يمكن للفتحة العلوية في الردهة أن تخفض استهلاك الإضاءة ومع ذلك تجعل المبنى أكثر حرارة
قد تقلل السمة التي تخفض الطلب على الإضاءة الكهربائية من الطلب على الإضاءة، لكنها قد ترفع في الوقت نفسه الطلب على التبريد؛ وهذا يعني أن اللون الأزرق البارد لا يكفي، بمفرده، لإثبات كفاءة المبنى ككل. تحت بهو عام، قد يعجب أحد الوالدين بضوء النهار، بينما يلاحظ مراهق أن أجهزة التكييف تعمل بجهد كبير. وقد تصح الملاحظتان معاً.
تحدي المراهق هو التحدي المفيد: إذا كان ضوء النهار مجانياً، فلماذا لا يزال المبنى يستهلك الطاقة ليبقى مريحاً؟ يحمل المنور تدفقين منفصلين عبر الفتحة نفسها: أحدهما ضوء مرئي، والآخر إشعاع شمسي يصل على هيئة حرارة.
قراءة مقترحة
لا تنخفض فاتورة الإضاءة إلا حين تستجيب المصابيح فعلاً
يمكن لضوء النهار أن يقلل طاقة الإضاءة، لكن ذلك لا يحدث إلا عندما تخفض أنظمة التحكم شدة المصابيح فعلياً استجابةً للضوء المتاح.
تعتمد نتيجة ضوء النهار على استجابة نظام التحكم
| الحالة | ما يفعله ضوء النهار | النتيجة الطاقية |
|---|---|---|
| حساسات مُعايرة وأنظمة تحكم مضبوطة | تُخفَّض شدة المصابيح القريبة من المنور أو تُطفأ خلال الساعات المضيئة | ينخفض استهلاك كهرباء الإضاءة |
| لا حساسات، أو ضبط سيئ، أو تشغيل بسطوع ثابت | يدخل ضوء النهار، لكن مصابيح السقف تبقى مضاءة بكامل طاقتها | لا يتغير حمل الإضاءة إلا قليلاً |
| زجاج ذو نفاذية ضوئية مرئية أعلى | يسمح بدخول قدر أكبر من الضوء المرئي | لا يكشف، بمفرده، عن الأداء الحراري الشمسي |
والآن، انتقل إلى القناة الأخرى: الحرارة
قد تسمح الفتحة نفسها التي تُدخل ضوء النهار بدخول حرارة الشمس أيضاً، لذا قد يرتفع الطلب على التبريد حتى مع انخفاض الطلب على الإضاءة.
رقمان للأداء ينبغي التمييز بينهما
لون المنور ليس هو التقييم. والمقارنة المفيدة تكون بين مقدار الضوء المرئي الذي يدخل ومقدار حرارة الشمس الذي يدخل.
النفاذية الضوئية المرئية
تصف مقدار الضوء المرئي الذي يسمح الزجاج بدخوله، مما يساعد على تفسير مدى توفر ضوء النهار.
معامل الكسب الحراري الشمسي
يشير إلى مقدار حرارة الشمس التي يسمح الزجاج بدخولها إلى المبنى، مما يساعد على تفسير ضغط التبريد.
الاتجاه والمناخ والتظليل وأنظمة التحكم
تشكل هذه الظروف الأداء الفعلي، ولذلك لا يمكن للون وحده أن يكون حكماً فاصلاً.
انظر إلى أعلى مجدداً نحو ذلك المستطيل من الزجاج الأزرق: إنه فتحة لضوء النهار ومجمّع شمسي يشتركان في الإطار نفسه.
جرّب فحصاً صغيراً وآمناً للراحة أثناء الانتظار. ضع يدك أو ساعدك فوق بقعة من الأرض تضيئها الشمس، ثم انتقل خطوة إلى الظل؛ يشعر كثير من الناس بدفء البشرة فوراً تقريباً. لا تحدق في الشمس ولا تلمس الزجاج العلوي. ذلك الفرق دليل على أن الإشعاع يصل إلى الحيز، لا تدقيق طاقي للمبنى.
يدخل الضوء؛ وقد تخفت المصابيح. ويدخل الإشعاع؛ فتسخن الأسطح. ويستجيب التبريد. قد يجعل اللون الأزرق الفتحة تبدو هادئة، لكنه لا يقدم حكماً على النفاذية الضوئية المرئية ولا على معامل الكسب الحراري الشمسي.
العداد يحسب ما لا تستطيع نية التصميم حسابه
يعتمد الأداء على مساحة الفتحة واتجاهها والمناخ وخصائص الزجاج والتظليل، وعلى ما إذا كانت أنظمة التحكم تحوّل نية التصميم إلى تشغيل فعلي.
كيف تتحول خيارات المكونات إلى نتائج طاقية فعلية
حدّد الظروف الفيزيائية
يحدد حجم المنور واتجاه السقف والمناخ المحلي مقدار ما تتلقاه الفتحة من الشمس والتعرض الموسمي لها.
اختر الزجاج والتظليل
تهدف الطلاءات منخفضة الانبعاثية والزجاج الانتقائي طيفياً والتظليل الخارجي أو المدمج إلى إدخال ضوء النهار المفيد مع الحد من الحرارة غير المرغوب فيها.
اجعل أنظمة التحكم تستجيب
ينبغي ضبط حساسات الإضاءة ونشر المظلات وجداول تشغيل أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء وصيانتها، لكي تحقق المكونات المحددة وفورات فعلية.
تحقق من النتيجة المقاسة
تحدد النتائج المحاكاة أو المقاسة بالعداد ما إذا كان النظام المتكامل يخفض إجمالي استهلاك الطاقة بدلاً من تحسين المظهر فقط.
0.8% إلى 13.9%
في سيناريوهات المباني المُنمذجة الواردة في الدراسة المشار إليها لعام 2014، حققت أنظمة المناور الديناميكية المتكاملة وفورات في إجمالي الطاقة ضمن هذا النطاق؛ وهو دليل على الإمكانات، لا وعد شامل.
تناول كوكران وزملاؤه هذه المشكلة المركبة في ورقتهم الصادرة عام 2014 عن المجلس الأمريكي للاقتصاد في الطاقة، بعنوان حلول المناور الديناميكية المتكاملة لخفض استهلاك الطاقة وتحسين جودة الإضاءة الداخلية في المباني الأمريكية. واعتمدت الدراسة على محاكاة طاقة المباني، لا على دراسة لمشاركين من البشر، لذا لا تنطبق عليها عينة مشاركين. وعبر سيناريوهات المباني التي نمذجتها الدراسة، حققت أنظمة المناور الديناميكية المتكاملة وفورات في إجمالي الطاقة تراوحت بين 0.8% و13.9%؛ وهي أدلة مفيدة على الإمكانات، لا وعد شامل لكل منور.
شمس الشتاء المفيدة لا تحسم الجدل
ثمة اعتراض منصف: قد يكون الكسب الشمسي مفيداً خلال موسم بارد. ففي مناخ تهيمن عليه احتياجات التدفئة، يمكن لضوء الشمس أن يعوض بعض الطلب على التدفئة حين يصل في الوقت المناسب. لكن ذلك لا يجعل الكسب الشمسي جيداً تلقائياً؛ إذ قد تتسبب الفتحة نفسها في وهج أو ارتفاع مفرط للحرارة أو طلب على التبريد في موسم آخر.
لهذا السبب، فإن عبارتي «المناور توفر الطاقة» و«المناور تهدر الطاقة» كلتاهما تبسيط مخل. تتغير الإجابة باختلاف المناخ المحلي واتجاه الفتحة وحجمها وخصائص الزجاج واستراتيجية التظليل، وبحسب ما إذا كانت المصابيح ومعدات التدفئة والتهوية وتكييف الهواء تستجيب للظروف الفعلية. يسجل عداد طاقة المبنى تلك التفاعلات، لا نية المعماري.
فحص سريع قبل أن تمتدح الزجاج
في مبنى عام، ابحث أولاً عن المصابيح التي تخفت بالقرب من منطقة ضوء النهار، ثم لاحظ ما إذا كانت الشمس تحدث وهجاً أو بقعاً ساخنة على الأرض. إذا تضمّن مقترح مشروع ما مواصفات، فاسأل عن النفاذية الضوئية المرئية لفهم قناة ضوء النهار، وعن معامل الكسب الحراري الشمسي لفهم قناة الحرارة. واسأل أيضاً عن التظليل المتاح وكيفية معايرة أنظمة التحكم في الإضاءة والتبريد.
قيّم الفتحة مرتين: مرةً بحسب الضوء الذي توفره، ومرةً بحسب الحرارة وأنظمة التحكم المرتبطة بها.