التحكم المناخى بالفراغات العمرانية باستخدام تقنيات تقليدية وعلاقة الفراغ العمرانى بالمناخ

التحكم المناخى بالفراغات العمرانية باستخدام تقنيات تقليدية

وعلاقة الفراغ العمرانى بالمناخ

لمعرفة هذا يجب معرفة ما هو الفراغ العمرانى وعناصر المناخ,وكيفية التحكم المناخى بالفراغات العمرانية

تعريف الفراغ العمرانى :-

الفراغ العمرانى هو جزء من الفراغ العام تحتوى الناس وتتفاعل معهم ليشعر المستعملون انهم فى الداخل ويتم التعريف على الفراغ من خلال المبانى المحيطه به والفراغ المفتوح

ويعرف الامريكى ahdel الفراغ العمرانى على انه مجوعه عناصر او نقاط تتحقق من خلالها خصائص هندسيه ذات ابعاد ثلاثيه فى مجال الخبره اليومية

كما يمكن تعريف الفراغ العمرانى بأنه هو احد العناصر التى تؤثر وتتأثر بالمحتوى الاجتماعى والاقتصادى للمجتمعات العمرانيه مما يؤهله بان يمثل قيمه اجتماعيه وموردا اقتصاديا ويمكن القول بانه العنصر الديناميكى النشط بالمدن والمجسد لنوعيات التفاعلات التبادلية بين البيئة والانسان

عناصر ومكونات الفراغ :-

1. الارضيات

وهى المسطحات التى تشكل الفراغ فى المستوى الافقى وهى ترتبط بموقع الفراغ واستخداماته وتعتمد على شكل الحوائط و الارضيات ممكن ان تكون بها ميول او منحدرات

2. الحوائط

وهى العناصر التى تشكل الفراغ فى المستوى الرأسى وهى التى تحدد شكل الفراغ وتقسم انواع من فراغ مغلق او شبه مغلق ويمكن ان تكون هذه الحوائط مبانى متراصه بجانب بعضها او مجموعه من الاشجار او مزيج بين المبانى والاشجار او اسوار خشبيه او نباتيه او معدنيه

3. الاسقف

وهى مسطحات التى تشكل المستوى العلوى وعاده تكون السماء كما يوجد بعض الفراغات المغلقه اما عن طريق الاشجار الكثيفه او عمل بعض الاغطيه والاسقف الصناعيه ويمكن استخدام كتل بنائيه كما فى قاهره المعز فنجد ان لتغطيه الشوارع يخرج بروز من المبانى لتظليل فراغ الشوارع

4. الفرش

وهى الاشياء المرئيه داخل الفراغ ذات وظيفة تتوافق مع استخدام الفراغ وهى عباره عن مقاعد اعمدة انارة مسطحات مائيه وعناصر اخرى

الدور الوظيفى للفراغ :-

فراغ للاستعمالات خاصة مثل حديقة منزل

فراغات صغيره امام كل المنازل او العمارات السكنيه

فراغات على مستوى التجمع السكنى

فراغات على مستوى الحى ككل مثل الميادين




علاقة الفراغ العمرانى والمناخ

يجب عند اى نقطة من الفراغ العمرانى تتوافر بها ظروف الراحه الحرارية والتى تقاس بالاتى

1. درجة حرارة الهواء

2. الرطوبة النسبية

3. الاشعاع

4. سرعة الرياح

5. توجيه وشكل المبانى

فاذا امكن تحديد المتغيرات الاربعة فى كل نقاط الفراغ العمرانى او مجموعة من عوامل اختيارية اممكن الحكم على مدى توفيره ظروف مناخية مناسبة ومريحة

وليتحقق ذلك نستعرض العناصر العمرانية المؤثرة على كل متغير:-


١- درجة حرارة الهواء:

تتوقف درجة حرارة الهواء داخل الفراغ العمرانى على درجة حرارةالهواء فىالمنطقة عامة ولكن هناك بعض العناصر العمرانية التى يمكنأن تغير درجة حرارة الهواء مثل الأشجار والمسطحات الخضراء، أوالنافورات والمسطحات المائية،وذلك نتيجة عملية التبريد الناتجة عن تبخرالمياه من الأوراق النباتات ومسطحات المياه، لتكون بعض الكتل الهوائيةالأبرد

ولكنعادة ما لا يكون الموقع العمرانى مغلقًا، فالرياح العابرة للموقع تدفعكل الهواء الذى تم تبريده أوتسخينه بعيدًا بسرعة وتستبدله ﺑﻬواء آخر لهدرجة الحرارة العامة للمنطقة، وهكذا يحدث خلط بينهما وتتوقف درجةالحرارة فى هذه الحالة على معدل الخلط،حيث تصبح قيمة وسطا بيندرجات حرارةودرجة الحرارة العامة الموقع المحلى

وتتوقف درجة الحرارة النهائية على عدد مرات تغير هواء الموقع كلدقيقة، والتى تتحدد بناءا على سرعةالرياح، فسرعة الرياح العابرة١م/ثانية (وهى سرعة محدودة) تسبب تغير الهواء بالكامل فى موقعمفتوح 70 م) مرة كل دقيقة، مما لا يترك فرصة كبيرة لتأثير العناصرالمحلية على × مساحته فدان كامل ( ٦٠ مدرجة حرارة الهواء.

ولكى يوجد تأثير كمى محسوس لعلمية مثل التبريد بالبخر، يجب تقليلسرعة حركة الهواء فوق المناطق المزروعة أو النافورات، باستخدام أسوار شجريةأو عناصر تنسيق الموقع بحيث يبقىالهواء المبرد فى مكانه، وهو ما يكونله تأثير سلبى على الراحة الحراريةالناتجة عن حركة الهواء، أو أن يتموضع هذه المؤثرات على حرارةالهواء فى اتجاه يسمح بالاستفادة من الهواء المنقول فى الفراغات العمرانيةأو المعمارية التالية له.

مثل وضع النافورات أمام الفتحات الشمالية لمبنى أو فى شمال ممر تجارىأو ساحة عامة.

وباختصار يمكن القول أن درجة حرارة الموقع المفتوح تمامًا هى نفسدرجة حرارة الهواء العامة، بينما يمكن فى المواقع المحمية حساب درجةالحرارة المحلية اعتمادًا على المتغيرات :

١- كمية الحرارة الممتصة بالبخر.

٢- كمية الحرارة المنبعثة من التربة.

٣- سرعة حركة الهواء.

٤- درجة حرارة الهواء العامة.

ورغم إمكانية التنبؤ ﺑﻬذه القيم رقميًا اعتمادا على ديناميكية الهواء، إلا أنالتأثير الكبير لتجديد الهواء

يقلل التأثيرات المحلية لدرجة يمكن إهمالها حسابيًا

ويؤثر هذا على المبانى التى تستمد هوائها من الفراغ العمرانى، مما يغيرمن الظروف المناخية داخله،

فالفناء المزروع أو الذى يحتوى على نافورة تقل درجة حرارته عن الهواءالخارجى بمقدار لا يمكن إهماله كميًا، وأن كانت الأفنية هى فراغات شبهمفتوحة يمكن تصنيفها كفراغات معمارية أو عمرانية تبعًا لنسبة ارتفاعهاإلى عرضها.

الرطوبة النسبية:

تؤثر النباتات والمسطحات النباتية تأثير مباشر على الرطوبة النسبيةللهواء، بسبب التبخير، ولكن هذا التأثير تدفعه الرياح بعيدا تماما مثلما تدفعالهواء المبرد وذلك فى الفراغات المفتوحة.

أما فى الفراغات شبه المغلقة مثل الأفنية فيكون للتغير فى الرطوبة النسبيةتأثير واضح، يمكن حسابه كميًا عن طريق:

أ- حساب كمية المياه المتبخرة والتى تتوقف على الرطوبة النسبية، درجةحرارة المبانى، درجة حرارة الهواء، سرعة حركة الهواء.

ب- تحديد كمية الحرارة الممتصة بالبخر (حوالى ٢٤٠٠ جول لكل كجممن الماء المتبخر)، وبالتالى الانخفاض فى درجة الأسطح التى يتم عليهاالتبخر، وبالتالى الانخفاض فى درجة حرارة الهواء.

ج- حساب الزيادة فى الرطوبة المطلقة (وزن الماء فى وحدة الحجم منالهواء، وبمعلومية درجة حرارة الهواء، يمكن تحديد الرطوبة النسبية).

د- حساب معدل تغير الهواء لحساب تأثير درجة الحرارة العاملة.

وهذه الدراسة لا تتناول الحساب الكمى للتبريد بالبخر، وإن كان منالعناصر شديدة الأهمية فى تحديد الظروف المناخية للمواقع العمرانيةالمحدودة، والتى لا زالت بحاجة لدراسات متعمقة.

الجزیرة الحراریة

وهى التأثير المحلى على درجة حرارة الهواء فى حالة خاصة منالفراغات المحمية، وهى الفراغ العمرانى للمدن والتجمعات العمرانيةالكبرى، حيث تحدث عدة ظواهر تجعل الظروف فى هذه التجمعات تختلفعن المحيط العمرانى المفتوح ﺑﻬا.

١- زيادة امتصاصية المدينة للإشعاع الشمسى:

فالمحيط العمرانى الخارجى ذو انعكاسية عالية إن كان صحراويًا، ويتمتبريده بالبخر إذا كان مزروعًا، بينما للمدينة معظم مسطحاﺗﻬا إسفلتية أوخرسانية ذات امتصاصية عالية، كما أن نسبة كبيرة من الأشعة المنعكسةفقط على أسطح المبانى الرأسية مثلا تفقد للهواء، وتساهم ثانية فى ارتفاعدرجة الحرارة.

٢- زيادة العوادم والملوثات:

والتى تقلل من شفافية الهواء للأشعة تحت الحمراء، وتمنع عملية التبريدالإشعاعى والتى تظهر فى زيادة درجة الحرارة الإشعاعية للسماء (فىالمناطق المفتوحة تقل درجة الحرارة الإشعاعية للسماء عن درجة حرارةالهواء ٥ُ م - ١ُ٠ م)، بينما يمكن أن يتساوى معها فى المناطق العمرانيةخاصة الملوثة.

٣- تقليل سرعة حركة الهواء داخل التجمع العمرانى:

بسبب الكثافة العالية للتجمع وارتفاعات المبانى به تقل كثيرًا سرعة حركةالهواء داخله، وبالتالى يقل دوره فى تحييد تأثير المؤثرات المحلية علىدرجة الحرارة،كما أن الهواء حين ينتقل من فراغ إلى فراغ ينقل التأثيرالمحلى إلى فراغ عمرانى آخر فتتراكم التأثيرات المحلية

حركة الرياح:

حركة الرياح هى المؤثر الرئيسى فى الظروف المناخية لأى فراغعمرانى، فكما سبق ذكره، تتغير أهمية كل المتغيرات مثل درجة حرارةالهواء والرطوبة النسبية بسبب الرياح، مما يعنى أن التنبؤ الكمى بسرعةواتجاه حركة الرياح هو المفتاح الأساسى لتحديد الظروف المناخية فىالفراغ العمرانى كميًا. ولكن عند محاولة التنبؤ بتأثير المحيط العمرانىعلى الظروف الحرارية داخل المبنى، تتغير الأدوار لحد كبير،

فتأثير حركة الرياح داخل المبانى قد يكون كبيرًا إذا كانت الظروفالمناخية الخارجية تقترب من الراحة الحرارية، مما يعنى تشجيع حركةالهواء لنقل تأثير هذه الظروف إلى داخل المبنى، على سبيل المثال فىالسواحل الشمالية لمصر، أما فى المناطق التى تكون فيها الظروفالمناخية الخارجية سيئة مثل جنوب مصر، يعمل المصمم المناخى علىوقف التبادل الحرارى بقدر الإمكان، وبالتالى يستبعد حركة الرياح منخارج المبنى لداخله، وهكذا يقل تأثير الرياح على التصميم، حيث يكونالهدف هو منعها فحسب مثلما هو الحال مع التصميم المناخى فى الدولالباردة خلاصة القول أن أهمية تأثير الرياح على الراحة الحرارية داخلالمبانى يمكن التحكم فيها بقرارات تصميمية مناخية، فالمصمم المناخى قديقرر الاستغناء تمامًا عن حركة الرياح الخارجية، ويولد تأثيرات هواءداخلية داخل مبناه بواسطة معدات التهوية المراوح التى يمكن أن تنتجتأثيرات مماثلة للتأثير الإيجابى

لحركة الهواء دون أن يتسبب فى آثاره الجانبية، ويمكن فى هذه الحالة تقييمالحل المناخى كميًا بمقارنة تكاليف تركيب وتشغيل هذه المعدات بالراحةالحرارية التى تسببها، مقارنة بالاعتماد على الهواء الخارجى.

أما فى الموقع العمرانى، فلا يمكن للمصمم المناخى اتخاذ قرار بوقف تأثيرالرياح حتى لو أحاط الفراغ العمرانى بالمصدات والحوائط، فهو سيعدلمن نمط حركة الرياح بدون أن يستطيع منعها تمامًا، لذلك يصبح التصميمالمناخى ﺑﻬدف توفير الراحة فى الفراغات العمرانية أكثر حساسية لحركةالهواء من التصميم العمرانى المناخى ﺑﻬدف توفير الراحة داخل المبانىالمتصلة بالفراغات العمرانية. وفى جميع الحالات هناك عدة متغيراتكمية تحدد حركة الرياح فى الفراغ العمرانى يجب حساﺑﻬا للتعرف علىخواص الفراغ.

وتقوم المبانى والأشجار وتشكيلات الأرض بتغيير سرعة وحركة الرياحواتجاهاﺗﻬا، والتنبؤ الكمى ﺑﻬذه التغيرات عملية غاية فى الصعوبة، سواءعلى المستوى النظرى أو بالحساب الرقمى، ولفترة طويلة كانت للتنبؤwind tunnel الطريقة الوحيدة الممكنة هى تنفيذ نموذج مصغر للموقعووضعه داخل نفق الهواء بسلوكه.

توجيه وشكل المبانى :-

حيث ان لدرجة سطوع الشمس اهمية كبرى فى تحديد شكل المبنى وتوجيه بالاضافة الى اسلوب معالجة ممرات المشاة وكيفية تظليلها

ونجد ايضا ان لدرجة حرارة اثر فى تحديد عروض الشوارع والارتفاعات الحوائط ومواد البناء بالاضافة الى اللون الخارجى واختيار النباتات

التحكم المناخى بالفراغات العمرانية باستخدام تقنيات تقليدية

تقليل درجة حرارة الهواء

1. تبريد الهواء المحيط والحفاظ على نسبة الرطوبة المناسبة عن طريق

· استخدام العناصر المائية كالنافورة

· استخدام الافنية الداخلية والخارجية

· استخدام الاشجار فى تقلبل درجة الحراة

· استخدام الملاقف فى التحكم فى درجة الحرارة

· استخدام ابراج التبريد فى تقليل درجة حرارة الهواء والرطوبة

2. تقليل درجة حرارة الاسطح والارضيات والحوائط

· تقليل درجة حرارة الحوائط عن طريق استخدام الجبس

· تقليل درجة حرارة الاسقف مثل استخدام النخيل والخشب والبرجولات

· استعمال شكل الارض فى تقليل درجة حرارة الهواء

التحكم فى حركة الهواء :-

1. زيادة سرعة الهواء

وذلك عن طريق استخدام الملاقف بانواعها المختلفة والتشجير واستخدام الكتل المبنية والعلاقات الفراغية بينها واستخدام البواكى والمراوح وابراج التبريد

2. تقليل سرعة الهواء

وذلك باستخام الاشجار و التحكم فى ارتفاعات المبانى واستخدام البواكى

التحكم فى تأثير الاشعاع الشمسى :-

1. تقليل الاشعاع الشمسى عن طريق الاظلال والبواكى وتوجيه المبانى والاشجار والبروزات والاسقف وارتفاعات المبانى

2. تقليل الاشعة المنعكسة ويمكن التحكم بها عن طريق الاسطح وانواعها والالوان ومواد الانشاء

السماح بمرور الاشعاع الشمسى :-

1. التخزين الحرارى

2. الاسقف

3. الارضيات والوانها ومواد الانشاء