Your SlideShare is downloading. ×
Smart Envelopes - Elisha Rotem
Smart Envelopes - Elisha Rotem
Smart Envelopes - Elisha Rotem
Smart Envelopes - Elisha Rotem
Smart Envelopes - Elisha Rotem
Smart Envelopes - Elisha Rotem
Smart Envelopes - Elisha Rotem
Smart Envelopes - Elisha Rotem
Smart Envelopes - Elisha Rotem
Smart Envelopes - Elisha Rotem
Smart Envelopes - Elisha Rotem
Smart Envelopes - Elisha Rotem
Smart Envelopes - Elisha Rotem
Smart Envelopes - Elisha Rotem
Smart Envelopes - Elisha Rotem
Smart Envelopes - Elisha Rotem
Smart Envelopes - Elisha Rotem
Smart Envelopes - Elisha Rotem
Smart Envelopes - Elisha Rotem
Smart Envelopes - Elisha Rotem
Smart Envelopes - Elisha Rotem
Smart Envelopes - Elisha Rotem
Smart Envelopes - Elisha Rotem
Smart Envelopes - Elisha Rotem
Smart Envelopes - Elisha Rotem
Smart Envelopes - Elisha Rotem
Smart Envelopes - Elisha Rotem
Smart Envelopes - Elisha Rotem
Smart Envelopes - Elisha Rotem
Smart Envelopes - Elisha Rotem
Smart Envelopes - Elisha Rotem
Smart Envelopes - Elisha Rotem
Smart Envelopes - Elisha Rotem
Smart Envelopes - Elisha Rotem
Smart Envelopes - Elisha Rotem
Smart Envelopes - Elisha Rotem
Smart Envelopes - Elisha Rotem
Smart Envelopes - Elisha Rotem
Smart Envelopes - Elisha Rotem
Smart Envelopes - Elisha Rotem
Smart Envelopes - Elisha Rotem
Smart Envelopes - Elisha Rotem
Smart Envelopes - Elisha Rotem
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Thanks for flagging this SlideShare!

Oops! An error has occurred.

×
Saving this for later? Get the SlideShare app to save on your phone or tablet. Read anywhere, anytime – even offline.
Text the download link to your phone
Standard text messaging rates apply

Smart Envelopes - Elisha Rotem

1,988

Published on

hebrew …

hebrew

Published in: Education
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total Views
1,988
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
42
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

Report content
Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
No notes for slide

Transcript

  • 1. ‫ ‬ ‫ ‬ ‫ ‬ ‫עבודה סמינריונית בנושא:‬ ‫מעטפות חכמות ‬ ‫498302660‬ ‫רותם אלישע‬ ‫סמסטר א' תש"ע 0102-9002‬ ‫|‬ ‫תגית כלימור‬ ‫|‬ ‫ארץ, עיר, חי, צומח – קיימות בראיה כוללת‬
  • 2. ‫תוכן הענינים‬ ‫הקדמה - מתודולוגיה......................................................................................................................... 3‬ ‫מעטפת המבנה – מבוא ..................................................................................................................... 4‬ ‫התפתחות המעטפת החכמה .............................................................................................................. 7‬ ‫תכנון המעטפת החכמה ................................................................................................................... 01‬ ‫שילוב מערכות סולאריות במעטפת הבניין............................................................................................ 41‬ ‫גורם השקיפות במעטפת הבניין ......................................................................................................... 71‬ ‫תקדימים- שנות ה-08 ..................................................................................................................... 02‬ ‫תקדימים- שנות ה-09 ..................................................................................................................... 72‬ ‫תקדימים שנות ה-0002 ................................................................................................................... 43‬ ‫לסיכום .......................................................................................................................................... 93‬ ‫רשימת מקורות והפניות ................................................................................................................... 14‬ ‫רשימה ביבליוגרפית.........................................................................................................................24  ‬ ‫2‬ ‫מעטפות חכמות‬ ‫ ‬
  • 3. ‫הקדמה - מתודולוגיה‬ ‫0‬ ‫רעיון ה"בניין החכם" השיג תוקף מסויים בעשורים האחרונים. יחד עם רעיונות כמו "חומרים חכמים" הוא מתחיל לייצג‬ ‫עקרונות עיצוביים של תפיסות הקשורות ל"תיקון עצמי" ויכולת הגבה לסביבה, שנעשו אפשריות ע"י טכנולוגיות חדשות‬ ‫בכלל וטכנולוגיות מידע בפרט.‬ ‫ה"מעטפת החכמה" היא למעשה מרכיב בבניין החכם, ומתייחסת לאלמנט שמתפקד כעטיפה של הפנים המאוכלס,‬ ‫שמעצב ובונה את הסביבה הפנימית במונחים של אור, חום, קול, איוורור ואיכות האוויר.‬ ‫המעטפת היא למעשה תת המערכת החשובה ביותר ביצירת איזון אנרגתי בבניין. על מנת ליצור עיצוב יעיל אנרגתית ונכון טכנית‬ ‫אשר גם משכנע ברמה האסתטית, דרושה הבנה בסיסית של המערכות ושל טיפולוגיות הבנייה והיכולת לתרגם את הידע הזה‬ ‫לעיצוב בפועל.‬ ‫רב הבניינים כיום מאובזרים בטכנולוגיות מתקדמות יותר ויותר, אך נראה שמעטים בלבד ממצים את הפוטנציאל‬ ‫שיכולה להציע ה"אינטילגנציה הסביבתית".‬ ‫הדגש כיום הוא על השליטה ה"אקטיבית" וה"אוטומטית" בתיפקודי המעטפת, באופן שונה מאוד מהגישה‬ ‫הקונבנציונלית של האדריכלות הפאסיבית אשר התפתחה כתגובה לחשש מהשפעות של אמצעים מכאניים ומהתלות‬ ‫הגוברת בטכנולוגיה. עם זאת, האדריכלות הפאסיבית אינה יכולה לספק תשובות לכל הבעיות של בקרה אקלימית ועל‬ ‫כן החל החיפוש אחר אמצעים להפיכת הבניין לדינאמי ומגיב. המבנה המגיב בעצמו צריך טכנולוגיה, והסיבה‬ ‫לאבולוציה מפאסיבי לאקטיבי נראית ללא תקדים, כאשר היא משלבת כיום גם את ענייני העלות, הכדאיות ונושאי‬ ‫התחזוקה1.‬ ‫בדוגמאות המובאות בעבודה ניתן לראות כיצד נעשה שימוש במנגנונים דינאמיים שמגיבים לתנאי סביבתם ע"י שילובם‬ ‫בעיצוב המבנה, כאשר מדובר על מבנים משלושת העשורים האחרונים - קונטקסט שבו עלה הצורך ביכולת השתנות‬ ‫מעטפת המבנה.‬ ‫מתוך הדוגמאות הללו ניתן לנסות ולבחון את האופן בו יושמו הטכנולוגיות החכמות אשר יוצרות את מעטפת הבניין‬ ‫החכמה כחלק מן התכנון האדריכלי, כאשר המטרה היא ההבנה של מערכת היחסים בין המעטפת החכמה והתכנון‬ ‫האדריכלי. כלומר, האם סוג המעטפת נקבע עפ"י התכנון, או שמא להיפך? או שאולי מערכת היחסים ביניהם היא‬ ‫הדדית לחלוטין?‬ ‫לצורך כך יש להבין תחילה את משמעות מושג המעטפת החכמה ואופן התפתחותה במהלך ההסטוריה, להכיר )לכל‬ ‫הפחות ברמה הבסיסית( את הטכנולוגיות שיוצרות אותה ולבסוף, לבחון את התוצר האדריכלי שמשתמש בה. רק‬ ‫מתוך ההבנה הכוללת של השפעת גורמי הטכנולוגיה והזמן על היישום האדריכלי בפועל ניתן יהיה להסיק מסקנות‬ ‫אמיתיות ולבקר בצורה "הוגנת" את התוצאות.‬ ‫בחירת דוגמאות היישומים נעשתה תוך כוונה לספק מעין סקירה לאורך שלושת העשורים האחרונים, ומתוך הדוגמאות‬ ‫שנבדקו במהלך שלב איסוף החומרים נבחרו שתיים מכל עשור אשר יוכלו יחד לספק מגוון התייחסויות לנושא המחקר.‬ ‫העבודה תנסה לתת את מירב האינפורמציה הקיימת והרלוונטית על כל אחת מדוגמאות התקדימים המובאות, אך עם‬ ‫זאת, לא בכולן המידע שנאסף מקיף באותו האופן, בעיקר בשל העובדה שטרם נכתבו מאמרים או ספרים על‬ ‫הפרוייקטים החדשים יותר שביניהם.‬ ‫3‬ ‫מעטפות חכמות‬ ‫ ‬
  • 4. ‫מעטפת המבנה – מבוא‬ ‫1‬ ‫במעבר בין חוץ ופנים- בין הביתהמבנה לסביבה האורבנית- מעטפת המבנה היא בעלת תפקיד חשוב מאוד.‬ ‫ראשית היא מספקת הגנה, תוחמת שטח פרטי ויוצרת פרטיות. אך גם תפקידה האסתטי והתרבותי הוא חשוב ביותר.‬ ‫מעטפת המבנה, ובייחוד החזית, היא כרטיס הביקור של המבנה ושל המתכנן שלו, ובתוך קונטקסט, היא מאפיינת גם‬ ‫את פני העיר. לא בכדי היא מושכת יותר תשומת לב מכל רכיב אחר של המבנה.‬ ‫הרעיונות שבאו מן המודרניזם והשפעתם שניכרת גם היום, מציינים שהמראה החיצוני של מבנה צריך לשקף את מה‬ ‫שקורה בתוכו. צריכה להיות הרמוניה בין הצורה לפונקציה, בפנים וגם בחוץ.‬ ‫עם הזמן, החלה המעטפת "להיפרד" מן הקונסטרוקציות המאסיביות והפכה למעין וילון, או כפי שנהוג לקרוא לו- קיר‬ ‫מסך, אשר לעתים משמש כאריזה שכל מטרתה למשוך את תשומת הלב.‬ ‫עם היותן של הדרישות הטכניות מורכבות ומאתגרות יותר וההנחיות לבידוד הפכו לנוקשות יותר ויותר, כמעט כל‬ ‫מעטפת חיצונית הפכה להיות מערכת רב שכבתית אשר בקושי מאפשרת לקבל מושג לגבי פנים המבנה.‬ ‫התגובות האדריכליות לקצב השינויים המהיר בעידן הנוכחי הן שונות ומגוונות. יש שיבחרו לאמץ את אופני השימוש‬ ‫בצבעים הרבים, באימג'ים מודפסים, בחזיתות מדיה מהבהבות או במסכים מוארים. אחרים דווקא יאמצו את האיכויות‬ ‫שבבנייה הישנה כדי להדגים את נוכחותו של המבנה המוצק והאמיתי בעולם הוירטואלי וישתמשו באבן טבעית, לבנים,‬ ‫עץ או בטון חשוף.‬ ‫בין שתי הגישות הללו קיימת הגישה של מעטפת המבנה ה'מגיבה', כמרכיב אחד ברעיון בר הקיימא של צריכת אנרגיה‬ ‫נמוכה. מעטפת כזו תהיה עשויה החל מתריסים ורפפות ועד לחזיתות רב שכבתיות מזכוכית המאובזרות באמצעי‬ ‫הצללה ומגנים מקרינה, סינוור וצבירת חום ואנרגיה.‬ ‫ניתן לראות כבר בבניית הבית היפני המסורתי חלקים גדולים מהקיר החיצוני מורכבים מדלתות הזזה שעשויות מנייר‬ ‫חדיר לאור עם מסגרות עץ. תריסי הזזה שמחוברים למרפסת מהווים מעטפת דו שכבתית גמישה המשמשת הגנה‬ ‫נוספת ממזג האוויר. בחודשי הקיץ, אריגים והצללות מבמבוק נתלים מול החזית ומגנים מפני השמש החזקה.‬ ‫המעטפת החיצונית הגמישה של הבית היפני מסוגלת להגיב לטווח רחב של מצבים ומאפשרת יחסים שונים בין הפנים‬ ‫לחוץ.‬ ‫המעטפות הראשונות אשר משוחררות לגמרי מהסטרוקטורה הנושאת )מאוחר יותר נקראו קירות מסך( נוצרו בבנייני‬ ‫תעשייה, ללא התערבות ממשית של אדריכלים, והגיעו מתוך הפונקציה- הצורך באור מירבי הביא לשימוש מירבי‬ ‫4‬ ‫מעטפות חכמות‬ ‫ ‬
  • 5. ‫בבניין המפעל לנעליים ב- ‪ ,(1911-25) Alfeld‬וולטר גרופיוס הצליח יחד עם אדולף מייר, לתלות קיר מסך מול אולם‬ ‫תעשייתי כמו ריקמה שקופה ומשוחררת לגמרי מהקונסטרוקציה של המבנה. ניכר המאמץ לשחרר את המעטפת‬ ‫מתפקידה הקונסטרוקטיבי אך בד בבד היחס אליה הופך להיות כאל אלמנט עצמאי שתפקידו העיקרי הוא בהעברת‬ ‫ה"מסר" הטכנולוגי המתקדם.‬ ‫‪1.3 Alfeld an der Leine, Germany‬‬ ‫עד שנות ה-07 המוקדמות, בהשפעת הסגנון הבינלאומי, השימוש בקירות מסך התפשט ברחבי העולם והפך מפתרון‬ ‫יצירתי לשורת משטחים בעלי עיצוב מונוטוני שיוצרים קונטיינרים מזכוכית אשר תלויים באיוורור מלאכותי ובמיזוג אוויר,‬ ‫וגורמים לצריכת אנרגיה מוגזמת.‬ ‫למרות השינויים התרבותיים, הכלכליים, הטכנולוגיים והאנרגתיים, המשימה הבסיסית של ארכיטקטורה היא ליצור‬ ‫"מקלט" נוח המגן מתנאי מזג אוויר חיצוניים, כגון קרינת שמש חזקה, טמפרטורות קיצוניות, משקעים ורוח. המעטפת‬ ‫החיצונית של המבנה היא תת המערכת העיקרית והראשונה שיכולה להשפיע על התנאים החיצוניים ולווסת אותם על‬ ‫מנת לייצר דרישות נוחות של המשתמש בתוך המבנה. כמו עור ולבוש האדם, גם מעטפת המבנה ממלאת אחר‬ ‫דרישות ע"י ביצוע מספר תפקידים אשר מתאפשרים בזכות תכנון ובנייה מתאימים. כל חקירה רצינית בנושא צריכה‬ ‫להתעסק בשאלות הבאות שחשובות לתיאוריה, לניתוח, לתכנון ולעיצוב:‬ ‫5‬ ‫מעטפות חכמות‬ ‫ ‬
  • 6. ‫פונקציה: מה היא המטרה המעשית של המבנה או של מעטפת המבנה?‬ ‫בנייה: מהם האלמנטים או הרכיבים של המבנה או של המעטפת? וכיצד הם משולבים לכדי שלם?‬ ‫צורה: כיצד נראה המבנה או כיצד נראית המעטפת?‬ ‫בעוד שהקטגוריות הללו של התבוננות וניתוח נשארו כמעט ללא שינוי במשך שנים רבות, כמות פליטת הפחמן הדו‬ ‫חמצני והמחסור בדלק מאובנים האיצו את העלייה ברמת המודעות האקולוגית. כאשר שאלות שרלוונטיות לבנייה בת‬ ‫קיימא מקבלות תפקיד מרכזי בתהליך התכנון, נולד הצורך בבחינה מחודשת של רעיונות תכנוניים, בצורה ובעיצוב של‬ ‫מעטפת הבניין. לכן, הפקטור הבא צריך להתווסף לרשימה:‬ ‫אקולוגיה: כמה אנרגיה דרושה לצורך הבנייה, השימוש וההריסה של מבנה או של המעטפת שלו?‬ ‫במונחים של נוחות, הגדרות פונקציונליות מקבלות עדיפות על פני היבטים קונסטרוקטיביים, אסתטיים ואקולוגיים. אך‬ ‫למעשה יש צורך לתת לכל אלה משקל שווה במערכת הכוללת הנקראת בניין, מכיוון שהם תלויים זה בזה ומשפיעים‬ ‫באופן ישיר אחד על השני2.‬ ‫6‬ ‫מעטפות חכמות‬ ‫ ‬
  • 7. ‫התפתחות המעטפת החכמה‬ ‫2‬ ‫הקדמה‬ ‫השוואה בין בניין משרדים טיפוסי ובית כפרי בתאילנד או בהודו אינה רק ניגוד בין מה שניתן לקרוא לו ארכיטקטורה של‬ ‫טכנולוגיה מתקדמת ומבנה פרימיטיבי. היא גם ניגוד בין שימוש בזבזני באנרגיה ובנייה ממקורות חובקי עולם, ובין‬ ‫שימוש בחומרים מקומיים ליצירת מבנים שפותרים בעיות של גשם כבד, הצללה מפני השמש ואיוורור טבעי ע"י שימוש‬ ‫בשיטות בנייה שצורכות מעט אנרגיה.‬ ‫3.2 בית כפרי בהודו‬ ‫2.2 בית כפרי בתאילנד‬ ‫1.2 בנייני משרדים בשיקאגו‬ ‫מבחינה הסטורית, מזה שנים רבות קיימת המודעות להשפעת הבניין על הסביבה, החל מכתביו של ויטרוביוס, דרך‬ ‫דאגתו של וויליאם מוריס לגבי הנזק הסביבתי שנגרם מקצב העיור והתיעוש בסוף המאה ה-91. הפוטנציאל שבתכנון‬ ‫מבנים להפחתת צריכת האנרגיה, ולהכרות עם יתרונות האנרגיה הסולרית )למשל( הפך לממשי בתחילת המאה ה-‬ ‫02, והתפתח באופן משמעותי במהלך שנות ה-03. ההיבטים האקולוגיים של השפעת הבניינים הפכו לדיון רחב בשנות‬ ‫ה-06 וה-07, אשר גם סימנו את התחלות התכנון האקולוגי כפי שאנחנו מכירים אותו כיום.‬ ‫דונלד ווטסון, פרופסור אמריקאי לארכיטקטורה, הבחיןציין שאנחנו כעת ב"עיצומה של תפנית למידה" של אדריכלות‬ ‫סביבתית, כפי שאדריכלים חיפשו אותה בתחילת שנות ה-07. בבריטניה זה קיבל פרשנות לגישות תכנון נפוצות, כמו‬ ‫שימוש במסה טרמית, איוורור טבעי, הצללה חיצונית והגבלת צבירת חום פאסיבי )ממוצרי חשמל וכד'(.‬ ‫ידוע שבניינים מהווים כחצי מצרכני האנרגיה ברוב מדינות העולם המפותח. הצרכנים הדומיננטים האחרים הם‬ ‫תחבורה ותעשיה שפעילותם קשורה בבניינים ובמיקומם. בנוסף, גם ייצור החומרים והובלתם לאתרי הבנייה צורכים‬ ‫אנרגיה נוספת.‬ ‫אמירה מסכמת לגבי תפקיד האדריכלים בעניין המטרה האקולוגית- מתוך הכרזת התלות ההדדית לעתיד בר קיימא,‬ ‫הקונגרס העולמי לארכיטקטים של ‪ ,UIA/AIA‬שיקאגו 3991:‬ ‫בניינים והסביבה הבנוייה משחקים תפקיד חשוב בהשפעה האנושית על הסביבה הטבעית ועל איכות החיים; תכנון בר‬ ‫קיימא משלב התחשבות במקורות, בשימוש יעיל באנרגיה, בניינים בריאים וחומרים, שימוש רגיש מבחינה אקולוגית‬ ‫7‬ ‫מעטפות חכמות‬ ‫ ‬
  • 8. ‫רעיונות האינטליגנציה המלאכותית‬ ‫באמצעות האינטיליגנציה המלאכותית ניתנת לאובייקטים היכולת לתפקד בצורה שדומה להתנהגות אנושית, ע"י חיקוי‬ ‫של תהליך החשיבה, עיבוד הנתונים, למידה, הסקת מסקנות ופעולה מתוך בחירה. במערכות המתקדמות עיבוד‬ ‫המידע נעשה עפ"י מערכת חוקים שנקבעה מראש. למרות התחכום הרב, התהליכים האלה לא מגיעים למורכבות‬ ‫האמיתית של אינטיליגנציה אנושית.‬ ‫"רשתות עצבים" מלאכותיות מסוגלות להתמודד עם בעיות מורכבות יותר שאינן יכולות להיות מתוארות ע"י חוקים‬ ‫מוגדרים מראש או דפוסי התנהגות. הן מנסות לחקות רשתות ביולוגיות של תאי מוח שמעבדות מידע. הרשתות‬ ‫העצביות מספקות מערכות מלאכותיות עם יכולות של למידה והכללה, סינון מידע לא רלוונטי, מיומנות להתמודד עם‬ ‫טעויות קטנות או אינפוט חסר, והחשוב מכל, לאמץ פתרונות עם הזמן כדי לפצות על נסיבות משתנות.‬ ‫סנסורים בבניין שמסוגלים לגלות שריפה ופורצים פועלים כמו מתוך "אינטיליגנציה טבעית" כפי שהגוף שלנו יכול לחוש‬ ‫בסכנה ולהגיב; זרימת האוויר במבנה דומה למערכת הנשימה שלנו; מערכות סנסוריות שיכולות למנות את מאפייני‬ ‫הסביבה הפיזית שלנו כבר קיימות, ומחקות את חושי בעלי החיים. מבחינות במאפיינים שונים- מעוצמת התאורה ועד‬ ‫לרמת זיהום האוויר4.‬ ‫הצורך בבניינים חכמים‬ ‫בניינים נבנו והעסיקו את האדם במשך אלף שנה גם ללא הרעיונות של "אינטיליגנציה", וניתן לשאול, למה הרעיונות‬ ‫האלה רלוונטים עכשיו?‬ ‫עניין ה"בניין החכם" מקורו בדרישות ההולכות ונהיות מתוחכמות לנוחות שנלוות לפיתוחם של צורות בניין ותכנים‬ ‫מורכבים, בעקבות צריכת האנרגיה הגוברת.‬ ‫אינטיליגנציה יכולה לשמש כדי לשפר את תפקוד הבניין ע"י הפיכתו למסוגל להפחית את הצורך באנרגיה מיובאת‬ ‫לחימום, קירור, תאורה ואיוורור.‬ ‫ישנה גם חשיבות לצורך בשליטה של המשתמש בסביבתו הפרטית.‬ ‫שמירה על איזון בין נוחות רגעית של משתמש לבין שמירה על נוחות מתמשכת של כלל המבנה, היא אחת המשימות‬ ‫של המעטפת החכמה5.‬ ‫6‬ ‫מתוך ספרו של ‪intelligent Buildings – Brian Atkin‬‬ ‫בניין חכם צריך "לדעת" מה קורה בפנים ובחוץ  ‬ ‫בניין חכם צריך "להחליט" מהי הדרך היעילה ביותר ליצירת סביבה נוחה ופרודוקטיבית למשתמשים.  ‬ ‫בניין חכם צריך "להגיב" מהר לדרישות המשתמשים.  ‬ ‫המעטפת החכמה‬ ‫החזית החכמה היא חלק מהותי בבניין החכם, כשמתייחסים לאלמנט העוטף את הסביבה הפנימית המאוכלסת. ניתן‬ ‫להתייחס אליו עפ"י הדימוי הביולוגי של מעטפת עור חכמה.‬ ‫8‬ ‫מעטפות חכמות‬ ‫ ‬
  • 9. ‫המעטפת החכמה כוללת את הרעיון שהמבנה עצמו אינו אדיש אלא דינאמי ומשתנה כדי להקטין את צריכת האנרגיה‬ ‫בבניין.‬ ‫גרסאות מוקדמות של בניינים כאלה התיחסו לשינויים שהתבצעו באופן ידני. הרעיון של שינוי ידני קיים כבר מאות‬ ‫שנים. הרכיבים הפשוטים ביותר הם תריסים, וילונות וחלונות. היכולת התפתחה להיות אוטומטית, מכאנית וממונעת‬ ‫ואפילו התאמה עצמאית "אינסטינקטיבית".‬ ‫המעטפת החכמה יכולה להיות מוגדרת כחיבור של אלמנטים בנויים אשר מבחינים מן החוץ, איזור מוגן ממזג האוויר,‬ ‫אשר מתפקדת בהתאם לצורך על מנת להגיב לשינויים סביבתיים ויוצרת נוחות עם שימוש בכמה שפחות אנרגיה. בכזו‬ ‫מעטפת, האדפטביליות של אלמנטי החזית מופעלת בצורה אינסטינקטיבית ע"י וסתים לתצורה המתאימה. מערכת‬ ‫חשמלית שתלוייה כמה שפחות באנרגיה חיצונית מפעילה את האלמנטים הללו. המעטפת הינה חלק במערכת הבניין‬ ‫ומקושרת לחלקים אחרים בבניין שנמצאים מחוץ לאיזור העטוף, כמו סנסורים שמחוברים ע"י כבלים ונשלטים כולם ע"י‬ ‫מערכת ניהול הבניין – המוח7.‬ ‫9‬ ‫מעטפות חכמות‬ ‫ ‬
  • 10. ‫תכנון המעטפת החכמה‬ ‫3‬ ‫גורמים ליצירת נוחות כפרמטרים בתכנון המעטפת‬ ‫גורמים אלה קשורים זה לזה ותלויים זה בזה:‬ ‫טמפ' האוויר הפנימית; טמפ' המשטחים הפנימיים ; תנועת אוויר ותחלופת אוויר ; לחות פנימית; עוצמת הארה;‬ ‫כל הפרמטרים הללו, פרט לפרמטר הלחות הפנימית, יכולים להיות תחת בקרה ישירה וויסות באמצעות תכנון החזית‬ ‫והגג, וזהו הגורם המנחה בקונספציה של מעטפת המבנה8.‬ ‫1.3 גורמים ליצירת נוחות כפרמטרים בתכנון המעטפת‬ ‫השפעת עיצוב החזית והגג על צריכת האנרגיה והנוחות בתוך המבנה‬ ‫צריכת אנרגיה לחימום ממשיכה להיות עניין מרכזי בבניית מגורים, בעוד שדרישת האנרגיה לקירור נהיית חשובה יותר‬ ‫בהקשר של מבני משרדים. לכן, רכיבים שמגנים מפני הצטברות חום בקיץ ואיבוד חום בחורף, הינם חשובים במיוחד.‬ ‫בבנייני משרדים קונבנציונליים, כ-%04 מצריכת האנרגיה מוקדשת לחימום, %04 נוספים להפעלת מערכות מיזוג אוויר‬ ‫לאיוורור ולקירור, וכ-%02 נצרכים לטובת תאורה מלאכותית. להעלאת הנוחות ולהפחתת צריכת האנרגיה, יש צורך‬ ‫בהפחתת עומסי הקירור בעזרת הגנה אופטימלית מהשמש, שימוש משופר באור טבעי וויסות מערכות התאורה‬ ‫המלאכותית באמצעות ווסתים התלויים באור הטבעי. בנוסף, הוצאת חום מצטבר ע"י קירור לילי, תהליך שיכול להיתמך‬ ‫ע"י עיצוב מעטפת בניין שמגיבה וחשיפה של מאסות טרמיות בפנים המבנה,שילוב שהוא אפקטיבי גם בהפחתת מעבר‬ ‫חום וגם באיבוד חימום רצוי. לצורך כך דרושים אלמנטים גמישים הן בעיצובם והן בשימושם.‬ ‫01‬ ‫מעטפות חכמות‬ ‫ ‬
  • 11. ‫כיום, דרישות בסיסיות לבידוד חום כמו מערכות הצללה והגנה מפני סינוור שהן גם יעילות וגם גמישות אשר נועדו‬ ‫למנוע התחממות יתר וסינוור בקיץ, כבר הצליחו להוריד באופן משמעותי את צריכת האנרגיה בבניינים9.‬ ‫01‬ ‫תפקידי המעטפת החכמה‬ ‫מערכות הגנה מהשמש-‬ ‫מיקום מערכות ההגנה מהשמש הוא בעל השפעה ברורה ומוכחת על צריכת האנרגיה של בניינים. עם זאת, השפעה‬ ‫של הצללה פנימית )מן הצד הפנימי של המעטפת( יעילה הרבה פחות, כיוון שקרינת השמש שנספגת באלמנטים הללו‬ ‫מועברת לחלל הפנים. התקנה של מערכות אלה בתוך זיגוג כפול מגנה עליהן מפני אבק ומזהמים ואף מאפשרת‬ ‫מניפולציות שונות )לדוגמא: מערכות מיקרו גריד ומערכות פריזמה(, אך התקנה שלהן מחוץ למעטפת עדיין יעילה יותר,‬ ‫אם כי לא תמיד מתאימה )מסיבות של רוחות חזקות וכדומה(.‬ ‫אלמנטי הגנה מהשמש נדרשים על מנת למנוע התחממות יתרה בכל סוגי המבנים, ובמיוחד בבניינים בעלי זיגוג רב או‬ ‫בכאלה שבהם נדרש קירור רב. מערכות דינאמיות לעומת מערכות קבועות ונייחות, מאפשרות התאמה של אלמנטי‬ ‫ההצללה למיקום השמש, יכולות לאפשר את שליטת המשתמש בהצללה ומאפשרות שימוש מקסימלי באור טבעי.‬ ‫מערכות נגד סינוור-‬ ‫מטרתן העיקרית היא למנוע ניגודים קיצוניים בעוצמת האור, נושא רלוונטי במיוחד עבור בנייני משרדים בהם נחוצה‬ ‫נוחות ויזואלית. מערכות שונות יכולות לשמש לעמעום ולפיזור האור: וילונות, תריסים הוריזונטליים או ורטיקלים,‬ ‫תריסים ונציאנים, מסכים, זיגוג שקוף למחצה, זיגוג אלקטרוכרומי. בשימוש במערכות כאלה חשוב להימנע מהפחתה‬ ‫רבה מדי של האור הטבעי. מיקום המערכות ביחס לזיגוג הפנימי קובעות את כמות החום שנאגר בפנים כתוצאה‬ ‫מקרינת השמש.‬ ‫שימוש באור טבעי-‬ ‫השימוש באור טבעי חשוב הן מבחינת נוחות ושביעות רצון המשתמשים והן מבחינת צריכת האור המלאכותי. תאורה‬ ‫מלאכותית התלויה בתאורה טבעית מציעה יתרונות נוספים. מערכות שמתאימות את מידת האור האופטימלית הן‬ ‫)לדוגמא(: זיגוג בעל ציפוי סלקטיבי, רפלקטורים אשר מסיטים אור טבעי לעומק החדר, מערכות מיקרו-גריד עם ציפוי‬ ‫רפלקטיבי גבוה, מערכות פריזמה, זיגוג לפיזור אור, מערכת רפפות זכוכית, מערכות הולוגרפיות )‪.(HDS‬‬ ‫בידוד טרמי-‬ ‫אפשרות אחת של ויסות העמידות הטרמית של החזית או הגג כתגובה לתנאי החוץ ולדרישות הפנים, היא שימוש‬ ‫בחומרים וברכיבים שביכולתם להפחית איבוד חום דרך הולכה.‬ ‫מערכות בידוד מתחלקות לשתי קבוצות: מערכות קבועות, כמו למשל מערכות חימום ובידוד משולבות או מערכות‬ ‫איוורור אחורי של החזית, והן לא מאפשרות התאמה לתנאי החוץ המשתנים; ומערכות דינאמיות, כמו תריסי הזזה,‬ ‫שבהן החומר המבודד נמצא מחוץ או מלפני המעטפת. רכיבים שקופים או שקופים למחצה יכולים לשמש לאגירת חום‬ ‫בחורף כדי לחמם את חלל החזית, כאשר בקיץ האוויר החם מפונה ע"י פתיחת החזית.‬ ‫איוורור טבעי-‬ ‫למעטפת תפקיד חשוב בתחלופת האוויר במבנה, כאשר הדגש הוא על כמות נכונה של איוורור הדרושה כדי להפחית‬ ‫למינימום איבוד חום ע"י איוורור, בזמנים שבהם טמפ' החוץ קרירה. הפתרון של פתחים בחזית יכול להצליח עם תכנון‬ ‫נכון של אופן הפתיחה ומיקום האלמנטים הנפתחים.‬ ‫אספקטים פונקציונליים אחרים-‬ ‫11‬ ‫מעטפות חכמות‬ ‫ ‬
  • 12. ‫המעטפת צריכה לאפשר בידוד אקוסטי ברמה נוחה מרעשי חוץ ומעשי פנים. ניתן להשיג זאת ע"י שימוש בחומרים‬ ‫בעלי יכולת החזרה מתאימה, או ע"י שילוב של בידוד אקוסטי ע"י ספיגת אנרגית הקול והפיכתו לחום.‬ ‫על המעטפת גם תפקיד ההגנה מפני אש, עשן וחום, ועל כן בחירת חומרי המעטפת לעתים עשוייה להיות מוגבלת‬ ‫כתוצאה מהגדרות הבטיחות הרשמיות.‬ ‫11‬ ‫מאפיינים חכמים‬ ‫תיאור ה"מאפיינים הגנטיים" שיוצרים את המעטפת החכמה בצורתה המפותחת.‬ ‫מערכות ניהול הבניין ‪BMS‬‬ ‫המוח, יחידת עיבוד הנתונים המרכזית, המקבלת את המידע מסנסורים שונים וקובעת את התגובה המתאימה של‬ ‫האלמנטים המבצעים. מסוגלת לנטר שינויי מזג אוויר ולשלוט ולפקח על פעולות של מערכות אקטיביות ופאסיביות‬ ‫להבטחת שימוש יעיל באנרגיה. אחד התפקידים החשובים שלה הוא לוסת את הטמפרטורה ע"י הפעלת כל האלמנטים‬ ‫הנשלטים בבנייין על מנת להשיג זאת באופן טבעי.‬ ‫יכולת למידה‬ ‫המעטפת החכמה יכולה להיות בעלת יכולת למידה. למשל, להשתמש במידע על מזג אוויר נתון וצפוי על מנת לחשב‬ ‫את החימום האופטימלי, התאורה ורמת ההצללה של הבניין מראש.‬ ‫מידע סביבתי‬ ‫פרוייקטים רבים מסוגלים לאסוף מידע מפורט שקשור לתנאים סביבתיים מחוץ ובתוך המבנה. המידע הזה חיוני‬ ‫בקביעת ההחלטות על השליטה בטכנולוגיות החכמות. מדידות טיפוסיות למשל של מהירות הרוח וכיוונה, טמפ' החוץ,‬ ‫טמפ' החזית, לחות חיצונית, בידוד סולארי, אוויר הפנים וטמפ' החדר, כמות האור הטבעי והלחות.‬ ‫תאורה מלאכותית מגיבה‬ ‫עיקרון חשוב בהשגת המטרה של תאורה טבעית אפקטיבית, היא מערכת תאורה מלאכותית מגיבה, עם יכולת לכבות‬ ‫או לעמעם עצמה כתגובה לתאורה טבעית מספיקה. מערכות תאורה חכמות מופעלות ע"י סנסורים שקולטים שימוש‬ ‫בחלל ומווסתים כתגובה את רמת התאורה.‬ ‫בקרה על אור טבעי‬ ‫אחת ממטרות המפתח בתכנון לצריכת אנרגיה נמוכה, הוא מיקסום האור הטבעי. קיימות מערכות שונות שמגיבות‬ ‫לזויות השמש, מייצרות פוזיציות אופטימליות לרפלקטורים והצללות. העברת האור יכולה להשתנות ולהתאים לצורך‬ ‫בחללי הפנים הקשור לאור ולטמפרטורה, בהתאם למידת האור שנמדד בחוץ.‬ ‫בקרה סולארית‬ ‫במקרים רבים, השמש כמקור אנרגיה מתחדש, יכולה להוות תורמת מרכזית באנרגיה של הבניין. מערכות חכמות‬ ‫מבקרות את המקור החיוני הזה. אלוגריתם ממוחשב קובע את זויות השמש לפי זמנים, ומיקומה. חישובים אלה‬ ‫משמשים במעקב אחרי השמש.‬ ‫השמש יכולה גם להזיק לתנאי הנוחות בפנים, וככזו לעתים צריך למתן את ההשפעות של חימום יתר, קרינה וסינוור.‬ ‫תריסים שנשלטים ע"י מחשב, רפפות והצללות אחרות שגם סופגות אנרגיה רבה מהווים בקרה סולארית. לעתים יכולה‬ ‫להיות משולבת מעטפת משנית הכוללת תריסים ונציאניים שניתן להעלות ולהוריד בהתאם לצורך.‬ ‫בקרה על שימוש‬ ‫21‬ ‫מעטפות חכמות‬ ‫ ‬
  • 13. ‫מקובל לאפשר שליטה מקסימלית של המשתמש על סביבתו המיידית. לרוב מערכות הבקרה יש אפשרות לביטול ידני.‬ ‫עם זאת, לעתים שליטתו של המשתמש עלולה לגרום לפשרה בתנאי הנוחות הכלליים ובאסטרטגיית צריכת האנרגיה,‬ ‫וכאן נכנסת לפעולה מערכת ה-‪.BMS‬‬ ‫מפיקי אנרגיה‬ ‫בניינים שואפים לעצמאות חשמלית ע"י הפקת חשמל עצמית ע"י תאים פוטו-וולטאים, טורבינות רוח, ומערכות חשמל‬ ‫וחימום משולבות.‬ ‫בקרה על איוורור‬ ‫איוורור יכול להיות מווסת בצורה אוטומטית להעלאת האפקטיביות ולשימוש רב יותר ע"י אלמנטים במבנה עצמו, כמו‬ ‫גגות שנפתחים, חלונות מתכווננים ומנטרלים פניאומטיים. בקרה חכמה עוזרת להתגבר על בעיות שנגרמות בגלל‬ ‫איוורור טבעי, כמו זיהומי רעש ואויר. השימוש באיוורור מכאני הינו רק במצבים קיצוניים.‬ ‫קיימות גם מערכות איוורור שמופעלות עפ"י תנאי השימוש ופועלות רק כאשר יש משתמש בחלל.‬ ‫בקרה על חימום וטמפרטורה‬ ‫טכנולוגיות חכמות משמשות להפחתת עומס האנרגיה שנגרם כתוצאה מגורמים של חימום, קירור ואיוורור. נעשים‬ ‫מאמצים להפחתת הצורך בחימום אוויר ומים ע"י שימוש באנרגיה סולארית פאסיבית, שמסופקת ע"י בקרה מוטורית‬ ‫מדוייקת יותר. מערכות בקרה מבטיחות את האופטימליות בתהליכי החימום.‬ ‫מתקני קירור‬ ‫שימוש בבקרה מכאנית של טכניקות קירור פאסיביות, כגון מחליפי חום תת קרקעיים, שימוש במאגרי מים ובמי תהום,‬ ‫וקירור לילי של המסה הטרמית ע"י איוורור . הזרמת המים הקרים מתוכננת ביעילות כמו גם מעגלי החימום.‬ ‫מעטפת כפולה‬ ‫שיטה שכרוכה בהוספת מעטפת זכוכית שנייה אשר יכולה ליצור הזדמנויות למיקסום אור טבעי ושיפור היעילות‬ ‫האנרגתית. בקיץ, יכולה החזית הכפולה להפחית הצטברות של חום ע"י איוורור באמצעות חלל הביניים. בחורף,‬ ‫החזית הכפולה תתנהג כבאפר בין הבניין לחוץ, תפחית את איבוד החום ותשפר את מעבר החום פנימה. מנגנוני בקרה‬ ‫חכמים משמשים לויסות הכנסת האויר לחלל הביניים בצורה אוטומטית, ואף סוגרים אותו ליצירת באפר טרמי.‬ ‫31‬ ‫מעטפות חכמות‬ ‫ ‬
  • 14. ‫שילוב מערכות סולאריות במעטפת הבניין‬ ‫4‬ ‫21‬ ‫מעטפת המבנה כתחנת כוח‬ ‫לפני התקופה שבה דלקים נהיו זמינים כל כך, השימוש היעיל באנרגיה לחימום ועקרונות של שימוש באנרגיה סולארית‬ ‫היו שיקולים חיוניים בעיצוב המבנה והמעטפת שלו. בחירת החומר, אוריינטציה ביחס לשמש, חשיפה, תכנון ועיצוב‬ ‫משטחי החזית והגג היו כולם משולבים בצורה הרמונית עם תנאי האתר, כמו למשל האקלים המקומי, הטופוגרפיה‬ ‫וזמינות של חומרים לבנייה ולבעירה לתהליך הבניה. במשך מאות שנים התפתחה תרבות בנייה שניתן היה לראות בה‬ ‫את הקשר הישיר בין הדרישות הפונקציונליות והמראה החיצוני של המבנה. השינויים הדרסטיים בתחום האנרגיה‬ ‫וביחוד בזמינות של דלקים וחשמל זולים השפיעו רבות על הקשר הזה ואפשר לומר אף שגרמו להיעלמותו. הפתרון‬ ‫ההגיוני היחידי לתוצאות השינויים הללו, שהם הנזקים הסביבתיים והדלדלות מקורות האנרגיה, טמון בהפחתה ניכרת‬ ‫של צריכת האנרגיה ובשימוש באנרגיה סולארית.‬ ‫2.4 סכמה המראה את היעלמותו של הקשר בין‬ ‫1.4 סכמה המראה את הקשר שהתפתח בין‬ ‫הפונקציה והמראה בעקבות השינויים בתחום האנרגיה‬ ‫הדרישות הפונקציונליות ומראה הבניין‬ ‫31‬ ‫מעטפת הבניין כגנרטור לחום ואנרגיה‬ ‫השילוב של אנרגיה סולרית עם קונספט המבנה הינו באופן טבעי בעל השפעה על צורת הבניין, ומערכת היחסים בין‬ ‫הארכיטקטורה והטכנולוגיה הופכת להיות עוד יותר משמעותית. כאשר מערכות טכנולוגיות של אנרגיה סולרית‬ ‫משולבות במעטפת הבניין, חשוב להימנע מהסתכלות מבודדת על מערכות אלה מיתר הבניין. למרות שהשוק כיום כבר‬ ‫מציע מגוון רב של פתרונות איכותיים, לעתים עדיין קיים פער במפגש בין הארכיטקטורה לפתרונות הטכנולוגיים.‬ ‫קרינה הינה מקור חשוב של אנרגיה סולרית עבור בניינים ויעילותה היא כפולה. יש להבדיל בין שימוש ישיר, פאסיבי,‬ ‫ובין שימוש בלתי ישיר, אקטיבי.‬ ‫41‬ ‫מעטפות חכמות‬ ‫ ‬
  • 15. ‫שימוש ישיר )פאסיבי( מתייחס לאמצעים שמיושמים בבנייה לצורך איסוף, אגירה והפצת אנרגיה סולרית זמינה, כמעט‬ ‫ללא אמצעים טכניים. הוא תלוי בעיקר באוריינטציה, בתכנית ובעיצוב המבנה בכלל והחזית שלו בפרט. שימוש‬ ‫המעטפת באנרגיה סולארית הוא ליצירת איוורור טבעי )משתמשת בהפרשי טמפ' ולחצים להזרמת אוויר(, בהארת‬ ‫חללי הפנים באור טבעי ובחימום חללי פנים ע"י יצירת אפקט חממה. קיימות מערכות רבות ומגונות לאיסוף, להפצה‬ ‫ולאגירת אנרגיה. חללי ביניים )‪ ,(BUFFER ZONES‬בידוד חום ע"י שקיפות, זיגוג ‪ ,aerogel‬וזכוכית מבודדת במיוחד‬ ‫הן דוגמאות המאפשרות שימוש באנרגיה סולרית תוך הפחתת כמות איבוד החום.‬ ‫שימוש בלתי ישיר )אקטיבי( מתייחס לאמצעים טכניים נוספים לספיגה, הפצה ובמידת הצורך אגירה של אנרגיה‬ ‫סולרית. היישום במקרה זה יהיה באמצעות קולטנים שיכולים להיות משולבים במעטפת הבניין. שימושים לא ישירים‬ ‫באנרגיה הסולרית כוללים חימום של מים ואוויר וניתן לשלב אותם גם עם מערכות אנרגיה אחרות לצורך יצירת אנרגיה‬ ‫לקירור למשל. שימוש באלמנטים פוטו-וולטאים לייצור חשמל נעשה מקובל מאוד בשנים האחרונות, וניתן ליישם אותם‬ ‫במעטפת במגוון רחב של יישומים.‬ ‫3.4 שימושים באנרגיה סולארית‬ ‫קולטים סולרים הוא מונח כולל למערכות שסופגות קרינה, הופכות אותה לחום ומפיצות אותו דרך הזרמת אוויר או מים.‬ ‫הם משמשים בעיקר לחימום מים וחימום החלל ובשילוב עם מערכות בניין רגילות הם יוצרים מערכת אנרגיה שלמה.‬ ‫קיימות תצורות שונות למערכת זו וניתן ליישם אותן בהתאם לסוג השימוש. לדוגמא: סופגים סולריים )עשויים לרוב‬ ‫מגומי שחור או ממשטחים סינתטיים(, קולטני לוחות שטוחים )עשויים ממתכת וזכוכית(, קולטני צינורות בוואקום.‬ ‫51‬ ‫מעטפות חכמות‬ ‫ ‬
  • 16. ‫האוריינטציה והזוית של שטח הקולטן חיוניות כדי להשיג תפוקת חום טובה, וכמו כן ידוע כי עוצמת הקרינה נמוכה יותר‬ ‫בחזית ורטיקלית מאשר בגג.‬ ‫בחישוב מימדי הקולטים המותקנים, חשוב להתאים את המערכת לצריכת האנרגיה האמיתית ולקחת בחשבון גם את‬ ‫מטרת החימום הספציפית.‬ ‫41‬ ‫תאים פוטו-וולטאים‬ ‫תאים פוטו-וולטאים הן מערכות אשר הופכות באופן ישיר קרינת שמש לחשמל. בגרעין ההתקנים הללו ישנם תאי פוטו‬ ‫שמשולבים למודולים. מערכות אלה יודעות לאגור חשמל עודף במעין בטריות. קיימים סוגים שונים של תאים פוטו-‬ ‫וולטאים אשר מיוצרים מחומרים שונים ועל כן יעילותם שונה. בין הסוגים השונים: תאי סיליקון מונו-קריסטליים,תאי‬ ‫סיליקון פולי-קריסטליים, תאי סיליקון אמורפוס ותאי ‪ .CIS‬בדרך כלל, כ-03 עד 04 תאים מחוברים ליחידות גדולות‬ ‫יותר )מודולים( המיוצרות מראש, שיכולות להיות ברמות שקיפות שונות ומגיעות בצורות שונות.‬ ‫בעוד שתאי אמורפוס ותאים מונו-קריסטליים הם בעלי מראה הומוגני, תאים פולי-קריסטליים מאופיינים בשבירות‬ ‫רבות, משטח מובנה עם השתקפויות אור משתנות. בנוסף, תאים מונו-קריסטליים מציעים מגוון רחב של צבעים.‬ ‫ניתן לשלב גם אלמנטים דינאמיים במודולים הפוטו-וולטאים במעטפת הבניין אשר יאפשרו הפקה של יותר אנרגיה‬ ‫סולרית במהלך השנה, עם השתנות תנאי הקרינה.‬ ‫51‬ ‫המערכות הסולאריות כחלק מהתכנון האדריכלי‬ ‫שילוב מערכות סולאריות במעטפת הבניין משמעו שעל הרכיב להיות חלק בלתי נפרד מהגג וממעטפת הבניין, כאשר‬ ‫על הרכיב למלא את התפקיד הפונקציונלי והסטרוקטורלי גם יחד. לכן השילוב הויזואלי והקונסטרוקטיבי של רכיבים‬ ‫סולאריים חייב להבטיח שההתקנה שלהם על או בתוך המעטפת החיצונית לא תתנגש עם הדרישות והמאפיינים של‬ ‫המעטפת אלא תשלים ותתמוך בהם באופן אופטימלי.‬ ‫למימדי המערכת יש השפעה ניכרת על על המראה החיצוני של המבנה ולכן חייבת להתחבר בצורה הרמונית עם‬ ‫העקרונות הויזואלים של משטחי הגג והחזית.‬ ‫במבנים רבים ניתן לראות חוסר ברגישות וחוסר הבנה של "אופי המבנה" כשזה נוגע לעניין החיבור. קיים צורך ברור‬ ‫להתחשב באספקטים אלה של העיצוב בנוסף לדרישות הטכנולוגיות של המערכת ועניינים פרקטיים של בנייה.‬ ‫כאשר מדברים על עיצוב בארכיטקטורה, לעתים קיימת נטייה לייחס אותו רק לאסתטיקה. אך צורה וצבע לבדם אינם‬ ‫קובעים את מידת ההתאמה של ה"חיבור". חומר וקונסטרוקציה של מעטפת המבנה, כמו גם הגודל והפרופורציות של‬ ‫האלמנטים המרכיבים אותה, הם פרמטרים רלוונטים לא פחות. בהקשר זה, לחזית, יותר מאשר לגג, יש חשיבות‬ ‫כ"פני" הבניין, אשר חושפת עקרונות עיצוביים, פרמטרים סטרוקטורליים ועקרונות מתווים. תכונות אלה משתקפות גם‬ ‫בחזית ובאלמנטים שבונים אותה, והתוצאה היא מגוון רחב של עיצובים שמוגדרים ע"י חומרי הבניה וע"י התקופה שבה‬ ‫הם נבנו. לכן, אלמנטים כמו קולטנים ומודולים פוטו-וולטאים אשר מותקנים בחזית מתפקדים גם כאלמנטים עיצוביים‬ ‫)אולי בניגוד לאלה הממוקמים על הגג(.‬ ‫מגוון רחב של מוצרים הקיימים כיום בשוק מציע אפשרויות עיצוביות רבות, אך עם זאת, לא כל משטח פוטנציאלי‬ ‫מתאים לשילוב של מערכות אנרגיה סולאריות. יש לשקול את המאפיינים הטיפולוגיים והסטרוקטורלים של מעטפת‬ ‫הבניין ולבדוק את ההתאמה גם לחלקי המבנה האחרים המתחברים למעטפת, מבפנים ומבחוץ.‬ ‫61‬ ‫מעטפות חכמות‬ ‫ ‬
  • 17. ‫61‬ ‫גורם השקיפות במעטפת הבניין‬ ‫5‬ ‫מאז מגדל הזכוכית של מיס ואן דה רוה, שמעולם לא נבנה, היה קיים החלום על קירות זכוכית מעוגלים שעוטפים‬ ‫בניינים גדולים.‬ ‫שקיפות אינה מצב פשוט או סטטי, אלא יכולה לנוע בין אפקט של השתקפות ועד לשקיפות, כתלות במיקום הצופה‬ ‫ומזג האוויר. המאמצים לשלוט בהשפעות הפחות רצויות של קירות מסך, בייחוד צבירת חום ואיבוד חום, סינוור,‬ ‫החזרת אור ורעש, הובילו לפיתוח עיצובים טכנולוגיים חדשים.‬ ‫12-0291 ‪5.1 Glass Skyscraper for Berlin MIES‬‬ ‫תפקודה של החזית הפך להיות חשוב לא פחות מן המראה שלה. עיצוב דיגיטלי ומוצרים טכנולוגיים המאפשרים‬ ‫הרכבה של גיאומטריות מורכבות ביתר קלות, תוך שילוב של חידושים סביבתיים והנדסיים, יצרו פרדיגמה חדשה.‬ ‫ממברנות מזכוכית גמישה, עם מינימום תמיכה, והיכולת להשיג תצורות גיאומטריות מורכבות יחד עם חלל סגור שמגיב‬ ‫לסביבתו, הם דוגמא להתקדמות לקראת מעטפת בניין חיצונית נשלטת יותר.‬ ‫שקיפות אינה העניין היחיד בפיתוחים של חזיתות וגם לא ההבחנה בין חוץ ופנים. יש גם עניין בתפקוד המעטפת‬ ‫כמאפשרת הבחנה סביבתית מבחינה טרמית, ויזואלית ואקוסטית. בבניין גדול אותה המעטפת צריכה גם לתפקד‬ ‫באופן שונה בחללים שונים.‬ ‫בתכנון של בניינים גבוהים, הרעיון של קירות זכוכית נושמים )מערכות אקטיביות ופאסיביות( הוא חשוב, כיוון ששליטה‬ ‫מקומית של המשתמש עשוייה להיות בעייתית. חזיתות זכוכית שמגיבות מסגלות עצמן באופן דינאמי לשינויים של אור‬ ‫ותנאי מזג האוויר על מנת להשיג את דרישות המשתמשים ע"י התערבות בהעברת האור, החום, האוויר והקול. חשיבה‬ ‫על חומרי השכבות יכולה להניב תוצאות מעניינות, כיוון שפתרון דומה ניתן להשיג באמצעים שונים ובכך ליצור אפקט‬ ‫שונה, הן ויזואלית, הן קונסטרוקטיבית והן כלכלית.‬ ‫אמצעים דינאמיים, כמו תריסים ורפפות שמופעלים בחללים המאווררים שבין השכבות או אפילו כשכבה בפני עצמה,‬ ‫הם דוגמא נפוצה של תגובה דינאמית במערכות החזית, אך קיימים גם חומרים מגיבים, כמו זכוכית )פוטוכרומית(‬ ‫71‬ ‫מעטפות חכמות‬ ‫ ‬
  • 18. ‫למרות שניתן להשתמש בזכוכית אקטיבית בעיצוב המעטפת החיצונית, המשקל הוא גורם מגביל ואף יקר. זכוכית‬ ‫פוטוכרומית, לדוגמא, העשוייה משכבות של נוזל קריסטלי וציפויים נוספים בין שתי שכבות הזכוכית, היא עבה ועל כן‬ ‫כבדה. מערכות ‪ suspended-particle‬הן פתרון אפשרי נוסף לשליטה מהירה וטובה בהעברת אור עם עובי קטן יותר‬ ‫של החומר.‬ ‫71‬ ‫זכוכיות חכמות – דוגמאות‬ ‫‪LC SmartGlassTM‬‬ ‫זכוכית חכמה שמאפשרת פרטיות בהפעלת מתג. מדובר בפאנלים המיוצרים עפ"י דרישה ומשתמשים בלמינציה אשר‬ ‫סוגרת את הפילם המיוחד בין שתי שכבות או יותר של זכוכית. ע"י שימוש בזרם חשמלי חלש ביותר, משתמשים יכולים‬ ‫להדליק או לכבות את הזכוכית החכמה ולהפוך אותה משקופה לאטומה ולהיפך. הזכוכית קלה להתקנה וניתן‬ ‫להשתמש בה ביישומים רבים ושונים. הזכוכית החכמה יכולה להגיע גם בתצורות שונות הכוללות מגוון צבעים, עמידות‬ ‫באש, זיגוג כפול, מעוגלת ובצורות שונות.‬ ‫עיקרון הפעולה של הזכוכית החכמה הוא, כאשר מופעל הזרם החשמלי, מולקולות הקריסטל הנוזלי מתיישרות ואור‬ ‫עובר ישירות דרך הזכוכית השקופה. כאשר החשמל כבוי, מולקולות הקריסטל הנוזלי מאורגנות באופן רנדומלי ובכך‬ ‫מונעות מעבר של אור והזכוכית הופכת לאטומה.‬ ‫יתרונות זכוכית ה-‪ LC‬החכמה:‬ ‫שליטה מיידית בפרטיות‬ ‫שימוש יעיל בחלל בסביבה בנוייה‬ ‫חוסמת כ-%5.99 מקרינת שמש מזיקה‬ ‫ידידותית לסביבה‬ ‫איכויות אופטיות שמפחיתות סינוור‬ ‫קיום לטווח ארוך‬ ‫ניתנת לייצור בגדלים גדולים‬ ‫נדרשת תחזוקה נמוכה‬ ‫צריכת חשמל נמוכה‬ ‫מאפשרת הקרנה על גבי המשטח כמסך ‬ ‫2.5 אופן פעולת הזכוכית החכמה‬ ‫81‬ ‫מעטפות חכמות‬ ‫ ‬
  • 19. ‫4.5 דוגמא ליישום זכוכית ה-‪ LC‬בבניין משרדים‬ ‫3.5 דוגמא ליישום זכוכית ה-‪ LC‬בתצוגת רכבים‬ ‫‪SPD-SmartGlassTM‬‬ ‫הזכוכית החכמה יכולה להתכוונן בצורה ידנית או אוטומטית לשליטה מדוייקת בכמות האור, הסינוור והחום שעוברים‬ ‫דרך החלון. כאשר יש העדפה אדריכלית לשימוש בזכוכית בחזית הבניין יש צורך להתמודד עם בעיות הסינוור, צבירת‬ ‫חום שמש וחשיפה לקרינת ‪ .UV‬השימוש בפטנט הזכוכית החכמה הזו בחזית מפחית את הצורך במיזוג אוויר ובחימום.‬ ‫היכולת המיידית להפעיל את הזכוכית לקבלת אור שמש בעת הצורך ולספק הצללה מבוקרת בתנאי אור רב מדי היא‬ ‫בעלת ערך. הפאנלים מיוצרים עפ"י דרישה ומשתמשים בלמינציה אשר סוגרת את הפילם המיוחד‬ ‫)‪ (Suspended Particle Device‬בין שתי שכבות או יותר של זכוכית.‬ ‫העיקרון על פיו פועלת טכנולוגיית הזכוכית החכמה מסוג זה למעשה זהה לקודמתה אך התוצאה המתקבלת היא‬ ‫זכוכית שיכולה לשנות את רמת כהותה ע"י שליטה בזרם החשמלי העובר בה ויכולה לחסום עד %4.99 מכמות האור.‬ ‫יתרונות זכוכית ה-‪ SPD‬החכמה:‬ ‫שליטה מיידית ומדוייקת בחדירת האור הטבעי.‬ ‫חסכון באנרגיה הדרושה לקירור ולתאורה מלאכותית.‬ ‫ידידותית לסביבה, מפחיתה את פליטת הפחמן במבנה‬ ‫איכויות אופטיות אשר מפחיתות סינוור‬ ‫מבטלת את הצורך באלמנטי הצללה‬ ‫קיום לטווח ארוך‬ ‫אפשרות לייצור בגדלים גדולים‬ ‫מתאימה לשימוש בתנאי טמפרטורה חיצונית שנעה בין 02- ל-07+ מעלות.‬ ‫בקרה מקיפה על טמפרטורה‬ ‫דורשת תנאי תחזוקה נמוכים‬ ‫צריכת חשמל נמוכה‬ ‫חוסמת אור אך לא חוסמת מבט.‬ ‫5.5 דוגמא ליישום זכוכית ה- ‪SPD‬‬ ‫91‬ ‫מעטפות חכמות‬ ‫ ‬
  • 20. ‫תקדימים- שנות ה-08‬ ‫6‬ ‫ ‬ ‫81‬ ‫‪Occidental chemical center Cannon Design‬‬ ‫מפלי הניאגרה, ניו-יורק, 0891.‬ ‫מבנה זה הוא אחד הבניינים ה"חכמים" הראשונים שתוכננו לחיסכון באנרגיה וזכו לתארים מרשימים. הוא תוכנן בשנות‬ ‫ה-08 המוקדמות ועד היום הוא במקום גבוה בעולם מבחינת היעילות האנרגתית שלו. הוא דוגמא לשילוב בין חדשנות‬ ‫הנדסית )לתקופתו( ותכנון איכותי.‬ ‫המרכז הכימי במפלי הניאגרה בניו יורק היה הבניין הראשון באמריקה הצפונית שנבנה עם חזית כפולה. הוא נבנה‬ ‫סמוך לתקופת משבר הנפט של שנות ה-07 והלקוח רצה בניין שיהיה גם בעל מודעות אנרגתית וגם מוביל באופן ברור,‬ ‫אשר ינצל את המיקום החשוב שלו על קצה ערוץ הניאגרה עם הנופים שלו, וגם יחייה את מרכז העיר הדועך בזכות‬ ‫מיקומו על צומת הדרכים בין קנדה וארה"ב.‬ ‫ ‬ ‫ ‬ ‫ ‬ ‫ ‬ ‫ ‬ ‫ ‬ ‫ ‬ ‫2.6 חזית מערבית‬ ‫  1.6 חזית מערבית‬ ‫ ‬ ‫ ‬ ‫כוונות תכנוניות‬ ‫כדי להפיק את המירב מנוף ערוץ הנהר שנשקף מכיווני צפון, מערב ודרום, בחרו האדריכלים להשתמש בזיגוג‬ ‫מהרצפה ועד התקרה בבניין הקובייתי הקונבנציונלי לכאורה הכולל 9 קומות וגרעין שירות אשר מוקף בחללי משרדים.‬ ‫כדי לענות על הדרישה השנייה של הלקוח )עניין המודעות האנרגתית( החליטו האדריכלים ללמוד את נושא החזית‬ ‫הכפולה הכוללת חלל ביניים המשכי שעובר לאורך כל אורכה ומשלב אמצעים מוטוריים בקצהו העליון ובקצהו התחתון.‬ ‫המבנה כולל שתי מערכות איוורור: אחת לחזית והשנייה למיזוג האוויר של חללי הפנים.‬ ‫02‬ ‫מעטפות חכמות‬ ‫ ‬
  • 21. ‫בעקבות רעיון המודעות האנרגתית באותה העת, נבחרה המערכת הזו כיוון שלא אפשרה למשתמשים גישה ישירה‬ ‫לשליטה על האיוורור הטבעי. התכנון גם מאפשר לאוויר החם שבחלל הקיר למזג את האוויר החיצוני שבמעטפת‬ ‫החיצונית ולשמש כבאפר כלפי השכבות הפנימיות של הזכוכית.‬ ‫מעטפת הבניין מורכבת משתי שכבות של זכוכית מבודדת ירוקה שמאפשרת חדירה סולארית של כ-%08 כאשר‬ ‫השכבה החיצונית כוללת חלל בעומק 0021 מ"מ של אוויר עם רפפות, ושכבה אחת של זכוכית שקופה כמעטפת‬ ‫פנימית.‬ ‫משיקולים כלכליים החליטו האדריכלים שעל מרכיבי החזית להיות עצמאיים ללא צורך בבקרה צמודה. לצורך כך‬ ‫השתמשו ברפפות שמופעלות ע"י סנסורים "חכמים" של אור ומגיבים בהתאם למזג האוויר, השעה והעונה, כאשר לכל‬ ‫חזית מערכת הפעלה משלה. הרפפות יכולות להיסגר לגמרי ולהוות שכבת בידוד נוספת בחורף.‬ ‫  3.6 תוכניות המבנה‬ ‫ ‬ ‫ ‬ ‫בעיות התחלתיות‬ ‫הצרכים המקצועיים של הבניין כבניין מעבדות העלו את צריכת האנרגיה הדרושה לקירור, אך מאידך, לא היה כלל צורך‬ ‫בחימום.‬ ‫בעיות עדכניות‬ ‫הבניין עבר שיפוץ רציני. הכיכר בכניסה המזרחית המקורית של הבניין שופצה לכדי אקווריום גדול שכולל מנהרות עם‬ ‫חנויות ומסעדות.‬ ‫כיום הבניין מופעל רק בשלוש מתוך תשע הקומות שלו, ובעקבות כך, תכנון הקירור אינו מתאים וכתוצאה מכך הקומות‬ ‫התחתונות קרות מדי.‬ ‫בעיות נוספות של תחזוקה הביאו גם להזנחה וחוסר תפקוד של מערכת הרפפות וכתוצאה מכך נפגעה הבקרה על‬ ‫כניסה מתאימה של קרינת השמש.‬ ‫שיקולים‬ ‫השימוש בחזית כ"באפר" היה על מנת להשיג את המטרות האקלימיות של הפחתת הצורך בקירור בקיץ והצורך‬ ‫בחימום בחורף. אך ההתעסקות בחסכון באנרגיה הביאה את המתכננים להתעלם מהתוצאות שיכולות להיגרם מכשלון‬ ‫של תפקוד המעטפת. למרות כל הפרסים שבהם זכה הבניין, מערכות השליטה שלו נכשלו והבניין הפך ללא נוח ולא‬ ‫יעיל אנרגתית. באופן אירוני, )נכון לשנת 1002(, החלקים היחידים שעדיין עובדים הם דווקא אלה המיושנים יותר‬ ‫מבחינה טכנולוגית ולא אלה המופעלים דרך אמצעי בקרה משוכללים יותר.‬ ‫12‬ ‫מעטפות חכמות‬ ‫ ‬
  • 22. ‫הבעיות שעומדות בפני הבניין כיום קשורות באופן ישיר לחוסר היכולת ההסתגלותית של החזית. בהשוואה בין חזית‬ ‫ה"באפר" לחזית כפולה שמשלבת חלונות שנפתחים ומאפשרים איוורור טבעי, הרי שעדיפה האפשרות השנייה שבה‬ ‫האוויר עדיין יכול להיכנס לחללים הפנימיים, בניגוד לחזית הסטטית שכשמערכת האיוורור כושלת אינה מצליחה‬ ‫לתפקד כלל. התלות במערכות "חכמות" בלבד יכולה לשתק את הבניין לחלוטין, דבר שיכול לקרות כתוצאה מחוסר‬ ‫תחזוקה הולם של המערכות הללו.‬ ‫ ‬ ‫ ‬ ‫ ‬ ‫ ‬ ‫ ‬ ‫ ‬ ‫ ‬ ‫ ‬ ‫ ‬ ‫ ‬ ‫6.6 כשל החזית החכמה‬ ‫5.6 חלל הביניים בחזית‬ ‫4.6 חזית דרומית‬ ‫ ‬ ‫ ‬ ‫ ‬ ‫ ‬ ‫ ‬ ‫7.6 חתך ותוכנית חזית ה"באפר"‬ ‫22‬ ‫מעטפות חכמות‬ ‫ ‬
  • 23. ‫ ‬ ‫8.6 החלוקה הסכמתית לאיזורים טרמיים, לאיזורים‬ ‫המוארים באור טבעי ולאיזורים ממוזגים.‬ ‫דיון ומסקנות - מערכת היחסים בין המעטפת החכמה ותכנון הבניין:‬ ‫מעבר לדגש הברור שנלקח מבחינה של תקדים זה שממחיש את הצורך בשילוב מערכות הבקרה האוטומטיות יחד עם‬ ‫אפשרות שליטה של המשתמש, ניתן לבחון את הבניין גם ללא התייחסות לתוצאה הסופית של תיפקוד הבניין כיום,‬ ‫אשר נכשל מסיבות שונות שגם אינן קשורות לתכנון האדריכלי בלבד, ומתוך הנחה שבאמצעות תחזוקה הולמת ייתכן‬ ‫והבניין היה יכול לתפקד בצורה טובה גם מבחינה אנרגתית וגם מבחינות אחרות. לצורך הניתוח, נצא מתוך נקודת‬ ‫הנחה זו ונבודד את מרכיבי התכנון האדריכלי ותכנון המעטפת.‬ ‫התכנון האדריכלי, כאמור, החל מהרצון לחשוף את רוב חללי הפנים לנוף הנהר. לשם כך הוחלט על מעטפת שקופה.‬ ‫יחד עם דרישת הלקוח לבניין מתקדם מבחינה טכנולוגית, שאולי באה לידי ביטוי בצורה מעט יומרנית לזמנה, הוחלט‬ ‫על שימוש בטכנולוגיה שתאפשר יעילות אנרגתית. השילוב בין שתי החלטות בסיסיות אלה הביא לרעיון של השימוש‬ ‫בטכנולוגיה המסויימת הזו של חזית ה"באפר". במקביל לכך, פותחה הסכימה הכללית של המבנה, של שכבות, אשר‬ ‫נובעת הן מהרצון האדריכלי לאפשר מבטים אל הנוף מרוב חלקי הבניין, והן מבחינה תפקודית של המערכות‬ ‫האקלימיות והשירותיות. נראה כי הסכימה שנבחרה היא זו שלמעשה מגבשת את הרעיון האדריכלי עם הדרישה‬ ‫הטכנולוגית בצורה פשוטה ונכונה.‬ ‫למרות האמצעים הטכנולוגיים הפחות מפותחים שהיו קיימים בשנים אלו, ולמרות אופן השימוש הפשוט לכאורה‬ ‫במעטפת, ניתן להבין את הרעיון שעומד מאחורי בחירתה של המעטפת הזו ולהעריך את האומץ שנעשה בבחירה זו.‬ ‫ככל הנראה, את החסרונות הטכניים הרבים שהובילו לכשלון התפקודי של המעטפת, וכתוצאה מכך גם לכשלון תפקודי‬ ‫של הבניין, היה ניתן למנוע באמצעות הטכנולוגיות המפותחות שקיימות היום ובעזרת הידע והנסיון הרבים שנצברו‬ ‫במהלך עשרות השנים שעברו מאז. לכן, בחינת הבניין תהיה הוגנת יותר ללא התחשבות בתוצאה הסופית כאשר‬ ‫מדובר בנסיון לבחון את מערכת היחסים בין התכנון האדריכלי ובחירת המעטפת.‬ ‫עם זאת, ניתן לומר שבדוגמא זו בחירת המעטפת בעיקר הושפעה מהרעיון התכנוני והיא אכן משרתת אותו, אך מעט‬ ‫קשה להבחין בהשפעת המעטפת על תכנון חללי הפנים של המבנה, פרט להיותה שקופה ומאפשרת מבט אל הנוף‬ ‫החיצוני ותרומתה לתנאי הנוחות בבניין לא נראה כי היא מייצרת איזושהי איכות חללית משמעותית אחרת.‬ ‫32‬ ‫מעטפות חכמות‬ ‫ ‬
  • 24. ‫9.6 הכניסה המזרחית המקורית‬ ‫91‬ ‫‪Arab world Institute Jean Nouvel and Architecture Studio‬‬ ‫המבנה שנמצא בפריז נבנה בין השנים 7891-1891, מכיל פונקציות של מוזיאון, ספריה, אודיטוריום, מסעדה‬ ‫ומשרדים. הפרוייקט זכה בתחרות עיצוב עם הפרוייקט שלקח סיכונים בהצעת הפתרונות שלו, שעם השנים הוכיחו את‬ ‫הסיכונים הללו.‬ ‫המבנה מתנהג כמעין באפר בין הקמפוס הכולל בלוקים ובין נהר הסיין. חזית הבניין מותאמת לפיתול הנהר ומרככת‬ ‫את מראה הבלוקים. בניגוד לכך, החזית ההפוכה הינה מלבנית לחלוטין, ואליה פונה חלל ציבורי מרובע. מעל ציפוי‬ ‫הזכוכית של החזית קיים מסך מתכתי בעל מוטיבים גיאומטריים דינאמיים. המוטיבים הללו הם למעשה 042 צמצמים‬ ‫מוטוריים שנפתחים ונסגרים כל שעה. הם מתפקדים כשוברי שמש על מנת לשלוט בכמות האור שנכנסת לבניין.‬ ‫המנגנון הזה יוצר חללי פנים עם אור מסונן – אפקט שמשמש לעתים קרובות באדריכלות איסלמית לצורך השגת‬ ‫אפקטים אקלימיים.‬ ‫"מוסד העולם הערבי" מיצג את העולם הערבי בפריז, אך אינו בניין ערבי אלא מערבי. יש בבניין אלמנטים סימבוליים‬ ‫מסויימים כמו המשרביות אשר הפוליגונים שלהן מצורות שונות וגדלים שונים יוצרים אפקט דומה לחללים ערביים‬ ‫דוגמת ארמון האלהמברה.‬ ‫מבחינה אורבנית, המבנה מהווה מפרק בין שתי תרבויות ושתי הסטוריות. החלק הדרומי של הבניין, עם הצמצמים‬ ‫המוטוריים, הינו ביטוי המתאים לתקופה ולתרבות המזרחית, ואילו החלק הצפוני של הבניין משקף את התרבות‬ ‫המערבית עם איזכורים של הנוף הפריזאי.‬ ‫התכנון האדריכלי ועיצוב הפנים תוכננו יחד על ידי האדריכלים בראייה כוללת ושלמה. גם ההתייחסות לנושא האור באה‬ ‫לידי ביטוי באופנים שונים במבנה, במיוחד בקיר הדרומי, הבנוי כולו מצמצמים, כאשר בו ההתייחסות היא לחדירת‬ ‫האור הטבעי, השפעתו ניכרת גם באלמנטים בפנים הבניין בזכות ההצללות שהוא יוצר עליהם.‬ ‫42‬ ‫מעטפות חכמות‬ ‫ ‬
  • 25. ‫01.6 תוכניות המבנה‬ ‫21.6 מראה המעטפת מחלל הפנים  ‬ ‫11.6 איזומטריה של המבנה‬ ‫31.6 מודול צמצמים מוטורים מתוך החזית  ‬ ‫דיון ומסקנות - מערכת היחסים בין המעטפת החכמה ותכנון הבניין:‬ ‫דוגמא זו אמנם אינה עונה במפורש על מאפייני ה"מעטפת החכמה", אך ללא ספק בהתחשב בתקופה בה תוכנן ונבנה‬ ‫הפרוייקט, ישנו נסיון להכניס חדשנות טכנולוגית "חכמה" שמטרתה להגיב לתנאי האור החיצוניים- דבר שגם כיום הינו‬ ‫רלוונטי ומשמעותו האקלימית והאנרגתית ברורה הרבה יותר.‬ ‫הדגש המעניין בתקדים זה הוא החיבור שנעשה דרך עיצוב האלמנט החכם לקונספט האדריכלי. הרעיון, כאמור, היה‬ ‫לתכנן מבנה אשר יתייחס גם בעיצובו הכולל וגם בפרטיו הקטנים לתרבות שאותה הבניין מייצג- התרבות הערבית.‬ ‫עיצוב אלמנטי החזית דמויי המשרביות הערביות אינם רק דומים בעיצובם לאלמנטי המשרביות המקוריים המשמשים‬ ‫52‬ ‫מעטפות חכמות‬ ‫ ‬
  • 26. ‫עיצוב מעטפת המבנה היווה גורם משמעותי בעיצוב האדריכלי כולו כיוון שההתייחסות לחזיתות היתה כאל אלמנטים‬ ‫יוצרי חלל ולא כאל שכבת "עטיפה" בלבד. גם התפקיד הסימבולי של כל אחת מן החזיתות מראה על המשקל הרב‬ ‫שניתן לבחירת המעטפת כחלק מהרעיון התכנוני כולו.‬ ‫טכנולוגיית הצמצמים הנפתחים ונסגרים עפ"י תנאי אור השמש שלמעשה כשלה עם השנים, מהווה דוגמא נוספת‬ ‫לטכנולוגיה בתחום החזיתות ה"חכמות" אשר מצליחה להיות מוערכת מאוד בזכות חדשנותה הנועזת אך בעקבות‬ ‫חוסר בידע ובנסיון נכשלת. עם זאת, כבר לפני כמה עשורים החל חיפוש אחר עיצובים חדשים ומשופרים של‬ ‫טכנולוגיות קודמות ואף קדומות אשר יצליחו להוות פתרון לצרכים האקלימיים של המבנה שרק התעצמו עם השנים.‬ ‫בהקשר זה ניתן לומר כי מבנה ה-‪ IMA‬הוא דוגמא לדרך חשיבה יצירתית המשלבת רעיון אדריכלי יחד עם בחירת‬ ‫עיצוב החזית והטכנולוגיה החכמה באופן כזה שמנסה לענות על הצורך האדריכלי-עיצובי וגם על הצורך האקלימי‬ ‫)למרות שהוא לוקה בחסר( בו זמנית.‬ ‫מערכת היחסים בין התכנון האדריכלי והמעטפת החכמה נראית די הדדית- הרעיון האדריכלי הכתיב צורך באיזושהי‬ ‫מעטפת מחד, ומאידך, המעטפת המקורית הצליחה להשתלב בצורך זה תוך השפעה רבה על אופי החללים. כיוון‬ ‫שהטכנולוגיה בה השתמשו בחזית היא חדשה וייחודית לגמרי, לא ייתכן כי היא נבחרה מתוך היצע מצומצם של‬ ‫אפשרויות ו"כפתה" את אופייה והשפעותיה על תכנון המבנה- עובדה מעניינת בהתחשב בכך שההיצע הקיים בשנות‬ ‫ה-08 היה קטן בהרבה מההיצע כיום )ואולי דווקא היום ניתן לראות מצבים של "כפייה" מסויימת(.‬ ‫ ‬ ‫ ‬ ‫41.6 חזית המבנה המורכבת מצמצמים שמזכירה ארבסקה –איזכור‬ ‫62‬ ‫מעטפות חכמות‬ ‫ ‬
  • 27. ‫61.6 חזית המבנה הצפונית  ‬ ‫51.6 מגדל הספרים שצורתו‬ ‫מזכירה מסגד –אזכור איסלמי  ‬ ‫תקדימים- שנות ה-09‬ ‫7‬ ‫02‬ ‫‪GSW Headquarters Sauerbruch & Hutton Architects‬‬ ‫מגדל משרדים, ברלין גרמניה. 9991-0991‬ ‫בניין ההנהלה החדש של חברת ‪ ,Gemeinnutzige Siedlungs und Wohnungsbaugesellschaft‬אחת המובילות‬ ‫בתחום הדיור הציבורי בברלין.‬ ‫בשנת 19-0991 הוחלט על תחרות תכנון להוספת משרדים לקומפלקס הקיים. הפרוייקט שזכה הציע מגדל דק, בן 22‬ ‫קומות שמקושר למגדל הקיים. בנייתו הושלמה ב-9991.‬ ‫עפ"י ההנחיות של הלקוח, חלק נכבד מחללי המשרדים צפוי להיות מושכר ועל כן, מבחינה תכנונית, היו דרושות‬ ‫גמישות מרובה במערך הבניין ובדיקות חוזרות לקונספט התכנוני.‬ ‫2.7 חזית מערבית  ‬ ‫1.7 תוכניות המבנה  ‬ ‫הגורם החכם‬ ‫קיימות שתי מערכות חכמות שמסייעות בהשגת נוחות ויעילות אנרגתית בבניין. המבנה מאוורר באופן טבעי‬ ‫במשך%07 מהשנה, ובתנאים של רוח חלשה האיוורור מופק ע"י פיר טרמי שנוצר ע"י מעטפת מזכוכית שנמצאת‬ ‫במרחק של מטר אחד מהחזית הפנימית העשוייה מזכוכית כפולה. זרימת האוויר שנכנס מבסיס הפיר ויוצא מחלקו‬ ‫העליון מווסתת ע"י מערכת הבקרה של הבניין )‪ ,(BMS‬שגם שולטת על זרימת האוויר מהבניין אל הפיר. מתאפשרת‬ ‫גם שליטה ע"י המשתמש במערכת האיוורור ובמערכת ההצללה, כאשר המשתמש מקבל המלצות מהמערכת לגבי‬ ‫אופן השימוש הכדאי. גם מערכת התאורה מופעלת אוטומטית ע"י אותות שמתקבלים מתאים סולאריים, אך גם כאן‬ ‫מתאפשרת שליטה ע"י המשתמש.‬ ‫72‬ ‫מעטפות חכמות‬ ‫ ‬
  • 28. ‫תוכנית הבניין כוללת קשת מעוקלת קלות שאורכה כ-56 מ', ורוחבה נע בין 2.7 מ' בקצוות ועד 11 מ' במרכז. גובה‬ ‫קומה נקבע עפ"י הבניין הישן )52.3 מ'(- גובה נמוך יחסית, בייחוד לצרכי תאורה טבעית. הבניין ממוקם ממערב לבניין‬ ‫הישן ועל כן מגן עליו מרוחות חזקות ובכך מסייע בבעיות הסביבתיות שלו. החזית המערבית של הבניין החדש כוללת‬ ‫פיר סולארי שגם משמש כבאפר לרוח. תכנון הפנים המקורי כלל מסדרון לאורך החזית המזרחית של המבנה ומשרדים‬ ‫בחזית המערבית, אך החלטות מאוחרות יותר הביאו לשימוש במסדרון מרכזי, מה שהוביל לתכנון חזית מזרחית‬ ‫מזכוכית משולשת שבמרכזה משולבים תריסים. החיבור לבניין הקיים הוא ע"י מעלית חדשה וגרעין שירות.‬ ‫אסטרטגיה אנרגתית‬ ‫עניין מרכזי בקונספט היה אסטרטגיה של אנגיה נמוכה, עם איוורור טבעי כמרכיב מרכזי. רכיב מפתח הוא הקיר הכפול‬ ‫בצד המערבי שמשמש גם כמסך למניעת איבוד חום וגם כפיר טרמי שיוצר איוורור. הבידוד של הזיגוג , של הקירות‬ ‫החיצוניים ושל הגג הוא בעל ערכים גבוהים, ואף יש שימוש ברצפות כמאגר טרמי.‬ ‫האתר והאקלים‬ ‫הבניין ממוקם במרכז ברלין. ברלין מאופיינת באקלים "קונטיננטלי". הקיץ חם יותר והחורף קר יותר מבמדינות מערב‬ ‫אירופה והטמפרטורות נעות בין 52- ל-53 מעלות צלזיוס.‬ ‫זיגוג‬ ‫הזיגוג נותן לבניין את אופיו. הזיגוג המערבי כולל מערכת זיגוג כפול פנימית שמשלבת חלונות שנפתחים כלפי חוץ אשר‬ ‫מאווררים את חלל הפנים. פתיחת החלון למעשה שולטת על זרימת האוויר בפיר. המעטפת החיצונית יוצרת את הפיר‬ ‫הטרמי ועשוייה משכבת זכוכית אחת. הזיגוג המזרחי הוא זיגוג משולש עם שכבת תריסים מרכזית.‬ ‫איוורור‬ ‫אסטרטגיית האיוורור של הבניין היא חלק חשוב בתכנון המבנה, במיוחד בשל גובהו והצורך להימנע מרוחות חזקות‬ ‫בלתי צפויות כאשר החלונות פתוחים. מערכת הזיגוג החיצונית של החזית המערבית מספקת את הבאפר הנחוץ‬ ‫להגנה על חלל הפנים וגם יוצרת פיר סולארי לאיוורור בתנאי רוח חלשה. הפיר גם ממתן את זרימת הרוח במשרדים‬ ‫בתנאי רוח חזקה. איוורור מכאני מספק תחלופה של אוויר בתנאי מזג אוויר קיצוניים כאשר החלונות צריכים להישאר‬ ‫סגורים. מערכת הבקרה של הבניין קובעת אם להפעיל את האיוורור המכאני, אך המשתמשים יכולים לשלוט על‬ ‫איזורים פרטיים בעצמם.‬ ‫תאורה טבעית‬ ‫גובה הקומה הנמוך )כאמור 52.3 מ'( הוביל לבחירת תוכנית קומה צרה בעומק מקסימלי של 11 מ'. הקירות מזוגגים‬ ‫לגמרי. תכנון זה מספק תאורה טבעית טובה ביותר למשרדים משני הכיוונים ומפחית באופן משמעותי את הצורך‬ ‫בתאורה מלאכותית.‬ ‫הזיגוג המערבי מוגן ע"י הצללות ניתנות לסיבוב ורטיקלי ופאנלים שנעים בהזזה, בעוד שהחזית המזרחית מוגנת מפני‬ ‫השמש בתריסים משולבים.‬ ‫82‬ ‫מעטפות חכמות‬ ‫ ‬
  • 29. ‫3.7 מערכת האיוורור טבעי:‬ ‫דיון ומסקנות - מערכת היחסים בין המעטפת החכמה ותכנון הבניין‬ ‫התאמת תוכנית המבנה לצורך בתאורה טבעית- כביכול פתרון פשוט, ואולי גם טוב, אך אין התייחסות לצורך פרוגרמתי‬ ‫מורכב ומעניין או לקונספט אדריכלי מסויים שמנסה לתת ערך מוסף לחלל הפנים.‬ ‫למעשה הדגש הושם בעיקר על מציאת פתרונות אדריכליים להשגת תנאי נוחות מתאימים, וכהחלטה ראשונית, ככל‬ ‫הנראה, לשימוש בחזיתות מזוגגות, שמורכבותן באה לידי ביטוי בתיפקודן האקלימי כמשפרות את תנאי התאורה‬ ‫הטבעית והאיוורור הטבעי, אך כמעט ולא מקבלת התייחסות בהיבטים הקונסטרוקטיבי והצורני אשר משפיעים ביותר‬ ‫על חוויית החלל הפנימי. ניכרת התייחסות להשפעתה של המעטפת כלפי חוץ, על אף שלא צויין מה הביא לבחירה‬ ‫בצבעוניות המסויימת שניתנה. ניתן לראות שהיה נסיון לייצר חזית מגוונת וייחודית כלפי הרחוב ולצורך כך השתמשו‬ ‫באלמנטים שבונים את המעטפת ומתפקדים גם כמערכת הצללה.‬ ‫תקדים זה מובא כדוגמא לשימוש במעטפת חכמה באופן שהביא לתוצאה מספקת העונה על צרכי הפרוגרמה ועל‬ ‫הצורך ביעילות אנרגתית ובנוחות אקלימית. אך עם זאת, לא ניתן לומר ששילוב המעטפת בתכנון הביא לערך מוסף‬ ‫חללי-אדריכלי כלשהו, פרט לעניין שהיא יוצרת כלפי חוץ מבחינה ויזואלית. אומנם צויין שהוחלט על שינוי הסכמה‬ ‫הכללית של תוכנית הפנים, ולכאורה נראה כי הותאם "פתרון" המעטפת לתוכנית, אך בפועל נראה דווקא שמלכתחילה‬ ‫בחירת המעטפת היא זו ש"שיעבדה" את התוכנית להיות מה שהיא )מבנה צר וארוך( ולבסוף, פרט להיותה אלמנט‬ ‫שמחדיר אור ואוויר לחלל היא אינה חלק ממנו. כלומר, במבחן התוצאה, מערכת היחסים בין התכנון האדריכלי ותפקוד‬ ‫המעטפת החכמה אינה עמוקה דיה ולא ניתן להבחין בקשר ביניהם בצורה ברורה. נראה כתפקיד המעטפת הוא עטיפה‬ ‫ותו לא.‬ ‫92‬ ‫מעטפות חכמות‬ ‫ ‬
  • 30. ‫5.7 מראי המעטפת מפנים המבנה  ‬ ‫4.7 מראה המעטפת מחזית הרחוב‬ ‫12‬ ‫‪Commerzbank Headquarters Foster & Partners‬‬ ‫מגדל משרדים, פרנקפורט גרמניה. 7991-1991‬ ‫הבניין הזוכה בתחרות שנערכה בשנת 1991 על תכנון בניין ההנהלה של הבנק במיקום מרכזי בפרנקפורט הסמוך‬ ‫למגדל הבנק הקיים בן 72 קומות שנבנה בשנות ה-07. בניית הבניין החלה ב-4991 ועל הבניין הוספה האנטנה‬ ‫הגבוהה בשנת 6991.‬ ‫7.7‬ ‫6.7 תוכנית סביבה  ‬ ‫הגורם החכם‬ ‫המעטפת הפנימית של החלונות החיצוניים והאטריום מאובזרים במשקופים מממונעים שנשלטים ע"י מערכת הבקרה‬ ‫של הבניין )‪ ,(BMS‬או ע"י המשתמשים באופן ידני. מיזוג האוויר ומערכת התאורה מופעלים באופן אוטומטי עפ"י‬ ‫התנאים והשימוש ע"י מערכת הבקרה. קירור לילי יכול להתבצע באמצעות פתיחה אוטומטית של החלונות בלילות‬ ‫הקיץ.‬ ‫לפי הנחיות הלקוח היה צורך ליצור בניין שמסוגל להביע ערכים עכשוויים, עם דגש מיוחד על המדיניות האקולוגית של‬ ‫הבנק שתבוא לידי ביטוי בתכנון לא פחות מאשר הפונקציונליות של המבנה. על הבניין היה לעמוד בקריטריונים של‬ ‫עיצוב, מודעות אקולוגית ויעילות אנרגתית, ופונקציונליות כבניין משרדים. בניין ההנהלה החדש ריכז בתוכו מחלקות‬ ‫שונות מ-43 מיקומים שונים בפרנקפורט.‬ ‫תוכנית הבניין משולשת בצורתה, כאשר אורכה של כל צלע במשולש הוא 06 מ' ופינותיו מעוגלות על מנת למקסם את‬ ‫יעילות החלל. גרעיני המדרגות והמעליות מוקמו בפינות המשולש ובעלי ערך קונסטרוקטיבי במבנה. ‪ Foster‬ניסה‬ ‫ליישם בבניין רעיון שהציע לראשונה בתכנון ‪ Hong Kong and Shanghai Bank‬שבו הציע "גינות בשמיים" אשר‬ ‫משמשות כמערכת ספירלית בת 84 קומות שנועדה לאיוורור טבעי והן אף הופכות למוקד אקלימי, ויזואלי וחברתי לכל‬ ‫03‬ ‫מעטפות חכמות‬ ‫ ‬
  • 31. ‫8.7 תוכנית וחתכים  ‬ ‫אסטרטגיה אנרגתית‬ ‫הבניין תוכנן לשימוש בעיקר באיוורור טבעי שנעזר במיזוג אוויר מכאני רק בתנאים קיצוניים. איוורור טבעי ותאורה‬ ‫טבעית מושגים ע"י חלונות שנפתחים בהיקף ונשלטים בצורה אופטימלית ע"י מערכת הבקרה המרכזית.‬ ‫האתר והאקלים‬ ‫הבניין נישא מעל קונטקסט של מבנים נמוכים יחסית בגובה של 7-4 קומות אשר שומרים על ההיקף של הבלוק‬ ‫העירוני, לצד דרך ראשית. האקלים של פרנקפורט הוא אקלים "קונטיננטלי" שמאופיין בקיץ חם יותר ובחורף קר יותר‬ ‫מבמערב אירופה, והטמפרטורות יכולות להגיע ל-53 מעלות בקיץ.‬ ‫13‬ ‫מעטפות חכמות‬ ‫ ‬
  • 32. ‫החלקים האטומים של הבניין מכוסים בפאנלים מוכנים ומשולבים בזכוכית עם ציפוי שחור ובידוד. ביתר המקומות‬ ‫חלונות מזיגוג משולש מספקים פתחים לאור ולאיוורור. סטרוקטורת המבנה נתמכת ע"י שלושה צמדים של תרנים‬ ‫מפלדה הממוקמים בפינות המשולש אשר תומכים בקורות פירנדל של 8 קומות.‬ ‫החלונות שפונים לאטריום מורכבים מזכוכית מבודדת וחלונות לאיוורור. אלה הפונים החוצה מורכבים מזכוכית כפולה‬ ‫ומשימשת מגן נוספת שמספקת חלל ביניים לאיווורור. מתאפשרת גם תנועה מוטורית של החלונות. חלל הביניים‬ ‫מאוורר מלמטה ומלמעלה ע"י חריצים. הזיגוג הפנימי מבודד ובעל %66 שקיפות לאור וערך של %43 למעבר אנרגיה.‬ ‫הגינות מתפקדות גם כקולטים סולאריים וגם כבאפרים טרמיים ומחוממות בעיקר ע"י החום שנפלט מהמשרדים.‬ ‫מערכת הבקרה מתוכננת לספק קירור לילי של רצפות הבטון ע"י פתיחה מבוקרת של החלונות ההיקפיים.‬ ‫איוורור טבעי מושג באמצעות החלונות ההיקפיים שנשלטים ע"י מערכת הבקרה. החזיתות שפונות לגינות יכולות אף הן‬ ‫להיפתח בתנאים של מזג אוויר טוב על מנת לאוורר את חלל האטריום שמחובר ליתר הגינות ובכך לספק אוויר צח‬ ‫למשרדים הפונים לאטריום. משרדים הפונים החוצה מאווררים באופן ישיר דרך החלונות הממונעים שממוקמים‬ ‫מאחורי זיגוג מגן )דרך חלל הביניים( ומכילים גם תריסים ממונעים, ויכולים להישלט ע"י מערכת הבקרה המרכזית או‬ ‫ע"י המשתמש.‬ ‫תחלופת האוויר דרך חלל הביניים עולה ככל שהחשיפה לשמש גדלה בחזית והאוויר בחלל הביניים מתחמם ועולה‬ ‫מעלה. עפ"י הבדיקות שנעשו, החלונות הממונעים אמורים לספק איוורור טוב בכ-%06 מזמן השימוש. בתנאים‬ ‫קיצוניים, כל "כפר" של 21 קומות ממוזג באופן מכאני.‬ ‫אור טבעי מושג ישירות למשרדים שפונים כלפי חוץ דרך החלונות ובאופן בלתי ישיר למשרדים שפונים לגינות ומוארים‬ ‫מהצד ומלמעלה )דרך האטריום(.‬ ‫תאורה מלאכותית מופעלת ע"י סנסורים לפי רמת התאורה הטבעית, הן בחזית החיצונית והן בחזית האטריום. כמו כן,‬ ‫כל חלון כולל תריס ממונע להצללה מפני השמש שמוגן בשכבת זיגוג חיצונית ויכול להיות מותאם לפי צרכי המשתמש.‬ ‫מערכת הבקרה הממוחשבת קובעת את זוית ההצללה החיצונית והחלונות ואף מקבלת מידע מתחנות ניטור ומסנסורים‬ ‫וקובעת את הפעלת מערכות המיזוג והחימום בהתאם לתנאים ולשימוש. בתנאים של מזג אוויר טוב מתאפשרת שליטה‬ ‫מלאה של המשתמש.‬ ‫23‬ ‫מעטפות חכמות‬ ‫ ‬
  • 33. ‫01.7 איוורור טבעי  ‬ ‫9.7 חלונות המעטפת  ‬ ‫דיון ומסקנות - מערכת היחסים בין המעטפת החכמה ותכנון הבניין:‬ ‫תקדים זה מובא כדוגמא טובה לשילוב המעטפת החכמה על תיפקודיה השונים בתכנון האדריכלי של המבנה. החשיבה‬ ‫על המעטפת באופן היוצא מהגבולות הקונבנציונלים של התייחסות למעטפת כאלמנט החזית בלבד, אלא המעטפת‬ ‫כקרום תלת מימדי שגם יכול לתפקד בצורה מרחבית, ולא רק בצורה שטוחה, ובאופן כזה לייצר במבנה חללים‬ ‫איכותיים ומעניינים, ראוייה להערכה.‬ ‫שילוב האטריום והגינות במבנה כחללים שמתפקדים יחד עם החזיתות החיצוניות להשגת תאורה טבעית ואיוורור טבעי‬ ‫מספק גם איכויות נוספות, חלליות-אדריכליות, שמשקפות ראייה כוללת ושלמה יותר בתכנון. )הראייה הזו באה לידי‬ ‫ביטוי גם בחשיבה על קונסטרוקציית המבנה שמשולבת בצורה אינטגרלית בקונספט החללי(. ספירלת הגינות‬ ‫ההמשכית סביב האטריום, שללא ספק משרתת את הרעיון האדריכלי ליצירת מקומות ירוקים למפגש בין העובדים‬ ‫ויוצרת "כפרים" חברתיים, הינה בעלת תפקיד גם כחלק ממעטפת הבניין שתפקידה הבסיסי הוא לשמש כ"קרום" בין‬ ‫החוץ לפנים ולאפשר מעבר של אור טבעי ואיוורור אך גם לאפשר ויסות של התנאים הללו בעת הצורך, לצורך השגת‬ ‫המטרה של צריכת אנרגיה נמוכה.‬ ‫דוגמא זו מדגימה מערכת יחסים הדדית בין תכנון המבנה והשימוש במעטפת חכמה. שימוש בפתרונות טכנולוגיים‬ ‫קיימים ויחסית קונבנציונליים בתחום הבנייה הירוקה, יחד עם תכנון אדריכלי בעל איכויות עיצוביות, פונקציונליות‬ ‫וחלליות אשר משפיעים זה על זה ומוכתבים זה מזה באופן הדדי, הביא לתוצאה שלמה ומוצדקת. לא ניתן להבחין‬ ‫בגורם שהגיע קודם- האם הייתה זו הטכנולוגיה החכמה או דווקא הרעיון האדריכלי, וזאת ההוכחה לאינטגרציה הנכונה‬ ‫בין השניים.‬ ‫33‬ ‫מעטפות חכמות‬ ‫ ‬
  • 34. ‫21.7  ‬ ‫11.7 גינה אופיינית  ‬ ‫תקדימים שנות ה-0002‬ ‫8‬ ‫22‬ ‫‪Capricorn House Gatermann + Schossig‬‬ ‫ה-‪ Capricorn House‬תוכנן ע"י האדריכלים ‪ Gatermann and Schossig‬ונבנה בדסלדורף שבגרמניה בשנת -7002‬ ‫8002.‬ ‫המאפיין המיוחד בעיצוב האדריכלי הבולט של בניין המשרדים הזה הוא השימוש בפאנלים אדומים מזכוכית.‬ ‫מיקומו שנתון לזיהום רעש כבד, הוביל לשימוש במודולי חזית רב תכליתיים עם טכנולוגיה שמאפשרת שליטה על‬ ‫הטמפרטורה ואיכות האוויר במבנה.‬ ‫המערכת משולבת יחד עם מערכות מיזוג אוויר, חימום ואיוורור ועם אלמנטים של תאורה, ספיגת רעש ואקוסטיקה.‬ ‫קונספט ה"ביזור" נפטר מהצורך בטכנולוגיה מסורתית שמשאירה מקום גדול לעיצוב פנים אדריכלי. כתוצאה מכך,‬ ‫יושמה תוכנית שמאפשרת מגוון צורות של משרדים.‬ ‫2.8‬ ‫1.8 קונטקסט עירוני‬ ‫ ‬ ‫ ‬ ‫ ‬ ‫3.8‬ ‫43‬ ‫מעטפות חכמות‬ ‫ ‬
  • 35. ‫5.8‬ ‫4.8‬ ‫7.8 קיר המסך  ‬ ‫11.8  ‬ ‫01.8  ‬ ‫9.8‬ ‫8.8‬ ‫53‬ ‫מעטפות חכמות‬ ‫ ‬
  • 36. ‫דיון ומסקנות - מערכת היחסים בין המעטפת החכמה ותכנון הבניין:‬ ‫עם חוסר במידע מפורט לגבי הקונספט התכנוני ולגבי אופן תיפקוד המערכת האקלימית במבנה, ניתן בעיקר לבחון את‬ ‫התוצאה ולפיה להניח הנחות.‬ ‫עפ"י המערך הכללי של המבנה ניתן להניח שהרעיון התכנוני ניסה לייצר איזשהו פתרון יעיל לחשיפה מקסימלית של‬ ‫המשרדים לאור טבעי, תוך מתן מענה לבעיות אקלימיות ולרעשי הסביבה. הסכמה הכללית של המבנה נראית כמבנה‬ ‫צר ומתפתל, שמפנה את המשרדים לשתי החזיתות ומייצר מעבר מרכזי ביניהם, כאשר הפיתול מייצר מעין תיחום של‬ ‫איזורים סמי-ציבוריים שהם גם סמי-חיצוניים ע"י שימוש במעטפת כפולה.‬ ‫נראה כי פרט ליתרון האקלימי והאקוסטי שהפאנלים מזכוכית מקנים למבנה, הם מעניקים למבנה גם ערך עיצובי ייחודי‬ ‫ויוצרים מעטפת מעניינית ורב שכבתית כלפי חוץ וגם כלפי פנים. נראה כי המבנה לא יכול היה לתפקד כפי שהוא ללא‬ ‫השימוש במעטפת הספציפית שנבחרה, הן מבחינת אופיו הויזואלי הייחודי והן מבחינת איכות החללים שהיא יוצרת‬ ‫בתוכה. ניתן לראות בתמונות את המורכבות שהמעטפת יוצרת הן למשתמש החווה את החלל מבפנים והן לצופה‬ ‫שמביט על הבניין מבחוץ.‬ ‫היותה של המעטפת חלק אינטגרלי במערך המבנה אשר משפיע על אופי החלל ומושפע מהקונספט החללי הכולל,‬ ‫מצביע על שימוש שלם ושילוב נכון בין הטכנולוגיה של המעטפת החכמה ובין התכנון האדריכלי. ניתן לשער כי‬ ‫הטכנולוגיה העכשווית שמאפשרת מגוון עיצובי תוך מתן מענה לבעיות שאיתן ניסו להתמודד בתכנון, איפשרה חופש‬ ‫רב בתכנון וביישום הטכנולוגיה במבנה.‬ ‫63‬ ‫מעטפות חכמות‬ ‫ ‬
  • 37. ‫32‬ ‫‪Smart Box‬‬ ‫חזית ה"קופסא החכמה" )‪ (Smartbox‬היא תוצאה של פרוייקט מחקר ופיתוח שנקרא ‪ Zon-Wel‬שמתעסק בניצול‬ ‫אנרגיה סולארית לחימום, חשמל ותאורה. מטרת הפרוייקט הייתה פיתוח של רעיון חזית "אקטיבית" שמשתמשת‬ ‫באנרגיה סולארית אקטיבית ופאסיבית ובאינטיליגנציה. תוצאת הפרוייקט הוא פוטנציאל של הפחתת %05 מצריכת‬ ‫האנרגיה של המבנה, במחיר נוח ותוך השגת תנאי נוחות משופרים.‬ ‫ה"קופסא החכמה" מורכבת ממערכת שנמצאת מחוץ לקיר אשר עושה שימוש חכם באור השמש על מנת לווסת את‬ ‫האקלים בתוך המבנה. היא משתמשת ברצועות סוככים על מנת להעלות את כמות האור הטבעי שנכנס לבניין,‬ ‫מאופיינת בפאנלים מבודדים ומשלבת תאים פוטו-וולטאים מובנים אשר מייצרים חשמל.‬ ‫ה"קופסאות החכמות" הן למעשה יחידות קטנות שמשולבות בחזית, בחיבורים בין הקירות החיצוניים והרצפות,‬ ‫ושולטות בכל הפונקציות של בקרה אקלימית כמו קירור, חימום ואיוורור יחד עם "הבראת" חום ולחות. הן כאמור‬ ‫מאפשרות הפחתה של צריכת האנרגיה ב-%05, הפחתה של עלויות הבניין כתוצאה מהאפשרות להנמיך את גובה‬ ‫הקומה בבניין )חוסר צורך במערכות תקרתיותרצפתיות(, הפחתה של עלויות התקנה ובחירה ממגוון וריאנטים‬ ‫מודולאריים. התוצאה היא סביבת עבודה נוחה, עם האפשרות לווסת את האקלים בכל חדר באופן אינדיווידואלי.‬ ‫21.8 ‪smart box‬‬ ‫31.8 שילוב הקופסא החכמה במעטפת  ‬ ‫73‬ ‫מעטפות חכמות‬ ‫ ‬
  • 38. ‫41.8 אפשרות הנמכת הקומות ע"י שילוב המערכות במעטפת‬ ‫דיון ומסקנות - מערכת היחסים בין המעטפת החכמה ותכנון הבניין:‬ ‫מתוך הנסיון היישומי של טכנולוגיית ה"קופסא החכמה" כמובן שקשה להגיע לאיזשהן מסקנות הנוגעות למערכת‬ ‫היחסים של המעטפת החכמה עם תכנון הבניין כיוון שהדוגמא המובאת מציגה את האפשרות ליישום בבניין משרדים‬ ‫סטנדרטי ללא דגש על רעיון אדריכלי כלשהו, כנראה מתוך מטרה להציג את הפונקציונליות של שימוש במעטפת כזו‬ ‫ואת האפשרות שלה להתאים למבנים שונים בזכות תכונותיה. על כן, במקרה זה ניתן לנסות ולשער מה יהיו ההשפעות‬ ‫של שימוש במעטפת כזו על אופי החללים ועל אופי המבנה ומהי מידת התאמתה של מעטפת כזו לסוגי מבנים שונים.‬ ‫כאמור, המערכת מגיעה במגוון וריאנטים מודולריים, אך עם זאת לא מצויינות תכונות הוריאנטים השונים. מערכת כזו‬ ‫המגיעה עם מספר רכיבים הדרושים לצורך תיפקודה וודאי מוגבלת מבחינת כמות התצורות שניתן לייצר איתם. אם‬ ‫לשפוט על פי הדוגמאות המובאות, יתכן וקיימת מידה רבה של חזרתיות הנדרשת לצורך חיבור המודולים זה לזה, דבר‬ ‫שיכול להתאים פונקציונלית וכלכלית לסוגים רבים של מבני משרדים, כפי שגם דוגמת היישום מראה, אך לא ברור כמה‬ ‫חופש קיים בתכנון חזית כזו וכמה מגוונת ונעימה למראה היא יכולה להיות כלפי חוץ. בנוסף, האלמנטים המרכיבים את‬ ‫סוג המעטפת הזו עשויים מחומרים שמייצרים אופי חלל קר ו"היי-טקי", עובדה שכדאי להתחשב בה בבחירת‬ ‫הטכנולוגיה של ה"קופסא החכמה" ליישום במבנה.‬ ‫לעניות דעתי, קיים פוטנציאל רב להתאמתה של מעטפת כזו למגוון רחב של רעיונות אדריכליים ולסוגי מבנים שונים,‬ ‫כיוון שבאדריכלות בת זמננו קיים שימוש רב בחומרים הבסיסיים מהם עשוייה המעטפת, אם על מנת לאפשר כניסה‬ ‫של אור טבעי ואם על מנת לייצר מראה חדיש וטכנולוגי למבנה ולחלל. אך עם זאת, הפוטנציאל יגדל בהרבה אם‬ ‫הוריאנטים השונים של המודולים יאפשרו גמישות בתצורתם, הן מבחינת גודלם, צורתם וצבעוניותם והן מבחינת אופן‬ ‫חיבורם זה לזה והאפשרות של שימוש בכמה סוגי מודולים שונים יחד. ייתכן והאפשרויות כבר קיימות, אך קרוב לוודאי‬ ‫שגם במידה ואינן, לפי קצב ההתפתחות הטכנולוגית, הן יפותחו כבר בשנים הקרובות.‬ ‫דגש נוסף שהושם כבר בתיאור הטכנולוגיה עצמה קודם לכן, הוא היתרון המבני והכלכלי בכך שהיא מאפשרת את‬ ‫ביטול הצורך בתשתית מבנית למערכות מובנות ברצפות או בתקרות, שנועדו לחימום או קירור של חללי הפנים.‬ ‫למעשה ניתן יהיה לתכנן מבנים עם קומות נמוכות יותר ולגרום לבנייה חסכונית יותר. עובדה זו בהכרח משפיעה על‬ ‫התכנון האדריכלי ויתכן שביכולתה אף לאפשר מצבים חלליים חדשים שנמנעו בעקבות הצורך הקודם בשימוש‬ ‫במערכות רצפתיות או תקרתיות.‬ ‫ניתן לומר אם כן, כי הפיתוח הטכנולוגי של ה"קופסא החכמה" נראה מבטיח מבחינת יכולת השפעתו על תנאי הנוחות‬ ‫במבנה ועל השפעתו בהפחתת צריכת האנרגיה, אך בכל הנוגע להשפעתו על התכנון האדריכלי ניתן למצוא פוטנציאל‬ ‫ רב, אך "סימני שאלה" רבים גם כן.‬ ‫ ‬ ‫ ‬ ‫83‬ ‫מעטפות חכמות‬ ‫ ‬
  • 39. ‫51.8 יישום תיאורטי בבניין משרדים  ‬ ‫לסיכום‬ ‫9‬ ‫בדיוק כפי שהאבולוציה במשך מליוני שנים סיגלה את האדם לסביבתו, כך גם בניינים צריכים להסתגל אל האקלים.‬ ‫כשמסתכלים על השינוי שחל בבניינים המודרנים ביחס ל"אבותיהם" שהיו שונים כל כך, במיוחד בכמות צריכת‬ ‫האנרגיה שלהם, צפוי שה"אנטומיה" שלהם תשתנה. בניינים שיהיו מוגדרים עפ"י תנאי האיזור שלהם וישלבו‬ ‫טכנולוגיות לצריכת אנרגיה נמוכה שיכולות להתמודד עם שינויי מזג האוויר, יחד עם חומרים חדשים, יהפכו לנורמה של‬ ‫ארכיטקטורה חדשה42.‬ ‫המעטפת החכמה, כאלמנט שעבר שינויים אבולוציונים במהלך השנים, ללא ספק השפיע וממשיך להשפיע על התכנון‬ ‫האדריכלי. מעטפת המבנה היא מערכת משמעותית בכל תתי המערכות של הבניין – המערכת הקונסטורוקטיבית,‬ ‫המכאנית, מערכת השירותים והשלד החללי. היא ממלאת תפקידים רבים וחשובים והינה גורם עיקרי בצריכת האנרגיה‬ ‫של המבנה. מעבר ליכולתה של מעטפת הבניין החכמה לעצב את הסביבה האקלימית ואת תנאי הנוחות בתוך‬ ‫המבנה, אל לנו לשכוח כי השפעתה על אופי חללי הפנים ועל מראה הארכיטקטורה של ימינו, היא גדולה ומכרעת.‬ ‫יתרונותיה של המעטפת החכמה, כפי שצויינו קודם לכן, הם רבים ומגוונים ועם השנים רק מתרבים ומשתכללים. אך‬ ‫עם זאת, מתוך הדוגמאות שהובאו ניתן להבין גם את החסרונות אשר עלולים לבוא לידי ביטוי בשימוש לא נכון במרכיב‬ ‫זה, במקרים בהם הוא משתלט על התכנון האדריכלי, או להיפך, מגיע כאיזשהו פתרון מאולץ לקריטריונים מוקדמים.‬ ‫בניינים הם סטרוקטורות מורכבות ולכן אין תשובות אוניברסליות לבחירת האמצעים הנכונים. פתרונות נקודתיים‬ ‫צריכים תמיד להתייחס להקשר הכולל, ועל כן חשוב להבין את כל המידע הרלוונטי כדי להשיג את התוצאה הטובה‬ ‫ביותר. האתגר הוא למצוא את הפתרון העיצובי ההולם לחידושים הטכנולוגים הללו- צורות הבעה חדשות לגורמים‬ ‫בעלי מאפיינים משתנים. דוגמאות ורעיונות רבים ומבטיחים נוצרו כבר, בדרך ליצירת תרבות בנייה בת קיימא, אך‬ ‫הדרך עוד ארוכה, הן מבחינת היישום הכמותי והן מבחינת התרגום האיכותי52.‬ ‫אם ננסה לענות על שאלת המחקר באשר למערכת היחסים בין המעטפת החכמה והתכנון האדריכלי, הרי שללא ספק‬ ‫התשובה היא מורכבת ותשתנה בהתאם למבנה אליו נתייחס ובהתאם לקונטקסט הכולל שבו נבנה אותו בניין. כאמור,‬ ‫הפרוייקטים נבחנו תוך התייחסות לתקופה בה הם נבנו ולטכנולוגיה בה הם השתמשו ועל כן לא בכולם מבחן התוצאה‬ ‫הוא זה שהעיד על איכות התכנון והשימוש במעטפת החכמה.‬ ‫בפרוייקטים שהוצגו ניתן לראות דוגמאות בהן מתוך דרישות אקלימיות הגיע הצורך לשימוש במעטפת החכמה, אך‬ ‫מעבר לתפקיד זה היא לא קיבלה משמעות נוספת עם שילובה בבניין ולמעשה הפכה לסוג של עטיפה נפרדת וכמעט‬ ‫עצמאית לגמרי. במקרים כאלה ניתן לומר כי בחירת המעטפת החכמה, כאשר היא מגיעה כתנאי ראשוני, או להיפך,‬ ‫כפתרון סופי, עלולה להביא למצב בו המעטפת מכתיבה איכויות אדריכליות שאינן תואמות את הקונספט האדריכלי‬ ‫שהוביל לתכנון המבנה או במצב הקיצוני ההפוך, היא עלולה להוות מעין כיסוי עצמאי שמסתיר את הבניין האמיתי. עם‬ ‫זאת, בחלק מן הפרוייקטים ניתן דווקא לראות דוגמאות לשילוב הרמוני ונכון בין קונספט תכנוני ובין בחירת המעטפת‬ ‫שמצליחה גם לשרת את אותו הקונספט וגם לתת לו ערך מוסף כה משמעותי עד כי המבנה לא היה מצליח להיות מה‬ ‫שהוא בלעדיה. טענה זו מקבלת תוקף במיוחד בדוגמאות בהן המעטפת כבר אינה אותה העטיפה השטוחה, אלא חלל‬ ‫מרחבי שמקבל אופי חללי ומשמעות ייחודית בבניין.‬ ‫יתכן שבחינת הדוגמאות, אולי מעט אחרת מן הצפוי, הוכיחה כי לא בכל המקרים המעטפת הוכתבה עפ"י הצרכים‬ ‫הפיזיים ובחירתה קדמה לתכנון. לעתים התכנון ובחירת המעטפת נעשו במקביל. אמנם במקרים מסויימים התכנון‬ ‫93‬ ‫מעטפות חכמות‬ ‫ ‬
  • 40. ‫בניגוד לתקופות קדומות שבהן ארכיטקטורה ורנקולרית נוצרה מתוך הצרכים הפיזיים של האדם, אשר ללא ספק כבודה‬ ‫במקומה מונח, הלא היום, בעידן בו תחום האדריכלות התפתח כל כך והטכנולוגיה אף היא מפותחת למדי, קשה להניח‬ ‫את הדעת באותם מצבים בהם כביכול "מגבלות" הטכנולוגיה מכתיבות את האיכויות האדריכליות בארכיטקטורה של‬ ‫ימינו. עם זאת, ישנן איכויות אדריכליות שכבר נוצרו בשימוש בטכנולוגיות אלה ועשויות להתאים לשימושים רבים ועל כן‬ ‫כדאי להבין את השפעתן ולייצר לעצמנו מעין "ארגז כלים" שישמש אותנו בתכנון.‬ ‫62‬ ‫במבט לעתיד...‬ ‫המבנים תמיד "החליפו" אינפורמציה עם הסביבה שלהם, אך תמיד בצורה אנאלוגית. כיום נכנסות לבנייה טכנולוגיות‬ ‫דיגיטליות. חילופי האינפורמציה יתרחשו באופן דיגיטלי- דלתות יפתחו ויסגרו ע"י אותות מהמשתמשים, חלונות יפתחו‬ ‫ויסגרו על סמך עיבוד מידע בזמן אמת מתחנות מזג אוויר שמקושרות לבניין. מידע שיתקבל בבניין יועבד ויועתק‬ ‫לפעולה מסויימת.‬ ‫כוחו ההולך ועולה של המחשב מצביע על כך שהארכיטקטורה הולכת להשתנות. הארכיטקטורה הופכת לאמצעי של‬ ‫"‪ ,"push and pull‬כמו רשת עולמית. ניתן להנות ולצרוך אותה)‪ ,(download‬אך ניתן גם להכניס אליה תוכן חדש‬ ‫)‪ .(upload‬השילוב בין האמיתי והוירטואלי יהיה לא רק ויזואלי או שמיעתי. סטרוקטורות המופעלות באמצעות מידע‬ ‫יוכלו להתאים עצמן לנסיבות משתנות.‬ ‫האדריכלים משתמשים בתוכנות מחשב כדי ליצור ארכיטקטורה דינאמית. כוחו של המחשב מאפשר לחשב‬ ‫סטרוקטורה שמגיבה לתנאים משתנים. גוף דינאמי מתפתח בתוך מעטפת גמישה. המעטפת הגמישה הזו תהיה‬ ‫עשוייה מחומרים חדשים לגמרי ותהייה רציפה, המשכית ורכה.‬ ‫היום כשיש לנו הידע כדי ליצור משטחים חלקים לגמרי ונקיים, אנחנו יכולים לעשות את הצעד הבא בפיתוח המעטפת.‬ ‫עכשיו נוכל ליצור מעטפת גבשושית, מישושית ועמוקה. התקדמות ממעטפת כזו למעטפת גמישה באמת, תלת‬ ‫מימדית, תהיה מתבקשת.‬ ‫ ‬ ‫ ‬ ‫ ‬ ‫ ‬ ‫04‬ ‫מעטפות חכמות‬ ‫ ‬
  • 41. Oosterhuis Associates ‫1.9 פיתוח אבטיפוס לבניין שמופעל לגמרי ומסוגל לשנות את צורתו ותוכנו בזמן אמיתי ע"י‬ :‫רשימת הפניות ומקורות‬ 1. 10 Intelligent Skins , Michael Wigginton and Jude Harris – p.3-4 2. 11 Building Skins: Concepts, Layers, Materials , Christian Schittich – p. 9-30 3. 12 Intelligent Skins , Michael Wigginton and Jude Harris – p.7-14 4. 13 Intelligent Skins , Michael Wigginton and Jude Harris – p.14-19 5. 14 Intelligent Skins , Michael Wigginton and Jude Harris – p.19-23 6. 15 Intelligent Skins , Michael Wigginton and Jude Harris – p.22 7. 16 Intelligent Skins , Michael Wigginton and Jude Harris – p.23-24 8. 17 Building Skins: Concepts, Layers, Materials , Christian Schittich – p. 30-33 9. 18 Building Skins: Concepts, Layers, Materials , Christian Schittich – p. 33-34 10. 19 Building Skins: Concepts, Layers, Materials , Christian Schittich – p. 34-36 11. 20 Intelligent Skins , Michael Wigginton and Jude Harris – p.39-42 12. 21 Building Skins: Concepts, Layers, Materials , Christian Schittich – p. 38-39 13. 22 Building Skins: Concepts, Layers, Materials , Christian Schittich – p. 49-52 14. 23 Building Skins: Concepts, Layers, Materials , Christian Schittich – p. 52-54 15. 24 Building Skins: Concepts, Layers, Materials , Christian Schittich – p. 55-60 16. 25 Transparency and the performance of building skins, Weinstock Michael 17. 26 www.smartglassinternational.com 18. www.architecture.uwaterloo.ca/faculty_projects/terri/ds/hooker.pdf 19. www.jeannouvel.com 20. Intelligent Skins , Michael Wigginton and Jude Harris – p.49-54 21. Intelligent Skins , Michael Wigginton and Jude Harris – p.59-64 22. www.nikiomahe.com 23. www.smartfacade.nl 24. Can building skin think? , Wigginton Michael 25. Building Skins: Concepts, Layers, Materials , Christian Schittich – p.60 26. Smart Skins for hyperbody, Oosterhuis Kas :‫תמונות‬ 41 ‫מעטפות חכמות‬  
  • 42. 1.1 Building Skins: Concepts, Layers, Materials p.11 1.2 www.steiffnews.com 1.3 www.greatbuildings.com 2.1-2.2 Intelligent Skins p.11 2.3 2009 ‫צילום: רותם אלישע‬ 3.1 Building Skins: Concepts, Layers, Materials p.31 4.1-4.2 Building Skins: Concepts, Layers, Materials p.38 4.3 Building Skins: Concepts, Layers, Materials p.50 5.1 Forum.skyscraperpage.com www.smartglassinternational.com5.2-5.5 www.architecture.uwaterloo.ca/faculty_projects/terri/ds/hooker.pdf6.1-6.9 www.jeannouvel.com6.10-6.16 7.1- 7.12 Intelligent Skins- p.49-53, 59-64 www.nikiomahe.com/architecture-design/capricorn-house-by-gatermann-schossig-in-germany8.1- 8.11 www.raico.de/index.php?4843d9c4ee147 www.smartfacade.nl8.12-8.15 9.1 www.oosterhuis.nl   ‫רשימה ביבליוגרפית‬ 27 1. Building Skins: Concepts, Layers, Materials , Christian Schittich (2001) 2. Intelligent Skins , Michael Wigginton and Jude Harris (2002)                     1. Can building skin think? , Wigginton Michael, World Architectire (2002) 2. Transparency and the performance of building skins, Weinstock Michael, Architectural Design (2002) 3. Building skin, Abercrombie Stanley, AIA journal (1981) 4. Intelligent skin, Hudson Featherstone in Cambridge, Architecture Today (2002) 5. Smart Skins for hyperbody, Oosterhuis Kas, Techniques et architecture (2000)                       www.smartfacade.nl www.nikiomahe.com/architecture-design/capricorn-house-by-gatermann-schossig-in-germany/ www.raico.de/index.php?4843d9c4ee147 42 ‫מעטפות חכמות‬  
  • 43. www.gatermann-schossig.de/pages/de/projects/office/30.htm?show_pic=13 www.jeannouvel.com www.galinsky.com/buildings/ima/ en.wikipedia.org/wiki/Arab_World_Institute betterbricks.com/CaseStudies.aspx?ID=1131 en.structurae.de/structures/data/index.cfm?id=s0015527 www.architecture.uwaterloo.ca/faculty_projects/terri/ds/hooker.pdf www.steiffnews.com www.greatbuildings.com forum.skyscraperpage.com/showthread.php?t=145254&page=5 www.smartglassinternational.com 43 ‫מעטפות חכמות‬  

×