فائزة احمد
عضو جديد
- إنضم
- 28 يوليو 2006
- المشاركات
- 233
- مجموع الإعجابات
- 4
- النقاط
- 0
تحتم عملية الاستجابة لمتطلبات البيئة الداخلية للمبنى الصناعي من توفير الراحة الحرارية والصوتية والضوئية للعاملين وبالموازنة مع تاثير العوامل المناخية الخارجية المؤثرة بصفة جهود حرارية بصيغتها الاولى على الشكل الخارجي للمبنى خصوصاً في المناخات الحارة الجافة، وللوصول الى موازنة حرارية اولاً ولاتمام الوضع والاجلاس والعمل الادائي الفعال لتقنيات الاضاءة الطبيعية، فان كل هذا سيستلزم الاهتمام بخصائص المرحلة الوسيطة (غلاف المبنى ونسيجه الغشائي) وبصنفيها الهندسي (الشكل وتداخل التقنيات) والفيزياوية (صفات مواده الحرارية) بغرض توفير السيطرة على استهلاك الطاقة والوصول الى تصميم صحيح للغلاف بامكانه تحقيق كفاءة اداء حرارية عالية له، وبنفس الوقت اعطاء التقنيات فرصتها في ان تؤدي عملها في نقل الضوء البارد الى الداخل باعلى ادائية .
غلاف المبنى الصناعي:-
غلاف المبنى يشمل العناصر البنائية التي تفصل البيئة الداخلية عن البيئة الخارجية وتتضمن الجدران والسقوف والفتحات والاسس والسطوح بالاضافة الى المواد العازلة ويعتبر الغلاف المنظم هو الصمام الذي يوازن بين الداخل والخارج محافظاً على البيئة الداخلية ضمن حدود الراحة الحرارية للعاملين في المبنى الصناعي وبين البيئة الخارجية واحمالهاالحرارية محاولاً التقليل من تاثيراتها على الداخل، مما سيوفر العامل الاول والاساس في توفير ارض خصبة للتقنيات الضوئية في ان تؤدي عملها، اذ ان درئ الفعل الحراري للعوامل المناخية الخارجية عن قشرة المبنى هو اول اشتراطات ادائية التقنيات الصحيحة .
كذلك فان الهدف الاساس في تشكيل شكل المبنى الصناعي هو بتحويله الى فكرة القشرة Shell القابلة للتغير والتبدل والتطور والاستقبال للمتغيرات المناخية والتكنولوجية والمتطلباتية للبيئة الداخلية. مما سيجعل من فكرة ان يكون المبنى الصناعي انعكاساً لطبيعة عمله الميكانيكي هي فكرة معكوسة ومتغيرة نحو ان يمتلك المبنى كينونته Entity الشكلية الخاصة المتغيرة بتغير عناصر قشرته المستجيبة الخارجية, مما سيعمل على انهاض واحياء بيئة العمل الداخلية الروتينية عادة في المصانع التقليدية الى بيئة ذكية مستجيبة للتغيرات الداخلية والخارجية، تجعل من العامل المشغل محور عملها وغاية قصودها في توفير الراحة له.
العوامل المناخية المؤثرة على غلاف المبنى:-
تسبب العوامل المناخية جهودا حرارية مؤثرة على غلاف المبنى، والتي ان لم تدرأ أوتعالج سوف تؤدي الى فشل عمل التقنيات الضوئية (ناتج التباين في الظروف البيئية الخارجية الدورية وتاثير قواها على التشكيل بالمفهوم الديناميكي وليس الستاتيكي)، والذي يولد بدوره احمال التدفئة والتبريد (وهذه الاحمال هي مقدار الحرارة التي يجب اضافتها او طرحها لتقلل تاثير الفقدان او الاكتساب وللمحافظة على درجة حرارة البيئة الداخلية متوازنة دونما استهلاك و هدر اضافي في الطاقة المصروفة في المصنع) .
وعلى اعتبار ان قصود البحث الاساسية تنصب في ايضاح عمل التقنيات الضوئية الغلافية في احياء البيئة الداخلية وتقليل هدر الطاقة، فان عملها سيتاثر بالدرجة الاساس عند تخفيف الجهود الحرارية المؤثرة على البيئة الداخلية عن طريق درئ تاثير الاشعاع الشمسي ودرجة الحرارة المتباينة، كذلك باختيار المواد المنشائية والانشائية لهيكل ومكملات الغلاف كونه يحمل ويحتضن هذه التقنيات .
وان اهم الجهود الحرارية المؤثرة على غلاف المبنى هي:-
1- تاثير الاشعاع الشمسي على قشرة المبنى.
2- تاثير درجة حرارة الهواء المتاخم لقشرة المبنى.
- تاثير الاشعاع الشمسي على قشرة المبنى :-
الشمس هي مصدر الضوء الطبيعي الوحيد، وان ضوءها وحرارتها تصل عن طريق الموجات الاشعاعية التي ترسلها بشكل مجموعة معقدة من الاشعاعات تختلف بموجاتها والوانها وصفاتها وتاثيرها .
وعلى اساس هذا التاثير يمكن تقسيمها الى:-
1- اشعة حرارية.
2- اشعة ضوئية.
3- اشعة كيمياوية (حيوية) تنشط التفاعلات.
لكن الاشعة التي تصل الارض تقسم باطوالها الى :-
1- اشعة فوق البنفسجية قصيرة الموجة بطول موجي (0.17-0.38 ميكرون) تكون (9%) من اشعة الشمس معظمها لايصل سطح الارض حيث يعرقل وصولها عنصر الاوزون.
2- اشعة ضوئية مرئية تتحسسها عين الانسان تكون 45% من اشعة الشمس، بطول موجي (0.38-0.76 ميكرون) وهي على شكل موجات كهرومغناطيسية.
3- اشعة غير مرئية حرارية طويلة الموجة (اشعة تحت الحمراء) بطول موجي (0.76-4 ميكرون) تؤلف 46% من الاشعاع الشمسي. وهي طاقات اشعاعية غير مرئية بشكل اشعات اثيرية كهرومغناطيسية.
من هذا يتبين ان حوالي نصف الاشعاع الشمسي هو مرئي يعطي ضوءا وحرارة اما النصف الاخر فهو غير مرئي للعين البشرية.
ان الاشعاع الشمسي المار خلال الغلاف الجوي يتعرض الى الانعكاس والامتصاص والتشتيت بسبب الغبار وجزيئات الهواء والغيوم، لينعكس جزء منه راجعاً الى الفضاء الخارجي فتقل شدته ، كذلك يكون للاوزون (O3) وغاز (CO2) دوراً في امتصاص جزء كبير من الاشعة فوق البنفسجية فتخفف من تاثيرها المدمر الواصل الى الارض, ليعاني الاشعاع الشمسي بالتالي من فقدان اكثر من ربع قيمة طاقته الاشعاعية، لذا فان الطاقة الواصلة الى سطح الارض تعتمد على موضع الشمس نسبة الى سطح الارض (زاوية السقوط) والتي يكون لها اكبر الاثر في تحديد كمية هذه الطاقة، حيث ان ميلان محور الارض Axis عن محور الدوران حول الشمس بزاوية مقدارها(23.27) درجة, ودورانها اليومي حول نفسها(من الغرب الى الشرق)نسبة الى خط الطول, ستعمل على توليد علاقة زاوية متغيرة بثبات بين الشمس واي موقع ارضي منتجةً تغيرات آنية وفصلية.
لذلك تكون ساعات الظهر اكثر حرارة واستنارة من ساعات الشروق والغروب بسبب زيادة الزاوية العمودية للشمس. وفقاً لهذا التغير فان الاشعة المؤثرة على المبنى هي:-
1- اشعاع قصير الموجة مباشر من الشمس (يكون صفراً عند مغيب الشمس او استدارة المبنى بعيداً عنها).
2- اشعاع قصير الموجة منتشر من السماء (يزداد بزيادة وضع ونسب الفتحات نحو السماء).
3- اشعاع قصير الموجة مشتت ومباشر معكوس من الارض والمجاورات (يعتمد على الانعكاسية) والذي جزء منه يدخل المبنى والاخر يمتص والبقية تعكس.
إن شدة الاشعاع الواصل تقاس بمعدل سريان الطاقة لكل وحدة مساحة (واط/م2) وقد تعتبر السماء قبة لها استنارة بالفوت لامبرت Foot Lambert التي تساوي الاستنارة بـ(=Lumen/Ft2 لوكس Lux) للسطح الافقي المحمي من الشمس المباشرة (92ص52). وان ضوء الشمس المباشر يكون عالي الاستنارة حار واطئ الدرجة اللونية عالي الادائية ذا محتوى لوني قليل، بينما الضوء الطبيعي عكس ذلك ومتنوع مع شدة استنارة اعلى بقدر (80) مرة من الضوء الصناعي. لهذا فان هنالك شروطاً قد وضعت لادخاله في المبنى تعتمد على الوقت من السنة والتوجيه, في سبيل ادخاله بحرارته شتاءاً ومن دونها صيفاً خصوصا في بلادنا الحارة الجافة،مع اعتبار للحالة النفسية والفسيولوجية للانسان وفعاليته ونوع ملبسه. كذلك فان تاثيره على المبنى يتوقف على موقعه وسطوح فضاءاته (فالسطوح البيضاء تمتص 15% من الاشعاع الساقط عليها اما الرصاصي 40-50% والقاتمة 60-70% والسوداء 80-90%) مع نوع وحجم الفتحات الشفافة ، كذلك فان لموقع التظليل ولونه اهميته، اذ ان الواجهات الزجاجية المظللة من الخارج بلون فاتح سوف تنفذ (10%) فقط من الاشعاع الداخل للمبنى بشكل حرارة وتصل الى (70%) اذا ما كان التظليل للداخل وبلون غامق. اما عند انعدام التظليل فان الاشعاع الحراري الداخل يصل الى (90%) مولداً حرارة داخلية كبيرة لذلك ينبغي استعمال التقنيات التي تؤمن ضوءاً بارداً للداخل بمواد خفيفة ذات سطوح عاكسة مشتتة غير مراوية لتجهيز بيئة مريحة بصرياً وحراريا, حاجبة التاثيرات المدمرة للاشعاع من خلال الاستعمال المفيد للضوء داخل الفضاء. وهذه قاعدة اساسية في عملية اضاءة المباني نهاراً. لكن منع طاقة الاشعاع الحرارية من الدخول على مدى السنة سوف يحرم الساكنين من فوائده البايولوجية اوقات التشميس المطلوبة في بعض الاوقات(الشتوية),مما يحتم ادخاله بحرارته شتاءا مع السيطرة على ظواهر الابهار والازعاج البصري، وهذا يستوجب العناية في توقيع المباني نسبة الى توجيه الجنوب لتوفير الضوء بحرارته شتاء والضوء بصيغته المعكوسة (البارد)صيفاً.
بناءا على هذا,ولما يمتاز به مناخ بلادنا من وفرة الاشعاع الشمسي, فمن المفيد استعمال تقنيات الاضاءة المبدعة، التي تحول الاشعاع الشمسي الى صورة معكوسة او مشتتة غير مراوية (باردة) الى داخل الفضاءات لاضفاء التنوع الذاتي للضوء الطبيعي داخل الفضاء وموفرة الدفء اوقات التشميس المطلوبة. على ان تكون سطوحها ذات مواد بسعات حراري عالية وانهاءات بيضاء عاكسة لتساعد بهذا في تخفيض كلف الطاقة مع تقليل المديات الحرارية مابين الداخل والخارج ,مبقيةعلى صيغ الترابط مع المنظر الخارجي بخصوصية محفوظة، لتحقق بالتالي البيئة البصرية المفعمة بالحيوية الحساسة للطاقة.
غلاف المبنى الصناعي:-
غلاف المبنى يشمل العناصر البنائية التي تفصل البيئة الداخلية عن البيئة الخارجية وتتضمن الجدران والسقوف والفتحات والاسس والسطوح بالاضافة الى المواد العازلة ويعتبر الغلاف المنظم هو الصمام الذي يوازن بين الداخل والخارج محافظاً على البيئة الداخلية ضمن حدود الراحة الحرارية للعاملين في المبنى الصناعي وبين البيئة الخارجية واحمالهاالحرارية محاولاً التقليل من تاثيراتها على الداخل، مما سيوفر العامل الاول والاساس في توفير ارض خصبة للتقنيات الضوئية في ان تؤدي عملها، اذ ان درئ الفعل الحراري للعوامل المناخية الخارجية عن قشرة المبنى هو اول اشتراطات ادائية التقنيات الصحيحة .
كذلك فان الهدف الاساس في تشكيل شكل المبنى الصناعي هو بتحويله الى فكرة القشرة Shell القابلة للتغير والتبدل والتطور والاستقبال للمتغيرات المناخية والتكنولوجية والمتطلباتية للبيئة الداخلية. مما سيجعل من فكرة ان يكون المبنى الصناعي انعكاساً لطبيعة عمله الميكانيكي هي فكرة معكوسة ومتغيرة نحو ان يمتلك المبنى كينونته Entity الشكلية الخاصة المتغيرة بتغير عناصر قشرته المستجيبة الخارجية, مما سيعمل على انهاض واحياء بيئة العمل الداخلية الروتينية عادة في المصانع التقليدية الى بيئة ذكية مستجيبة للتغيرات الداخلية والخارجية، تجعل من العامل المشغل محور عملها وغاية قصودها في توفير الراحة له.
العوامل المناخية المؤثرة على غلاف المبنى:-
تسبب العوامل المناخية جهودا حرارية مؤثرة على غلاف المبنى، والتي ان لم تدرأ أوتعالج سوف تؤدي الى فشل عمل التقنيات الضوئية (ناتج التباين في الظروف البيئية الخارجية الدورية وتاثير قواها على التشكيل بالمفهوم الديناميكي وليس الستاتيكي)، والذي يولد بدوره احمال التدفئة والتبريد (وهذه الاحمال هي مقدار الحرارة التي يجب اضافتها او طرحها لتقلل تاثير الفقدان او الاكتساب وللمحافظة على درجة حرارة البيئة الداخلية متوازنة دونما استهلاك و هدر اضافي في الطاقة المصروفة في المصنع) .
وعلى اعتبار ان قصود البحث الاساسية تنصب في ايضاح عمل التقنيات الضوئية الغلافية في احياء البيئة الداخلية وتقليل هدر الطاقة، فان عملها سيتاثر بالدرجة الاساس عند تخفيف الجهود الحرارية المؤثرة على البيئة الداخلية عن طريق درئ تاثير الاشعاع الشمسي ودرجة الحرارة المتباينة، كذلك باختيار المواد المنشائية والانشائية لهيكل ومكملات الغلاف كونه يحمل ويحتضن هذه التقنيات .
وان اهم الجهود الحرارية المؤثرة على غلاف المبنى هي:-
1- تاثير الاشعاع الشمسي على قشرة المبنى.
2- تاثير درجة حرارة الهواء المتاخم لقشرة المبنى.
- تاثير الاشعاع الشمسي على قشرة المبنى :-
الشمس هي مصدر الضوء الطبيعي الوحيد، وان ضوءها وحرارتها تصل عن طريق الموجات الاشعاعية التي ترسلها بشكل مجموعة معقدة من الاشعاعات تختلف بموجاتها والوانها وصفاتها وتاثيرها .
وعلى اساس هذا التاثير يمكن تقسيمها الى:-
1- اشعة حرارية.
2- اشعة ضوئية.
3- اشعة كيمياوية (حيوية) تنشط التفاعلات.
لكن الاشعة التي تصل الارض تقسم باطوالها الى :-
1- اشعة فوق البنفسجية قصيرة الموجة بطول موجي (0.17-0.38 ميكرون) تكون (9%) من اشعة الشمس معظمها لايصل سطح الارض حيث يعرقل وصولها عنصر الاوزون.
2- اشعة ضوئية مرئية تتحسسها عين الانسان تكون 45% من اشعة الشمس، بطول موجي (0.38-0.76 ميكرون) وهي على شكل موجات كهرومغناطيسية.
3- اشعة غير مرئية حرارية طويلة الموجة (اشعة تحت الحمراء) بطول موجي (0.76-4 ميكرون) تؤلف 46% من الاشعاع الشمسي. وهي طاقات اشعاعية غير مرئية بشكل اشعات اثيرية كهرومغناطيسية.
من هذا يتبين ان حوالي نصف الاشعاع الشمسي هو مرئي يعطي ضوءا وحرارة اما النصف الاخر فهو غير مرئي للعين البشرية.
ان الاشعاع الشمسي المار خلال الغلاف الجوي يتعرض الى الانعكاس والامتصاص والتشتيت بسبب الغبار وجزيئات الهواء والغيوم، لينعكس جزء منه راجعاً الى الفضاء الخارجي فتقل شدته ، كذلك يكون للاوزون (O3) وغاز (CO2) دوراً في امتصاص جزء كبير من الاشعة فوق البنفسجية فتخفف من تاثيرها المدمر الواصل الى الارض, ليعاني الاشعاع الشمسي بالتالي من فقدان اكثر من ربع قيمة طاقته الاشعاعية، لذا فان الطاقة الواصلة الى سطح الارض تعتمد على موضع الشمس نسبة الى سطح الارض (زاوية السقوط) والتي يكون لها اكبر الاثر في تحديد كمية هذه الطاقة، حيث ان ميلان محور الارض Axis عن محور الدوران حول الشمس بزاوية مقدارها(23.27) درجة, ودورانها اليومي حول نفسها(من الغرب الى الشرق)نسبة الى خط الطول, ستعمل على توليد علاقة زاوية متغيرة بثبات بين الشمس واي موقع ارضي منتجةً تغيرات آنية وفصلية.
لذلك تكون ساعات الظهر اكثر حرارة واستنارة من ساعات الشروق والغروب بسبب زيادة الزاوية العمودية للشمس. وفقاً لهذا التغير فان الاشعة المؤثرة على المبنى هي:-
1- اشعاع قصير الموجة مباشر من الشمس (يكون صفراً عند مغيب الشمس او استدارة المبنى بعيداً عنها).
2- اشعاع قصير الموجة منتشر من السماء (يزداد بزيادة وضع ونسب الفتحات نحو السماء).
3- اشعاع قصير الموجة مشتت ومباشر معكوس من الارض والمجاورات (يعتمد على الانعكاسية) والذي جزء منه يدخل المبنى والاخر يمتص والبقية تعكس.
إن شدة الاشعاع الواصل تقاس بمعدل سريان الطاقة لكل وحدة مساحة (واط/م2) وقد تعتبر السماء قبة لها استنارة بالفوت لامبرت Foot Lambert التي تساوي الاستنارة بـ(=Lumen/Ft2 لوكس Lux) للسطح الافقي المحمي من الشمس المباشرة (92ص52). وان ضوء الشمس المباشر يكون عالي الاستنارة حار واطئ الدرجة اللونية عالي الادائية ذا محتوى لوني قليل، بينما الضوء الطبيعي عكس ذلك ومتنوع مع شدة استنارة اعلى بقدر (80) مرة من الضوء الصناعي. لهذا فان هنالك شروطاً قد وضعت لادخاله في المبنى تعتمد على الوقت من السنة والتوجيه, في سبيل ادخاله بحرارته شتاءاً ومن دونها صيفاً خصوصا في بلادنا الحارة الجافة،مع اعتبار للحالة النفسية والفسيولوجية للانسان وفعاليته ونوع ملبسه. كذلك فان تاثيره على المبنى يتوقف على موقعه وسطوح فضاءاته (فالسطوح البيضاء تمتص 15% من الاشعاع الساقط عليها اما الرصاصي 40-50% والقاتمة 60-70% والسوداء 80-90%) مع نوع وحجم الفتحات الشفافة ، كذلك فان لموقع التظليل ولونه اهميته، اذ ان الواجهات الزجاجية المظللة من الخارج بلون فاتح سوف تنفذ (10%) فقط من الاشعاع الداخل للمبنى بشكل حرارة وتصل الى (70%) اذا ما كان التظليل للداخل وبلون غامق. اما عند انعدام التظليل فان الاشعاع الحراري الداخل يصل الى (90%) مولداً حرارة داخلية كبيرة لذلك ينبغي استعمال التقنيات التي تؤمن ضوءاً بارداً للداخل بمواد خفيفة ذات سطوح عاكسة مشتتة غير مراوية لتجهيز بيئة مريحة بصرياً وحراريا, حاجبة التاثيرات المدمرة للاشعاع من خلال الاستعمال المفيد للضوء داخل الفضاء. وهذه قاعدة اساسية في عملية اضاءة المباني نهاراً. لكن منع طاقة الاشعاع الحرارية من الدخول على مدى السنة سوف يحرم الساكنين من فوائده البايولوجية اوقات التشميس المطلوبة في بعض الاوقات(الشتوية),مما يحتم ادخاله بحرارته شتاءا مع السيطرة على ظواهر الابهار والازعاج البصري، وهذا يستوجب العناية في توقيع المباني نسبة الى توجيه الجنوب لتوفير الضوء بحرارته شتاء والضوء بصيغته المعكوسة (البارد)صيفاً.
بناءا على هذا,ولما يمتاز به مناخ بلادنا من وفرة الاشعاع الشمسي, فمن المفيد استعمال تقنيات الاضاءة المبدعة، التي تحول الاشعاع الشمسي الى صورة معكوسة او مشتتة غير مراوية (باردة) الى داخل الفضاءات لاضفاء التنوع الذاتي للضوء الطبيعي داخل الفضاء وموفرة الدفء اوقات التشميس المطلوبة. على ان تكون سطوحها ذات مواد بسعات حراري عالية وانهاءات بيضاء عاكسة لتساعد بهذا في تخفيض كلف الطاقة مع تقليل المديات الحرارية مابين الداخل والخارج ,مبقيةعلى صيغ الترابط مع المنظر الخارجي بخصوصية محفوظة، لتحقق بالتالي البيئة البصرية المفعمة بالحيوية الحساسة للطاقة.