הצללה לבית - תכנון נכון ואפשרויות

אין חולק על כך שאמצעי הצללה טובים הם אלמנטים חשובים ביותר בכל מבנה באשר הוא, אם בהקניית נוחות אקלימית לדרים/שוהים בו, ואם בכל הכרוך בחיסכון ובמניעת בזבוז משאבים יקרים. הצללה טובה ונכונה מפחיתה את כמות הקרינה הישירה על הפתחים, כשהיא מונעת בכך התחממות יתר של חלל הבניין ו"אפקט החממה" והופכת את סביבת הפנים לנעימה מבחינה אקלימית. בתוך כך אף כמות האנרגיה שיש להשקיע בקירור החלל פוחתת, דבר היוצר חסכון משמעותי הן בעלויות והן בבזבוז משאבים. חשיבות ההצללה הנכונה  מתייחסת גם למניעת מצב של "הצללת יתר",  העלולה לחסום או להפחית את מידת התאורה הטבעית, ובכך לגרום לצמצום החימום הפסיבי שמועיל בעונות הקרות, לאי נוחות אקלימית בתוך המבנה, להיעדר תאורה טבעית מספקת ולהביא דווקא לבזבוז משאבים ואנרגיה בשל הצורך בתאורה וחימום מלאכותיים (גורמים הללו הופכים את נושא ההצללה לשחקן מרכזי בנושא "בניה ירוקה" שהיא בניה בת קיימא, המבקשת לצמצם את הבזבזנות בכל הקשור למשאבי הטבע).

הצללה נכונה יכולה וצריכה למקסמם ככל האפשר את התועלות האקלימיות הסביבתיות על מנת להגיע לתוצאה הרצויה האופטימלית . שכן הנוחות הסובייקטיבית של המשתמשים במבנה תלויה ברמת התאורה הטבעית, באוורור, בהיעדר בוהק וקרינה ישירה ובטמפרטורה נוחה- גורמים שבידם ליצור תחושה טובה.

בתכנון הצללה יש להביא בחשבון מספר פרמטרים:

- אקלים (אזור קר/חם ועונות השנה)

- שעות השימוש בחלל (יום/לילה)

- כיווני פתחים (מזרח/מערב)

- מיקום מחשבים / עמדות עבודה מול הפתח (למניעת בוהק)

- רמת הצורך בתאורה טבעית (בהתאם לסוג השימוש במבנה)

פרמטרים אלה יקבעו הן את סוג אלמנט ההצלה הרצוי והן את זוויות התקנתו. שכן מעבר לנוחות האקלימית קרינת שמש ישירה מזיקה לטקסטיל, עץ, אריחים מאבן טבעית ועוד, כך שתכנונה הנכון הוא אמצעי להתמודדות אדריכלית עם תנאי הסביבה החיצונית.

חלק מאמצעי ההצללה הם פשוטים וותיקים יחסית (כמו וילון ותריס) ואינם דורשים רמת תכנון גבוהה, או השקעה כספית ניכרת, אך עם זאת, המודעות לנושא הביאה לפיתוח מערכות הצללה חכמות ומתוחכמות שנועדו לתת מענה גם למבני מגורים ומשרדים רבי קומות, בעלי פתחים שקופים רבים וגדולים.

את אמצעי ההצללה ניתן לחלק באופן עקרוני לשני סוגים עיקריים: סטטיים ודינמיים. בדרך כזו או אחרת, רוב מערכות ההצללה הן דינמיות. יחד עם זאת, קיימים גם מספר פתרונות סטטיים.

פלאג-איין לתוכנת הדמיה אקלימית אקוטקט.

מערכות הצללה סטטיות:

סוככי פתחי כניסה או חלונות סוככים אלה עשויים בדרך כלל משלדת מתכת, בתצורות שונות (גלית, שטוחה וכד') וכיסוי העשוי מחומרים מגוונים. החומרים המקובלים הם בדים מסוגים שונים, אשר המשותף להם הוא עמידותם בתנאי חוץ – הם שמש והן גשם, ולצדם קיימים גם סוככים קבועים העשויים מחומרים אחרים, כמו במבוק, למשל. 

אלמנטים בנויים – גג רעפים קטן, "מדף" בטון בנוי וכד', יכולים גם הם ליצור הצללה קבועה מעל פתחים, הן דלתות והן חלונות.

הצללה טבעית – הצללה טבעית ע"י שימוש בצמחים מטפסים (כמו גפן). בד"כ מדובר בשלד בנוי כלשהו- ממתכת או מעץ, עליו נותנים לצמח המטפס לצמוח וליצור "גגון" טבעי. 

רפרפות הצללה סטטיות – שיטה חדשנית ומתוחכמת הכוללת מערכת הצללה עשויה מרפרפות אלומיניום, בהתקנה אופקית או אנכית, המותקנות בזויות המותאמות לצרכים.

כנפי הצללה – בדומה לשיטה הקודמת, הכנפיים עשויות מאלומיניום והן בעלות מבנה אוירודינמי המאפשר גם זרימת אוויר, והן יכולות להיות מותקנות באופן שיחפה אפילו בניין שלם. שיטה זו של יצירת מעטפת נוספת לבניין היא אחד האמצעים שנוקטים בהם כיום בתכנון אדריכלי המבקש להביא בחשבון את נושא הצללה, כבר בשלב תכנון הבניין.

הצללת "אנטי סאן" ניתנת לשינוי גובה בהתאם לצרכים, זוית השמש וכד'. "סולריס"

מערכות הצללה דינמיות:

מערכת הצללה דינמית מאפשרת לשלוט, ברמה כזו או אחרת, באמצעי ההצללה, כך שיתאים הן לצרכים משתנים של המשתמש והן לדינמיות של מהלך השמש. מרבית מערכות ההצללה הדינמיות יכולות להיות מופעלות ידנית או חשמלית, באמצעות מנועים, וקיימת  גם אפשרות לחבר להן חיישנים, או בקרים חכמים מסוגים שונים, אשר מתאימים את תצורת מערכת ההצללה לצרכים הספציפיים ולמהלך השמש.

תריס - התריס החיצוני המסורתי, המורכב ממסגרת מתכתית שבתוכה מותקנים שלבי פלסטיק או עץ, הוא עדיין אמצעי ההצללה הנפוץ ביותר. מחירו הנמוך יחסית של התריס והעובדה שהוא מאפשר הצללה מוחלטת, הצללה חלקית והארה מוחלטת, הופכים אותו לאלמנט נפוץ וזמין בתחום הבניה הביתית.  

וילון – וילון הבד המסורתי אינו רק אלמנט דקורטיבי רב ערך, אלא גם בעל משמעות גדולה כאשר מדובר על ויסות האור והחום בחלל. כאשר מבקשים למקסם את תועלת הוילון רצוי מאוד להתקין וילון בעל שתי שכבות – שכבה אחת בהירה ושקופה למחצה אשר מאפשרת מעבר אור וחסימה של קרינת שמש ישירה, ושכבה אטומה  המעניקה חסימה מוחלטת של אור וחום. אל שפע הדוגמאות, דיגומי הבדים, הטקסטורות והעיצובים של וילון הבד המסורתי הצטרפה בשנים האחרונות גם טכנולוגית "בית חכם" אשר מאפשרת שליטה חשמלית בתפעול הוילונות.

מסכי הצללה דינמיים המאפשרים שליטה על כמות האור והקרינה הישירה הנכנסים לחלל. "דקו צל".

מסכים – מסכים מסוגים שונים מהווים תשובה "מודרנית" יותר מבחינה עיצובית הן בחלל הביתי והן בחלל המשרדי, כשהם מעניקים לחלל טאץ' רגוע, נקי ועכשווי. המסכים יכולים להגיע בתצורות שונות שהעיקריות שבהן הן הזזה (מצד לצד), גלילה (כלפי מעלה) וסגנון רומאי. את תצורת המסך על החלון ניתן לשנות בהתאם לצורך וכך לייצר הצללות חלקיות או מלאות. גם החומריות מגוונת ויכולה לנוע מבד מסוגים שונים, עבור בחומרים טבעיים כמו מיקדו, טקסטילים שעברו חיתוך בלייזר וכלה בטקסטילים משולבים במתכות שונות. 

תריסים פנימיים – התריסים הפנימיים הם שילוב שבין תריס לוילון ומורכבים משלבים (רפרפות) ליצירת תריס ונציאני או תריס ורטיקלי יכולת ה"משחק" ברפרפות מהן מורכב תריס זה מאפשרת שליטה טובה יחסית ברמת ההצללה בחדר. החומריות מגוונת מאוד ויכולה לכלול רפרפות אלומיניום, עץ, דמוי עץ, בד ועוד. אחד החידושים בתחום הוא רפרפות מחוררות המאפשרות חדירת אור בעת שהן סגורות.

סוככי חלון / מרקיזות / סוככי זרועות - הצללה חיצונית בוריאציות שונות כוללת סוככים מסוגים ודגמים שונים, המורכבים משלד העשוי ממתכת וכיסוי מבד עמיד. סוככים אלה משמשים הן לצורך הצללה בימי הקיץ והן כחוסמי ממטרי גשם ישירים על הפתח בחורף. יתרונם טמון באפשרות הקיפול שלהם, אך העובדה שהתקנתם חיצונית יוצרת מצב שבזויות מסוימות מתאפשרת חדירת קרינה ישירה. 

  

וילון גלילה ורטיקלי העשוי מטקסטיל שנחתך בחיתוך לייזר, היוצר דימוי של מגזרת נייר. "בית העיצוב נוסבאום".יצירת הצללה של פרגולת מתכת באמצעות סוככים דינמיים וורטיקליים מבד עמיד "Soltis", המאפשרים שליטה טובה יותר בכמות הצל. "דקו צל".

בסופו של דבר, ההתאמה של אמצעי ההצללה צריכה לקחת בחשבון את הצרכים המדויקים של המשתמשים בחלל – ההצללה בחלל המגורים תהיה שונה מהצללה בחדר הרחצה, הצללה בבית פרטי תהיה שונה מהצללה בכית בית ספר וכן הלאה. לכן, חשוב ונכון לשלב אמצעי הצללה מגוונים בפתחים שונים תוך התחשבות בגורמים כמו עמידות אמצעי ההצללה לחום, לאש ולעובש וכן את דרישות התחזוקה שלהם. 

Cellular Shading Method

אחת מאבני היסוד של תפיסת הבניה הירוקה היא ההבנה שפתרונות טובים בתחום ההצללה יוצרים הן חסכון בניצול משאבי כדור הארץ והן נוחות אקלימית טובה יותר בחלל.

אדריכל ערן קפטן פיתח מודל לחישוב נקודתי להצללה אופטימלית. מודל זה מאפשר מיפוי של החלל החיצוני הסמוך לפתחי בניין, מיפוי המספק למכנן מידע לקביעת המבנה האופטימלי של אלמנט ההצללה. זאת תוך כדי הבאה בחשבון הן של הצרכים האסתטיים הנדרשים בתכנון והן של צרכי שימור האנרגיה והנוחות האקלימית בבניין. המודל נרשם ונמצא בהמתנה לרישום פטנט בארה"ב.

אדריכל ערן קפטן הוא בעל תואר שני באדריכלות מאוניברסיטת אריזונה ועובד כעת על עבודת דוקטורט בנושא "תאורה טבעית במשרדים" במחלקה לאדם במדבר באוניברסיטת בן גוריון. כמו כן מנהל קפטן את משרד Research EcoDesign המתמחה בתכנון וייעוץ לשימור אנרגיה וקיימות במבנים.

למרות שחשיבותו של נושא הצללות אינה מוטלת בספק הרי שהפתרונות הסטנדרטיים המוצעים בתחום זה צריכים להתמודד עם קושי עיקרי של  מציאות בה מתקיימים מצבים סותרים לכאורה, שהרי הבניה המודרנית נמצאת במתח בין שני צרכים מנוגדים. צורך אחד הוא אסתטי-צורני הנסמך על כך שהסגנון העכשווי כמעט ומחייב בניה "הייטקית" המעודדת שקיפות חלקים נרחבים במעטפת הבניין. דבר זה עומד בסתירה לצורך השני שנסמך על המודעות ההולכת וגוברת לנושא שימור אנרגיה והשמירה על משאבי כדור הארץ והן לנוחות האקלימית והתחושתית בתוך מבנים. 

מערכת הצללה סטטית חייבת, אם כן, להתמודד עם הצורך למתן מענה לסתירה פנימית זו, התמודדות שתוצרה לא תמיד ממקסם את התועלות האפשריות של המערכת.

תכנון מערכת הצללה סטטית מבקש מצד אחד למקסם את התועלות מקרינת השמש, דהיינו, מקסימום אור טבעי לאורך מקסימום זמן ביממה, או לאורך השנה, ומקסימום חימום פסיבי בעונה קרה, ומצד שני מזעור הבוהק וחימום היתר בעונות החמות.

המודל אותו פיתח אדריכל ערן קפטן מאפשר תכנון מערכת הצללה פסיבית שהיא בעלת צורה ומבנה ייחודיים; תכנון המבוסס על חישובים הלוקחים בחשבון פרמטרים רבים -  כיווני פתחים, עונות שנה, כמות קרינה, הסתרה של מבנים סמוכים, זוית קרינת השמש, צרכי המשתמשים ועוד – על מנת לספק את הפתרון האופטימלי האפשרי.

כך, שילוב של מערכת הצללה סטטית "חכמה" מסוג זה בשילוב של זכוכית שקופה ומבודדת נותן את הפתרון האופטימלי – קשר ויזואלי טוב עם הסביבה החיצונית, הצללה בתקופה החמה, חימום פסיבי בתקופה הקרה, רמת תאורה טבעית גבוהה ופוטנציאל לעלות נמוכה, וכל זאת מבלי להתעלם מהצרכים האסתטיים שיכולים להיות מוגדרים מראש על ידי המתכנן (אלמנט גלי, אלמנט שטוח וכד').

השיטה מבוססת על תהליך ממוחשב המחלק באופן וירטואלי את החלל הסמוך לבניין לרשת מרחבית תאורטית המורכבת מ"תאי" בדיקה קטנים. בכל תא נבדקים הפרמטרים הרלוונטיים, כאשר הן רמת החשיבות הרגעית לספק צל והן מעבר קרינת השמש במספר רב של שעות היממה / שנה השונות, נלקחים בחשבון. תוצר המיפוי הזה הוא אמצעי בעל מבנה, גודל ותצורה שמספקים את הצללה האופטימלית.

לפרטים נוספים על השיטה: www.researchanddesign.net.

מתוך מגזין 100: "30 מעלות בצל"