الفهرس 
Previous studies
Intelligent buildingsOnly 14 pages are availabe for public view
 |  | from | 16 |  |  |
| | | from | 16 | | |
Abstract
العالم كله يعاني الآن من مشكلة الطاقة وذلك لأن موارد الطاقة المتوفرة هي الوقود الأحفوري والوقود النووي والنفط وكلها موارد غير متجددة. وبسبب الزيادة السريعة في عدد السكان لن تكفي الكميات المتوفرة منها الحاجة أو الطلب وبالتالي سيغلى ثمنها مما يؤثر على حياتنا اليومية. كما أن حرق هذه الموارد الغير متجددة إما لانتاج الكهرباء أو كوقود لوسائل النقل يسبب انبعاث غاز ثاني أوكسيد الكربون والذي يسبب الدفئ العالمي، تغير المناخ، الأمطار الحمضية، وتلوث الهواء والماء والتربة.
وقطاع التشييد يستهلك نسبة كبيرة من إجمالي الطاقة ويسبب التلوث ويستنزف الموارد والتصميم المعماري من أهم المجالات التي يمكن أن يساعد في توفير الطاقة وتأثيرها الضار على البيئة وذلك باستخدام طاقات نظيفة ومتجددة مثل الطاقة الشمسية، طاقة الرياح والطاقة الناتجة عن شلالات المياه، وكذلك من خلال استخدام التقنيات الحديثة في البناء.
ولقد شهد التصميم المعماري في السنوات الأخيرة طفرة كبيرة من العمارة الخضراء ثم العمارة الديناميكية إلى العمارة الذكية والتي تهدف جميعها إلى الحد من التأثير الضار على البيئة الطبيعية وبالتالي على صحة الإنسان. وهذا الحد يتم عن طريق زيادة كفاءة استخدام الموارد، الطاقة، المياه ومواد البناء إلى جانب الحد من الآثار الضارة خلال دورة حياة المبنى من خلال اختيار المواقع المناسبة، التصميم الصحيح، التشييد، التشغيل، الصيانة والمتابعة الدورية.
مشكلة البحث:
1- هناك موارد متاحة للطاقة وهي الوقود الأحفوري والوقود النووي والنفط وهي موارد غير متجددة، وقابلة للنضوب مما يستدعي سرعة وجود بدائل لها خصوصاً مع الزيادة السكانية المطردة.
2- زيادة وارتفاع تكاليف الموارد غير المتجددة لعدم وجود بدائل للطاقة.
3- انبعاث غاز ثاني أكسيد الكربون في الهواء والذي يسبب التلوث، والدفء العالمي والتغيرات المناخية والامطار الحمضية نتيجة لحرق تلك الموارد لإنتاج الطاقة أو استخدام الوقود في الأنشطة المختلفة.
4- نقص الوعي لدي المجتمع والمسؤلين بأهمية الحفاظ على البيئة والحد من التلوث في جميع مجالات الحياة.
5- تفعيل القوانين والتشريعات حيث أنها لا تتم بشكل رادع.
6- أن معظم المصممون المعماريون غير قادرون على تصميم المباني الذكية بكل ما تعني كلمة ذكية بدءا من التصميم وأساليب الإنشاء حتى نهاية دورة حياة المبنى.
هدف البحث:
1- عرض وتوثيق وإعداد قاعدة بيانات للمشاكل البيئية التي تعاني منها مصر بسبب التصميم المعماري الخاطئ وأساليب الإنشاء ومصادر الطاقة المتجددة.
2- دراسة إيجابيات وسلبيات بعض النماذج من المباني الخضراء والمستدامة والديناميكية والذكية في مناطق مختلفة على المستوى المحلي والإقليمي والعالمي.
3- تحديد مصادر الطاقة المتجددة والمتوفرة في مصر لاستخدامها في التصميم الذكي.
4- عرض أشهر معايير تقييم المباني الخضراء في العالم وخاصة نظام ال LEED.
5- انتهت الدراسة إلى بعض النتائج والتوصيات تتلخص في اقتراح معيار تقييمي جديد يتناسب مع البيئة المصرية لاستخدامه في جميع المباني بنجاح. وهذا المعيار الجديد يدمج بين استخدام المصادر المتجددة للطاقة المتوفرة في مصر والأنظمة الذكية التي تساعد علي ضبط استخدام هذه المصادر وخلق بيئة مناسبة داخل المبنى. ويجب تطبيق هذا المعيار الجديد في كل انواع المباني.
منهجية البحث:
تمت الدراسة على شقين:
1- الدراسة النظرية:
الباب الأول: الدراسات السابقة
هذا الباب يعرض بعض الدراسات والتجارب التي قامت على النظم الذكية وكيفية استخدامها في المباني. ويعرض بعض القياسات التي أجريت للتأكد من أن لهذه النظم تاثير ايجابي في خلق بيئة مناسبة داخل المبنى مع تقليل استهلاك الطاقة.
الباب الثاني: المشاكل العالمية للطاقة، مشاكل الطاقة في مصر والحلول لهذه المشاكل
هذا الباب يعرض مشكلة الطاقة العالمية، ومشاكل الطاقة في مصر والحلول لهذه المشاكل ومصادر الطاقة المتجددة المتوفرة في مصر.
الباب الثالث: تعريفات، نظم ذكية، منازل ذكية، شبكات ذكية ومعايير تقييم المباني
هذا الباب يعرض بعض التعريفات للمباني الخضراء، المستدامة والذكية من وجهات نظر مختلفة. ويعرض النظم الذكية المختلفة واستخداماتها، ويعرض أيضا المنازل الذكية والشبكات الذكية والفوائد من استخدامهما. كما يعرض أشهر معايير التقييم للمباني ببنودها المختلفة. هذه المعايير تستخدم في تقييم المباني الجديدة أو التي يتم تجديدها.
الباب الرابع: أمثلة للمباني الذكية
هذا الباب يدرس أمثلة لأفضل المباني الذكية على مستوى العالم. والهدف من هذه الدراسة هو مشاهدة آخر ما وصلت إليه هذه المباني من التطور وتسجيل النجاحات التي تحققت لتقليل استهلاك الطاقة مع خلق بيئة مناسبة داخل المبنى.
2- الدراسة العملية:
الباب الخامس: تطبيق العمارة الذكية
(دراسة الحالة)
تعد القرية الذكية هي المشروع الذكي الأول والأوحد في مصر وتحتوي على مبنى بنك HSBC والذي يعد أول مبنى يحصل على شهادة LEED ذهبية في مصر وإفريقيا. ولذلك وقغ الاختيار عليهما ليكونا الحالة التي تم عليها الدراسة.
ويعرض هذا الباب كل المعلومات التي تم تجميعها عن القرية الذكية وبنك HSBC في الزيارة الميدانية للموقع. كما يحتوي على تحليل لهذه المعلومات.
النتائج والتوصيات:
النتائج:
بعد الدراسة النظرية السابقة والزيارة الميدانية للموقع تم الوصول للنتائج والتي يمكن تلخيصها في الآتي:
- تعني مصر من مشاكل الطاقة المتعددة علما بان لديها العديد من المصادر المتجددة للطاقة.
- يتسم المبنى الذكي بالاستدامة والكفاءة طوال دورة حياته في حيث التشغيل والتكلفة. ويتكون هذا المبنى من شبكة من الحساسات والشاشات مرتبطة باجهزة كمبيوتر للتحكم في تشغيل وظائف المبنى المختلفة مثل الإضاءة والتهوية.
- يوجد العديد من معايير تقييم المباني على مستوى العالم والتي يعتبر LEED أشهرها. وتعد هذه المعايير مهمة لضبط التصميم لخلق بيئة مناسبة داخل المبنى.
- معظم المباني الحاصلة على شهادات LEED لديها بيئة داخلية مناسبة لمستخدمي المبنى وتعمل على خفض استهلاك موارد الطاقة الغير متجددة وتقلل من تاثير المبنى السلبي على البيئة المحيطة به. ولكن معظمها يعتمد على الطاقة الشمسية فقط كمصدر من مصادر الطاقة المتجددة للاضاءة او التدفئة. واستخدام النظم الذكية يكون مع استخدام الطاقة الشمسية.
التوصيات:
بعد التوصل إلى النتائج السابقة كان للدراسة بعض التوصيات والتي يمكن تلخيصها في الآتي:
- استخدام مصادر الطاقة المتجددة المتاحة في مصر للقضاء على مشاكل الطاقة لديها.
- اقتراح نظام جديد لتقييم المباني بحيث يدمج ما بين العمارة الخضراء، استخدام النظم الذكية ومصادر الطاقة المتجددة في تصميم المبنى وطوال دورة حياته. سيساعد ذلك في خلق بيئة داخلية مناسبة للمبنى ولمستخدميه مما ينتج عنه زيادة في الانتاج وتقليل لمشاكل الطاقة.
- ولتحقيق كل ما سبق بنجاح يجب ان يتكاتف كلا من الدولة، الشعب والمصممين المعماريين معا. كما يجب ان يقوم كلا منهم بدوره على أكمل وجه.
Introduction:
The whole world is suffering recently from the global energy
problem. Energy resources which are available now as fossil fuels,
nuclear fuels and petroleum are non renewable and because of the rapid
increase of population there will be lack in these resources. Due to the
lack of these resources there will be an increase in their costs which will
have a great effect on our lives every day. The burning of the
nonrenewable resources either to produce electricity or to fuel means of
transportation emits CO2 in the air causing the world global warmth,
climatic change, the acidic rain, air, water, and land pollution.
The construction branch consumes a big amount of energy, causes
pollution and exhausts the natural resources. The architectural design is
one of the most important branches that may help in decreasing the
energy problem and its harmful effect on the environment. Using sun,
wind and waterfalls as renewable clean sources of energy will decrease
almost all kinds of pollution caused by non renewable resources in the
field of construction and building.
To overcome the global energy problem architectural design has
witnessed a great revolution in the last few years. Green, sustainable,
intelligent and smart architecture are new kinds of architectural design
that appeared in this field. They all have the same aim which is reducing
the negative impact of the built environment on human beings health and
the natural environment. They are also an outcome of a design
philosophy which focuses on increasing the efficiency of resource use as
energy, water, and materials besides reducing building impacts on human
health and the environment during the building’s lifecycle, through better
sitting, design, construction, operation, maintenance, and removal.
Although there are lots of different kinds of architectural design
which were mentioned previously, this study will concentrate on smart
architectural design.
250
Problem identification:
1- The problem is that the recently available energy resources as
fossil fuels, nuclear fuels and petroleum are non renewable
resources and due to the rapid increase of population there will
be lack in these resources.
2- Due to the lack of non renewable energy resources there will
be an increase in their costs which affect our lives every day.
3- The burning of these resources either to produce electricity or
to fuel means of transportation emits CO2 in the air causing
pollution, the world global warmth, climatic change and the
acidic rain.
4- In Egypt there is lack of awareness towards the environment
we live in and how to maintain it through all kinds of fields.
5- In the field of architectural design and construction there are
lots of rules and regulations but people do not follow them
properly and the government does not make sure that all rules
and regulation are really achieved.
6- Most of the architectural designers are not capable to design
smart buildings with all what word smart means starting from
the design, to the construction methods ending up with the
building life cycle.
Objectives:
1- The study is done to point out the environmental problems in
Egypt that are caused by architectural design thus the field of
construction and the renewable energy resources.
2- The study shows lots of examples from all over the world for
green, sustainable and smart buildings and designs, pointing
out positives and negatives of these buildings. 3- It also presents the renewable energy resources available in
Egypt.
4- It shows the famous building rating systems in general and the
LEED rating system in particular.
5- The study ended up with some conclusions and
recommendations which are summarized in suggesting a new
rating system suitable to the Egyptian environment to be
accomplished in all buildings successfully. The new rating
system combines between using renewable resources of energy
available in Egypt and the smart systems that may help in
regulating their use and creating a suitable environment in the
building. This new rating system must be achieved in all kinds
of buildings.
Methodology:
1- Literature Review:
Chapter 1: Previous Studies
This chapter presents some studies done on these smart
systems. These studies show how these smart systems are used
in buildings. The studies also show the measurements done on
the buildings and the occupants. These measurements show if
these smart systems really have a positive impact on the
building and the occupants. They also show if they help in
creating a suitable environment in the building with decrease
in energy consumption.
Chapter 2: Global Energy problems, energy problems in
Egypt and their solutions
This chapter presents the global energy problems,
energy problems in Egypt, solutions for these problems and
renewable resources available in Egypt.
252
Chapter 3: Definitions, smart systems, smart homes, smart
grid and building rating systems
This chapter presents some definitions for green,
sustainable, intelligent and smart architectural from different
points of view. Different smart systems and their uses are
illustrated. Smart homes, smart grids and their benefits are also
illustrated in this chapter. It also presents some famous rating
systems with their different criteria. These rating systems are
used in rating new green or old renovated buildings.
Chapter 4: Examples for smart buildings
This chapter studies some of the top smart buildings.
The aim of studying examples of some smart buildings is to
witness the progress that these buildings have done in the field
of smartness the last few years. It is also to record the
achievements done to decrease energy consumption while
creating a suitable environment for occupants.
2- Field Study:
Chapter 5: The Smart Architecture Application
(The case study)
The Smart Village is the first and only recent smart
project in Egypt and it also includes the HSBC bank which is
the first LEED certified building in Egypt and in Africa. That’s
why I chose both The Smart Village and the HSBC bank to be
my case study.
This chapter has all the data collected about The Smart
Village and the HSBC bank in the site visit. It also has the
analysis done on that data.
Conclusions and Recommendations:
Conclusions:
After the previous literature review and the site visit the research
reached some conclusions that may be summarized in the following:
- Egypt suffers from lots of energy problems although it has many
renewable resources of energy.
- A Smart building is a building that is sustainable and efficient over its
entire life both in terms of operation and cost. It is a building
controlled by a computerized network of electronic sensors and
controls to monitor and operate certain building functions such as
lightening and ventilation.
- There are lots of famous global rating systems as the LEED. The
rating systems are important to put regulations and criteria for the
building designers to fulfill to create a suitable environment in the
building for occupants.
- Most of the LEED certified buildings create a suitable environment for
their occupants, reduced the consumption of non renewable resources
and reduced the negative impact of them on the surrounding
environment. They only depend on the sun as a renewable resource of
energy as a source of natural light or heat. No other renewable
resources are used. The smart systems are used in addition to the sun.
Recommendations:
After reaching the previous conclusions the research had some
recommendations that may be summarized in the following:
- Using the renewable resources available in Egypt to solve its energy
problems.
- Suggesting a new smart building rating system which combines
between green designs, smart systems and renewable resources in the
design of the building and during its life cycle. That will create a
254
suitable environment for the occupants which will help in the increase
of their productivity in any of these buildings. It will also decrease
energy problems.
- The government, the society and the architectural designers have to
cooperate together to achieve all the previous successfully. Each one
of them has a certain role that must be achieved properly.