آسمان خراش ها یکی از محبوب ترین انواع سازه ها در دبی هستند؛ بنابراین در استودیوی معماری کالبد، تصمیم گرفته شد تا این رفتار طبیعی زمین های کویری را از طریق معماری مطالعه و هدایت کرده تا با ادغام خلاقیت و فناوری، راه حلی مناسب برای طوفان شن در دبی ارائه شود. ادغام خلاقانه سازه و امکانات به همراه رویکردی پایدار، منجر به طراحی برجی می شود که علاوه بر بهبود شرایط آب و هوایی دبی، نقش بسیار حیاتی در کاهش مصرف انرژی خواهد داشت و به یک پایگاه تحقیقاتی برای مطالعه و شناخت بهتر این طوفان ها تبدیل خواهد شد تا بتوان در آینده راه حل های عملکردی بهتری ارائه کرد.

با توجه به موقعیت مکانی برج های کنترل کننده طوفان شن و احتمال زیاد طوفان، قبل از شروع طراحی، مطالعات گسترده ای در خصوص کنترل و استفاده مثبت از این پدیده انجام شد. با ایده طراحی برای مقابله با طوفان های شن در دبی، این برج ها با آغوشی باز برای جذب ذرات گرد و غبار طراحی شده اند. این برج ها با الهام از عملکرد آن، کاملاً بهینه به منظور حفظ آسایش ساکنان طراحی شده اند. شکل نهایی، بالاترین سطح ایمنی و چرخه ای پایدار دارد.

در این چرخه طوفان شن با ورود به تاسیسات ساختمان بار الکتریکی خود را از دست می دهد و سپس به قسمت تصفیه خاک می رود. خاک تصفیه شده را می توان مجدداً استفاده کرد و بدین ترتیب از سیلوها به صنایع مختلف منتقل می شود. این چرخه به شناسایی نیازهای هر بخش کمک کرد تا برنامه مناسبی برای آن ارائه شود.

بر اساس نیاز این پروژه، طراحی اولیه شامل چند قسمت اساسی بود. علاوه بر قسمت هایی که عملکردهای مسکونی و سایر کاربری های احتمالی ساختمان را تشکیل می دهند، سیستمی طراحی شد که به طوفان های شن اجازه ورود به آن را می دهد. سپس ذرات خاک به قسمت تصفیه هدایت می شوند و امکان استفاده در باتری های شنی را به عنوان مهمترین بخش طراحی پایدار این پروژه دارند. تمامی مراحل طراحی به گونه ای انجام شده است که راحتی و ایمنی را برای کاربران این برج ها فراهم کند.

بر این اساس ابعاد بازشوها از سمت ورودی به سمت خروجی کاهش می یابد تا فشار و مکش مناسب حاصل شود. همچنین لوله به گونه ای طراحی شده است که کوتاه ترین طول ممکن را برای حفظ آسایش کاربران و همچنین فشار و مکش بهینه داشته باشد. بر اساس اعداد به دست آمده، اگر مجموع فشار و مکش به سمت صفر متمایل شود، راندمان و پایداری سیستم طراحی شده بیشتر خواهد بود.

با بررسی تحلیل باد در دبی، ۲۵ نقطه برای قرارگیری برج ها مشخص شد. تنها یک برج برای کنترل طوفان های شن کافی نیست. بنابراین، طراحی ۲۵ برج در سایت منجر به همپوشانی و بهبود عملکرد بهتر آن ها می شود. نحوه چیدمان این برج ها به گونه ای است که به صورت رفت و برگشت از یکدیگر قرار می گیرند و در نتیجه بیشترین محافظت را در برابر طوفان خواهند داشت.

این برج ها همچنین دارای کاربری های متعددی هستند، از فضاهای عمومی در سطوح پایین تا منطقه مسکونی در وسط، با آزمایشگاه های بزرگ و پایگاه های تحقیقاتی علمی در بالا که به مطالعات آینده در مورد طبیعت طوفان های شن و یافتن راه های بهتر برای مقابله با این پدیده طبیعی برای نسل آینده اختصاص دارد.

فرآیند طراحی یک برج

۱. ابتدا سعی شد با کاهش لبه ها به فرم ارگانیک دست پیدا شود. این شکل ارگانیک به کنترل بیشتر بر جهت باد کمک می کند.

۲. تاسیسات به عنوان هسته اصلی این برج وظیفه جذب ذرات شن و هدایت هوای تصفیه شده به بیرون را بر عهده دارد.

۳. دسترسی های عمودی و افقی اطراف سازه و تاسیسات شکل گرفته است.

۴. ادغام سازه و امکانات و مسیرهای دسترسی فرم نهایی مورد نظر، حداکثر کارایی را به ارمغان می آورد و این ماژول در مجموعه ۲۵ تایی در این قسمت قرار می گیرد.

مسیرهای دسترسی به هر برج در چهار سطح تعریف شده است:

۱. طراحی محور به سمت ورودی اصلی ساختمان

۲. مسیر ماشین ها به سمت پارکینگ

۳. مسیر دوچرخه سواری

۴. فضای سبز

در طول فرآیند طراحی، دو مقیاس مهم در نظر گرفته شد:

۱. تاثیر این برج ها بر نیمرخ شهری: در این مرحله جعبه هایی برای قرارگیری برج ها تعریف شد و پس از بررسی تاثیر آن ها بر افق شهر، برج های قرمز به عنوان نقاط دیدنی شهر قرار داده شد.

۲. کارکرد برج ها به عنوان یک طرح معماری: کارکرد این پروژه در آینده و پهنه بندی قسمت های مختلف آن در این مرحله تعریف شد.

در طبقه بندی این برج های ۱۹۰ متری، پایین ترین سطح به فضاهای عمومی اختصاص یافته و سپس قسمت مسکونی قرار می گیرد. سطح بعدی به فضاهایی با عملکردهای راه اندازی اختصاص دارد. در قسمت میانی تجهیزات مربوط به تاسیسات و در نهایت آزمایشگاه ها و موسسات تحقیقات علمی قرار می گیرد. بالاترین سطح برج ها به هلیپد اختصاص داده شده است.

باتری شنی

باتری شنی ذخیره انرژی حرارتی با دمای بالا است که از ماسه یا مواد ماسه مانند برای ذخیره انرژی به عنوان گرما استفاده می کند. انرژی به صورت گرما ذخیره می شود که می تواند برای گرم کردن خانه ها یا تامین بخار داغ و گرمای فرآیند با دمای بالا برای صنایعی که اغلب وابسته به سوخت های فسیلی هستند، استفاده شود.

بسیاری از مواد جامد مانند شن و ماسه را می توان تا دمای بسیار بالاتر از نقطه جوش آب گرم کرد. اما دلیل استفاده از ماسه ظرفیت حرارتی بالای آن است. به این معنی که مقدار کمی ماسه می تواند مقدار زیادی انرژی را برای مدت طولانی ذخیره کند و علاوه بر صرفه جویی در فضا می تواند در صنایع مختلف استفاده شود.

مطالعات نشان داد که ذرات خاک دارای بار الکتریکی هستند. بنابراین، ساختار اصلی برج ها از دو حفره عمیق تشکیل شده است تا ذرات خاک را از طریق مغناطیس جذب کند و بار الکتریکی را از ذرات خارج کند. ذرات شن وارد حفره ها شده و به پنل های هوشمند داخل سوراخ ها متصل می شوند که با توجه به شدت طوفان تا حدی باز می شوند. سپس برای اطمینان از خنثی شدن ذرات، تمام بار الکتریکی آنها در دو مرحله مختلف گرفته می شود. به دلیل قطر بیشتر ذرات خاک در ارتفاع کمتر، حفره پایینی دارای دهانه بزرگتری است. ذرات خنثی شده به قسمت تصفیه خاک و سپس به سیلوهای جدا شده از فولاد و لوله های انتقال حرارت واقع در پایه برج ها منتقل می شود. این لوله های انتقال حرارت که با انرژی خورشیدی از صفحات خورشیدی شارژ می شوند، دمای ماسه جمع آوری شده را تا ۶۰۰ درجه سانتی گراد افزایش می دهند و باتری های حرارتی ایجاد می کنند که انرژی لازم را برای برج و ساختمان های مجاور برای چند ماه بدون برق ذخیره و تامین می کنند.

رویکرد پایدار پروژه برج های کنترل کننده طوفان شن

هدف نهایی در برج های کنترل کننده طوفان شن، طراحی یک منطقه چند منظوره با تمرکز بر تحقیقات علمی و آزمایشگاه ها و همچنین کاهش اثرات مضر طوفان شن است. طوفان شن می تواند منشأ یکسانی داشته باشد؛ اما بسته به جایی که از آن عبور می کند، همه چیز را (اعم از آلاینده ها یا حتی ویروس ها و باکتری ها) در طول مسیر حمل می کند. به طور کلی اثرات طوفان های شن را می توان به سه گروه طبقه بندی کرد:

۱. محیط زیست و سلامت: آلودگی هوا، مشکلات تنفسی و از بین رفتن تدریجی گیاهان و حتی موجودات دریایی به دلیل کاهش نفوذ نور خورشید در آب از جمله مشکلاتی است که در حوزه بهداشت و محیط زیست به وجود می آید.

۲. اجتماعی: این طوفان ها دید را به زیر ۵۰۰ متر کاهش می دهند و خطوط هوایی را مختل می کنند. افزایش آمار تصادفات و جراحات ناشی از آن و به تعویق افتادن رویدادهای مختلف اجتماعی مانند نمایشگاه یا جشنواره ها از دیگر نتایج این پدیده طبیعی است.

۳. اقتصادی: خسارات وارده به ساختمان ها و هزینه های تعمیر و پاکسازی و همچنین هزینه های اختلالات حمل و نقل و بازسازی زیرساخت های مدفون در زیر ماسه، بخشی از مشکلات اقتصادی ناشی از طوفان شن است.

این بدان معناست که وقتی طوفان شن را در مرکز طراحی قرار گیرد، سعی می شود به سه پارامتر پایداری شامل اجتماعی، زیست محیطی و اقتصادی پاسخ داده شود.

در نهایت، مجموعه ای از ۲۵ برج خواهیم داشت که در دو سطح به رویکردهای پایداری پاسخ می دهند:

۱. این برج ها در رویکردی آینده نگر، یک منطقه مسکونی و یک منطقه تحقیقاتی و علمی را به طور همزمان ایجاد خواهند کرد.

۲. بهبود شرایط آب و هوایی دبی و تغییر طوفان های شن از تهدید به فرصت از دیگر موضوعات مهمی است که در این پروژه مورد توجه قرار گرفته است. این بدان معناست که این شن ها منبع بسیار خوبی برای تولید انرژی خواهد بود، نه تنها برای برج های کنترل کننده طوفان شن، بلکه برای بخش قابل توجهی از دبی.

توضیحات پروژه:

• طراح: دفتر معماری کالبد – Kalbod Studio

• معماران اصلی: محمد رحیمی زاده

• تیم طراحی: شقایق نعمتی – سارا رجبی – زیبا باغبان – پگاه سامعی – پردیس احمدی

• طراحی گرافیکی: شقایق نعمتی – زهرا توسلی – فاطمه شاعرزاده

• کارفرما: شهرداری دبی

• رده: کانسپت

• مساحت زمین: ۸۶۲۸۵ مترمربع

• مساحت ساخته شده: ۸۵۶۰۰۰ مترمربع

• محل پروژه: امارات متحده عربی / دبی

• سال: ۲۰۲۳

• جایزه:

فستیوال جهانی معماری | ۲۰۲۳ | فناوری ساختمان

• تصاویر: استودیو کالبد