Table of Contents
المقدمة :
الكاسرات الشمسية -في ظل التحديات البيئية التي نواجهها اليوم، أصبحت الكاسرات الشمسية جزءًا أساسيًا من تصميم المباني المستدامة. تهدف هذه العناصر المعمارية إلى تقليل استهلاك الطاقة من خلال التحكم في دخول أشعة الشمس. فهي تعمل على تقليل الحرارة الزائدة التي تدخل المباني، مما يساعد في تقليل الاعتماد على أنظمة التكييف. بالتالي، تسهم الكاسرات في تقليل البصمة الكربونية للمباني وتعزيز الاستدامة. كما أنها تعكس التوجه الحديث نحو توفير بيئات معيشية أكثر راحة وكفاءة.
كاسرات الشمسية:
هي عبارة عن عناصر تنشأ خصيصًا للوقاية من أشعة الشمس، فالهدف الأساسي من وجود كاسرات الشمس هو منع أشعة الشمس من السقوط على الغلاف الخارجي للمبنى أو
النفاذ إلى الفراغات الداخلية عندما تكون درجة حرارة الهواء الخارجي أعلى من المعدلات المطلوبة لراحة الإنسان .
أهمية توفير الإضاءة النهارية في الفضاءات المعمارية
يتعامل المصمم مع الضوء من جوانب متعددة، حيث يمتلك الضوء القدرة على إضافة إيحاءات ومعانٍ شعرية وروحية إلى الفضاء. ومن هنا، يتكامل إدراك الضوء مع إدراك الفضاء واستخداماته. لذا، يجب على المعماري إدارة هذا العنصر بمهارة لتحقيق المعاني المطلوبة.
تتطلب توفير إضاءة طبيعية نهارية مناسبة للفراغات التعليمية تحقيق عدة جوانب رئيسية، منها:
1-توفير الراحة النفسية:
إن إدخال الإضاءة النهارية ووجود المناظر من النوافذ يساهم في الربط البصري مع البيئة الخارجية. وعندما يغيب ضوء النهار، قد يفقد الفرد ارتباطه بالوقت وإدراكه لحالة الطقس، مما يؤدي إلى شعور بعدم الاتجاهية.
2-أهمية الأشعة تحت الحمراء:
تلعب الأشعة تحت الحمراء الموجودة في أشعة الشمس دورًا مهمًا في توفير الحرارة للفضاءات الداخلية خلال المواسم الباردة.
3-تحسين الألوان:
تساعد الإضاءة الطبيعية في إبراز الألوان داخل الفضاءات وجعلها أقرب إلى طبيعتها. كما أن تغيير مستويات الإضاءة الطبيعية على مدار اليوم يضفي رؤية داخلية رائعة وغير مملة.
4-زيادة الإنتاجية:
تشير الدراسات الحديثة إلى أن توفير الإضاءة الطبيعية مرتبط بزيادة الإنتاج، حيث تعزز الإضاءة الجيدة الشعور بالراحة وتحفز الرغبة في العمل والنشاط، مما يؤدي إلى زيادة فعالية الأداء والإنتاج.
مصادر الإضاءة الطبيعية :
في المناطق ذات السماء الصافية أو الغائمة جزئيًا، هناك ثلاثة مصادر رئيسية لضوء النهار:
1-ضوء الشمس المباشر:
وهو الضوء الذي يأتي مباشرة من الشمس.
2-ضوء السماء المنتشر:
وهو الضوء الذي ينعكس من السماء ويملأ الفضاء من دون مصدر مباشر.
3-الضوء المنعكس من الأرض والمصدات الخارجية:
حيث يتم تحويل الضوء من الأسطح المحيطة مثل الأرض والمباني.
تتكون الإضاءة الكلية من جمع هذه المصادر الثلاثة. ويمكن توجيه المباني بطريقة تسهم في الاستفادة من حركة الشمس على مدار اليوم.
الإضاءة الطبيعية في البنية التعليمية :
إن توفر ضوء النهار المناسب يعزز نشاط وتركيز مستخدمي الفضاءات التعليمية، ويساهم في تحسين الأداء. من خلال استخدام التقنيات التي تسهم في إدخال ضوء النهار إلى هذه الفضاءات، يمكن الحفاظ على نقاء ألوان المواد داخلها.
تعتبر الإضاءة الطبيعية ذات تأثير كبير في البنية التعليمية، نظرًا لأن هذه المباني تعمل لفترات طويلة وتحتاج إلى مستويات مرتفعة من التركيز والإبداع. كما أن الإضاءة الطبيعية توفر راحة بصرية أكبر مقارنةً بالإضاءة الصناعية، مما يؤثر إيجابيًا على أداء الطلاب ويعزز من قدرتهم على التعلم.
الكاسرات الشمسية :
تعتبر الكاسرات الشمسية أداة مهمة للتحكم في نفاذ الحرارة إلى داخل المبنى، حيث تتطلب دراسة العوامل المؤثرة في كمية النفاذ الحراري.
تلعب الفتحات دورًا رئيسيًا في هذا السياق، إذ تختلف زوايا الشمس وموضعها في السماء خلال ساعات النهار. لذلك، يصبح من الضروري إما حجب أشعتها أو استغلالها بوسائل التظليل المختلفة.
الهدف الأساسي من الكاسرات الشمسية :
هو منع أشعة الشمس من السقوط على الغلاف الخارجي للمبنى أو النفاذ إلى الفراغات الداخلية عندما تكون درجة حرارة الهواء الخارجي أعلى من المعدلات المريحة للإنسان.
الأهداف الرئيسية للكاسرات الشمسية:
تقليل أو منع دخول الأشعة الشمسية – الكاسرات الشمسية :
وذلك في أوقات الصيف التي يكون فيها الإشعاع الشمسي غير مرغوب فيه.
تقليل استهلاك الكهرباء– الكاسرات الشمسية :
حيث يسهم ذلك في تقليل الحاجة لاستخدام المكيفات بسبب ارتفاع درجات الحرارة داخل الفضاءات.
مساعدة في التحكم بمستوى الإضاءة النهارية– الكاسرات الشمسية :
داخل البناء لضمان ظروف مريحة.
يجب أن توفر الكاسرة الشمسية المثالية الحماية المطلوبة من أشعة الشمس المباشرة دون حجب الرؤية أو التأثير سلبًا على فعالية التهوية والإضاءة الطبيعية.
أنواع كاسرات الشمس- الكاسرات الشمسية :
تنقسم كاسرات الشمس إلى ثلاثة أقسام رئيسية، لكل منها استخداماتها الخاصة وتصميماتها المميزة:
1-كاسرات الشمس الأفقية:
تستخدم هذه الكاسرات بشكل أساسي في الواجهات الجنوبية. تُصمم بناءً على زاوية الظل العمودية، حيث تُساهم في تقليل نفاذ أشعة الشمس المباشرة إلى الفضاءات الداخلية خلال ساعات النهار. تعزز هذه الكاسرات من الراحة الحرارية، وتساعد في تقليل استهلاك الطاقة، مما يجعلها خيارًا مثاليًا للمباني التي تتعرض لأشعة الشمس المباشرة.
2-كاسرات الشمس العمودية:
تستخدم هذه الكاسرات في الواجهات الشرقية والغربية، ويمكن أن تُميل نحو الشمال لتوفير حماية إضافية من الشمس. يتم تصميمها بناءً على زاوية الظل الأفقية، مما يتيح التحكم في كمية الضوء التي تدخل إلى الفضاءات الداخلية. تعتبر كاسرات الشمس العمودية فعالة جدًا في منع الوهج الناتج عن الشمس، مما يسهم في تحسين ظروف العمل والدراسة داخل المباني.
3-كاسرات الشمس المزدوجة:
تستخدم هذه الكاسرات في الواجهات الجنوبية الشرقية والجنوبية الغربية، وتتميز بتصميمها الذي يجمع بين زاوية الظل الأفقية والعمودية. توفر هذه الكاسرات حماية شاملة من أشعة الشمس المباشرة، وتُعتبر مثالية للمباني التي تحتاج إلى توازن بين الإضاءة الطبيعية وراحة المستخدمين.
ومن اجل تنفيذ الكاسرات و تحديد عمق الظل يجب مراعاة ما يلي:
١- الاختيار المناسب لحجم وتوجيه النافذة بما يتلاءم مع حركة الشمس ومتطلبات التهوية
الطبيعية والعناصر الأخرى كالخصوصية والضوضاء والرؤية…الخ.
٢- تحديد الفترة الزمنية الحارة التي تستوجب عدم السماح لأشعة الشمس من النفاذ للفراغات
الداخلية.
٣- تحديد زوايا الشمس خلال هذه الفترة.
٤- تحديد زوايا الظل خلال هذه الفترة.
(النقطتان الاخيرتان مهمتان لتحديد العمق)
قناع الظل Shading Mask :
ينتج عن كاسرات الشمس قناع من الظلال، وهو يعكس الجزء من قبة السماء الذي تحجبه هذه الكاسرات عن عين المشاهد في مركز الشكل. يُعتبر هذا القناع إسقاطًا للظل على خريطة المسار الشمسي، مما يساعد المعماريين والمصممين في فهم تأثير الكاسرات على الإضاءة الطبيعية والحرارة داخل المبنى.
من خلال تحليل قناع الظل
يمكن تحديد أوقات اليوم التي سيتم فيها حجب أشعة الشمس، وبالتالي تحسين تصميم الفضاءات الداخلية لضمان الراحة والفعالية. يعتبر هذا الفهم أساسيًا لتحقيق التوازن بين الاستفادة من الضوء الطبيعي وتقليل الحرارة الزائدة، مما يعزز الاستدامة ويقلل من الاعتماد على أنظمة التكييف والإضاءة الصناعية.
أهمية كاسرات الشمس- الكاسرات الشمسية في الفراغ المعماري :
تعتبر كاسرات الشمس من العناصر الأساسية في التصميم المعماري الحديث، حيث تلعب دورًا حيويًا في التحكم في مستويات الإضاءة ودرجات الحرارة داخل الفراغات. من خلال السماح بدخول أشعة الشمس في أوقات معينة ومنعها في أوقات أخرى، تسهم كاسرات الشمس في تحسين جودة الإضاءة وتعزيز الراحة الحرارية.
فوائد كاسرات الشمس- الكاسرات الشمسية :
تحسين الإضاءة:
تعمل كاسرات الشمس على توجيه الضوء الطبيعي بطريقة فعالة، مما يعزز من إدراك الفضاء ويساعد في تقليل الاعتماد على الإضاءة الصناعية. يمكن معالجة تصميم فتحات النوافذ بشكل استراتيجي باستخدام كاسرات الشمس والبروزات لتحقيق توازن مثالي بين الضوء والظل.
تقنيات متقدمة:
يتزايد استخدام كاسرات شمسية زجاجية متحركة تحتوي على خلايا شمسية لتوليد الطاقة. تمتاز هذه الكاسرات بالقدرة على الدوران والتعديل الذاتي، مما يتيح لها تغيير زاوية الميل لتقليل دخول الأشعة الشمسية المباشرة وزيادة كفاءة إنتاج الطاقة. هذا لا يسهم فقط في توفير الطاقة، بل يعزز من استدامة المبنى.
تحسين الراحة الحرارية:
من خلال تقليل دخول الحرارة، تساهم كاسرات الشمس في توفير بيئة داخلية مريحة، مما يقلل من الحاجة إلى أنظمة التكييف ويؤدي إلى خفض استهلاك الطاقة.
شروط استخدام كاسرات الشمس الخارجية- الكاسرات الشمسية :
1-الكاسرات العمودية:
يُفضل استخدامها في الواجهات الشمالية الشرقية والغربية، خاصة في المناطق ذات المناخ الحار، حيث تساعد في تقليل الحرارة الناتجة عن الشمس.
2-الكاسرات المتحركة:
تعتبر الخيار الأمثل للواجهات الشرقية والجنوبية الشرقية والغربية، حيث تتغير زوايا الشمس بسرعة. هذه الكاسرات توفر مرونة أكبر في التكيف مع الظروف البيئية المتغيرة.
3-تجنب الانعكاس:
يجب تركيب الكاسرات بطريقة تمنع سقوط الأشعة المنعكسة على أي جزء من المبنى، مما يحمي المستخدمين من الوهج غير المرغوب فيه.
4-المواد المناسبة:
يفضل أن تصنع الكاسرات من مواد خفيفة، مثل الألومنيوم أو البلاستيك المقوى، للحفاظ على وزنها وتجنب تراكم الحرارة.
5-فراغ التهوية:
يستحسن ترك فراغ صغير بين الكاسرة والواجهة للسماح بمرور الهواء الساخن، مما يقلل من انتقال الحرارة عبر الاتصال المباشر.
6-اختيار اللون:
ينصح باختيار لون الكاسرات بعناية ليعكس أكبر كمية من الأشعة الشمسية.
الألوان الفاتحة تعكس الضوء بشكل أفضل
الألوان الداكنة قد تمتص الحرارة.
الخاتمة :
في ختام الحديث عن الكاسرات الشمسية، يتضح أن هذه العناصر المعمارية تلعب دورًا محوريًا في مواجهة التحديات البيئية المعاصرة. من خلال تحسين كفاءة الطاقة وتقليل استهلاك الكهرباء، تُسهم الكاسرات بشكل مباشر في الحد من انبعاثات الكربون. إن استخدام الكاسرات كجزء من التصميم المعماري لا يُعزز فقط من راحة القاطنين، بل يعكس التزامًا بالاستدامة وحماية البيئة. مع استمرار الابتكار في هذا المجال، يمكننا توقع حلول أكثر تطورًا تسهم في الحفاظ على كوكبنا.
المراجع:
يمكنك الاطلاع أيضاً علي :
أسس تصميم غرفة الاجتماعات (1) 2023 – Meeting Room
أسس تصميم المطاعم (1) 2023 – Restaurant Design – Fundamentals for the best interior design
أسس تصميم المولات التجارية (أنواع المولات و معايير التصميم التخطيطي) 2023
