أثر المناخ التغير في مبنى مرتفعات الاستراتيجيات

The Impact of Climate Change on High Rise Building Design Strategies

ويعيد تغير المناخ تشكيل البيئة المبنية بوتيرة غير مسبوقة، فبالنسبة للهياكل الأساسية العالية الشدة التي تضغط بالفعل حدود الهندسة وعلوم المواد والتخطيط الحضري، تكون المخاطر عالية بوجه خاص، إذ إن ارتفاع درجات الحرارة العالمية وتكثيف العواصف وارتفاع مستوى سطح البحر والظواهر الجوية الأكثر تواتراً يتطلب إعادة التفكير في كيفية تصميم السحابات وبناءها وتشغيلها على نحو سريع.

Key Challenges Posed by Climate Change

زيادة درجة الحرارة والطلب على التبريد

إن آثار الجزر الحرارية الحضرية، بالإضافة إلى المناخ العالمي المشتعل، ترتفع درجات الحرارة المحيطة في مراكز المدن، وبالنسبة للمباني ذات الأزمات العالية، التي لديها مناطق سطحية كبيرة معرضة لضوء الشمس المباشر، فإن هذا يعني تحميلات أعلى بكثير من التبريد، وبدون تصميمات تكيفية، يجب أن تعمل نظم تكييف الهواء الميكانيكية بشكل أقوى، وتستهلك طاقة أكبر، وتزيد من انبعاثات غازات الدفيئة، مما يجعلها تبث معلومات مؤثرة خطيرة.

المزيد من العواصف المكثفة والقوات المروحية

وتُتوقع نماذج المناخ باستمرار زيادة كثافة الأعاصير المدارية والعواصف الرعدية والعواصف الخارجة عن المدارات، أما بالنسبة للهياكل ذات الأزمات العالية، فإن الرياح تشكل بالفعل عبئاً فرعياً مهيمناً؛ وتدفع علكة أقوى ومناسبات أكثر حدة حدود التصميم الهيكلي؛ ويمكن أن تؤدي عمليات التذبذبذب التي يتسبب فيها الرياح إلى اضطرابات شديدة، وتكسير الإجهاد، بل وحتى إلى أضرار هيكلية.

ارتفاع مستويات البحر ومخاطر الفيضانات

ويواجه نحو 65 في المائة من أكبر مدن العالم - والكثير من أطول المباني التي يوجد بها في المناطق الساحلية المعرضة لارتفاع مستوى سطح البحر، حيث يتوقع أن ترتفع البحار إلى 0.5 - 1 مترا بحلول عام 2100 تحت سيناريوهات منخفضة للانبعاثات، والهياكل الأساسية الأرضية ونظم التأسيس، زيادة خطر التسلل واقتحام المياه المالحة، ويمكن أن تؤدي الطفرة السطحية على خطوط الأساس العليا إلى فيضان نظم وقوف السيارات الأرضية، والكهرباء، والسرقات.

ازدياد تواتر الأحداث الجوية الشديدة

وبالإضافة إلى المخاطر الفردية، فإن تضاعف الأحداث المتطرفة - مثل موجات الحرارة أثناء الجفاف، أو الأمطار الغزيرة بعد سيناريوهات متعددة المخاطر تنجم عن إطلاق النار، ويجب تصميم نظم بناء عالية الخطورة من أجل القدرة على التكيف عبر الفشل في التكديس، وعلى سبيل المثال، يمكن أن يلحق موجات حرارية مشتركة وخارج طاقة الحرق براكبين غير مخترعين، بينما قد تُغنى شبكات الصرف الصحي المصممة.

Design Strategies for Climate-Resilient High-Rises

تعزيز النزاهة الهيكلية

ومن أجل مواجهة عواصف أقوى وأعباء الرياح المرتفعة، يعتمد المهندسون نُهجاً للتصميم تستند إلى الأداء تتجاوز متطلبات الحد الأدنى من الشفرة، وعلى سبيل المثال، يمكن تشكيل المباني للحد من حمولات الرياح - التي تدور أو تواجه - وتُخلّص أكوام جديدة من الجيولوجيا الريحية بدلاً من مقاومتها، كما أن المواد المتقدمة مثل الخرسانة العالية الأداء، والفولاذ العالي الارتداد، والأخشاب المحتوية على زلان المائل (للة)

القواعد والجداول الخضراء

ولم تعد الظرف النباتي بعد ذلك؛ فهي جزء لا يتجزأ من التكيف مع المناخ، إذ أن السقف الأخضر والأسور الحية تقلل من تأثير جزيرة الحرارة الحضرية، وتخفض درجات الحرارة السطحية إلى 30 درجة مئوية من خلال التبريد، وتحسن العزلة في المباني، وفي المدن ذات المناطق المرتفعة، يمكن الحدائق العمودية أن تعترض مياه الأمطار، وتخفض من سرعة العرض، وتوفر التبريد الطبيعي للفضاء القريبة.

Smart Glazing and Shading

إن النوافذ هي نقطة الضعف الحرارية لأي ظرف من الظروف العالية، فالأحلام الرطبة مثل الزجاج الكهروكيميائي الذي يُستخدم في مواجهة ضوء الشمس، والثدي في الحد من حمولات التبريد بنسبة تصل إلى 20 في المائة مع الحفاظ على جودة الضوء النهاري، وأجهزة التظليل الديناميكي، بما في ذلك الشاشات المتحركة، والشاشات المرتجلة، وأجهزة التحكم في المصابيح الضوئية المدمجة.

نظم إدارة المياه

إن أحداث هطول الأمطار الراقية تتطلب إدارة قوية للمياه في الموقع، ويمكن للمباني المرتفعة أن تتضمن حصاد مياه الأمطار من السطح والسطح السطحي، وتخزين المياه في أسطوانات السرداب لاستخدامات غير قابلة للطاقم مثل مكياج البرج، كما أن ارتفاع مستوى المصعد الساحلي الأزرق والزرق والحدائق المطرية في الطوابق الوسيطة يؤدي إلى تباطؤ في تصريف مياه الأمطار في المناطق البلدية.

Renewable Energy Integration

وتقود أهداف الكربون الصافية صفرا عاليا نحو جيل متجدد في الموقع، وتُدمج الآن الألواح الضوئية الشمسية في جدران الستائر، والأغطية، وشوارع الشمس، وتحول المشهد بأكمله إلى محطة لتوليد الطاقة، وتُختبر التربينات المدمجة للرياح، وإن كانت أقل شيوعا، على أبراج خارقة حيث تكون سرعة الرياح أعلى وأكثر اتساقا.

Case Studies: Climate-Adaptive Skyscrapers

The Edge (Amsterdam, Netherlands)

على الرغم من أن هناك خمسة عشر قصة فقط، فإن (إدج) كثيراً ما يُستشهد به كأفضل مبنى في العالم، ويستخدم واجهة شمسية ذاتية جنوبية، ونظام تخزين للطاقة الحرارية في طبقة المياه الجوفية، والإضاءة التي تُبث بواسطة شبكة (بوي) (البور على شبكة إيثيرنت) نظام إدارة المباني المتقدمة يستخدم آلاف أجهزة الاستشعار لتعديل الإضاءة والتدفئة والتهوية على أساس مبادئ الشغل وليس على المباني الخارجية.

حديقة مركزية واحدة (سيدني، أستراليا)

ويحتوي هذا البرج المختلط على نظام للهيليوستات يوجّه ضوء الشمس إلى البلازما المظللة، ويقلل من الحاجة إلى الإضاءة الاصطناعية، ويدمج الجدران الخضراء الهيدروبونية التي تمتد 200 1 متر مربع، والتي تترنحها المياه السوداء المعالجة، ويخفض التصميم حجم التبريد بنسبة 15 في المائة، ويستخدم نموذجا لإدماج النظم السلبية والنشطة في المناخات شبه المدارية الرطبة.

برج شنغهاي (شنغهاي، الصين)

بناء العالم الثاني هو مثال على القدرة على مقاومة الرياح وكفاءة الطاقة، إن شكله الملتوي يقلل من حمولات الرياح بنسبة 24% مقارنة بتشكيله المربع، وينقذ المواد الهيكلية، ويخلق واجهة مزدوجة الجلد منطقة عازلة تزرع داخلها، بينما نظام لجمع مياه الأمطار ومضخات الحرارة الحرارية الأرضية تساهم في إصدارها لبطولة الطاقة الكهربائية المميتة،

التوقعات المستقبلية

إن سرعة تغير المناخ تتعدى على مدونات البناء في مناطق كثيرة، ومن المرجح أن تتضمن الأزمات العالية المقبلة سمات بدأنا نرى: أن التكافلات الحيوية الحيوية التي تُنظم درجة الحرارة، والاحتجاجات الصغيرة اللامركزية لمرونة الطاقة، والتوائم الرقمية التي تشكل مخاطر مناخية حقيقية، وينظر المخططون الحضريون في مبادئ " مواجهة المدن " التي تدمج إدارة المياه على مستوى المباني مع زيادة هجرة المدن.

خاتمة

إن تغير المناخ ليس تهديدا بعيد المنال للمباني المرتفعة الحدوث، بل هو محرك تصميمي في الوقت الحاضر، إذ إن الاستثمار الهيكلي ضد العواصف الخارقة إلى التوابل الذكية التي توازن الرخاء الحراري مع استخدام الطاقة، فإن الاستراتيجيات المبينة هنا تمثل حالة الفن في تصميم البناء الطويل الاتساع الذي يغذي المناخ، إذ أن الاستثمار في هذه التدابير لا يشكل الآن ضرورة بيئية فحسب، بل أيضا قيمة تشغيلية أعلى تتطور في المستقبل.

لمزيد من البيانات المتعمقة عن توقعات المناخ للمناطق الحضرية، انظر تقرير التقييم السادس للجنة البلدان النامية المعنية بتغير المناخ [الإطار الاستراتيجي: 1] و ] المجلس المعني بمبنى التلال والموئل الحضري (CTBUH) مكتبة البحوث [البرنامج: 3].