الطاقة

أبنية – خاص

مع تزايد الاهتمام بالاستدامة وتقليل البصمة الكربونية، برزت الأبنية المكتفية ذاتيًا كحلول مبتكرة تجمع بين الكفاءة البيئية والجدوى الاقتصادية. تهدف هذه المباني إلى تقليل الاعتماد على الموارد الخارجية من خلال إنتاج الطاقة، إدارة المياه، والتعامل مع النفايات بشكل مستقل، مما يسهم في خلق بيئة معيشية مستدامة ويحقق وفورات مالية على المدى الطويل.​

مفهوم الأبنية المكتفية ذاتيًا

تشير الأبنية المكتفية ذاتيًا إلى تلك المباني المصممة لتلبية احتياجاتها من الطاقة والمياه دون الاعتماد على الشبكات العامة. يتحقق ذلك عبر دمج تقنيات متقدمة مثل أنظمة الطاقة المتجددة، جمع مياه الأمطار، ومعالجة المياه الرمادية. تسعى هذه المباني إلى تحقيق توازن بين الاستهلاك والإنتاج، مما يقلل من التأثير البيئي ويعزز الاستقلالية. على سبيل المثال، يمكن أن تعتمد هذه المباني على الألواح الشمسية وتوربينات الرياح لتوليد الكهرباء، مما يقلل من الاعتماد على الوقود الأحفوري ويخفض انبعاثات الكربون.​

الكفاءة البيئية للأبنية المكتفية ذاتيًا

تسهم الأبنية المكتفية ذاتيًا في تقليل التأثير البيئي من خلال تقنيات متعددة. استخدام أنظمة الطاقة المتجددة يقلل من انبعاثات الغازات الدفيئة، بينما تسهم أنظمة جمع مياه الأمطار ومعالجة المياه الرمادية في تقليل استهلاك المياه العذبة. بالإضافة إلى ذلك، تساهم هذه المباني في تقليل النفايات من خلال إعادة التدوير والاستخدام الفعّال للموارد. وفقًا لمجلة القافلة، تعتمد هذه المباني على الجمع بين كفاءة استخدام الطاقة وتوليد الطاقة المتجددة الكافية للبناء وسكانه من مصادر صديقة للبيئة، مما يقلل من الاعتماد على الشبكات التقليدية ويعزز الاستدامة البيئية.

الكفاءة الاقتصادية للأبنية المكتفية ذاتيًا

بالإضافة إلى الفوائد البيئية، توفر الأبنية المكتفية ذاتيًا مزايا اقتصادية ملموسة. تقليل الاعتماد على مصادر الطاقة الخارجية يؤدي إلى خفض فواتير الكهرباء والمياه. وعلى الرغم من أن تكاليف البناء الأولية قد تكون أعلى بسبب دمج التقنيات المتقدمة، إلا أن التوفير في تكاليف التشغيل والصيانة على المدى الطويل يعوض هذه التكاليف. وفقًا لموقع “مهندسون معماريون من أجل الاستدامة”، فإن المنازل المكتفية ذاتيًا تسمح بتوفير يصل إلى 75٪ من استهلاك الطاقة، مما يعزز الجدوى الاقتصادية لهذه المباني.

تحديات تحقيق الاكتفاء الذاتي في الأبنية

رغم الفوائد العديدة، تواجه الأبنية المكتفية ذاتيًا تحديات تشمل التكاليف الأولية المرتفعة والتعقيدات التقنية المرتبطة بدمج أنظمة متعددة. بالإضافة إلى ذلك، قد تتطلب هذه المباني تغييرات في البنية التحتية والتصميم التقليدي، مما يستدعي تعاونًا بين المهندسين المعماريين، المهندسين المدنيين، وخبراء الطاقة لتحقيق النتائج المرجوة. ومع ذلك، فإن التقدم المستمر في التقنيات وتزايد الوعي البيئي يسهمان في تقليل هذه التحديات مع مرور الوقت.​

أمثلة واقعية على الأبنية المكتفية ذاتيًا

توجد العديد من الأمثلة العالمية على الأبنية المكتفية ذاتيًا. على سبيل المثال، في مدينة دبي، تم تطوير “مجمع المدينة المكتفية ذاتيًا” الذي يدمج بين إنتاج الطاقة، تنقية المياه، وإنتاج الغذاء داخل المبنى نفسه. تم تصميم المباني بحيث تحتوي على أنظمة إدارية ذاتية تدمج بين إنتاج الطاقة، تنقية المياه، وإعادة تدوير المواد، مما يجعلها نموذجًا رائدًا في مجال الاستدامة الحضرية. بالإضافة إلى ذلك، تم تجهيز الشقق السكنية بشرفات توفر مساحات للعيش والعمل في الهواء الطلق، مع تجهيزات للعمل عن بُعد باستخدام شبكة 5G، مما يعزز من التواصل الاجتماعي وتبادل الموارد بين السكان.

تُعد الأبنية المكتفية ذاتيًا نموذجًا مستقبليًا يسعى لتحقيق التوازن بين الكفاءة البيئية والاقتصادية. من خلال دمج التقنيات المتقدمة والتصميم المستدام، يمكن لهذه المباني تقليل التأثير البيئي وتوفير تكاليف التشغيل، مما يجعلها خيارًا مثاليًا للمستقبل الحضري المستدام.​

أبنية – خاص

لطالما كان تسخير الرياح مصدرًا مهمًا للطاقة منذ آلاف السنين، حيث كانت طواحين الهواء تُستخدم لطحن الحبوب وضخ المياه، بينما أصبحت توربينات الرياح اليوم من أهم مصادر الطاقة المتجددة في العالم. ومع التطورات التكنولوجية الحديثة، تتوسع إمكانية استخدام الرياح كمصدر نظيف ومستدام للطاقة، مما يفتح الباب أمام مستقبل أكثر ذكاءً وكفاءةً في توليد الكهرباء. فكيف تطورت هذه التقنية، وما هي استراتيجيات البناء التي تجعلها أكثر فاعلية، وما هو مستقبلها في ظل التطور التكنولوجي المستمر؟

كيف تعمل طواحين الهواء؟

تُعد طواحين الهواء من أقدم التقنيات التي استخدمها البشر لتوليد الطاقة الميكانيكية، حيث تعتمد على دوران الشفرات بفعل الرياح لتشغيل آلية داخلية تستخدم في طحن الحبوب أو ضخ المياه. ظهرت أولى طواحين الهواء في القرن التاسع الميلادي، وانتشرت لاحقًا في أوروبا خلال القرنين الثامن عشر والتاسع عشر بفضل الثورة الصناعية، حيث لعبت دورًا محوريًا في دعم الإنتاج الزراعي والصناعي من خلال توفير مصدر طاقة مجاني ومستدام.

تعتمد طواحين الهواء التقليدية على تصميم بسيط وفعال، حيث يتم بناؤها باستخدام هيكل خشبي أو معدني متين، مع شفرات كبيرة تعمل على التقاط أكبر كمية ممكنة من الرياح لضمان استمرارية الدوران. نظرًا لكونها قريبة من سطح الأرض، تحتاج هذه الطواحين إلى شفرات أكبر حجمًا لتعويض ضعف التيارات الهوائية عند هذا الارتفاع مقارنة بالتيارات الأقوى في الطبقات الجوية العليا.

تتميز طواحين الهواء بسهولة الصيانة وانخفاض تكاليف التشغيل، مما جعلها أداة فعالة واقتصادية استخدمت بكثرة في المناطق الريفية والزراعية. وفرت هذه الطواحين طاقة ميكانيكية مجانية ساعدت في تشغيل المطاحن والمضخات المائية، مما ساهم في تحسين الإنتاج الزراعي وتقليل الاعتماد على مصادر الطاقة الأخرى. بفضل بساطتها وكفاءتها، استمرت طواحين الهواء في العمل لعقود، وأصبحت رمزًا بارزًا في العديد من المناطق الريفية حول العالم.

كيف تعمل توربينات الرياح؟

 على عكس طواحين الهواء التقليدية التي كانت تُستخدم للطحن وضخ المياه، فإن توربينات الرياح الحديثة تعمل على تحويل الطاقة الحركية للرياح إلى طاقة كهربائية. تعتمد هذه العملية على دوران الشفرات بفعل الرياح، مما يؤدي إلى تحريك مولد كهربائي داخل التوربين. يقوم المولد بتحويل الطاقة الميكانيكية الناتجة عن دوران الشفرات إلى تيار كهربائي يمكن استخدامه مباشرةً لتغذية المنازل والشبكات الكهربائية أو تخزينه لاستخدامه لاحقًا في البطاريات أو أنظمة التخزين الأخرى.

تعتمد توربينات الرياح على تصميم متطور يمكّنها من تحقيق أقصى كفاءة ممكنة في توليد الكهرباء. يبلغ ارتفاع التوربينات الحديثة حوالي 280 قدمًا (85 مترًا)، مما يسمح لها بالتقاط التيارات الهوائية القوية التي توجد في طبقات الجو العليا، حيث تكون الرياح أكثر استقرارًا وأقوى مما هو عليه قرب سطح الأرض.

لضمان أقصى كفاءة في إنتاج الطاقة، تحتوي التوربينات على مولدات كهربائية عالية الأداء متصلة بأنظمة تروس متقدمة، حيث تعمل هذه التروس على زيادة سرعة الدوران وتحسين عملية التحويل الكهربائي. كما أن هذه التوربينات قادرة على التكيف مع سرعة الرياح، حيث تبدأ في العمل عند سرعات رياح تتراوح بين 8-16 كيلومترًا في الساعة، بينما تُغلق تلقائيًا عند 96 كيلومترًا في الساعة لمنع حدوث أي ضرر هيكلي نتيجة الرياح القوية.

أهمية توربينات الرياح في الطاقة المتجددة

تُعتبر توربينات الرياح واحدة من أكثر الحلول استدامةً في قطاع الطاقة المتجددة، حيث تعتمد على مصدر طبيعي متجدد لا ينضب، مما يجعلها خيارًا جذابًا في مواجهة تغير المناخ. توفر هذه التوربينات طاقة نظيفة دون انبعاثات كربونية، مما يساعد في تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري وتقليل التلوث البيئي. وبفضل التحسينات المستمرة في التكنولوجيا، أصبحت مزارع الرياح أكثر كفاءة من أي وقت مضى، مما يسمح بإنتاج كميات كبيرة من الكهرباء بطريقة صديقة للبيئة.

من بين المزايا الرئيسية لتوربينات الرياح أنها لا تحتاج إلى وقود خارجي بعد تركيبها، مما يقلل تكاليف التشغيل على المدى الطويل. يمكن لهذه التوربينات أن تعمل لمدة تصل إلى 25 عامًا أو أكثر مع الحد الأدنى من الصيانة، مما يجعلها استثمارًا طويل الأجل. كما أن إمكانية دمجها مع الشبكات الكهربائية تجعلها خيارًا فعالًا لتوليد الكهرباء على نطاق واسع، سواء من خلال مزارع الرياح الكبيرة المتصلة بالشبكة الوطنية أو في المناطق النائية التي تعتمد على مصادر طاقة محلية ومستدامة.

تحدِّيات تتم مواجهتها

على الرغم من فوائدها الكبيرة، إلا أن هناك بعض التحديات التي تواجه انتشار توربينات الرياح. من أبرز هذه التحديات التكلفة الأولية المرتفعة، حيث يتطلب بناء التوربينات وتأسيس مزارع الرياح استثمارًا كبيرًا في البنية التحتية والتكنولوجيا. ومع ذلك، فإن انخفاض تكاليف التشغيل والصيانة على المدى الطويل يجعلها استثمارًا مربحًا بمرور الوقت.

تُثار بعض المخاوف بشأن تأثير التوربينات على الحياة البرية، حيث يمكن أن تشكل الشفرات المتحركة خطرًا على الطيور والخفافيش. ولهذا السبب، يعمل الباحثون على تصميمات جديدة تقلل من هذا التأثير، مثل الشفرات ذات الألوان التي تحذّر الطيور، أو الأنظمة الذكية التي توقف التوربينات عند اقتراب الحياة البرية. بالإضافة إلى ذلك، تعتمد فعالية التوربينات بشكل كبير على سرعة الرياح، مما يعني أن المناطق ذات الرياح المنخفضة قد لا تكون مناسبة لإنشاء مزارع رياح فعالة. ومع ذلك، فإن التطورات التكنولوجية مثل التوربينات العائمة وتوربينات الرياح العمودية قد تساعد في التغلب على هذه العقبات، مما يجعل طاقة الرياح خيارًا أكثر انتشارًا وفعالية في المستقبل.

كيف ستساهم التكنولوجيا في تحسين كفاءة توربينات الرياح؟

مع تقدم التكنولوجيا، تلعب الابتكارات الحديثة دورًا حاسمًا في تحسين كفاءة توربينات الرياح وجعلها أكثر استدامة وفعالية. من بين هذه التطورات، الذكاء الاصطناعي الذي يُستخدم لتحليل سرعة الرياح واتجاهها، مما يسمح بتعديل زاوية الشفرات تلقائيًا لتحقيق أقصى استفادة من الطاقة المتاحة وتقليل الهدر. كما تعمل الشركات على تطوير مواد أكثر خفةً وقوةً، مثل الكربون والفايبرجلاس، والتي تساعد في زيادة متانة التوربينات وتقليل التأثير البيئي لصناعتها، مما يؤدي إلى تحسين كفاءتها على المدى الطويل.

بالإضافة إلى ذلك، تشهد صناعة توربينات الرياح العائمة تطورًا كبيرًا، حيث يتم تصميمها لتُثبت في المحيطات، مما يسمح لها بالتقاط الرياح القوية والمستقرة بعيدًا عن الشواطئ، وبالتالي إنتاج كهرباء أكثر استدامة. كما أن التخزين الفعال للطاقة أصبح عاملاً أساسيًا في تعزيز موثوقية توربينات الرياح، حيث يتم ربطها ببطاريات عملاقة تتيح تخزين الطاقة الفائضة واستخدامها في الأوقات التي تكون فيها الرياح منخفضة، مما يجعل الاعتماد على طاقة الرياح أكثر استقرارًا وفعالية

إلى أين يتجه العالم في استخدام طاقة الرياح؟

في عام 2018، شكلت الرياح حوالي 5% من إنتاج الكهرباء العالمي، ومن المتوقع أن يرتفع هذا الرقم بشكل كبير بحلول عام 2030.

وبحسب، ما أشار إليه تقرير صادر عن مؤسسة الأبحاث المستقلة “إمبر” المعنية بشؤون المناخ والطاقة ففي عام 2018، بلغت القدرة التراكمية العالمية لتوليد الكهرباء من طاقة الرياح 591,549 ميجاوات، بزيادة قدرها 9.6% مقارنة بالعام السابق. وفي عام 2022، وصلت نسبة مساهمة طاقة الرياح والطاقة الشمسية مجتمعة إلى مستوى قياسي بلغ 12% من إنتاج الكهرباء العالمي. من المتوقع أن تستمر هذه النسبة في الارتفاع مع التوسع المستمر في مشاريع الطاقة المتجددة عالميًا.​

اسكتلندا، على سبيل المثال، استثمرت بشكل مكثف في طاقة الرياح، حتى أنها قادرة الآن على إنتاج ضعف احتياجاتها الكهربائية من هذه المصادر المتجددة.

مع ازدياد الحاجة إلى تقليل انبعاثات الكربون، ستصبح توربينات الرياح عنصرًا أساسيًا في مزيج الطاقة العالمي.

من طواحين الهواء إلى مستقبل الطاقة المستدامة

على مدار أكثر من 1000 عام، لعبت طاقة الرياح دورًا مهمًا في تلبية احتياجات الإنسان، بدءًا من طواحين الهواء التقليدية التي استخدمت للطحن والضخ، وصولًا إلى توربينات الرياح الحديثة التي تُعد اليوم من أهم مصادر الطاقة المتجددة.

ومع التقدم التكنولوجي، تتحسن كفاءة التوربينات وتقل تكاليفها، مما يجعلها خيارًا استراتيجيًا لاقتصاد مستدام يعتمد على الطاقة النظيفة. وبفضل الابتكارات في الذكاء الاصطناعي، والتصميمات الذكية، والتوربينات العائمة، نحن على أعتاب ثورة جديدة في استخدام طاقة الرياح.

أبنية – متابعات

أعلنت الهيئة العامة للإحصاء، نتائج نشرة إحصاءات الطاقة المنزلي في المملكة العربية السعودية لعام 2023م، وأوضحت نتائج النشرة أن منطقة الرياض استحوذت على النصيب الأعلى من استهلاك الطاقة الكهربائية للقطاع السكني بنسبة 28.1 %، تليها منطقة مكة المكرمة بنسبة 25.5 %، كما بلغت نسبة استهلاك الطاقة الكهربائية في المنطقة الشرقية 16.7%، مشيرة إلى أن منطقة الباحة هي الأقل استهلاكًا للطاقة الكهربائية بنسبة 0.9 % على مستوى المناطق الإدارية وفقا لما نشرته الرياض.

كما أظهرت نشرة إحصاءات الطاقة المنزلي أن متوسط ساعات التشغيل الأسبوعي للأجهزة الكهربائية لتسخين المياه بلغ 62.1 ساعة أسبوعيًّا خلال عام 2023م، فيما بلغ متوسط ساعات التشغيل الأسبوعي للتكييف 51.5 ساعة أسبوعيًّا، بينما بلغ متوسط ساعات التشغيل الأسبوعي للتدفئة 17.9 ساعة أسبوعيًّا، وأما فيما يخص الأجهزة الكهربائية المستخدمة للطبخ فقط بلغ متوسط ساعات التشغيل الأسبوعي 6.8 ساعات أسبوعيًّا.

وأفادت أن نسبة الأسر المهتمة جدًّا بترشيد استهلاك الطاقة بلغت 92.1 % خلال عام 2023م، كما بلغت نسبة الأسر التي تطبق تعليمات ترشيد الطاقة في استخدام الأجهزة الكهربائية في المسكن 83.6 %، بينما بلغت نسبة الأسر التي ترغب بإنفاق بعض المال لاستبدال الأجهزة القديمة بأجهزة حديثة ذات كفاءة طاقة أعلى 55.2 %، كما تشير النتائج إلى أن 42.3 % من الأسر ترغب باستخدام الطاقة الشمسية في المسكن على مستوى المملكة.

وبينت نتائج النشرة أن نسبة المساكن التي تستخدم أشكال الطاقة المختلفة للطبخ في القطاع السكني بلغت 98.4 % خلال عام 2023م، كما أوضحت النتائج أن نسبة المساكن التي تستخدم مادة الغاز “غاز الطبخ” 89 % من نسبة أشكال الطاقة المستخدمة للطبخ، بينما بلغت نسبة المساكن التي تستخدم الكهرباء للطبخ 9.3 %، أما فيما يخص المساكن التي تستخدم الأنواع الأخرى من أشكال الطاقة المختلفة للطبخ فقد بلغت نسبتها 0.1 %.

يُذكر أن نشرة إحصاءات الطاقة المنزلي تعتمد على مصدرين للبيانات هما بيانات من مسح الطاقة المنزلية وبيانات من السجلات الإدارية من وزارة الطاقة، كما تعرض نتائج النشرة بيانات عن استخدامات الطاقة بأشكالها المختلفة في المسكن حسب أنواع المساكن وحيازتها في المملكة العربية السعودية.

أبنية – خاص

مع تزايد النشاط السكاني والصناعي في المدن الكبرى، يزداد الطلب على الطاقة بشكل ملحوظ، مما يؤدي إلى الحاجة الملحة لإيجاد حلول مبتكرة لتحسين إدارة استهلاك الطاقة داخل المباني، التي تمثل أحد أكبر مصادر الاستهلاك. ويتطلب هذا تحسين أداء الأنظمة الذكية وتقنيات التحكم الحديثة للحد من الفاقد في الطاقة، وتحقيق سبيل واقعي لمنظومة مُستدامة داخل الأبنية.

ماذا تعني المباني الذكية؟
المباني الذكية في المناطق الحضرية هي منشآت تعتمد على تقنيات متقدمة مثل إنترنت الأشياء “IoT” والذكاء الاصطناعي لتحسين كفاءة الطاقة، وزيادة الراحة، وضمان استدامة البيئة. تُجهز هذه المباني بأجهزة استشعار وأنظمة تحكم ذكية تقوم بمراقبة وإدارة استهلاك الطاقة والخدمات بشكل متكامل. من خلال جمع البيانات الحية وتحليلها، تستطيع هذه المباني التفاعل مع الظروف المحيطة وتعديل استهلاك الطاقة، مما يساهم في تقليل التكاليف وتعزيز استدامة البيئة الحضرية.

استخدام الذكاء الاصطناعي في إدارة الطاقة
يؤدي الذكاء الاصطناعي دورًا حيويًا في إدارة استهلاك الطاقة داخل المباني الذكية. فمن خلال استخدام تقنيات التعلم العميق، يمكن تحليل البيانات التاريخية، مثل معلومات الطقس وخصائص المباني، لتوقع استهلاك الطاقة بدقة. وتتيح هذه التنبؤات للمباني تحسين استهلاكها للطاقة وتقليل الفاقد، مما يسهم في اتخاذ قرارات أكثر فعالية في إدارة الموارد.

دمج تقنيات Industry 4.0 وإنترنت الأشياء “IoT”
يتم تعديل استهلاك الطاقة في المباني الذكية من خلال دمج تقنيات الصناعة 4.0 وإنترنت الأشياء “IoT”. تُركب أجهزة استشعار ذكية لقياس استهلاك الطاقة بشكل مستمر، مما يوفر بيانات حية. وترتبط هذه الأجهزة بالشبكة، مما يمكّن المبنى من تعديل استهلاكه للطاقة استنادًا إلى هذه البيانات والتغيرات اللحظية في ظل ظروف مثل درجة الحرارة أو عدد الأشخاص الموجودين.
من خلال هذا النظام الذكي، يتم تحقيق تحكم أكثر دقة في استهلاك الطاقة، مما يؤدي إلى تحسين كفاءة الطاقة وتخفيض التكاليف.

إطار مقترح.. ماذا تعني الشبكات العصبية التلافيفية “CNN”؟
في دراسة بعنوان “AI-powered deep learning for sustainable industry 4.0 and internet of things: Enhancing energy management in smart buildings”، تم اقتراح إطار يعتمد على تقنيات التعلم العميق مثل الشبكات العصبية التلافيفية “CNN” لتوفير حلول أكثر كفاءة في إدارة الطاقة داخل المباني الذكية. يعتمد هذا النظام على مجموعة بيانات ASHRAE – Great Energy Predictor III لتدريب النموذج، مما يجعله أداة فعالة للتنبؤ بدقة باستهلاك الطاقة استنادًا إلى مجموعة متنوعة من العوامل المتغيرة.
يتضمن النظام آليات للكشف عن الشذوذ، مما يساعد في تحديد الأعطال والكفاءات غير الفعالة في إدارة الطاقة. من خلال تطبيق هذه الآليات، يمكن للنظام تحسين استهلاك الطاقة في الوقت الفعلي وتنفيذ استراتيجيات استجابة للطلب، مما يسهم في تقليل التكاليف وزيادة كفاءة الطاقة.

مقارنة الأداء مع الأساليب التقليدية
أظهرت نتائج الدراسة المنشورة في مجلة “Alexandria Engineering Journal” التابعة لجامعة الإسكندرية أن الإطار المقترح باستخدام الشبكات العصبية التلافيفية “CNN” وتقنيات إنترنت الأشياء “IoT” يحقق دقة تصل إلى 88%. وهذا يُمثل تحسينًا ملحوظًا مقارنة بالطرق التقليدية مثل SVM وELM وLSTM، وهي طرق تعليمية ونماذج شبكات تعليمية متكررة تتعامل مع استهلاك الطاقة على المدى الطويل. مما يبرهن على فعالية الأساليب الحديثة في تحقيق تحسينات كبيرة في التنبؤ بكفاءة الطاقة.
بناءً على ما تقدم، تسهم تقنيات الذكاء الاصطناعي وإنترنت الأشياء بشكل فعال في تحسين أداء الطاقة داخل المباني الذكية. ومن خلال دمج هذه التقنيات مع إدارة الطاقة في الوقت الفعلي، يمكن تحقيق نتائج مثالية فيما يتعلق بتوفير الطاقة وتقليل التكاليف.

Camilla Ghisleni

طوال تاريخ العمارة، كانت كفاءة الطاقة وانبعاثات ثاني أكسيد الكربون تعدُّ قضايا هامشية حتى أواخر القرن العشرين. وتوضح الدرجات المنخفضة لبعض المباني الحديثة الأيقونية في برنامج شهادة Energy Star هذه الحالة. لقد حصل مبنى MetLife/PanAm، الذي صممه والتر غروبيوس وبييترو بيلوسكي في عام 1963، على درجة محبطة تبلغ 39 “على مقياس من 0 إلى 100”. بينما حصل مبنى Lever House، الذي صممته شركة Skidmore, Owings & Merrill في عام 1952، على درجة 20. وكان أسوأ أداء هو مبنى Seagram الأيقوني الذي صممه ميس فان دير روه، وتم بناؤه في عام 1958، حيث حصل على 3 نقاط فقط. من ناحية أخرى، حصل اثنان من المباني الأرت ديكو الموقرة من الثلاثينيات، وهما مبنى كرايسلر ومبنى إمباير ستيت، على درجات 84 و80، نتيجة للتحسينات الكبيرة في أنظمة الميكانيكا والعزل الخاصة بهما.

في عصر التغير المناخي واستنفاد الموارد الطبيعية، جعل المباني القائمة أكثر استدامة وكفاءة في استخدام الطاقة ليس ممكنًا فحسب، بل ضروريًا، سواء كانت حديثة أو تقليدية أو محلية. ويُستخدم مصطلح “التحديث” على نطاق واسع لوصف مجموعة من التحسينات على مبنى قائم لضمان استجابته ومرونته وتكيفه الجيد مع تغير المناخ.

تأخذ مشاريع التحديث الناجحة في الاعتبار سياق المبنى وتاريخه وشاغليه. وتوفر الحلول الشاملة والمتوازنة الطاقة مع الحفاظ على بيئة داخلية مريحة وصحية. وبالنسبة إلى المباني الحديثة، تنشأ تحديات محددة، خصوصًا في الحفاظ على الهوية المعمارية للهيكل. ويزيد عدم وجود إرشادات عامة في السياسات العامة أو الأدبيات المتخصصة من تعقيد هذا الأمر.

على سبيل المثال، تعدُّ المساحات الكبيرة من الزجاج التي تميز العمارة الحديثة إحدى أكثر العوائق تأثيرًا على كفاءة الطاقة. إذ سعى المهندسون المعماريون في تلك الحقبة إلى دمج أكبر قدر ممكن من الزجاج في مبانيهم لزيادة الضوء الطبيعي إلى أقصى حد. بالإضافة إلى ذلك، بسبب التصميم المفتوح للطوابق، كانوا يهدفون إلى إزالة المادة من الجدران الخارجية، مما يجعلها رقيقة قدر الإمكان. ومع ذلك، يجب أن توفر هذه الميزات حماية حرارية أكبر وتؤدي إلى هدر كبير للطاقة.

في ضوء هذا التناقض، ركزت بعض الدراسات على وضع إرشادات لتكييف العمارة الحديثة مع السياق الحالي. وتشير هذه الدراسات إلى أنه يمكن تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بأكثر من 55% من خلال تحديث أغلفة المباني وتنفيذ التقنيات المتاحة والمثبتة. وتشمل هذه التقنيات استعادة الطاقة “وإن كان غير مستحب بالنسبة للمباني التي تحمل تصنيفًا تاريخيًا”، ودمج مصادر الطاقة المتجددة، مثل المضخات الحرارية التي تستخرج الحرارة من الأرض، والطاقة الكهروضوئية.

وتشير الأبحاث نفسها إلى أن التكاليف المقدرة لتحديث المباني التاريخية ذات الطوابق الثلاثة ستكون حوالي 300 يورو لكل متر مربع. بينما المباني ذات الطوابق الأحد عشر، ستكون بين 120 و150 يورو لكل متر مربع، بناءً على الوضع في بولندا حيث أُجريت الدراسة. كما تشير الأبحاث إلى أن التكاليف المقدرة للتحديث لكل ساكن تتراوح بين حوالي 4.000 و6.000 يورو، بحسب المبنى. وهذا يعني أن نسبة كبيرة من الساكنين قد لا تكون قادرة على تغطية هذه التكاليف، وستحتاج عمليات التجديد إلى دعم مالي. ومن بين هذه المبادرات الداعمة برنامج “موجة التجديد” للاتحاد الأوروبي، الذي أُطلق في عام 2020، ويشير إلى أن 1% فقط من المباني القديمة يتم تجديدها سنويًا ويهدف إلى زيادة معدل التجديد إلى 4% سنويًا.

بغض النظر عن الحلول التي تم العثور عليها، من المهم التأكيد على أن أضرارًا كبيرة يمكن أن تلحق بالممتلكات التاريخية باسم التحديثات الطاقية إذا لم تبدأ العملية من خلال النظر بعناية في شكل المبنى ومواده وخصائصه المعمارية الأخرى. في هذا السياق، ينبغي أن يكون الهدف تمكين المباني من تحقيق أفضل أداء ممكن بدلاً من فرض معايير القرن الحادي والعشرين عليها.

يشرح تشاندلر مكوي، مدير مبادرة الحفاظ على العمارة الحديثة، أنه لتحسين كفاءة الطاقة في المباني الحديثة، يجب أولاً تقييم الاستخدام الكلي للطاقة في المبنى، ثم إيجاد طرق لتحسينه بشكل شامل. إذا كانت النوافذ الزجاجية البسيطة جزءًا أساسيًا من هوية المبنى التاريخية، فيجب الحفاظ عليها، ويجب تحويل التركيز إلى مناطق أخرى يمكن إجراء التحسينات فيها. وتتطلب هذه العملية فهم المبنى والإبداع في إيجاد الحلول. ولا تفي معايير البناء بمعالجة القضايا مثل الأهمية التاريخية أو الطابع المعماري.

مثال ناجح هو تجديد مجمع حديث مكون من ثلاث بلوكات وخمسة عشر طابقًا في حي غراند بارك في بوردو. قاد عملية التجديد آن لاكاتون وجان فيليب فاسال، الفائزان بجائزة بريتزكر. ووفقًا لشعار المعماريين، “لا تهدم أبدًا، لا تزيل أو تستبدل، دائمًا أضف، تحول، وأعد الاستخدام”، شمل المشروع عملية دقيقة لاستعادة وتعزيز الميزات الرئيسية للتصميم الأصلي. كما تم تحسين الأداء الطاقي العام للمبنى، بشكل أساسي من خلال إضافة شرفات ونظام عزل حراري جديد للواجهة.

في عصر أصبحت فيه النقاط الخمس التي اقترحها لو كوربوزييه ذات أهمية متزايدة عندما يتم دمجها مع الهندسة المعمارية المستدامة والمستجيبة للبيئة، فإن تحويل المباني الحديثة يعني الحفاظ عليها نشطة ومتناغمة مع محيطها. وأهم من ذلك، أنها تقضي على الأعذار التي قد تبرر هدمها .

المصدر: arch daily

أبنية – خاص
في ظل تزايد القلق بشأن تغير المناخ والتأثيرات السلبية الناجمة عن استهلاك الموارد والطاقة في قطاع البناء، أصبح من الضروري تبني مفهوم العمارة المستدامة. الهدف من العمارة المستدامة هو تصميم وبناء مباني تستخدم موارد وطاقة أقل وتقلل من التأثير البيئي السلبي. في هذا المقال، سنناقش كيف يمكن للتصميم البيئي والعمارة المستدامة المساهمة في تقليل التأثير البيئي للمباني.

التصميم الذكي
يتعامل التصميم الذكي مع مبادئ التصميم التي تأخذ في الاعتبار التضاريس المحلية والظروف المناخية. يشمل ذلك توجيه المباني للاستفادة القصوى من الشمس واستخدام تكنولوجيا الظل لتبريد المباني بشكل طبيعي. من خلال تحسين العزل الحراري وتقديم حلول للتهوية الطبيعية، يمكن للتصميم الذكي أن يقلل من استهلاك الطاقة ويحسن راحة المستخدمين.

المواد المستدامة
استخدام المواد المستدامة والمصادر المحلية ضروري لتقليل استهلاك الطاقة والموارد وانبعاثات الغازات الدفيئة. يشمل ذلك استخدام مواد معاد تدويرها ومواد ذات تأثير بيئي منخفض. عند اختيار المواد المستدامة، يجب أن يُنظر أيضًا إلى عمر المادة وكيف يمكن إعادة تدويرها أو التخلص منها بشكل آمن.

كفاءة الطاقة
يعتبر تحسين كفاءة الطاقة في المباني عاملًا مهمًا للحد من تأثير البيئة. يمكن ذلك من خلال استخدام تكنولوجيات الطاقة المتجددة، مثل الطاقة الشمسية والطاقة الكهرومائية والطاقة الجيوحرارية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تحسين أداء المباني من حيث العزل والتهوية والتدفئة والتبريد، مما يقلل من الاعتماد على الطاقة غير المتجددة ويخفض فواتير الطاقة.

استخدام المياه بكفاءة
يمكن أن يساهم استخدام المياه المستدامة في تقليل استهلاك المياه والحفاظ على الموارد الطبيعية. يشمل ذلك إعادة استخدام المياه الرمادية، وتوفير مياه الامطار، واستخدام التركيبات والتجهيزات الموفرة للمياه. من خلال تطبيق هذه التقنيات، يمكن تحسين كفاءة استخدام المياه والحد من تأثير المباني على الموارد المائية المحلية.

الأراضي والتخطيط العمراني
التخطيط العمراني المستدام يشمل اختيار مواقع المباني بعناية للحد من التأثير على البيئة وتعزيز النقل المستدام. يعتبر تركيز التنمية في المناطق الحضرية والحد من التوسع العمراني استراتيجية مهمة للحفاظ على الموارد الطبيعية وتقليل استهلاك الطاقة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يساعد التخطيط العمراني الأخضر في تعزيز التنوع البيولوجي وتوفير المساحات الخضراء للترفيه والاستجمام.

التكامل بين النظم
يعتبر التكامل بين النظم مهماً لتحقيق الاستدامة في المباني. يشمل ذلك تكامل نظم الطاقة والمياه والتهوية والتدفئة والتبريد بطريقة تعزيز كفاءة المبنى وتحسين راحة المستخدم. عند تطبيق هذه المبادئ، يمكن تحسين أداء المباني وتقليل تأثيرها على البيئة.

التوعية والتعليم
لتبني العمارة المستدامة على نطاق واسع، من الضروري زيادة التوعية بين المهندسين المعماريين والمصممين وصناع القرار وسكان المباني حول أهمية القضايا البيئية والتحديات المتعلقة بالاستدامة. يمكن أن يكون التعليم والتدريب في مجال العمارة المستدامة عنصرًا حاسمًا في تعزيز تطبيق المفاهيم والتقنيات المستدامة.

في الختام، يمكن للتصميم البيئي والعمارة المستدامة أن يساهمان بشكل كبير في تقليل التأثير البيئي للمباني. من خلال تبني مبادئ التصميم الذكي واستخدام المواد المستدامة وتحسين كفاءة الطاقة واستخدام المياه والتخطيط العمراني المستدام والتكامل بين النظم، يمكن تعزيز الاستدامة والحفاظ على بيئتنا الثمينة للأجيال القادمة.