التصميم الشمسي السلبي كيف تصمم منزلًا يسخّن نفسه طبيعيًّا ويقلل استهلاك الطاقة؟

في عصر أصبحت فيه الطاقة عنصرًا استراتيجيًّا، وارتفعت تكاليف الكهرباء إلى مستويات غير مسبوقة، برز اهتمام متزايد بالاعتماد على الحلول الطبيعية في تصميم المباني.
واحد من أبرز هذه الحلول هو التصميم الشمسي السلبي استراتيجية معمارية تعتمد على استخدام الشمس كمصدر طبيعي للتدفئة والتبريد، دون الحاجة إلى أنظمة ميكانيكية أو استهلاك إضافي للطاقة.

ما هو التصميم الشمسي السلبي؟

التصميم الشمسي السلبي هو فن استخدام الشمس لتنظيم المناخ الداخلي للمباني . لا يتطلب هذا النظام مضخات، ولا مراوح، ولا أي نوع من الطاقة الخارجية. بل يعتمد فقط على التصميم الذكي للموقع، وتوجيه النوافذ، واختيار المواد المناسبة، واستغلال الكتلة الحرارية .

لماذا يجب أن تفكر فيه اليوم؟

• تقليل كبير في فواتير الطاقة .
• تحسين جودة الحياة الداخلية عبر ضبط درجة الحرارة والإضاءة الطبيعية.
• تحقيق الاستدامة البيئية عبر خفض الانبعاثات الكربونية.
• اقتصادية التشغيل على المدى الطويل.

كيف يعمل التصميم الشمسي السلبي؟

لفهم آلية عمل هذا النظام، من المهم معرفة كيف تنتقل الحرارة بين داخل وخارج المبنى. هناك ثلاث طرق رئيسية:

العناصر الأساسية في التصميم الشمسي السلبي

لكي يكون التصميم فعالًا، يجب مراعاة خمسة عناصر أساسية:

استراتيجيات التصميم الشمسي السلبي

1. الكسب الحراري المباشر

هو الأكثر شيوعًا، حيث يتم توجيه النوافذ الكبيرة نحو الجنوب، مما يسمح لأشعة الشمس بالدخول مباشرةً إلى المساحات الداخلية. تقوم الأرضيات والجدران بتخزين هذه الحرارة وإطلاقها ليلاً.

نصائح عملية:

• استخدم زجاجًا مزدوج الطبقة مع طلاء منخفض الانبعاث .
• اختر أرضيات ذات كتلة حرارية عالية مثل البلاط أو الخرسانة.
• استخدم ألوانًا داكنة على الجدران الداخلية لزيادة امتصاص الحرارة.

2. الكسب الحراري غير المباشر

ويتم باستخدام جدار ترومب، وهو جدار سميك خلف نوافذ زجاجية. يمتص الجدار الحرارة ويطلقها ببطء داخل الغرفة.

كيف يعمل:

• الشمس تسخّن الهواء بين الزجاج والجدار.
• الهواء يرتفع من خلال فتحات علوية.
• الهواء البارد يعود من فتحات سفلية.
• يمكن تحويل النظام في الصيف إلى نظام تهوية.

3. الكسب المعزول

مثل غرف التشمس أو ، وهي مساحات زجاجية ملحقة بالمبنى يمكن فصلها عند الحاجة. تستخدم كمصادر للتدفئة عبر نقل الهواء أو الحرارة المخزنة.

أهمية اختيار الموقع والتوجيه الصحيح

نصائح عملية للمعماريين والمطورين

1. ابدأ بالتحليل المناخي قبل التصميم
   • ادرس موقع الشمس في كل فصول السنة.
   • راقب اتجاه الرياح ودرجة الرطوبة.
   • خطط لتوجيه المبنى بحيث يستفيد من الشمس في الشتاء ويحمي من حرارتها في الصيف.
2. استخدم النوافذ بحكمة
   • اجعل النوافذ الكبيرة مواجهة للجنوب.
   • استخدم زجاجًا مزدوج أو ثلاثي الطبقة.
   • ضع مظلات ثابتة أو متحركة لمنع دخول الشمس في الصيف.
3. اختر مواد ذات كتلة حرارية عالية
   • الخرسانة، الطوب، البلاط، والرخام كلها مواد تخزن الحرارة.
   • تجنب المواد الخفيفة مثل الخشب أو البلاستيك في المناطق المعرضة للشمس.
4. خطط لنظام تهوية طبيعي
   • استخدم فتحات تهوية سفلية وعلوية.
   • اعتمد على مبدأ الحمل الحراري لإبقاء الهواء ديناميكيًا.
5. استعن بالنباتات للتظليل
   • زراعة أشجار ذات أوراق كثيفة أمام النوافذ الجنوبية.
   • استخدام التسلق على الجدران لخلق حاجز حراري طبيعي.
6. لا تتجاهل العزل الحراري
   • استخدم عوازل حرارية عالية في الجدران والسقف.
   • تأكد من عدم وجود فجوات في غلاف المبنى.

مقارنة بين أنواع النوافذ والخصائص الحرارية

مستقبل التصميم الشمسي السلبي

مع تزايد الاهتمام بالاقتصاد الدائري، والبناء الأخضر، فإن التصميم الشمسي السلبي لم يعد مجرد فكرة، بل هو مستقبل البناء المستدام. وقد أظهرت دراسات عالمية أن المباني التي تعتمد على هذا النوع من التصميم تستهلك ما بين 30% إلى 60% أقل من الطاقة مقارنة بالمباني التقليدية.

هل تعلم؟
في ألمانيا، تُستخدم تقنيات التصميم الشمسي السلبي في أكثر من 70% من المشاريع الجديدة، خاصة في المناطق الباردة. وفي اليابان، يتم دمج الكتلة الحرارية مع تصميمات المنازل الحديثة لتحسين كفاءة الطاقة.

خلاصة

التصميم الشمسي السلبي ليس مجرد أسلوب هندسي، بل هو فلسفة متكاملة تدمج بين العلم والطبيعة لخلق مساحات معيشية فعالة ومريحة. من خلال فهم كيفية انتقال الحرارة، واستخدام المواد المناسبة، والتخطيط الدقيق للموقع، يمكننا بناء منازل تدفئ نفسها في الشتاء وتبرد نفسها في الصيف، دون الحاجة إلى أنظمة باهظة الثمن أو مضرة للبيئة.

ArchUp يواصل رصد التحولات في قطاع البناء، وتوثيق مشاريع تتبنى الابتكار وتعيد تعريف الطريقة التي تُبنى بها المدن.