Eduardo Souza
عند تطوير أي مشروع معماري، توجد نقاط انطلاق متعددة وممكنة. يبدأ بعض المعماريين بالحجم، وينحتون الشكل تدريجياً في حوار مع سياقه. بينما يبدأ آخرون من القطاع الطولي، ويقوم البعض بتنظيم المشروع حول التخطيط الوظيفي للمخطط. لا توجد طريقة صحيحة أو خاطئة، بل مقاربات متميزة تعكس طرقًا مختلفة للتفكير في العمارة وصنعها. ومع ذلك، منذ الانتشار الواسع للألواح الشمسية والطاقة الكهروضوئية، ظهر نمط متكرر.. تُقدم هذه الأنظمة دائمًا تقريبًا في مراحل لاحقة من العملية، وتُصاغ كتحسينات تقنية أو استجابات للمتطلبات التنظيمية وكفاءة الطاقة. ونتيجة لذلك، غالبًا ما تُعامل كعناصر ثانوية، تُنقل عادةً إلى أسطح المنازل أو المناطق الأقل وضوحًا وتُفصل عن اللغة المعمارية للمبنى.
يعزز هذا الفصل التصور بأن الطاقة الشمسية مكون تقني يجب استيعابه، بدلاً من كونها عنصرًا قادرًا على المشاركة في الحوار المعماري. ومع ذلك، تعكس بعض المقاربات المعاصرة هذا المنطق من خلال التعامل مع الواجهات كأسطح نشطة مولدة للطاقة، ودمج الأنظمة الكهروضوئية مباشرة في التكوين المعماري. وفي هذا السياق، يبرز مفهوم الخلايا الكهروضوئية المدمجة في المباني “BIPV”، إلى جانب عمل الشركة الدنماركية SolarLab، التي تطور واجهات شمسية كأنظمة معمارية متكاملة. تجمع هذه الأنظمة بين الألواح الكهروضوئية القائمة على الزجاج، ومنطق الواجهات المهواة، واستراتيجيات البناء المتكاملة. ومن خلال الجمع بين المادية، وأداء الطاقة، والتعبير المعماري في نظام واحد، تعمل الشركة عبر مجموعة واسعة من أحجام المشاريع، بغض النظر عن نوع المبنى أو حجمه.
اختبار دمج الطاقة الشمسية في مرحلة المفهوم
لكي يكون هذا المستوى من التكامل ممكنًا منذ المراحل الأولى للتصميم، فإن أحد التحديات الرئيسية التي يواجهها المهندسون المعماريون هو عدم اليقين في بداية العملية. بدون معلومات أولية عن إمكانات الطاقة، أو الآثار المكانية، أو نطاقات التكلفة، غالبًا ما يتم تأجيل القرارات المتعلقة بالواجهات الشمسية. في هذه المرحلة الحرجة، تنظم SolarLab عملها حول مرحلة نطاق أولية، حيث تشكل الرسومات ثلاثية الأبعاد ونماذج الكتل المقدمة من فرق التصميم الأساس لمحاكاة إنتاج الكهرباء. يتم دعم ذلك من خلال تصورات ثلاثية الأبعاد ورسوم بيانية للأداء تسمح بتقييم سيناريوهات مختلفة منذ المفاهيم الأولية. من خلال ربط إنتاج الطاقة، وتوزيع الواجهة، وتقديرات التكلفة الأولية، توفر هذه العملية مدخلات تقنية لاتخاذ قرارات مستنيرة في وقت مبكر من المشروع.
يتيح هذا النهج اختبار ما إذا كانت استراتيجية واجهة معينة تتوافق مع أهداف المشروع، أو ما إذا كانت هناك حاجة لتعديلات في التوجيه، أو التعبير، أو توزيع السطح. وهو يدعم اتخاذ القرارات المعمارية دون فرض قيود شكلية صارمة، مما يسمح لإمكانات الطاقة الشمسية بالعمل كمعامل تصميم آخر إلى جانب ضوء النهار، والمناظر، والبرنامج، والسياق الحضري، مع بقاء مسارات تصميم متعددة مفتوحة.
من تطوير التصميم إلى التنفيذ
مع انتقال المشروع إلى مرحلة تطوير التصميم، تتعاون SolarLab بشكل وثيق مع فرق التصميم المعماري، وتقدم الدعم الفني المستمر. تجمع هذه المرحلة بين الأدوات الرقمية، والمبادئ التوجيهية للتصميم، والعينات المادية، وحلول البناء الخاصة بالمشروع لتوضيح الأسئلة المفتوحة عند ظهورها. عند الضرورة، يتم إنتاج نماذج أولية للألواح، أو أنظمة التثبيت، أو نماذج وهمية للواجهات للتأكد من صحتها فنياً، والمراجعة التنظيمية، ودعم تقديم العطاءات وتخطيط التركيب.
يتمحور سير العمل حول الجانب المعماري، معتمدًا على فرق متعددة التخصصات تجمع المهندسين المعماريين والمهندسين معًا منذ البداية، مما يسمح بتطور النية الجمالية والأداء الفني بالتوازي. يساهم المهندسون المعماريون ضمن الفريق في مناقشات التصميم حول التناسب، والإيقاع، والمادية، والتعبير الواجهي، ويعملون مع فرق المشروع لاستكشاف معالجات الأسطح المخصصة، وتنسيقات الألواح، واستراتيجيات التكوين المصممة خصيصًا لكل مبنى. بالتوازي، يترجم المهندسون هذه الطموحات إلى حلول قوية من الناحية الفنية، مما يضمن تلبية المنطق الهيكلي، وأداء الطاقة، والمتطلبات التنظيمية دون تضييق مساحة التصميم المتاحة.
مع تقدم المشاريع، يعتمد هذا التعاون متعدد التخصصات بشكل متزايد على التنسيق الرقمي. تلعب أدلة التصميم وأدوات نمذجة معلومات البناء “BIM” دورًا مركزيًا من خلال دمج أنظمة الخلايا الكهروضوئية المدمجة في المباني “BIPV” مباشرة في نماذج البناء الرقمية. تسمح كائنات BIM التي طورتها الشركة، والمتاحة لمنصات مثل SketchUp و Rhino و Grasshopper و Archicad و Revit، بمعاملة الألواح الشمسية كمكونات معمارية بدلاً من أنظمة خارجية. تربط هذه الكائنات، المرتبطة بالبيانات الهندسية والمادية والبيئية والأدائية، منطق التجميع ووزن النظام وتقديرات إنتاج الطاقة ضمن بيئة تصميم واحدة. يقلل هذا الإطار الرقمي المشترك الاحتكاك بين النية المعمارية والمتطلبات الفنية. وبدلاً من الاعتماد على التسليمات الخطية بين التصميم والهندسة، تدعم سير العمل القائمة على BIM التوافق المستمر، مما يسهل دمج BIPV في أنظمة الواجهات المعقدة.
أخيرًا، خلال مرحلة التنفيذ، بمجرد الانتهاء من التصميم المعماري والموافقة الهيكلية عليه، تتقدم العملية إلى هندسة الإنتاج وتصنيع وتجميع أنظمة الواجهات الشمسية. بعد عمليات التفتيش من قبل جهات خارجية، يتم تسليم مكونات الواجهة مع أدلة تركيب مفصلة، ويتم تعبئتها وشحنها للتركيب والتشغيل من قبل الفرق المحلية. في هذه المرحلة، يضمن العمل الذي تم إنجازه في المراحل المبكرة أن يصبح البناء استمرارًا مباشرًا لعملية التصميم، بدلاً من أن يكون استجابة تصحيحية للتكامل المتأخر.
إن النضج المتزايد لهذه الأنظمة البيئية للتصميم الرقمي يغير طريقة تصور الواجهات الشمسية وتقديمها. من خلال تمكين المهندسين المعماريين من اختبار التوافق والأداء وقابلية البناء منذ المراحل الأولى، تعيد سير العمل هذه وضع الخلايا الكهروضوئية المدمجة في المباني “BIPV” كنظام معماري بدلاً من كونها إضافة تقنية. وبالتالي، يمكن استكشاف الواجهات الشمسية وتقييمها وصقلها بنفس الدقة المطبقة على استراتيجيات الغلاف الأخرى، مما يدعم هندسة معمارية يتم فيها دمج توليد الطاقة من خلال منطق التصميم بدلاً من فرضها بعد اكتمال قرارات تشكيل الشكل.
المصدر: arch daily