استغلال ضوء النهار في البحرين

ستتضاعف تعريفة الكهرباء والمياه للوافدين في البحرين بدءاً من مارس. وستستمر الزيادة حتى عام 2019 لتصل إلى تكلفة الإنتاج الفعلية لهاتين الخدمتين الحيويتين. وفي هذا السياق، حان الوقت للتفكير في تصميمات منازل موفرة للطاقة في البحرين. قبل تصميم منزل جديد أو إعادة تصميم منزل قائم، فكر في الاستثمار في كفاءة الطاقة. ستوفر الطاقة والمال، وسيصبح منزلك أكثر راحة ومتانة. أجرت بلقيس أكرم، طالبة هندسة التصميم الداخلي في جامعة الخليج، مقابلات مع بعض المهندسين المعماريين لصالح صحيفة "دي تي نيوز". وإليكم توصياتهم.

أحمد السعدون، مهندس معماري في مكتب محمد صلاح الدين للاستشارات الهندسية (MSCEB)

ضوء النهار مورد قوي
ضوء النهار هو مورد قوي نمتلك الكثير منه في البحرين. وإذا تم استغلاله بشكل صحيح، يمكنه تقليل ما يصل إلى ثلث إجمالي تكاليف طاقة المبنى. ويمكن للتصميم المعماري للمنازل والشقق أن يلعب دوراً حيوياً في تحقيق ذلك.

على سبيل المثال، تجنب التظليل غير المرغوب فيه من خلال التصميم الدقيق لارتفاع المبنى مقارنة بالهياكل المجاورة. ومن أجل تحقيق أقصى قدر من التعرض للضوء، يجب دراسة توجيه المبنى، على سبيل المثال تعظيم الواجهات المواجهة للشمال والجنوب مع تقليل الواجهات المواجهة للشرق والغرب للتحكم بشكل أفضل في دخول ضوء النهار. علاوة على ذلك، فإن أشكال المباني الطويلة والضيقة تزيد من حصاد ضوء النهار بشكل أفضل.
يجب تصميم أحجام ومواقع النوافذ بطريقة تسمح بدخول كمية كافية من ضوء النهار مع تجنب دخول الشمس المباشرة على أسطح العمل أو في مستوى عين شاغلي المبنى. على سبيل المثال، لا ينبغي أن تكون النوافذ الجنوبية كبيرة الحجم لتجنب الوهج واكتساب الحرارة المفرط، وعلى النقيض من ذلك، يتم استخدام النوافذ الشمالية لإدخال ضوء منتشر وتتطلب معالجة زجاجية لتقليل فقدان الحرارة. ومع ذلك، لا ينبغي المبالغة في ذلك لأن النوافذ الكبيرة جداً يمكن أن تسبب اكتساباً مفرطاً للحرارة وبالتالي تتطلب حمولة تبريد أعلى في الصيف وزيادة فقدان الحرارة في الشتاء.
عند تصميم النوافذ والمناور، من الضروري اختيار زجاج النوافذ الصحيح. تشمل العوامل التي يجب مراعاتها معامل اكتساب الحرارة الشمسية، وقيمة U لتجنب فقدان الحرارة، ونفاذية الضوء لرؤية جيدة. بالإضافة إلى ضمان فعالية العزل الحراري لإطار النافذة.
لزيادة مستوى ضوء النهار في عمق مساحة المعيشة، يفضل استخدام أسطح داخلية ذات انعكاسية عالية، مثل استخدام ألوان فاتحة وهادئة للأسقف والأسطح المجاورة للنوافذ للإضاءة غير المباشرة، وتجنب الأسطح الداكنة، خاصة للجدران الخلفية. ولتجنب الوهج بشكل أفضل، من المثالي وضع نظام العاكس فوق مستوى العين.
في الصيف، يمكن أن تؤدي المباني ذات مساحات الزجاج الكبيرة إلى زيادة الحرارة، مما يؤدي بدوره إلى زيادة استهلاك الطاقة للتبريد؛ وهذا يستلزم استخدام أجهزة تظليل لتحقيق الراحة الحرارية. يمكن أن تكون الأشجار حلاً طبيعياً، وبدلاً من ذلك يمكن أن يكون استخدام العناصر التقنية مثل العزل، والشرائح، والأسوار، والمصاريع فعالاً أيضاً.

هالة نهاد أبو شراق، مهندسة معمارية

أنظمة الزجاج الموفرة للطاقة

لا تساعد النوافذ والأبواب ذات الكفاءة الحرارية في تقليل استخدام الطاقة فحسب، بل توفر قيمة من خلال تقليل تكاليف التدفئة والتبريد. أنظمة الزجاج الموفرة للطاقة التي تستخدمها شركة "مارفن" هي الأحدث من نوعها.

توفر المناور إضاءة نهارية ممتازة ولديها القدرة على استبدال الكثير من الإضاءة الكهربائية، مما يوفر في تكاليف الإضاءة، وربما طاقة التبريد.

يُنظر إلى المناور على نطاق واسع على أنها ميزة مرغوبة للمباني التي يشغلها البشر خلال ساعات النهار على الأقل.
يمكن للستائر أن تمنع الحرارة ووهج الشمس المباشرة من الدخول عبر النوافذ. كما يمكنها منع أشعة الشمس المباشرة من الوصول إلى الجدران أو الأسطح، لتقليل أحمال التبريد.
تجعل النوافذ الموفرة للطاقة منزلك أكثر راحة، وتقلل بشكل كبير من تكاليف الطاقة الخاصة بك وتساعد في خلق بيئة أكثر إشراقاً ونظافة وصحة.
معامل اكتساب الحرارة الشمسية (SHGC) هو جزء من الإشعاع الشمسي الساقط الذي يتم إدخاله عبر النافذة، سواء تم نقله مباشرة أو امتصاصه ثم إطلاقه لاحقاً إلى الداخل.

الدكتور غالب خادم، مهندس معماري ومصمم داخلي بحريني

الأمر لا يتعلق بالكمية بل بالجودة

في البحرين، يمكن تحسين إمكانية الوصول إلى ضوء النهار لتقليل استهلاك الكهرباء بشكل أساسي من خلال السماح بدخول المزيد من أشعة الشمس إلى الغرف؛ ومع ذلك، فإن الأمر لا يتعلق بالكمية بل بالجودة.
البحرين جزيرة مشمسة تقع في منطقة حارة، وبالتالي فإن خطر رفع درجة الحرارة الداخلية عن طريق زيادة كمية ضوء الشمس القادمة إلى الغرفة مرتفع. إذا لم يتم أخذ جوانب منطقة الراحة في الاعتبار، فإن ارتفاع درجة الحرارة سيؤدي إلى إهدار طاقة كهربائية أكثر بكثير عبر نظام التبريد مما سيتم توفيره عن طريق تقليل الطاقة المستهلكة بواسطة الإضاءة الاصطناعية.
ومن ثم، يجب أن يكون الاعتبار الأول هو وظيفة الغرفة نفسها؛ فغرفة الدراسة أو المكتب المنزلي ستحتاج إلى كمية ضوء مختلفة عن غرفة النوم؛ لذلك يجب تحديد حجم النوافذ وموقع الغرفة بناءً على ذلك. على سبيل المثال، يجب وضع غرف النوم في الشمال بينما يجب أن تكون غرفة الدراسة في الجنوب.
يمكن أيضاً مراعاة ارتفاع النافذة لأن الضوء القادم من جزء النافذة الذي يمتد من الأرض إلى ارتفاع متر ونصف يكاد يكون عديم الفائدة وظيفياً، بينما الجزء من فوق متر ونصف إلى ثلاثة أمتار هو الأكثر قيمة وظيفياً.
الآن فكر في موقع النافذة في الغرفة؛ إذا أخذنا غرفة النوم كمثال، فإن وضع النافذة فوق السرير سيكون مزعجاً بدلاً من أن يكون وظيفياً؛ بينما وضع النافذة فوق منطقة الملابس سيساعد في تقليل الضوء المطلوب عند اختيار الملابس.
أخيراً، تلعب المواد دوراً رئيسياً في السماح بدخول الضوء المطلوب دون رفع درجة حرارة الغرفة بشكل ملحوظ؛ ومع ذلك، يجب أن تحافظ المادة في الوقت نفسه على جودة نغمة الضوء لأن بعض المواد تحجب بعض ألوان الضوء مما قد يزعج العين ويقلل من الرؤية.

ابتهاج سالم، مصممة داخلية بحرينية مستقلة

الإضاءة الطبيعية من خلال الحلول المعمارية

ببساطة، استخدام المزيد من الإضاءة الطبيعية من خلال الحلول المعمارية هو الطريقة الرئيسية لتوفير الكهرباء. إليك بعض النصائح للاستفادة من ضوء النهار الطبيعي: يلعب توجيه المبنى دوراً مهماً حيث تشرق الشمس من الشرق وتغرب في الغرب، ويجب أن يكون جانب المبنى المستخدم للكسب الشمسي مواجهاً للجنوب للاستفادة القصوى من ضوء النهار الطبيعي. إذا كان محور المبنى يقع في اتجاه الشرق والغرب مع مواجهة أطول أبعاده للجنوب، فإن المزيد من المبنى يقع لامتصاص ضوء النهار الطبيعي.
النقطة الثانية هي تقسيم المساحة الداخلية للمبنى إلى منطقتين، منطقة النشاط التي تحتاج إلى مزيد من الإضاءة ومنطقة النشاط الأقل التي تحتاج إلى إضاءة أقل. ثم ضع غرف النشاط مثل غرفة المعيشة أو غرفة لعب الأطفال في الجنوب للاستفادة القصوى من ضوء الشمس.
استخدم نوافذ كبيرة الحجم مع ستائر وستائر بألوان فاتحة كغطاء للنوافذ. ضع في اعتبارك وضع النافذة وفقاً للغرفة والجدار. على سبيل المثال، استخدام نافذة عمودية في منطقة الطابق الأرضي يمكن أن يستفيد أكثر من ضوء النهار الطبيعي.
المناور هي طريقة بسيطة لإدخال الضوء إلى الغرف الموجودة أسفل مستوى السقف مباشرة. المناور فوق السلالم، على سبيل المثال، يمكن أن تجلب الضوء إلى وسط المنزل.
ضع مرآة على جدار مجاور لنافذة أو مقابل نافذة. عند وضعها بجانب نافذة، ستحاكي المرآة النافذة وتجعلها تبدو وكأن لديك المزيد من النوافذ في الجدار. عند وضعها في المقابل، ستعكس المرآة الضوء والمناظر من النافذة.
الأسطح العاكسة مثل لوح الزجاج الخلفي المطلي يمكن أن تعكس الضوء وتجعل المكان يبدو أكثر إضاءة عندما تكون النوافذ محدودة.
الأسقف التي تكون أفتح قليلاً من الجدران هي خيار جيد لعكس الضوء. اللون الأبيض المسطح هو الأفضل إذا كانت جدرانك بيضاء، ولكن إذا كان لديك جدران داكنة، فتأكد من اختيار لون أفتح قليلاً على السقف. كنقطة أخيرة، فإن استخدام مصابيح الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) والمصابيح الفلورية المدمجة (CFL) قد أحدث ثورة في الإضاءة الموفرة للطاقة.

بلقيس أكرم محمد، طالبة هندسة التصميم الداخلي في جامعة الخليج، البحرين

خطوات بسيطة لاختراق ضوء النهار

يمكن تحقيق أقصى قدر من اختراق ضوء النهار من خلال الجمع بين التخطيط الحضري الذكي، والهندسة المعمارية، والتصميم الداخلي. إذا تم تنفيذ هذه الأجزاء الثلاثة بذكاء، فسنحصل على ضوء عالي الجودة دون السماح بدخول الحرارة إلى المساحة الداخلية.
كمصممة داخلية، أعتقد أن الألوان والمواد وتوجيه الأثاث لها علاقة كبيرة بضوء النهار. يمكننا أن نرى في الوقت الحاضر أن الناس غالباً ما يستخدمون جدرانًا داكنة اللون أو ورق حائط مع العلم بظروفنا المناخية الحارة والرطبة في الغالب؛ يجب أن نتجنب استخدام الجدران الداكنة لأن هذه الألوان تتطلب مزيداً من الضوء الاصطناعي؛ لذلك يجب أن نتحول إلى الألوان الفاتحة.
ثانياً، للمواد أيضاً تأثير كبير على ضوء النهار؛ يجب أن يتم تحديد المواد التي نستخدمها في المساحة الداخلية بحكمة؛ البلاط اللامع للأرضيات خيار جيد لأنه سيعكس ضوء النهار الذي يسقط من النوافذ. واحدة من أفضل المواد للاستخدام داخل الجدران هي الطوب الزجاجي؛ فهو سيوفر ضوء النهار بألوان مختلفة دون أي اكتساب للحرارة في المساحة الداخلية ولأنه يحتوي على فراغ يوفر العزل نفسه. استخدام هيكل الفسيفساء هو أيضاً واحدة من أفضل التقنيات للسماح بضوء النهار وتقليل الحرارة. هياكل الفسيفساء بارزة جداً في الإسكان العامي في البحرين. يمكن أن يؤدي توجيه الأثاث الخاطئ أيضاً إلى تقليل ضوء النهار داخل المساحة الداخلية؛ فمنع النوافذ عن غير قصد عند ترتيب أثاثك يمكن أن يقلل من الضوء الطبيعي للغرفة. أعد ترتيب مساحتك للحفاظ على مصادر الضوء الطبيعي حرة وغير معاقة. احتفظ بالقطع الأكبر نحو وسط الغرفة. حتى الحلي الصغيرة على حافة النافذة تحجب قدراً مفاجئاً من الضوء. للحصول على أفضل النتائج، لا تنسَ الحفاظ على مساحاتك الخارجية. قم بقص التحوطات أو الفروع بعيداً عن النوافذ. أيضاً، فكر بعناية في وضع أراجيح الشرفة وأثاث الفناء الآخر. ستزيد هذه الخطوات من الضوء الطبيعي داخل منزلك.

أشوتوش جها، مهندس معماري أول في شركة MEBEC

يجب أن يكون الحفاظ على الطاقة على رأس الأجندة

يجب أن يكون الحفاظ على الطاقة أو تحسينها في أي مبنى على رأس أجندة أي مصمم. يجب أن يتعامل أحد نهج التصميم مع ضوء النهار.
استخدام ضوء النهار الفعال في منطقة الخليج منطقي تماماً؛ فهذه المنطقة تنعم بالكثير من ضوء الشمس على مدار العام.
استراتيجية التصميم السلبي في مرحلة المفهوم تحدث كل الفرق من أجل دمج ضوء النهار في معظم المناطق المشغولة في أي مبنى.
يمكن أن يحدث دمج ضوء النهار على مرحلتين... الأولى لتقليل اكتساب الحرارة الشمسية والثانية لاستهلاك ضوء طبيعي خالٍ من الوهج داخل المبنى.
تخطيط الموقع، وتوجيه المبنى، والكتلة في مرحلة مبكرة من التصميم أمر مهم. (تقليل اكتساب الحرارة الشمسية)
1. يساعد التوجيه الصحيح لأي مبنى في تقليل اكتساب الحرارة الشمسية ويظل المبنى مريحاً حرارياً للشاغلين.
2. يوفر توجيه معين مزيداً من التعرض للشمس، وفهم مسار الشمس وسلوكها في أجزاء مختلفة من العام هو المفتاح لأي مصمم.
3. يمكن أن توفر كتلة المشروع ظلاً وتقلل من اكتساب الحرارة الشمسية.

بينما نقلل من اكتساب الحرارة الشمسية، من المهم أيضاً الحصول على ضوء نهار كافٍ من أجل تقليل الإضاءة النهارية الاصطناعية خلال النهار.
1. جلب ضوء النهار عبر فتحات النوافذ على ارتفاعات مناسبة هو المفتاح ومن المهم أن يتم دمجها مع الصورة العامة وجماليات المبنى.
2. إذا كان المصمم على دراية بعمق لوح الأرضية الذي سيعمل من منظور ضوء النهار، فهذا يساعد كثيراً، خاصة في المباني المكتبية والسكنية.
3. عناصر وتقنيات التصميم مثل البروز، وآبار الضوء، ورفوف الضوء، والستائر العاكسة وما إلى ذلك هي مفاتيح لدمج ضوء النهار في المبنى.

ابتسام محمد زياد الحوتري، محاضرة في هندسة التصميم الداخلي، جامعة الخليج البحرين

الحاجة إلى التهوية الطبيعية

التهوية الطبيعية هي عملية توريد الهواء إلى مساحة داخلية وإزالته منها دون استخدام أنظمة ميكانيكية. وهي تشير إلى تدفق الهواء الخارجي إلى مساحة داخلية نتيجة لاختلافات الضغط الناشئة عن القوى الطبيعية. هناك نوعان من التهوية الطبيعية التي تحدث في المباني: التهوية المدفوعة بالرياح والتهوية المدفوعة بالطفو. تنشأ التهوية المدفوعة بالرياح من الضغوط المختلفة التي تخلقها الرياح حول مبنى أو هيكل، وتتشكل فتحات على المحيط تسمح بعد ذلك بالتدفق عبر المبنى. تحدث التهوية المدفوعة بالطفو نتيجة لقوة الطفو الاتجاهية التي تنتج عن اختلافات درجات الحرارة بين الداخل والخارج. نظراً لأن المكاسب الحرارية الداخلية التي تخلق اختلافات في درجات الحرارة بين الداخل والخارج يتم إنشاؤها بواسطة عمليات طبيعية بما في ذلك حرارة الناس، وتأثيرات الرياح متغيرة، تسمى المباني ذات التهوية الطبيعية أحياناً "المباني المتنفسة".
يتم تقديم إرشادات التصميم في لوائح البناء والأدبيات الأخرى ذات الصلة وتشمل مجموعة متنوعة من التوصيات في العديد من المجالات المحددة مثل:
ل موقع المبنى وتوجيهه
ل شكل المبنى وأبعاده
ل التقسيمات الداخلية والتخطيط
ل تصنيفات النوافذ، والتشغيل، والموقع، والأشكال
ل أنواع الفتحات الأخرى (الأبواب، المداخن)
ل طرق البناء والتفصيل (التسرب)
ل العناصر الخارجية (الجدران، الشاشات)
ل ظروف التخطيط الحضري
ل تعظيم التهوية المستحثة بالرياح من خلال وضع قمة المبنى بشكل عمودي على رياح الصيف
ل يجب أن تكون عروض المنطقة ذات التهوية الطبيعية ضيقة (بحد أقصى 13.7 متر [45 قدماً])
ل يجب أن تحتوي كل غرفة على فتحتي توريد وعادم منفصلتين.
• يجب أن تكون فتحات النوافذ قابلة للتشغيل من قبل الشاغلين
• فكر في استخدام النوافذ العلوية أو المناور ذات التهوية.