناء الداخلى...................... 140
شكل (3-46):الطبقة الخارجية للغلاف المصنوعة من مادة ( ETEF) ............... 141
شكل (3-47): يوضح النظام الإنشائى المستخدم لتركيب الغشاء الخارجى للوجهة...... 141
شكل (3-48): قطاع للمبنى ويتضح فيه علاقة تصميم الغلاف الخارجى بحركة الهواء والكسب الحرارى ودخول الإضاءة الطبيعية للمبنى................... 142
شكل (3-49): توضيحى لكتل وشكل المبنى............................... 144
شكل (3-50): يوضح المسقط الأفقى للمبنى ............................... 145
شكل (3-51): يوضح قطاع راسى فى المبنى............................... 145
شكل ( 3-52): يوضح الهيكل المعدنى الذى تم تركيب مادة ETEF عليه............. 146
شكل( 3-53): يوضح قطاع فى الغلاف المغطى للمبنى الداخلى والخارجى........ 146
شكل( 3-54): يوضح قطاع فى الغلاف المغطى للمبنى أثناء الليل.................. 146
شكل(3-55): توضيحى للوسائد المصنوعة من مادة ETEF من الداخل.............. 147
شكل(3-56): توضيحى للوسائد المصنوعة من مادة ETEF من الخارج.............. 147
الشكل رقم الصفحة
شكل ( 3-57): يوضح السلوك البيئى للغلاف المبنى أثناء الصيف................... 148
شكل ( 3-58): يوضح السلوك البيئى للغلاف المبنى أثناء الشتاء.................... 148
4-البـــــــــــاب الرابع دراسة تطبيقية لأستخدام أنظمة الأغلفة الحركية............... 157
شكل (4-1) العوامل المؤثرة فى تكوبن معايير استخدام الغلاف الحركى فى تحقيق الراحة الحرارية ............................... 158
شكل (4-2) يوضح دراسات تحليل الموقع البيئية............................... 159
شكل (4-3) يوضح خريطة الراحة الحرارية ............................... 160
شكل (4-4) للتأثيرات المختلفة المتعلقة بالتحكم البيئى............................... 160
شكل (4-5) يشرح التأثيرات المختلفة المتوقعة للأنظمة المختلفة الحركية 161
شكل (4-6) لمحددات تصميم الغلاف الحركى............................... 161
شكل(4-7) يوضح مراحل انتاج التصميم الحركى للغلاف............................... 161
شكل (4-8) يوضح خريطة تفصيلية لخصائص الغلاف............................... 162
شكل(4-9) يوضح أنواع الواجهات المتحركة............................... 163
شكل(4-10) يوضح قطاع فى مبنى ............................... 163
شكل (4-11) يوضح احدى تطبيقات التغطيات المتحركة البيئية (Roof Pond) 164
شكل (4-16) يوضح (High court of Justice and Supreme court) بأسبانيا...... 164
شكل (4-17) يوضح احدى الأغلفة المفطاة بمادة ETEF (Media-TIC building in Barcelona,cloude 9 Architects,2011 ) بأسبانيا........................... 165
شكل (4-14) يوضح منهجية الدراسة والخطوات المتبعة............................... 170
شكل (4-15) متوسط درجات الحرارة على مدار العام للأقليم ........................ 171
شكل (4-16) الرطوبة النسبية والdry bulb temperature) ) لأشهر السنة 171
شكل (4-17) المعلومات المناخية المختلفة لموقع المشروع (الحرارة –الرطوبة) 172
شكل (4-18) رسم بيانى يوضح خريطة الراحة ........................ 172
شكل (4-19) يوضح كتلة المبنى بالبرنامج ........................ 173
الشكل رقم الصفحة
شكل (4-20) يوضح المسقط الأفقى للدور الأرضى والمتكرر........................ 174
شكل (4-21) الواجهة الشمالية ............................... 174
شكل (4-22) الواجهة الجنوبية للمشروع ............................... 174
شكل (4-23) صورة من البرنامج توضح بيانات الكثافة وضبط اجهزة التكييف 175
شكل (4-24) صورة من البرنامج توضح جداول الأشغال للمبنى ...................... 175
شكل (4-25) صورة من البرنامج توضح انشاء الحوائط الخارجية والأسقف 176
شكل (4-26) صورة من البرنامج توضح طبقات الحوائط الخارجي والسقف 176
شكل (4-27) صورة من البرنامج يوضح نوع الزجاج ونسبة الحائط الى الزجاج WWR 177
شكل (4-28) صورة من البرنامج يوضح نوع الزجاج والخصائص الحرارية له 177
شكل (4-29) صورة من البرنامج يوضح HVAC ............................... 177
شكل (4-30) صورة من البرنامج يوضح النموذج النهائى للحالة الدراسية على البرنامج 178
شكل (4-31) صورة من البرنامج يوضح رسم بيانى لدرجات الحرارة الشهرية والرطوبة النسبية وفترات عدم الراحة الحرارية ................................................ 178
شكل (4-32) صورة من البرنامج يوضح درجات الحارة الشهرية والرطوبة النسبية وفترات عدم الراحة الحرارية ............................................................. 179
شكل (4-33) صورة من البرنامج يوضح أحمال التبريد للحالة الدراسية فى البرنامج 179
شكل (4-34) يوضح شكل الوحدة المتحركة المقترح اضافتها 181
شكل (4-35) أمثلة لتطبيقات المادة على بعض الواجهات كعنصر اظلال 182
شكل(4-36( يوضح مثال لأحد المبانى (loblolly house)( الوحدة المتحركة المقترح اضافتها ............................... ............................... 183
شكل(4- 37( صورة من برنامج (design builder ) للمعالجة الحركية التى تم تطبيقها 184
شكل (4-38) يوضح نسب التوفير فى الطاقة لكل زاوية من زوايا المظلة WWR 30% 185
شكل (4-39) يوضح نسب التوفير فى الطاقة لكل زاوية من زوايا المظلةWWR %20 186
شكل (4-40) يوضح نسب التوفير فى الطاقة لكل زاوية من زوايا المظلة WWR 50% 187
شكل (4-41) يوضح النسب المئوية للتوفير فى الطاقة لكل الزوايا وWWR 188
الشكل رقم الصفحة
شكل (4-42) يوضح علاقة زوايا التظليل باستهلاكات الطاقة وwwr 189
شكل(4- 43( قطاع يوضح علاقة بين زوايا المظلة المتحركة وزاوية الشمس الأفقية 21 مارس .............................................................. 190
شكل (4-44) يوضح الاحمال لكلWWR لكلا من الحالة الدراسية والمظلة المتحركة21 مارس .............................................................. 190
شكل(4-45 (قطاع يوضح علاقة بين زوايا المظلة المتحركة وزاوية الشمس الأفقية 15 ابريل .............................................................. 191
شكل (4-46) يوضح الاحمال لكل WWR لكلا من الحالة الدراسية والمظلة المتحركة 15 ابريل ............................... ............................... 191
شكل(4-47 ( قطاع يوضح علاقة بين زوايا المظلة المتحركة وزاوية الشمس الأفقية15 مايو .............................................................. 192
شكل (4-48) يوضح الاحمال لكل wwr لكلا من الحالة الدراسية والمظلة المتحركة 15 مايو .............................................................. 192
شكل(4-49 (قطاع يوضح علاقة بين زوايا المظلة المتحركة وزاوية الشمس الأفقية22 يونيه ............................... ............................... 193
شكل (4-50) يوضح الاحمال لكل wwr لكلا من الحالة الدراسية والمظلة المتحركة22 يونيه ............................... ............................... 193
شكل(4-51 (قطاع يوضح علاقة بين زوايا المظلة المتحركة وزاوية الشمس الأفقية30 يوليو 194
شكل (4-52) يوضح الأحمال لكل wwr لكل من الحالة الدراسية والمظلة المتحركة ليوم 30 يوليو ............................... ............................... ...... 194
شكل(4-53 (قطاع يوضح علاقة بين زوايا المظلة المتحركة وزاوية الشمس الأفقية30 اغسطس ............................... ............................... 195
شكل (4-54) يوضح الاحمال لكل wwr لكلا من الحالة الدراسية والمظلة المتحركة 30 اغسطس ............................................................. 195
شكل(4-55 (قطاع يوضح علاقة بين زوايا المظلة المتحركة وزاوية الشمس 22 سبتمبر 196
الشكل رقم الصفحة
شكل (4-56) يوضح مقارنة الاحمال لكل wwr لكلا من الحالة الدراسية والمظلة 22 سبتمبر ............................................................. 196
شكل(4-57 (قطاع يوضح علاقة بين زوايا المظلة المتحركة وزاوية الشمس الأفقية ليوم 15 اكتوبر ............................... ............................... 197
شكل (4-58) يوضح الاحمال لكل WWR لكلا من الحالة الدراسية والمظلة المتحركة ليوم 15 اكتوبر ............................... ............................... 197
شكل (4-59) يوضح الاحمال لكل WWR 30% لكلا من الحالة الدراسية والمظلة المتحركة لكل أوقات العام محل الدراسة ............................... 198
شكل (4-60) يوضح الاحمال لكل WWR 20% لكلا من الحالة الدراسية والمظلة المتحركة لكل اوقات العام محل الدراسة ............................... 198
شكل (4-61) يوضح الاحمال لكل WWR 50% لكلا من الحالة الدراسية والمظلة المتحرك لكل اوقات العام محل الدراسة ............................... 199
شكل (4-62) يوضح الاحمال لكل WWR لكلا من الحالة الدراسية والمظلة المتحركة
لكل اوقات العام و الWWR محل الدراسة ............................... 200
شكل (4-63) یوضح معنى رموز معادلة معامل الإظلال الشمسي على الكاسرة الأفقیة 204
شكل (4-64) يوضح قطاع فى الكاسرة الأفقية وواجهة ............................... 204
شكل (4-65) صورة من البرنامج يوضح النموذج النهائى للحالة الدراسية على البرنامج 205
شكل (4-66) يوضح الاحمال لكلا من الحالة الدراسية والكاسرة الأفقية 205
شكل (4-67) يوضح المقارنة مابين المظلة المتحركة وكاسرة الشمس الأفقية المطابقة للكود والدراسة السابقة ............................................................. 206
فــــــهـــــــــــرس الجــــــــــــــــداول
الجدول رقم الصفحة
الباب الأول :مفهوم وتطور العمارة الحركية ............................... 1
جدول (1-1) يوضح أنواع الشكل الديناميكي المتحركDynamic.................... 41
الباب الثانى:الاغلفة المتحركة والتحكم البيئى فى المبنى......................
جدول( 2-1) يوضح مقارنة بين خصائص المواد التقليدية والمواد الذكية................ 75
جدول (2-2) بوضح نماذج من النوع الأول والثانى للمواد الذكية...................... 79
جدول (2-3) يوضح العلاقة بين اسلوب الحركة والأشعاع الشمسى والأضاءة والتهوية فى الأغلفة الحركية........................................................... 82
جدول (2-4) يوضح الاساليب الحركية المختلفة للحماية من اشعة الشمس 90
جدول (2-5) يوضح أساليب تأقلم الغلاف المتحرك مع البيئة الخارجية................. 101
جدول (2-6)يلخص العلاقة بين أنواع الأغلفة الحركية وعناصر التحكم البيئى فى المبنى 102
الباب الثالث:الامثلة التحليلية(امثلة المبانى ذات الاغلفة المتحركة البيئية) ..
جدول(3-1) يوضح تأثير غلاف المبنى المتحرك على الأضاءة والتهوية والاشعاع 111
جدول(3-2) يوضح تأثير غلاف المبنى المتحرك على الأضاءة والتهوية والاشعاع 119
جدول(3-3) يوضح تأثير غلاف المبنى المتحرك على الأضاءة والتهوية والاشعاع 124
جدول(3-4) يوضح تأثير غلاف المبنى المتحرك على الأضاءة والتهوية والاشعاع 127
جدول(3-5) يوضح تأثير غلاف المبنى المتحرك على الأضاءة والتهوية والاشعاع 134
جدول(3-6) يوضح تأثير غلاف المبنى المتحرك على الأضاءة والتهوية والاشعاع 138
جدول(3-7) يوضح تأثير غلاف المبنى المتحرك على الأضاءة والتهوية والاشعاع 143
جدول(3-8) يوضح تأثير غلاف المبنى المتحرك على الأضاءة والتهوية والاشعاع 149
جدول( 3-10) يوضح تحليل الغلاف المتحرك لكل مبنى............................ 153
جدول(3-11) يوضح التحليل البيئى للغلاف المتحرك ...... 154
4-البـــــــــــاب الرابع دراسة تطبيقية لأستخدام أنظمة الأغلفة الحركية............... 158
جدول (4-1) يوضح استراتيجيات البيئية
للواجهات المختلفة فى مصر ............................... ...................... 160
الجدول رقم الصفحة
جدول (4-2) يوضح التأثيرات البيئية لأستخدام التغطيات المتحركة 164
جدول (4-3 ) يلخص منهجية تصميم متكاملة لغلاف حركى بيئى 168
جدول (4-4) المواصفات العامة لنموذج مبنى الدراسة 173
جدول (4-5) يوضح مقياس الشعور بالراحة الحرارية تبعا لدرجة الحرارة المؤثرة 179
جدول (4-6) يوضح الشهور التى تقع خارج منطقة الراحة صيفا 180
جدول (4-7) يوضح قياسات الوحدة المستخدمة لتشكيل الغلاف 181
جدول (4-8) يوضح الخصائص الحرارية للمادة المستخدمة للمظلة المتحركة 182
جدول (4-9) يوضح زوايا التحرك المدروسة للوحدة وساعات الدراسة 183
جدول (4-10) يوضح قياسات احمال التبريد للزوايا المختلفة على مدار العامwwr 30% 185
جدول(4-11) يوضح قياسات احمال التبريد للزوايا المختلفة على مدار العام wwr 20% 186
جدول(4-12) يوضح قياسات احمال التبريد للزوايا المختلفة على مدار العام wwr 50% 187
جدول(4-13) يوضح مدى التوفير فى الطاقة للنسب المختلفة 188
جدول(4-14) يوضح الأحمال لنسب WWR المختلفة لزوايا المظلة الداخلية 189
جدول (4-15) يوضح قياسات احمال التبريد WWR المختلف ليوم 21 مارس 190
جدول (4-16) يوضح قياسات احمال التبريد WWR المختلفة ليوم 15 ابريل 191
جدول (4-17) يوضح قياسات احمال التبريد WWR المختلفة ليوم 15 مايو 192
جدول (4-18) يوضح قياسات احمال التبريد WWR المختلفة ليوم 22 يونيه 193
جدول (4-19) يوضح قياسات احمال التبريد WWR المختلفة ليوم 30 يوليو 194
جدول (4-20) يوضح احمال التبريد WWR المختلفة لكلا من الحالة الدراسية والمظلة المتحركة ليوم 30 اغسطس ............................... ............... 195
جدول (4-21) يوضح قياسات احمال التبريد WWR المختلفة لكلا من الحالة الدراسية والمظلة المتحركة ليوم 23 سبتمبر ............................... 196
شكل(4-22) يوضح قياسات احمال التبريد WWR المختلفة لكلا من الحالة الدراسية والمظلة المتحركة ليوم 15 اكتوبر ............................... 197
جدول (4-23) متطلبات الغلاف الخارجى للمبانى التجارية المكيفة بأقليم القاهرة والدلتا 201
جدول رقم الصفحة
جدول (4-24) الحد الأدنى المطلوب لنسبة المساحة المظلله من الزجاج لزيادة الحد الأقصى المسموح به لمعامل الأكتساب الحرارى الشمسى للفتحة ..................... 202
جدول(4-25) معامل اظلال (SGR) الناتج عن استخدام الكاسرات الأفقية 203
جدول (4-26) يوضح المقارنة مابين الحالة الأصلية والحالة بعد اضافة الكاسرة الأفقية 205
جدول (4-27) يوضح قيم نسب توفير الطاقة لكل حالة من الحالات 206
ملخص البحـــــث
منذ القدم بدأت تظهر العديد من الأنظمة الحركية حيث كانت تستخدم تاريخيا فى مكونات المبنى مثل المصاريع والجسور المتحركة وبعض التغطيات فى العصر الرومانى وكان على هذه الأنظمة أن تنتظر حتى تتقدم التكنولوجيا الى مستوى متطور، فى بدايات القرن العشرين ظهرت العديد من المحاولات الحركية فى المبانى مثل المنازل الدوارة كافيلا جريسولا فى ايطاليا والمسارح الدوارة مثل ليبرتى هاوس بأمريكا وغيرها . وفى النصف الثانى من القرن العشرين اصدر المعمارى ويليام زاك كتابه "العمارة الحركية " الذى ساعد على الهام جيل جديد من المعماريين نحو هذا الاتجاه مع تطور النظم الأنشائية ومواد البناء وأنظمة التحكم والتى تعرضت لها هذه الدراسة ، لأنظمة التحكم بالحاسوب وأنظمة الأنشائية المتقدمة والتى يمكن استخدامها فى المبانى بأنواعها المختلفة .
فى ظل ازمة الطاقة وارتفاع معدلات استهلاك الطاقة للوصول للراحة داخل الفراغات كان من الواجب على المعمارى على البحث عن حلول لترشيد استهلاك الطاقة ، فنتعرض خلال هذا البحث الى انواع واشكال الأنظمة الحركية التى من الممكن ادراجها فى الغلاف الخارجى للمبنى لتحقيق هذا الهدف وكذلك التعرض لخصائص هذا النوع من الأغلفة من مواد البناء واساليب الحركة وسبل وطرق استغلاله للتحكم البيئى بالمبنى من حيث الحماية من الأشعاع الشمسى والأستفادة من الأضاءة الطبيعية و دعم حركة التهوية الطبيعية بالمبنى ، ومن خلال مجموعة من المشاريع المعمارية المعاصرة التى تستخدم هذا النوع من الأغلفة بهدف بيئى نتوصل من خلال الدراسة التحليلية الى معايير استرشادية التى من الممكن استخدامها .
وتنتقل الدراسة الى الجانب التطبيقى حيث تتناول مبنى ادارى بجمهورية مصر العربية وتتطبق عليه معايير وقواعد الغلاف الحركى البيئى بتعديل الغلاف الخارجى للمبنى واضافة احدى الوحدات المتحركة عليه لحمايته من الأشعاع الشمسى بهدف قياس تأثير هذا النوع من الأغلفة على ترشيد الطاقة بالمبنى وايضا استيضاح الطريقة المثلى للتطبيق
أ) مقدمة
فى هذا العصر الذى ترتفع فيه معدلات استهلاك الطاقة والتلوث على حد السواء وانتشار ظواهر الاحتباس الحرارى و ندرة مصادر الطاقة ، تقع مسؤلية كبيرة على المعمارى نحو ايجاد حلول ذكية للحفاظ على البيئة و التوفير فى الطاقة وتحقيق الاستدامة ، تستخدم المبانى مالايقل عن 40% من الطاقة العالمية( )ولذلك فهى تعد المسئولة عن انبعاث ثلث كمية ثانى اكسيد الكربون الناتج من احتراق الوقود الحفرى كما أنها المسئولة عن الكثير من الآثار الجانبية لاستخدام الطاقة مثل تسرب زيت البترول( ) ولذلك وجب على المعمارى تحرى وسائل ترشيد الطاقة فى المبانى ، كانت ولا تزال مشكلة الراحة الحرارية فى المبانى وارتباطها بشكل او آخر بأستهلاك الطاقة من المشاكل التى تحاول العمارة البيئية ايجاد حل لها، وقد ظهرت فى الاونة الأخيرة العديد من الاتجاهات التى تساهم فى حل المشكلة البيئية ، منها العمارة الخضراء والعمارة الذكية.
- تعرف العمارة الخضراء بأنها" عملية تصميم المبانى بأسلوب يحترم البيئة مع الأخذ فى الاعتبار تقليل استهلاك الطاقة والمواد والموارد مع تقليل تأثيرات الإنشاء على البيئة ،مع تعظيم الانسجام مع الطبيعة( )".
لقد تم تعريف المبانى الذكية على أنها "المبانى التى توفر بيئة سريعة الإستجابة ، وفاعلة ، وداعمة من أجل تحقيق آداء أفضل لمستخدمى المبانى".
وتعتبر الأنظمة الحركية هى احدى روافد العمارة الذكية التى تهدف للأستفادة من التكنولوجيا الحديثة فى رفع استجابة غلاف المبنى للمتغيرات المناخية الخارجية.الانظمة الحركية موجودة منذ القدم ويكاد لا يخلو مبنى منها فى صورتها البسيطة ، ولكن فى الاونة الاخيرة ونتيجة للتقدم التكنولوجى أتيح المجال للأنظمة الحركية للتطور,وتعددت وتنوعت صور الأنظمة الحركية فى المبانى ومن ضمنها الأنظمة الخاصة بالغلاف الخارجى للمبنى والتى تعد أعظمها تأثيرا على الراحة الحرارية داخل الفراغ حيث يعد الغلاف الخارجى للمبنى هو الوسيط بين البيئتين الخارجية (المتمثلة بالمتغيرات المناخية ) والداخلية (المتمثلة بظروف الراحة المطلوبة داخل البيئة المبنية ) ويتناول البحث: الأغلفة الحركية التى تستجيب للتغيرات البيئية الخارجية لتحقيق الراحة الحرارية لشاغلى المبنى وتزيد التفاعل بين المبنى والبيئة والتى تمثل نقلة نوعية فريدة فى تكيف المبنى واستجابته للمتغيرات البيئية المحيطة به ممايساهم فى تحسين البيئية الحرارية داخل المبنى وتقليل الأعتماد على وسائل التبريد والتدفئة الصناعية ممايساهم فى خفض استهلاك المبنى للطاقة.
ب) المشكلة البحثية
تعانى المبانى فى مصر من مشكلات بيئية عديدة غالبا ماتكون من اسبابها عدم ملائمتها لاحتياجات مستخدميها بالاضافة إلى تجاهلها لكافة الحلول البيئية الممكنة والتى من الممكن أن تقدمها البيئية المحلية كالطاقة الشمسية والتهوية الطبيعية ومن هذا المنطلق تولدت الحاجة إلى:
- دراسة الأنظمة الحركية كمدخل لايجاد حلولا من شأنها اظهار استجابة ونشاط فيما يتعلق بالتغيرات البيئية
- استخدام التكنولوجيا الحديثة فى خدمة البيئية والراحة الحرارية داخل الفراغ .
ومثل هذه الأنظمة بمثابة وسيلة عملية لاستحداث طرق جديدة ، وتصميم وبناء البيئات التي تخاطب الاحتياجات المتغيرة والمرنة بديناميكية.
ج) أهمية البحث والدراسات السابقة
أولا : الدراسات السابقة :
لقد تم تناول عدة دراسات العديد من اطراف هذا البحث بداية من مشكلات الراحة الحرارية مرورا بالعمارة الذكية والحركية والتكنولوجيا المرتبطة بها وكذا تم عمل دراسات عدة عن غلاف المبنى وعلاقته بتحقيق الراحة فى الفراغ ولكن الجديد فى هذه الدراسة هى الربط بين تلك العناصر وصياغتها فى صورة استراتيجية متكاملة
1- حاتم عبد الرحمن(2011)، "العمارة الحركية" ، بحث غير منشور للحصول على درجة الماجيستير جامعة القاهرة
2- حسين عصام أبو الفضل (2012) ، "تكنولوجيا العمارة الديناميكية المفهوم والتطبيق" ، بحث غير منشور للحصول على درجة الماجيستير ، كلية الهندسة جامعة الزقازيق
3- سها فؤاد ،(2012)"منهجية التصميم :العمارة المتحركة "،بحث غير منشور للحصول على درجة الماجيستير ، كلية الهندسة جامعة الأسكندرية
ثانيا : أهمية البحث:
1- نقص الدراسات التى تناولت العلاقة مابين التحكم البيئى فى المبنى والأغلفة الحركية والتطبيقات البيئية للعمارة الحركية
2- أهمية الغلاف الخارجى والدراسات المتعلقة بيه
3- التكنولوجيا كأداة صديقة للبيئة من اهم الآليات التى يتوجب على المعمارى التعرف عليها
د) هدف البحث
تبعا للمشكلة البحثية تحدد الهدف الرئيسي لهذا البحث فى الأتى :
الوصول لمعايير استخدام الأغلفة الحركية لتحقيق الراحة الحرارية
تقييم تاثير أنظمة المعالجات المتحركة على ترشيد الطاقة فى المبنى .
- كما توجد بعض الأهداف الفرعية كالأتى:
دراسة أنظمة الأغلفة المتحركة مع استعراض اثرها على الراحة الحرارية
ه) منهجية الدراسة
أعتمد البحث على المنهج العلمي التاريخى التحليلي في الدراسة كالتالي:
أولا : المدخل النظرى :
المحور الأول : المنهج التاريخى :
استعراض تاريخى لنشأة و تطور العمارة الحركية من خلال عرض المفاهيم المرتبطة بالعمارة الحركية ,ومراحل تطورها ودراسة تكنولوجيا العمارة الحركية
المحور الثانى : المنهج التحليلي:
اختص بالدراسة التحليلية لعدد من المشاريع المعمارية العالمية التى تتضمن أغلفة حركية بهدف استعراض اثرها على الراحة الحرارية فى الفراغ
ثانيا : المدخل التطبيقى :
المحور الثالث : منهج تحليلي استقرائي :
بهدف صياغة و استخلاص استخدام الأغلفة الحركية لتحقيق الراحة الحرارية
المحور الرابع : منهج تطبيقى :
ويتم فيه عمل دراسة تطبيقية بأستخدام احد برامج المحاكاة البيئية (Design Builder) على أحد المبانى الأدراية القائمة بأستخدام معالجات الأغلفة الحركية لتقييم تأثير المعالجات الحركية على ترشيد الطاقة فى المبنى .
و) هيكل البحث
فى سبيل تحقيق الاهداف السابقة تنتهج الدراسة المناهج العلمية التالية:
أولا: الدراسة النظرية:
االباب الاول
اختص بالدراسة النظرية حيث تتناول الدراسة النظرية فى الباب الاول
نشأة و تطور العمارة الحركية من خلال عرض المفاهيم المرتبطة بالعمارة الحركية ,ومراحل تطورها ودراسة تكنولوجيا العمارة الحركية
الباب الثانى
تناول مفهوم التحكم البيئى والراحة الحرارية والعوامل المؤثرة عليها وكذلك المفاهيم الأساسية المرتبطة بالغلاف الخارجى المتحرك وعلاقة الغلاف الخارجى المتحرك بتحقيق الراحة الحرارية ودراسة العوامل التكنولوجية المؤثرة على تصميمه
ثانيا: الدراسة التحليلية والنتائج :
الباب الثالث
اختص بالدراسة التحليلية لتوضيح المظاهر الرئيسية لتأثير غلاف المبنى المتحرك على تحقيق الراحة الحرارية ولاستيضاح هذا التأثير تم اختيار مجموعة من المشروعات المعمارية المعاصرة و التى تم بنائها خلال العشر سنوات الاخيرة
الباب الرابع
ويشمل دراسة لمعايير استخدام الأغلفة الحركية مع وضع منهجية محددة لتصميم غلاف حركى بيئى مع دراسة تطبيقية باستخدام احد برامج المحاكاة (Design builder) لتقييم كفأة المعالجات الحركية فى تخفيض استهلالك الطاقة تقوم على اساس اختيار مبنى ادارى اعتيادى وأخذ القياسات احمال التبريد للمبنى فى وضعه الحالى ،واجراء تعديل عليه بتطبيق مظلة متحركة على الغلاف الخارجى والمقارنة بينها وبين الوضع الحالى للمبنى ووسيلة تظليل ثابتة مطبق عليها كود الطاقة .
الباب الخامس
فيتناول النتائج والتوصيات التى توصل لها الباحث
؛
بسم الله الرحمن الرحيم
"الْحَمْدُ لِلَّهِ الَّذِي هَدَانَا لِهَٰذَا وَمَا كُنَّا لِنَهْتَدِيَ لَوْلَا أَنْ هَدَانَا اللَّهُ"
سورة الأعراف آية 43
اهـــــــــــــــــــــــــــــــــــداء
الى روح والدى الطاهرة تغمده الله برحمته وشمله بنوره .......
الى من غرست فى نفسى الطموح والمثابرة والاصرار أمى الحبيبة اطال الله فى عمرها فلولها ما استطعت أن اكمل المشوار......
الى زوجى الحبيب الذى تحملنى كثيرا وعاوننى كثيرا....
شــــــــــــــكـــــــر و تـــــقـــــــديـــــــــــر
الشكر والحمد لله الذى بنعمته تتم الصالحات
اتقدم بجزيل الشكر والتقدير الى أستاذى الفاضل الدكتور /ايهاب محمد عبد المجيد الشاذلى على علي ما بذله من جهد و وقت في متابعة هذا البحث و توجيهيه الي المسار الصحيح لاخراج هذا البحث بالصورة المطلوبة
اتقدم بالشكروالأمتنان للأستاذ الدكتور/ أحمد أحمد فكرى على ماقدمه لى من توجيهات ونصائح مؤثرة فى مسار البحث مما كان له الأثر الكبير فى اثراء الرسالة والدفع بها الى النضج والأكتمال.
وخالص الشكر الى الاستاذ الدكتور / أحمد عاطف الفجال الذى تفضل بمناقشة البحث .
كما اتقدم بالشكر للعديد من الأساتذة والزملاء الذين عاوننونى فى هذا البحث وعلى رأسهم :
الدكتورة /ريهام السيد حامد الدسوقى الدكتورة بقسم العمارة جامعة بنى سويف التى انارت لى الطريق وعاونتنى كثيرا لها كل الشكر والتقدير.
ولن أنسى الصديقة والزميلة المهندسة / منى رزق جاد والتى كانت دائمة التشجيع لى والدعم المستمر والنصائح الجادة.
واتقدم بالشكر الى اخواتى على دعمهم المستمر لى وتشجيعى ودعمى بالنصائح ، ووالدتى لدعائها المستمر لى وتشجيعى الدائم على المثابرة وزوجى على معاونته لى وتشجيعه الدائم لى على اكمال البحث
فــــــهـــــــــــرس المحــــــــــــــــــتويــــــــــات
الموضوع رقم الصفحة
التعريف بالباحث……………………………………………… أ
اهـــــــــــــــــــــــــــــــــــداء ……………………………………………… ب
شكـــــــر و تقـــــــدير ……………………………………………… ج
فهرس المحتويات……………………………………………… د
فهرس الاشـــــكال……………………………………………… ط
فهرس الجـــداول……………………………………………… ع
ملخص البحـــــث……………………………………………… ق
تمهــــــــيــــــــــــــــــــد ……………………………………………………………… ر
الباب الأول :مفهوم وتطور العمارة الحركية……………………… 1
1-1-مقدمة تاريخية ……………………………………………… 2
1-1-1-تعريف العمارة الحركية……………………… 2
1-1-2- نشأة العمارة الحركية وتاريخها……………………… 3
1-1-2-1-تطور العمارة الحركية عبر العصور……………………… 4
1-عصر ماقبل الثورة الصناعية……………………… 4
2-عصر الثورة الصناعية وما بعدها……………………… 8
3-عصر ثورة الذكاء الصناعى والروبتات……………………… 12
1-1-2-2- تطور العمارة الحركية فى الفكر المعمارى 17
أ- اهم الحركات المعمارية 17
1-مدرسة البنائية الروسية……………………………………………… 17
2-مدرسة الميتابوليزم ……………………………………………… 18
3-مدرسة الأرشيجرام ……………………………………………… 21
ب-اهم المعماريون المساهمين فى تطور فكر العمارة الحركية 23
1-المعمارى ريتشارد بكمنستر فولر……………………………………………… 23
2-المعماري فراي أوتو ………………………………………………Frei otto 25
الموضوع رقم الصفحة
3-المعماري بدو راش Bodo rash ………………………………………… 28
4-المعماري سنتياجو كالاترافا …………………Santiago Calatrava 29
5-المصمم تشيك هوبرمان Chuck Hoberman ……………………… 31
1-2- مفهوم العمارة الحركية ………………………………………………… 33
1-2-1 -مكونات العمارة الحركية……………………………………… 34
1-3-أنماط الأنظمة الحركية………………………………………………… 38
1-3-1-أنماط تبعا للنظام الإنشائى …………………………………… 39
1- الشكل المحتوى الشامل………………………………………… 39
2-الشكل القابل للبسط والضم والنقل……………………………………… 40
3-الشكل الديناميكى المتحرك……………………………………… 40
1-3-2-أنماط تبعا لتقنيات التحكم فى الحركة 42
1-التحكم الداخلى …………………………………………………… 42
2-التحكم المباشر…………………………………………………… 42
3-التحكم الغير مباشر بنظام ادخال…………………………………… 43
4-التحكم الغير مباشر المتجاوب………………………………………… 44
5-التحكم الغير مباشر متعدد المجسات…………………………………… 45
6- التحكم الغير مباشر متعدد المجسات المتجاوب(ذاتى التعلم ) ………………… 47
1-4- مستويات الحركة فى الانظمة الحركية……………………………… 49
1-4-1حركة (جزئية )الغلاف الخارجى للمبنى ……………………………… 50
1-4-2-حركة الأسقف والتغطيات……………………………… 50
1-4-3-حركة واجهات المبنى الخارجية وكاسرات الشمس………………… 50
1-4-4-المبانى التى تتحرك حركة دائرية حول محورها………………………… 52
الباب الثانى:الاغلفة المتحركة والتحكم البيئى فى المبنى………………… 56
2-1 – مفهوم التحكم البيئى فى المبانى ……………………………………… 57
الموضوع رقم الصفحة
2-1-1-مفهوم التصميم البيئى ………………………………………………… 57
2-1-2 – اهداف التصميم البيئى…………………………………………… 58
2-1–3- مفهوم الراحة الحرارية …………………………………………… 58
1- تعريف الراحة الحرارية ………………………………………………… 58
2- العوامل المؤثرة على الشعور بالراحة …………………………………… 58
3-طرق الأنتقال الحرارى بين البيئة الخارجية والوسط الداخلى للمبنى……… 59
2-2- مفهوم أغلفة المبانى الخارجية ……………………………… 61
2-2-1-المقصود بالغلاف الخارجى …………………………………… 61
2-2-2-الفارق بين الواجهة والغلاف …………………………………… 61
2-2-3-وظائف الغلاف الخارجى …………………………………… 61
2-2-4- تعريف الغلاف الخارجى…………………………………… 61
2-2-5-عناصرومكونات الغلاف الخارجى 62
1-الأسقف…………………………………………………………………… 62
2-الحوائط الخارجية………………………………………………………… 63
3-الفتحات الخارجية………………………………………………………… 64
4-الأرضيات ……………………………………………………… 65
2-2-6-ماهى الأغلفة الحركية(المستجيبة للبيئة) …………………………… 66
أ- العمارة المتجاوبة(المستجيبة للبيئة ) …………………………………… 67
ب-تعريف الأغلفة الحركية المتأقلمة …………………………………… 68
2-3- خصائص الأغلفة المتحركة المتأقلمة …………………………… 69
2-3-1-شكل الغلاف……………………………………………………… 69
2-3-2-المواد المكونة للغلاف……………………………………………… 75
2-3-2-1-الأغلفة ذات المواد الذكية……………………………………… 75
2-3-3-أسلوب حركة الغلاف ……………………………………… 81
الموضوع رقم الصفحة
2-3-4-محددات تصميم الأغلفة المتحركة 83
2-4-علاقة الأغلفة المتحركة بالتحكم البيئى فى المبنى…………………………… 86
2-4-1-الحماية من الإشعاع الشمسى ……………………………………… 87
2-4-2-التحكم فى الضوء النهارى ……………………………… 91
2-4-3-التحكم فى التهوية ……………………………………… 97
الباب الثالث:الامثلة التحليلية(امثلة المبانى ذات الاغلفة المتحركة البيئية) 103
3-1 المبانى ذات الواجهات ووسائل التظليل المتحركة ………………… 105
3-1-1-مبنى ابراج البحر بأبوظبى…………………………………… 105
1- البيانات الاساسية للمشروع …………………………………… 105
2- تحليل التصميم المعماري ………………………………… 105
3- تصميم الغلاف المتحرك : (kinetic skin design ) …………… 106
4- التحليل البيئي …………………………………………… 109
3-1-3-مبنى council house 2............................................. 112
1- البيانات الاساسية للمشروع …………………………………… 112
2- تحليل التصميم المعماري ………………………………… 113
3- تصميم الغلاف المتحرك : (kinetic skin design ) …………… 114
4- التحليل البيئي …………………………………………… 116
3-1-3- معرض Kiefer Technic Showroom.............................. 120
1- البيانات الاساسية للمشروع …………………………………… 120
2- تحليل التصميم المعماري ………………………………… 120
3- تصميم الغلاف المتحرك : (kinetic skin design ) …………… 121
4- التحليل البيئي …………………………………………… 123
3-2 المبانى ذات التغطيات المتحركة ............................... 125
3-2-4-مبنى مركز طوارئ ومؤتمرات بفلزكيلر....................................... 125
الموضوع رقم الصفحة
البيانات الاساسية للمشروع ………………………………… 125
1- تحليل التصميم المعماري ………………………………… 125
3- تصميم الغلاف المتحرك : (kinetic skin design ) …………… 126
4- التحليل البيئي …………………………………………… 127
3-2-1-مبنى مظلات المسجد النبوى............................... 128
1- البيانات الاساسية للمشروع …………………………………… 128
2- تحليل التصميم المعماري ………………………………… 129
3- تصميم الغلاف المتحرك : (kinetic skin design ) …………… 130
4- التحليل البيئي …………………………………………… 131
3-2-2-مبنى السوق المركزى بأبوظبى ............................ 135
1- البيانات الاساسية للمشروع …………………………………… 135
2- تحليل التصميم المعماري ………………………………… 135
3- تصميم الغلاف المتحرك : (kinetic skin design ) …………… 136
4- التحليل البيئي …………………………………………… 137
3-3- المبانى ذات الأغلفة الذكية ............................... 139
3-3-1- مبنى مقر شركة يونيليفر بألمانيا............................... 139
1- البيانات الاساسية للمشروع …………………………………… 139
2- تحليل التصميم المعماري ………………………………… 139
3- تصميم الغلاف المتحرك : (kinetic skin design ) …………… 140
4- التحليل البيئي …………………………………………… 142
3-3-2- مبنى مجمع السباحة فى بكيين............................... 144
1- البيانات الاساسية للمشروع …………………………………… 144
2- تحليل التصميم المعماري ………………………………… 144
3- تصميم الغلاف المتحرك : (kinetic skin design ) …………… 145
الموضوع رقم الصفحة
4- التحليل البيئي …………………………………………… 148
3-4- خلاصة ونتائج الدراسة التحليلية للأمثلة المعمارية.......................... 150
3-4-1-أثر الأنظمة الحركية على التحكم البيئى فى المبنى.......................... 150
3-4-2- المعايير والقواعد الأسترشادية المستنتجه للغلاف الحركى المستخدم فى تحقيق الراحة الحرارية .......................... 156
4-البـــــــــــاب الرابع دراسة تطبيقية لأستخدام أنظمة الأغلفة الحركية............... 156
4-1-الأسس والمعايير المتبعة لأستخدام الأنظمةالحركية فى تحقيق الراحة الحرارية 158
4-1-1-الشق البيئي .................................................... 159
4-1-2-الشق التصميمى ................................................... 161
4-2-منهجية لتصميم غلاف حركى بيئى .................................... 167
4-3-الدراسة التطبيقية ........ 169
4-3-1-أسباب اختيار نوعية المبانى الإدارية .................................... 169
4-3- 2-تحليل الوضع القائم لعينة الدراسة .................................... 171
4-3-3- توصيف عينة الدراسة .................................... 173
4-3-4- تحليل عينة الدراسة (base case) بأستخدام ال(design builder) .......... 175
4-3-5- تعديل الغلاف الخارجى(الواجهه الجنوبية) بلمعالجات الحركية............ 181
4-3-6-البديل الأول .................................... 183
4-3-7-البديل الثانى .................................... 190
4-3-7- تصميم كاسرة أفقية ثابتة بأستخدام كود الطاقة ودراسة تأثيرها على الحالة الدراسية .............................................................. 201
4-3-8- مقارنة مابين نسب التوفير فى الطاقة للكاسرة المصممة بكود الطاقة وsolar screen محل الدراسة والدراسات السابقة المماثلة 206
5-البـــــــــــاب الخامس الخلاصة، نتائج و توصيات............................... 208
5-1- نتائج الشق النظرى ..................................................... 209
5-2- نتائج الشق التطبيقى ....................................................... 210
5-3-التوصيات..................................................................... 211
-قائمة المراجع ............................... 212
المراجع العربية............................... 213
المراجع بالغة الإنجليزية ............................... 214
المراجع من الشبكة الدولية للمعلومات.............................. 216
فهرس الأشكال
الشكل رقم الصفحة
الباب الأول مفهوم وتطور العمارة الحركية ............................... 1
شكل (1-1) يوضح تأثيرالضغوط والتكنولوجيا على التشكيل 2
شكل (1-2)يوضح مراحل العمارة الحركية عبر العصور 4
شكل (1-3) للخيمة البدوية ................................................... 5
شكل) 1-4) للخيام المخروطية................................................... 5
شكل (1-5) الخيمة المنغولية.................................................... 6
شكل (1-6) يوضح تغطية للكوليسيوم........................................... 6
شكل (1-7) الجسور القلابة.................................................... 7
شكل (1-8) يوضح جهاز بسيط من اختراع توماس جيفرسون يسمح بفتح البابين معا عند فتح احداهما ................................................... 7
شكل (1-9) المشربية العربية ............................................. 8
شكل (1-10) طواحين هواء........................................................... 8
شكل (1-11) مسرح سانت باربرا الدوار أثناء الإنشاء............................. ... 9
شكل (1-12) منزل هليوتروب الذى انشئ عام1903............................... 10
شكل (1-13) يوضح مستشفى تتحرك بشكل دورانى مع الشمس.................... 11
شكل (1-14) يوضح كتل المبنى....................................... 11
شكل (1-15) للمسقط الأفقى وقطاع المبنى...................................... 12
شكل (1-16) توضيحى لألية حركة الفيلا........................................ 13
الشكل رقم الصفحة
شكل (1-17)الجراجات آلية الحركة .............................. 14
شكل (1-18) توضيحى Tatlin's Monument to the Third International,............ 17
شكل (1-19) يوضح مبنى الكابسولات لكريكاو.................................... 20
شكل (1-20) يوضح المساقط الافقية والقطاعات) 20
شكل (1-21) يوضح المدينة المتحركة احدى اعمال مجموعة الأرشيجرام.............. 21
شكل(1-22) يوضح(Plug in city by peter cook) ............................... 22
شكل (1- 23) يوضح المعمارى فوللر مع مجسم لأحدى مشروعاته................... 23
شكل (1-24) يوضح الجناح الأمريكى في معرض إكسبو بمونتريال سنة 1967.... 24
شكل(1-25) يوضح( Dymaxion house by Buckminster fuller) ................. 25
شكل (1-26)يوضح أ) معرض الحديقة الإتحادية بكولونيا 1957ب)المعمارى فرى اوتو 25
شكل (1-27) يوضح الجناح الألماني في معرض إكسبو بمونتريال سنة 1967....... 26
شكل (1- 28) يوضح القرية الأوليمبية بميونخ ، بألمانيا....................... 27
شكل (1-29) تغطيات ساحةالمسجد النبوى...................................... 28
شكل (1-30) يوضح تغطية ساحة مسجد الحسين بالقاهرة.......................... 29
شكل (1-31) مشروع محطة Path Transportation Hub 30
شكل (1-32) يوضح جناح الكويت فى معرض الأكسبو92 بأسبانيا.............. 31
شكل (1-33) يوضح كرة هوبرمان فى اولمبياد الشتوية بسولت ليك................... 31
شكل (1-34) لمشروعى الدار ومدينة العدل ويوضح الوحدات التى ابتكرها هوبرمان...... 32
شكل (1-34)يوضح احدى اعماله هوبرمان فى الواجهات ........................... 32
شكل (1-35) يوضح المجالات المؤثرة فى العمارة الحركية........................... 33
شكل (1-36) توضيحى لآلية النظام الحركى ومكوناته.............................. 34
شكل(1-37) يوضح طريقة العمل داخل النظام الحركى الذكى.................... 35
شكل (1-38) توضيحى لمكونات النظام الحركى................................... 38
شكل (1-39) توضيحى لأنماط الأنظمة الحركية ....................................... 38
الشكل رقم الصفحة
شكل(1-40) يوضح دياجرام Embedded kinetic structure)) .................... 39
شكل (1-41) يوضح أمثلة النظام المحتوى الشامل )أ)The Muscles Tower 39
)ب) شكل توضيحى لمركز ثقافى فى اليابان (sendai mediatheque) المبنى يتميز بأنه متجاوب مع الزلزال من خلال أعمدة هيكلية أسطوانية مفرغة مصممة بالحاسب.......... 39
شكل(1-42) (أ) يوضح (deployable structure)
(ب(شكل يوضح مبنى (The Carlos Moseley Music) أثناء نقله وإعادة تجميعوا 41
41
شكل(1-43)يوضح دياجرام (dynamic kinetic structure) ......................... 41
شكل(1-44) توضيحى لأحدى الكرفانات........................................ 41
شكل (1-45)لfolding egg.................................................. 42
شكل(1-46) يوضح نظام التحكم المباشر...................................... 42
شكل (1-47) يوضح قبة سماوية تعمل بنظام التحكم المباشر.................... 43
شكل(2-48) يوضح نظام التحكم الغير مباشر.................................. 43
شكل (1-49) يوضح محطة ارسال تلفازبنظام تحكم غير مباشر...................... 44
شكل (1-50) يوضح دياجرام للنظام المتجاوب الغير مباشر...................... 44
شكل (1-51) يوضح مثال لنظام التحكم الداخلى............................... 45
شكل (1-52) يوضح التحكم واسع النطاق (ubiquitous) متعدد المدخلات والمخرجات 45
شكل (1-53) يوضح الحائط الحركى كمثال على التحكم واسع النطاق................ 46
شكل (1-54) يوضح التحكم الغير مباشر الذكى (intelligent ) ذاتى التعلم (Heurist) 47
شكل (1-55) يوضح مثال على التحكم الغير مباشر الذكى (intelligent ) ذاتى التعلم (Heuristic) ......................................................... 47
شكل (1-56) يوضح وحدات التظليل المتحركة لمكونة للقبة السماوية.............. 48
شكل (1-57) يوضح مستويات الحركة............................... 49
شكل (1-58) السقف المنسحب باستاد Reliant Stadium بولاية تكساس .......... 50
شكل (1-59) يوضح المسرح Starlight Theatre .............................. 50
شكل (1-60) معهد بيوديزاين ............................. 51
الشكل رقم الصفحة
شكل (1-61) مكتبة فينكس المركزية.............................. 51
شكل (1-62) يوضح تصميم المبنى............................... 52
شكل(1-63) توضيحى للواجهة الجانبية للمبنى............................... 53
شكل(1-64) توضيحى للهيكل الخشبى المكون للمنشأ............................ 53
شكل (1-65) يوضح العمود الذى يرتكز عليه المبنى............................ 54
شكل (1-66) يوضح وصول الشمس للخلايا الضوئية والتى تنتج كهرباء للمبنى......... 55
الباب الثانى:الاغلفة المتحركة والتحكم البيئى فى المبنى..................... 56
شكل (2-1) يوضح العلاقة بين العوامل البيئية المختلفة وراحة الأنسان داخل الفراغ..... 57
شكل (2-2) يوضح العوامل المؤثرة على الشعور بالراحة الحرارية..................... 59
شكل (2-3) لطرق الفيزيائية للتبادل الحرارى بين المبنى والبيئة المحيطة.......... 60
شكل (2-4) لغلاف المبنى وعلاقته بالبيئة المحيطة........................... 62
شكل (2-5) يوضح نسب انتقال الحرارة من كل عنصر من الغلاف................... 62
شكل (2-6) يوضح أن كمية الأشعاع الشمسى الساقطة على الأسقف أكبر من الحوائط. 63
شكل (2-7) يوضح الانتقال الحرارى خلال الجدران الخارجية المبنى................. 63
شكل(2-8) توضيحى لنفاذ الأشعاع والضوء من خلال الفتحات....................... 64
شكل(2-9) توضيحى للتبادل الحرارى بين التربة وأرضية المبنى 65
شكل (2-10) يوضح عناصر الغلاف الخارجى............................... 65
شكل (2-11) يوضح (أ) معرض Kiefer Technic Showroom ............... 66
(ب) Thyssen Krupp Headquarter ....................................... 66
شكل)2-12) يوضح طريقة عمل الأغلفة المتحركة............................... 67
شكل (2-13) يوضح مكونات الغلاف المتجاوب الحركى....................... 68
شكل (2-14) علاقة الأستجابة(Responsive) بالتأقلم (Adaptive) 69
شكل (2-14) يبين عناصر الغلاف المتحرك ............................... 69
شكل(2-15) يوضح مبنى مركز مؤتمرات كاستنيلنل من تصميم Christopher Bauder
70
الشكل رقم الصفحة
شكل (2-16) يوضح الأنظمة المختلفة ل(ABI) ............................... 71
شكل(2-16) لمبنى يحتوى على كاسرات متحركة متغيرة الأتجاه (مشروع اكاديمى) 71
شكل (2-17) يوضح الكاسرات الأتوماتيكية............................... 72
شكل (2-18) يوضح الكاسرات الأتوماتيكية فى السقف 72
شكل (2-19) يوضح ستاد جامعه فينكس السقف مكون من جمالونات قابلة للسحب وارضية متحركة ..................................................... 73
شكل (2-20) يوضح ملعب تنس بروتنباوم Rothenbaum Tennis Centre Court 73
شكل (2-21) يوضح تصنيف الأغلفة المتحركة تبعا للشكل............................. 74
شكل (2-22) يوضح طريقة عمل المادة (Electro Chromic)عمل المواد المتلونة كهربيا 77
شكل (2-23) يوضح طريقة عمل النافذة (Thermochromic ) ................. 78
شكل (1-24) يوضح طريقة عمل مادة الجل الغيمى........................... 80
شكل (2-25) الزجاج ذو البلورات السائبة........................... 80
شكل (2-26) يوضح الأساليب المختلفة للحركة فى الغلاف............................. 81
شكل (4-27) يوضح العلاقة بين محددات تصميم الأغلفة الحركية ............. 83
شكل (4-28) (أ)مجسات الفيزيائية التى تجمع المعلومات المحلية عن المناخ
(ب) برنامج Grasshopper يستخدم لتصميم الأغلفة الحركية .....................
(ج)( tectonic wind wall (Ned Kahn)&agesis hyposurfac ......................... 84
84
84
شكل (4-29) يوضح ( Aegis Hyposurface, dynamic skin system (hyposurface ) 85
شكل (2-30) يوضح العلاقة بين اسلوب الحركة والأشعاع الشمسى والأضاءة والتهوية فى الأغلفة الحركية.................................................... 86
شكل (2-31) (أ) يوضح الكاسرات الشمسية المكسية بالسيراميك النصف شفاف 88
(ب)يوضح مثال ل(overhang shading sysem) .............................. 88
شكل (2-32) (أ) يوضح معهد العالم العربى فى باريس ذو المشربيات المتحركة التى تستجيب للشمس........................................................ 91
شكل (2-33 ) قطاع فى الواجهة الجنوبية الغربية للمعهد العالم العربى 92
الشكل رقم الصفحة
شكل (2-34) يوضح( أ)الوحدة الموديولية للمشربية (ب) منظر داخلى لحائط المشربيات (ج) منظر جارجى للمشربية وصورة توضيحية للكوات أثناء الفتح والغلق 93
شكل (2-35) يوضح رسم يوضح كيفية عمل فتحات الواجهة لمعهد العالم العربي والأنتقال من الحالة المفتوحة إلى المغلقة ............................ 93
شكل (2-36) يوضح الستأئر المعدنية , النظام الآلى الأسطوانى المستخدم فى مقر جريدة النيورك تايمز ............................ ............................... 94
شكل (2-37) يوضح قطاع لمثال للمعالجات الحركية لغلاف بغرض الإضاءة الطبيعية حيث تستخدم الكاسرات الأفقية كا(lightshelf) يتحرك حسب زوايا الشمس طول العام 95
شكل (2-38) يوضح مبنى (Simons Center for Geometry and Physics, New York) 95
شكل (2-39) يوضح تغطية مبنى(Aldar Central Market, Abu Dhabi, Foster) 96
شكل (2-38) يوضح (Electrochromic windows) ............................... 96
شكل (2-39) يوضح (smart energy glass by peer) ............................ 97
شكل (2-40)يوضح بعض الأفكار الحركية الخاصة بالتهوية........................ 98
شكل (2-41) يوضح مبنى الفيدرالى بسان فرانسيسكو 99
شكل (2-42( يوضح احدى الافكار المقترحة لاستخدام الاسقف المتحركة فى التهوية 99
الباب الثالث:الامثلة التحليلية(امثلة المبانى ذات الاغلفة المتحركة البيئية) 99
شكل (3-1): يوضح تصنيف الأمثلة التحليلية............................... 104
شكل (3-2): لكتل وشكل المبنى أبرج البحر ............................... 105
شكل )3-3( يوضح الموقع العام للمشروع ............................... 106
شكل (3-4): يوضح الفكرة المستوحى منها نظام المظلات المتحرك................... 107
شكل (3-5): يوضح وحدة المشربيات المتحركة أثناء فتحه فى ساعات غروب الشمس.. 107
شكل (3-6): وضح العلاقة بين الحائط الستائرى الزجاجى ونظام التظليل المتحرك 107
شكل (3-7): يوضح العلاقة بين وحدة المشربيات والحائط الستائرى................ 107
شكل (3-8): قطاع يوضح العلاقة بين المظلات المتحركة والحوائط الستائرية...... 107
شكل (3-9):يوضح مراحل وحدات التظليل أثناء الغلق والفتح....................... 108
شكل (3-10): يوضح تكوين وأجزاء وحدة التظليل............................... 109
الشكل رقم الصفحة
شكل (3-11): يوضح تحليل شمسى للتغطية الستائرية........................... 110
شكل (3-12) يوضح سطح المبنى مزدوج الارتفاع والخلايا الضوئية.................. 110
شكل ( 3-13): يوضح شكل وكتل المبنى............................... 112
شكل (3-14): يوضح المسقط الأفقى للمبنى ............................... 113
شكل (3-15): (أ)الواجهة الغربية ذات الكاسرات الخشبية التى يتحكم فيها اوتومتيكيا، (ب) منظر للواجهة ذات المصارع المتحركة مع كتلة المبنى........... 114
شكل (3-16): يوضح اسكتش لتأثير المغالق الخشبية على حركة الهواء........... 114
شكل(3-17) أ) الواجهةالشمالية ذات النوافذ والشرفات التى يتحكم فيهااوتومتيكيا,(ب) تفصيلية للشرفات المزروعة...................................................... 115
شكل (3-18): توضح اسكتش لتأثير الشرفات على التهوية والإضاءة................. 115
شكل (3-19): قطاع يوضح الأفكار المعمارية والبيئية التى يتضمنها المبنى.......... 116
شكل (3-20): قطاع يوضح استغلال النوافذ المتحركة الكترونيا فى تحريك الهواء ليلا.. . 117
شكل (3-21) يوضح شكل وكتل المبنى ............................... 120
شكل (3-22) يوضح المسقط الافقى للمشروع ............................... 121
شكل (3-23)يوضح تغير الواجهة خلال ساعات النهار ............................... 121
شكل (3-24) يوضح تفصيلية لحركة السطح المنطوى .............................. 122
شكل (3-25) يوضح تغير شكل الفتحات طوال اليوم ............................... 123
شكل (3-26): يوضح شكل وكتل المبنى............................... 125
شكل (3-27) يوضح السقف من الداخل ............................... 126
شكل (3-28) يوضح مدخل المركز ............................... 126
شكل (3-29): يوضح الشكل الخارجى لمظلات المسجد.......................... 128
شكل (3-30) يوضح شكل وتكوين المظلات ............................... 128
شكل (3-31) يوضح قطاع بالمسجد النبوى والمظلات 129
شكل (3-32) يوضح المسقط الأفقى ............................... 129
شكل (3-33) يوضح قطاع فى احدى المظلات ............................... 130
الشكل رقم الصفحة
شكل (3-33) يوضح المظلات أثناء غلقها ............................... 130
شكل (3-34): يوضح المظلات وهى مفتوحة............................... 131
شكل (3-35): توضيحى للغلق المظلات لعكس الحرارة أثناء النهار فى الصيف.... 132
شكل (3-36): يوضح غلق المظلات ليلا لتهوية المسجد والتخلص من الحرارة......... 132
شكل (3-37) :توضيحى لأغلاق المظلات نهارا لتدفئة اسطح وكتل المبنى............ 133
شكل (3-38): لفتح المظلات ليلا لمنع حدوث تبريد للمبنى......................... 133
شكل (3-39): توضيحى للسقف من الداخل............................... 135
شكل(3-40) توضيحى للمسقط الافقى للمشروع مبين فيه اماكن التغطية المتحركة..... 136
شكل (3-41): توضيحى لمكونات الوحدة المديولية للسقف....................... 137
شكل (3-42): توضيحى للسقف أثناء النهار............................... 137
شكل (3-43): يوضح شكل وكتل المبنى............................... 139
شكل (3-44): يوضح اطلالة المبنى على ميناء مدينة هامبورج بالمانيا.............. 140
شكل (3-45):المسقط الافقى للمبنى ويتضح فيه الفناء الداخلى...................... 140
شكل (3-46):الطبقة الخارجية للغلاف المصنوعة من مادة ( ETEF) ............... 141
شكل (3-47): يوضح النظام الإنشائى المستخدم لتركيب الغشاء الخارجى للوجهة...... 141
شكل (3-48): قطاع للمبنى ويتضح فيه علاقة تصميم الغلاف الخارجى بحركة الهواء والكسب الحرارى ودخول الإضاءة الطبيعية للمبنى................... 142
شكل (3-49): توضيحى لكتل وشكل المبنى............................... 144
شكل (3-50): يوضح المسقط الأفقى للمبنى ............................... 145
شكل (3-51): يوضح قطاع راسى فى المبنى............................... 145
شكل ( 3-52): يوضح الهيكل المعدنى الذى تم تركيب مادة ETEF عليه............. 146
شكل( 3-53): يوضح قطاع فى الغلاف المغطى للمبنى الداخلى والخارجى........ 146
شكل( 3-54): يوضح قطاع فى الغلاف المغطى للمبنى أثناء الليل.................. 146
شكل(3-55): توضيحى للوسائد المصنوعة من مادة ETEF من الداخل.............. 147
شكل(3-56): توضيحى للوسائد المصنوعة من مادة ETEF من الخارج.............. 147
الشكل رقم الصفحة
شكل ( 3-57): يوضح السلوك البيئى للغلاف المبنى أثناء الصيف................... 148
شكل ( 3-58): يوضح السلوك البيئى للغلاف المبنى أثناء الشتاء.................... 148
4-البـــــــــــاب الرابع دراسة تطبيقية لأستخدام أنظمة الأغلفة الحركية............... 157
شكل (4-1) العوامل المؤثرة فى تكوبن معايير استخدام الغلاف الحركى فى تحقيق الراحة الحرارية ............................... 158
شكل (4-2) يوضح دراسات تحليل الموقع البيئية............................... 159
شكل (4-3) يوضح خريطة الراحة الحرارية ............................... 160
شكل (4-4) للتأثيرات المختلفة المتعلقة بالتحكم البيئى............................... 160
شكل (4-5) يشرح التأثيرات المختلفة المتوقعة للأنظمة المختلفة الحركية 161
شكل (4-6) لمحددات تصميم الغلاف الحركى............................... 161
شكل(4-7) يوضح مراحل انتاج التصميم الحركى للغلاف............................... 161
شكل (4-8) يوضح خريطة تفصيلية لخصائص الغلاف............................... 162
شكل(4-9) يوضح أنواع الواجهات المتحركة............................... 163
شكل(4-10) يوضح قطاع فى مبنى ............................... 163
شكل (4-11) يوضح احدى تطبيقات التغطيات المتحركة البيئية (Roof Pond) 164
شكل (4-16) يوضح (High court of Justice and Supreme court) بأسبانيا...... 164
شكل (4-17) يوضح احدى الأغلفة المفطاة بمادة ETEF (Media-TIC building in Barcelona,cloude 9 Architects,2011 ) بأسبانيا........................... 165
شكل (4-14) يوضح منهجية الدراسة والخطوات المتبعة............................... 170
شكل (4-15) متوسط درجات الحرارة على مدار العام للأقليم ........................ 171
شكل (4-16) الرطوبة النسبية والdry bulb temperature) ) لأشهر السنة 171
شكل (4-17) المعلومات المناخية المختلفة لموقع المشروع (الحرارة –الرطوبة) 172
شكل (4-18) رسم بيانى يوضح خريطة الراحة ........................ 172
شكل (4-19) يوضح كتلة المبنى بالبرنامج ........................ 173
الشكل رقم الصفحة
شكل (4-20) يوضح المسقط الأفقى للدور الأرضى والمتكرر........................ 174
شكل (4-21) الواجهة الشمالية ............................... 174
شكل (4-22) الواجهة الجنوبية للمشروع ............................... 174
شكل (4-23) صورة من البرنامج توضح بيانات الكثافة وضبط اجهزة التكييف 175
شكل (4-24) صورة من البرنامج توضح جداول الأشغال للمبنى ...................... 175
شكل (4-25) صورة من البرنامج توضح انشاء الحوائط الخارجية والأسقف 176
شكل (4-26) صورة من البرنامج توضح طبقات الحوائط الخارجي والسقف 176
شكل (4-27) صورة من البرنامج يوضح نوع الزجاج ونسبة الحائط الى الزجاج WWR 177
شكل (4-28) صورة من البرنامج يوضح نوع الزجاج والخصائص الحرارية له 177
شكل (4-29) صورة من البرنامج يوضح HVAC ............................... 177
شكل (4-30) صورة من البرنامج يوضح النموذج النهائى للحالة الدراسية على البرنامج 178
شكل (4-31) صورة من البرنامج يوضح رسم بيانى لدرجات الحرارة الشهرية والرطوبة النسبية وفترات عدم الراحة الحرارية ................................................ 178
شكل (4-32) صورة من البرنامج يوضح درجات الحارة الشهرية والرطوبة النسبية وفترات عدم الراحة الحرارية ............................................................. 179
شكل (4-33) صورة من البرنامج يوضح أحمال التبريد للحالة الدراسية فى البرنامج 179
شكل (4-34) يوضح شكل الوحدة المتحركة المقترح اضافتها 181
شكل (4-35) أمثلة لتطبيقات المادة على بعض الواجهات كعنصر اظلال 182
شكل(4-36( يوضح مثال لأحد المبانى (loblolly house)( الوحدة المتحركة المقترح اضافتها ............................... ............................... 183
شكل(4- 37( صورة من برنامج (design builder ) للمعالجة الحركية التى تم تطبيقها 184
شكل (4-38) يوضح نسب التوفير فى الطاقة لكل زاوية من زوايا المظلة WWR 30% 185
شكل (4-39) يوضح نسب التوفير فى الطاقة لكل زاوية من زوايا المظلةWWR %20 186
شكل (4-40) يوضح نسب التوفير فى الطاقة لكل زاوية من زوايا المظلة WWR 50% 187
شكل (4-41) يوضح النسب المئوية للتوفير فى الطاقة لكل الزوايا وWWR 188
الشكل رقم الصفحة
شكل (4-42) يوضح علاقة زوايا التظليل باستهلاكات الطاقة وwwr 189
شكل(4- 43( قطاع يوضح علاقة بين زوايا المظلة المتحركة وزاوية الشمس الأفقية 21 مارس .............................................................. 190
شكل (4-44) يوضح الاحمال لكلWWR لكلا من الحالة الدراسية والمظلة المتحركة21 مارس .............................................................. 190
شكل(4-45 (قطاع يوضح علاقة بين زوايا المظلة المتحركة وزاوية الشمس الأفقية 15 ابريل .............................................................. 191
شكل (4-46) يوضح الاحمال لكل WWR لكلا من الحالة الدراسية والمظلة المتحركة 15 ابريل ............................... ............................... 191
شكل(4-47 ( قطاع يوضح علاقة بين زوايا المظلة المتحركة وزاوية الشمس الأفقية15 مايو .............................................................. 192
شكل (4-48) يوضح الاحمال لكل wwr لكلا من الحالة الدراسية والمظلة المتحركة 15 مايو .............................................................. 192
شكل(4-49 (قطاع يوضح علاقة بين زوايا المظلة المتحركة وزاوية الشمس الأفقية22 يونيه ............................... ............................... 193
شكل (4-50) يوضح الاحمال لكل wwr لكلا من الحالة الدراسية والمظلة المتحركة22 يونيه ............................... ............................... 193
شكل(4-51 (قطاع يوضح علاقة بين زوايا المظلة المتحركة وزاوية الشمس الأفقية30 يوليو 194
شكل (4-52) يوضح الأحمال لكل wwr لكل من الحالة الدراسية والمظلة المتحركة ليوم 30 يوليو ............................... ............................... ...... 194
شكل(4-53 (قطاع يوضح علاقة بين زوايا المظلة المتحركة وزاوية الشمس الأفقية30 اغسطس ............................... ............................... 195
شكل (4-54) يوضح الاحمال لكل wwr لكلا من الحالة الدراسية والمظلة المتحركة 30 اغسطس ............................................................. 195
شكل(4-55 (قطاع يوضح علاقة بين زوايا المظلة المتحركة وزاوية الشمس 22 سبتمبر 196
الشكل رقم الصفحة
شكل (4-56) يوضح مقارنة الاحمال لكل wwr لكلا من الحالة الدراسية والمظلة 22 سبتمبر ............................................................. 196
شكل(4-57 (قطاع يوضح علاقة بين زوايا المظلة المتحركة وزاوية الشمس الأفقية ليوم 15 اكتوبر ............................... ............................... 197
شكل (4-58) يوضح الاحمال لكل WWR لكلا من الحالة الدراسية والمظلة المتحركة ليوم 15 اكتوبر ............................... ............................... 197
شكل (4-59) يوضح الاحمال لكل WWR 30% لكلا من الحالة الدراسية والمظلة المتحركة لكل أوقات العام محل الدراسة ............................... 198
شكل (4-60) يوضح الاحمال لكل WWR 20% لكلا من الحالة الدراسية والمظلة المتحركة لكل اوقات العام محل الدراسة ............................... 198
شكل (4-61) يوضح الاحمال لكل WWR 50% لكلا من الحالة الدراسية والمظلة المتحرك لكل اوقات العام محل الدراسة ............................... 199
شكل (4-62) يوضح الاحمال لكل WWR لكلا من الحالة الدراسية والمظلة المتحركة
لكل اوقات العام و الWWR محل الدراسة ............................... 200
شكل (4-63) یوضح معنى رموز معادلة معامل الإظلال الشمسي على الكاسرة الأفقیة 204
شكل (4-64) يوضح قطاع فى الكاسرة الأفقية وواجهة ............................... 204
شكل (4-65) صورة من البرنامج يوضح النموذج النهائى للحالة الدراسية على البرنامج 205
شكل (4-66) يوضح الاحمال لكلا من الحالة الدراسية والكاسرة الأفقية 205
شكل (4-67) يوضح المقارنة مابين المظلة المتحركة وكاسرة الشمس الأفقية المطابقة للكود والدراسة السابقة ............................................................. 206
فــــــهـــــــــــرس الجــــــــــــــــداول
الجدول رقم الصفحة
الباب الأول :مفهوم وتطور العمارة الحركية ............................... 1
جدول (1-1) يوضح أنواع الشكل الديناميكي المتحركDynamic.................... 41
الباب الثانى:الاغلفة المتحركة والتحكم البيئى فى المبنى......................
جدول( 2-1) يوضح مقارنة بين خصائص المواد التقليدية والمواد الذكية................ 75
جدول (2-2) بوضح نماذج من النوع الأول والثانى للمواد الذكية...................... 79
جدول (2-3) يوضح العلاقة بين اسلوب الحركة والأشعاع الشمسى والأضاءة والتهوية فى الأغلفة الحركية........................................................... 82
جدول (2-4) يوضح الاساليب الحركية المختلفة للحماية من اشعة الشمس 90
جدول (2-5) يوضح أساليب تأقلم الغلاف المتحرك مع البيئة الخارجية................. 101
جدول (2-6)يلخص العلاقة بين أنواع الأغلفة الحركية وعناصر التحكم البيئى فى المبنى 102
الباب الثالث:الامثلة التحليلية(امثلة المبانى ذات الاغلفة المتحركة البيئية) ..
جدول(3-1) يوضح تأثير غلاف المبنى المتحرك على الأضاءة والتهوية والاشعاع 111
جدول(3-2) يوضح تأثير غلاف المبنى المتحرك على الأضاءة والتهوية والاشعاع 119
جدول(3-3) يوضح تأثير غلاف المبنى المتحرك على الأضاءة والتهوية والاشعاع 124
جدول(3-4) يوضح تأثير غلاف المبنى المتحرك على الأضاءة والتهوية والاشعاع 127
جدول(3-5) يوضح تأثير غلاف المبنى المتحرك على الأضاءة والتهوية والاشعاع 134
جدول(3-6) يوضح تأثير غلاف المبنى المتحرك على الأضاءة والتهوية والاشعاع 138
جدول(3-7) يوضح تأثير غلاف المبنى المتحرك على الأضاءة والتهوية والاشعاع 143
جدول(3-8) يوضح تأثير غلاف المبنى المتحرك على الأضاءة والتهوية والاشعاع 149
جدول( 3-10) يوضح تحليل الغلاف المتحرك لكل مبنى............................ 153
جدول(3-11) يوضح التحليل البيئى للغلاف المتحرك ...... 154
4-البـــــــــــاب الرابع دراسة تطبيقية لأستخدام أنظمة الأغلفة الحركية............... 158
جدول (4-1) يوضح استراتيجيات البيئية
للواجهات المختلفة فى مصر ............................... ...................... 160
الجدول رقم الصفحة
جدول (4-2) يوضح التأثيرات البيئية لأستخدام التغطيات المتحركة 164
جدول (4-3 ) يلخص منهجية تصميم متكاملة لغلاف حركى بيئى 168
جدول (4-4) المواصفات العامة لنموذج مبنى الدراسة 173
جدول (4-5) يوضح مقياس الشعور بالراحة الحرارية تبعا لدرجة الحرارة المؤثرة 179
جدول (4-6) يوضح الشهور التى تقع خارج منطقة الراحة صيفا 180
جدول (4-7) يوضح قياسات الوحدة المستخدمة لتشكيل الغلاف 181
جدول (4-8) يوضح الخصائص الحرارية للمادة المستخدمة للمظلة المتحركة 182
جدول (4-9) يوضح زوايا التحرك المدروسة للوحدة وساعات الدراسة 183
جدول (4-10) يوضح قياسات احمال التبريد للزوايا المختلفة على مدار العامwwr 30% 185
جدول(4-11) يوضح قياسات احمال التبريد للزوايا المختلفة على مدار العام wwr 20% 186
جدول(4-12) يوضح قياسات احمال التبريد للزوايا المختلفة على مدار العام wwr 50% 187
جدول(4-13) يوضح مدى التوفير فى الطاقة للنسب المختلفة 188
جدول(4-14) يوضح الأحمال لنسب WWR المختلفة لزوايا المظلة الداخلية 189
جدول (4-15) يوضح قياسات احمال التبريد WWR المختلف ليوم 21 مارس 190
جدول (4-16) يوضح قياسات احمال التبريد WWR المختلفة ليوم 15 ابريل 191
جدول (4-17) يوضح قياسات احمال التبريد WWR المختلفة ليوم 15 مايو 192
جدول (4-18) يوضح قياسات احمال التبريد WWR المختلفة ليوم 22 يونيه 193
جدول (4-19) يوضح قياسات احمال التبريد WWR المختلفة ليوم 30 يوليو 194
جدول (4-20) يوضح احمال التبريد WWR المختلفة لكلا من الحالة الدراسية والمظلة المتحركة ليوم 30 اغسطس ............................... ............... 195
جدول (4-21) يوضح قياسات احمال التبريد WWR المختلفة لكلا من الحالة الدراسية والمظلة المتحركة ليوم 23 سبتمبر ............................... 196
شكل(4-22) يوضح قياسات احمال التبريد WWR المختلفة لكلا من الحالة الدراسية والمظلة المتحركة ليوم 15 اكتوبر ............................... 197
جدول (4-23) متطلبات الغلاف الخارجى للمبانى التجارية المكيفة بأقليم القاهرة والدلتا 201
جدول رقم الصفحة
جدول (4-24) الحد الأدنى المطلوب لنسبة المساحة المظلله من الزجاج لزيادة الحد الأقصى المسموح به لمعامل الأكتساب الحرارى الشمسى للفتحة ..................... 202
جدول(4-25) معامل اظلال (SGR) الناتج عن استخدام الكاسرات الأفقية 203
جدول (4-26) يوضح المقارنة مابين الحالة الأصلية والحالة بعد اضافة الكاسرة الأفقية 205
جدول (4-27) يوضح قيم نسب توفير الطاقة لكل حالة من الحالات 206
ملخص البحـــــث
منذ القدم بدأت تظهر العديد من الأنظمة الحركية حيث كانت تستخدم تاريخيا فى مكونات المبنى مثل المصاريع والجسور المتحركة وبعض التغطيات فى العصر الرومانى وكان على هذه الأنظمة أن تنتظر حتى تتقدم التكنولوجيا الى مستوى متطور، فى بدايات القرن العشرين ظهرت العديد من المحاولات الحركية فى المبانى مثل المنازل الدوارة كافيلا جريسولا فى ايطاليا والمسارح الدوارة مثل ليبرتى هاوس بأمريكا وغيرها . وفى النصف الثانى من القرن العشرين اصدر المعمارى ويليام زاك كتابه "العمارة الحركية " الذى ساعد على الهام جيل جديد من المعماريين نحو هذا الاتجاه مع تطور النظم الأنشائية ومواد البناء وأنظمة التحكم والتى تعرضت لها هذه الدراسة ، لأنظمة التحكم بالحاسوب وأنظمة الأنشائية المتقدمة والتى يمكن استخدامها فى المبانى بأنواعها المختلفة .
فى ظل ازمة الطاقة وارتفاع معدلات استهلاك الطاقة للوصول للراحة داخل الفراغات كان من الواجب على المعمارى على البحث عن حلول لترشيد استهلاك الطاقة ، فنتعرض خلال هذا البحث الى انواع واشكال الأنظمة الحركية التى من الممكن ادراجها فى الغلاف الخارجى للمبنى لتحقيق هذا الهدف وكذلك التعرض لخصائص هذا النوع من الأغلفة من مواد البناء واساليب الحركة وسبل وطرق استغلاله للتحكم البيئى بالمبنى من حيث الحماية من الأشعاع الشمسى والأستفادة من الأضاءة الطبيعية و دعم حركة التهوية الطبيعية بالمبنى ، ومن خلال مجموعة من المشاريع المعمارية المعاصرة التى تستخدم هذا النوع من الأغلفة بهدف بيئى نتوصل من خلال الدراسة التحليلية الى معايير استرشادية التى من الممكن استخدامها .
وتنتقل الدراسة الى الجانب التطبيقى حيث تتناول مبنى ادارى بجمهورية مصر العربية وتتطبق عليه معايير وقواعد الغلاف الحركى البيئى بتعديل الغلاف الخارجى للمبنى واضافة احدى الوحدات المتحركة عليه لحمايته من الأشعاع الشمسى بهدف قياس تأثير هذا النوع من الأغلفة على ترشيد الطاقة بالمبنى وايضا استيضاح الطريقة المثلى للتطبيق
أ) مقدمة
فى هذا العصر الذى ترتفع فيه معدلات استهلاك الطاقة والتلوث على حد السواء وانتشار ظواهر الاحتباس الحرارى و ندرة مصادر الطاقة ، تقع مسؤلية كبيرة على المعمارى نحو ايجاد حلول ذكية للحفاظ على البيئة و التوفير فى الطاقة وتحقيق الاستدامة ، تستخدم المبانى مالايقل عن 40% من الطاقة العالمية( )ولذلك فهى تعد المسئولة عن انبعاث ثلث كمية ثانى اكسيد الكربون الناتج من احتراق الوقود الحفرى كما أنها المسئولة عن الكثير من الآثار الجانبية لاستخدام الطاقة مثل تسرب زيت البترول( ) ولذلك وجب على المعمارى تحرى وسائل ترشيد الطاقة فى المبانى ، كانت ولا تزال مشكلة الراحة الحرارية فى المبانى وارتباطها بشكل او آخر بأستهلاك الطاقة من المشاكل التى تحاول العمارة البيئية ايجاد حل لها، وقد ظهرت فى الاونة الأخيرة العديد من الاتجاهات التى تساهم فى حل المشكلة البيئية ، منها العمارة الخضراء والعمارة الذكية.
- تعرف العمارة الخضراء بأنها" عملية تصميم المبانى بأسلوب يحترم البيئة مع الأخذ فى الاعتبار تقليل استهلاك الطاقة والمواد والموارد مع تقليل تأثيرات الإنشاء على البيئة ،مع تعظيم الانسجام مع الطبيعة( )".
لقد تم تعريف المبانى الذكية على أنها "المبانى التى توفر بيئة سريعة الإستجابة ، وفاعلة ، وداعمة من أجل تحقيق آداء أفضل لمستخدمى المبانى".
وتعتبر الأنظمة الحركية هى احدى روافد العمارة الذكية التى تهدف للأستفادة من التكنولوجيا الحديثة فى رفع استجابة غلاف المبنى للمتغيرات المناخية الخارجية.الانظمة الحركية موجودة منذ القدم ويكاد لا يخلو مبنى منها فى صورتها البسيطة ، ولكن فى الاونة الاخيرة ونتيجة للتقدم التكنولوجى أتيح المجال للأنظمة الحركية للتطور,وتعددت وتنوعت صور الأنظمة الحركية فى المبانى ومن ضمنها الأنظمة الخاصة بالغلاف الخارجى للمبنى والتى تعد أعظمها تأثيرا على الراحة الحرارية داخل الفراغ حيث يعد الغلاف الخارجى للمبنى هو الوسيط بين البيئتين الخارجية (المتمثلة بالمتغيرات المناخية ) والداخلية (المتمثلة بظروف الراحة المطلوبة داخل البيئة المبنية ) ويتناول البحث: الأغلفة الحركية التى تستجيب للتغيرات البيئية الخارجية لتحقيق الراحة الحرارية لشاغلى المبنى وتزيد التفاعل بين المبنى والبيئة والتى تمثل نقلة نوعية فريدة فى تكيف المبنى واستجابته للمتغيرات البيئية المحيطة به ممايساهم فى تحسين البيئية الحرارية داخل المبنى وتقليل الأعتماد على وسائل التبريد والتدفئة الصناعية ممايساهم فى خفض استهلاك المبنى للطاقة.
ب) المشكلة البحثية
تعانى المبانى فى مصر من مشكلات بيئية عديدة غالبا ماتكون من اسبابها عدم ملائمتها لاحتياجات مستخدميها بالاضافة إلى تجاهلها لكافة الحلول البيئية الممكنة والتى من الممكن أن تقدمها البيئية المحلية كالطاقة الشمسية والتهوية الطبيعية ومن هذا المنطلق تولدت الحاجة إلى:
- دراسة الأنظمة الحركية كمدخل لايجاد حلولا من شأنها اظهار استجابة ونشاط فيما يتعلق بالتغيرات البيئية
- استخدام التكنولوجيا الحديثة فى خدمة البيئية والراحة الحرارية داخل الفراغ .
ومثل هذه الأنظمة بمثابة وسيلة عملية لاستحداث طرق جديدة ، وتصميم وبناء البيئات التي تخاطب الاحتياجات المتغيرة والمرنة بديناميكية.
ج) أهمية البحث والدراسات السابقة
أولا : الدراسات السابقة :
لقد تم تناول عدة دراسات العديد من اطراف هذا البحث بداية من مشكلات الراحة الحرارية مرورا بالعمارة الذكية والحركية والتكنولوجيا المرتبطة بها وكذا تم عمل دراسات عدة عن غلاف المبنى وعلاقته بتحقيق الراحة فى الفراغ ولكن الجديد فى هذه الدراسة هى الربط بين تلك العناصر وصياغتها فى صورة استراتيجية متكاملة
1- حاتم عبد الرحمن(2011)، "العمارة الحركية" ، بحث غير منشور للحصول على درجة الماجيستير جامعة القاهرة
2- حسين عصام أبو الفضل (2012) ، "تكنولوجيا العمارة الديناميكية المفهوم والتطبيق" ، بحث غير منشور للحصول على درجة الماجيستير ، كلية الهندسة جامعة الزقازيق
3- سها فؤاد ،(2012)"منهجية التصميم :العمارة المتحركة "،بحث غير منشور للحصول على درجة الماجيستير ، كلية الهندسة جامعة الأسكندرية
ثانيا : أهمية البحث:
1- نقص الدراسات التى تناولت العلاقة مابين التحكم البيئى فى المبنى والأغلفة الحركية والتطبيقات البيئية للعمارة الحركية
2- أهمية الغلاف الخارجى والدراسات المتعلقة بيه
3- التكنولوجيا كأداة صديقة للبيئة من اهم الآليات التى يتوجب على المعمارى التعرف عليها
د) هدف البحث
تبعا للمشكلة البحثية تحدد الهدف الرئيسي لهذا البحث فى الأتى :
الوصول لمعايير استخدام الأغلفة الحركية لتحقيق الراحة الحرارية
تقييم تاثير أنظمة المعالجات المتحركة على ترشيد الطاقة فى المبنى .
- كما توجد بعض الأهداف الفرعية كالأتى:
دراسة أنظمة الأغلفة المتحركة مع استعراض اثرها على الراحة الحرارية
ه) منهجية الدراسة
أعتمد البحث على المنهج العلمي التاريخى التحليلي في الدراسة كالتالي:
أولا : المدخل النظرى :
المحور الأول : المنهج التاريخى :
استعراض تاريخى لنشأة و تطور العمارة الحركية من خلال عرض المفاهيم المرتبطة بالعمارة الحركية ,ومراحل تطورها ودراسة تكنولوجيا العمارة الحركية
المحور الثانى : المنهج التحليلي:
اختص بالدراسة التحليلية لعدد من المشاريع المعمارية العالمية التى تتضمن أغلفة حركية بهدف استعراض اثرها على الراحة الحرارية فى الفراغ
ثانيا : المدخل التطبيقى :
المحور الثالث : منهج تحليلي استقرائي :
بهدف صياغة و استخلاص استخدام الأغلفة الحركية لتحقيق الراحة الحرارية
المحور الرابع : منهج تطبيقى :
ويتم فيه عمل دراسة تطبيقية بأستخدام احد برامج المحاكاة البيئية (Design Builder) على أحد المبانى الأدراية القائمة بأستخدام معالجات الأغلفة الحركية لتقييم تأثير المعالجات الحركية على ترشيد الطاقة فى المبنى .
و) هيكل البحث
فى سبيل تحقيق الاهداف السابقة تنتهج الدراسة المناهج العلمية التالية:
أولا: الدراسة النظرية:
االباب الاول
اختص بالدراسة النظرية حيث تتناول الدراسة النظرية فى الباب الاول
نشأة و تطور العمارة الحركية من خلال عرض المفاهيم المرتبطة بالعمارة الحركية ,ومراحل تطورها ودراسة تكنولوجيا العمارة الحركية
الباب الثانى
تناول مفهوم التحكم البيئى والراحة الحرارية والعوامل المؤثرة عليها وكذلك المفاهيم الأساسية المرتبطة بالغلاف الخارجى المتحرك وعلاقة الغلاف الخارجى المتحرك بتحقيق الراحة الحرارية ودراسة العوامل التكنولوجية المؤثرة على تصميمه
ثانيا: الدراسة التحليلية والنتائج :
الباب الثالث
اختص بالدراسة التحليلية لتوضيح المظاهر الرئيسية لتأثير غلاف المبنى المتحرك على تحقيق الراحة الحرارية ولاستيضاح هذا التأثير تم اختيار مجموعة من المشروعات المعمارية المعاصرة و التى تم بنائها خلال العشر سنوات الاخيرة
الباب الرابع
ويشمل دراسة لمعايير استخدام الأغلفة الحركية مع وضع منهجية محددة لتصميم غلاف حركى بيئى مع دراسة تطبيقية باستخدام احد برامج المحاكاة (Design builder) لتقييم كفأة المعالجات الحركية فى تخفيض استهلالك الطاقة تقوم على اساس اختيار مبنى ادارى اعتيادى وأخذ القياسات احمال التبريد للمبنى فى وضعه الحالى ،واجراء تعديل عليه بتطبيق مظلة متحركة على الغلاف الخارجى والمقارنة بينها وبين الوضع الحالى للمبنى ووسيلة تظليل ثابتة مطبق عليها كود الطاقة .
الباب الخامس
فيتناول النتائج والتوصيات التى توصل لها الباحث
؛
Other data
| Title | دراسة التحكم البيئى للمبنى بإستخدام الأنظمة الحركية فى الغلاف الخارجى | Other Titles | STUDYING OF ENVIRONMENTAL CONTROL OF THE BUILDING BY MEANS OF USING KINETIC SYSTEMS IN THE EXTERNAL ENVELOPE | Authors | م /يمنى منير محمد ابراهيم السروجي | Issue Date | 2017 |
Recommend this item
Similar Items from Core Recommender Database
Items in Ain Shams Scholar are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.