חזיתות מחזירות אור במבני ציבור: סנוור, חום ושכנים

מאת אדריכל רועי רמון, מייסד רמון אדריכלים. ותק של למעלה מ-20 שנה בתכנון מבני ציבור, משרדים ומבני מסחר.

כתבתי את המאמר למהנדסי רשויות, למנהלי פרויקטים וליזמים ששוקלים חזית זכוכית או קיר מסך במבנה ציבור. הוא עובר על העיקרון הפיזיקלי, על סוגי ההשפעה, על הבדיקות בשלב התכנון ועל הפתרונות. השורה המעשית אחת: את ההחזרות בודקים בתכנון המוקדם, כשעוד אפשר לשנות את צורת החזית ואת ההפניה שלה. אחרי שהשלד עומד נשארים רק תיקונים.

חוק ההחזרה בשפה פשוטה

זווית הפגיעה שווה לזווית ההחזרה

קרן אור שפוגעת במשטח חלק חוזרת ממנו באותה זווית שבה פגעה, ביחס לאנך למשטח. זה חוק ההחזרה. זכוכית היא משטח חלק, ולכן היא מתנהגת כמו מראה: הקרן המוחזרת נשארת מרוכזת. טיח או אבן מחוספסת, לעומת זאת, מפזרים את האור לכל הכיוונים.

חזית שטוחה - החזרה צפויה

בחזית שטוחה כל הקרניים חוזרות באותו כיוון. כתם האור המוחזר נע על הקרקע ועל המבנים הסמוכים לפי תנועת השמש, וגודלו דומה לגודל החזית. העוצמה אינה עולה מעל עוצמת ההחזרה של לוח זכוכית יחיד, ואפשר לחשב היכן הכתם יהיה בכל שעה ובכל עונה.

חזית קעורה - ריכוז

בחזית קעורה כל לוח זכוכית פונה בזווית מעט שונה. הקרניים המוחזרות מתכנסות לאזור משותף, כמו במראה קעורה. שם מצטברות ההחזרות מלוחות רבים, והעוצמה עולה בהתאם.

שני מקרים מתועדים

20 Fenchurch Street, לונדון, 2013. בקיץ 2013, עוד בזמן הבנייה, החזית הדרומית הקעורה של המגדל ריכזה את אור השמש אל הרחוב שמדרום לו. דווח על חלקי רכב חונה שנמסו ועל שטיחים שנחרכו. לפי Architectural Record, התיקון היה מערכת רפפות אלומיניום (brise soleil) על החזית הדרומית, מהקומה ה-3 עד הקומה ה-33.

Vdara, לאס וגאס, 2010. המלון נפתח בדצמבר 2009. ב-2010 דווח שהצד הדרומי של המגדל, קעור ומחזיר, פועל כמראה מרכזת ויוצר חום גבוה ברחבת הבריכה. התיקונים שתועדו: יריעה מפחיתת החזרה על הזיגוג ושמשיות גדולות מעל הרחבה.

בשני המקרים חברו שלושה תנאים: חזית קעורה, הפניה דרומה וזיגוג מחזיר. ובשניהם התיקון נעשה בדיעבד, על מבנה קיים.

מה קובע את מידת ההחזרה

סוג הזיגוג והציפוי

זכוכית שקופה ללא ציפוי מחזירה חלק קטן מהאור הנראה. ציפויים לבקרת שמש ולבידוד משנים את הנתון, לעיתים במידה ניכרת. ציפוי שמפחית חדירת חום פנימה עושה זאת בחלקו על ידי החזרה החוצה. מכאן המתח שמלווה כל בחירת זיגוג: הרכב שמשפר את הביצוע התרמי של המבנה יכול להגדיל את ההחזרה כלפי הסביבה.

מקדם החזרת אור נראה

יצרן הזיגוג מפרסם לכל הרכב את מקדם החזרת האור הנראה כלפי חוץ, לצד מעבר האור ומקדם רווח החום הסולרי. זה הנתון שנכנס למפרט, ואותו משווים בין חלופות. הוא מתייחס לפגיעה ניצבת של האור בזכוכית, וזו גם המגבלה שלו.

זווית הפגיעה

ההחזרה אינה קבועה. ככל שהקרן פוגעת בזכוכית בזווית שטוחה יותר, חלק גדול יותר מהאור מוחזר. לכן גם זיגוג שנתוני היצרן שלו מראים החזרה נמוכה מחזיר הרבה אור כשהשמש כמעט משיקה לחזית.

גיאומטריה והפניה

קעירות במבט על, קעירות בחתך, חזית נוטה וחזיתות שיוצרות ביניהן פינה פנימית - כל אלה משנים את כיוון ההחזרה ואת מידת הריכוז. חזית שנוטה כלפי מעלה מחזירה לשמיים. חזית שנוטה כלפי מטה מחזירה לרחוב.

שלושה סוגי השפעה

• סנוור - מי מושפע: נהגים, הולכי רגל, רוכבים; מתי בולט: שמש נמוכה, בוקר ואחר הצהריים; מה בודקים: קווי מבט מכבישים, מצמתים וממעברי חצייה

• עומס חום - מי מושפע: מבנים שכנים, חצרות, כיכרות, מדרכות; מתי בולט: צהריים, קיץ, חזית קעורה או נוטה; מה בודקים: מיקום כתם ההחזרה ומשך השהייה שלו

• השפעה פנימית - מי מושפע: עובדים, תלמידים, קהל; מתי בולט: לאורך היום, לפי הפניה; מה בודקים: סנוור בעמדות עבודה, התחממות ליד הזיגוג

סנוור לנהגים ולהולכי רגל

שמש שמוחזרת ישר לשדה הראייה פוגעת ביכולת להבחין ברמזור, בתמרור או בהולך רגל. המקומות הרגישים הם צמתים, כיכרות, מעברי חצייה ויציאות מחניונים. הסנוור קצר, אבל הוא חוזר באותן שעות, יום אחרי יום, לאורך תקופה בשנה.

עומס חום על שכנים ועל המרחב הציבורי

כתם החזרה שנופל על חזית של בניין מגורים מוסיף עומס על המיזוג שלו. כתם שנופל על חצר בית ספר, על גן משחקים או על רחבת כניסה מקשה לשהות בהם.

השפעה על המשתמשים בפנים

חזית זכוכית רחבה מכניסה אור יום, ואיתו סנוור והתחממות ליד הזיגוג. במבנה ציבור זה נגמר בעמדות קבלת קהל, בכיתות ובחדרי ישיבות שהווילונות בהם סגורים רוב היום. הזיגוג נשאר, והתועלת שלשמה תוכנן אובדת.

איך בודקים בשלב התכנון

ניתוח מסלול שמש

בודקים את זוויות השמש לפי קו הרוחב של האתר: שעות הבוקר ואחר הצהריים, קיץ, חורף ועונות המעבר. מהניתוח עולה אילו חזיתות מקבלות שמש ישירה, ומתי.

הדמיית החזרות

בונים מודל תלת-ממדי של המבנה ושל סביבתו, ומחשבים בו את מסלול הקרניים המוחזרות מכל חזית. ההדמיה מראה היכן נופל כתם ההחזרה, כמה זמן הוא נשאר במקום והאם נוצר אזור של ריכוז. בחזית קעורה או נוטה אין לוותר עליה.

בדיקה מול הסביבה

את תוצאות ההדמיה מצליבים עם מפת הרגישויות:

• כבישים, צמתים ומעברי חצייה בטווח ההחזרה

• מבני מגורים, ובעיקר חלונות ומרפסות שפונים למבנה

• מוסדות חינוך, חצרות וגני משחקים

• שטחים ציבוריים פתוחים ורחבות שהייה

• מבנים עתידיים לפי התכניות החלות בסביבה

פתרונות

הפניה וזווית החזית

הפתרון הראשון הוא גיאומטרי: להימנע מקעירות בחזיתות שפונות לשמש, לסובב את החזית או להטות אותה כך שההחזרה תופנה כלפי מעלה. זה אפשרי רק בתכנון המוקדם, ולכן הוא ראשון ברשימה.

הצללה חיצונית

רפפות, קורות הצללה ומדפים אופקיים חוסמים את השמש לפני שהיא מגיעה לזיגוג, וחוסמים גם חלק מהאור המוחזר. רפפות הן הפתרון שיושם ב-20 Fenchurch Street. ההצללה מפחיתה גם את עומס החום בתוך המבנה.

זיגוג בעל החזרה נמוכה

בוחרים הרכב זיגוג שמקדם החזרת האור הנראה שלו כלפי חוץ נמוך. את הבחירה עושים מול הדרישות התרמיות, כי שני הנתונים קשורים זה בזה.

הדפסה קרמית

הדפסה קרמית (פריט) על הזכוכית, בדוגמת נקודות או פסים, מפזרת חלק מהאור המוחזר ומקטינה את שטח הזכוכית החשוף.

חלוקת החזית

משלבים קטעים אטומים בין שטחי הזיגוג, שוברים משטח רציף לשדות קטנים בזוויות שונות ומקטינים את שיעור הזיגוג בחזיתות הבעייתיות.

חומרים מטים

חיפוי מתכת, אבן או לוחות בגמר מט מחזירים אור באופן מפוזר, ואינם יוצרים כתם מרוכז. חיפוי מתכת מבריק מתנהג כמו זכוכית, ויש לבדוק אותו באותה שיטה.

צמחייה

עצים בוגרים בין החזית לרחוב מסתירים את קווי המבט בגובה הקרקע. זה פתרון משלים. הוא תלוי בגובה הצמחייה ובתחזוקה שלה, ואינו עונה על קומות גבוהות.

המסגרת בישראל

התקנים הרלוונטיים

• ת"י 1045 - בידוד תרמי של בניינים. קובע דרישות למעטפת, ומשפיע על שיעור הזיגוג ועל סוגו.

• ת"י 5281 - בנייה בת-קיימה (בנייה ירוקה). כולל בין השאר פרק אנרגיה ופרק בריאות ורווחה.

• ת"י 5282 - דירוג בניינים לפי צריכת אנרגיה. סוג הזיגוג וההצללה משפיעים על הדירוג.

• ת"י 1099 - זיגוג בבניינים. חלק 1.1 עוסק בתכן השמשה: קביעת מין הזכוכית ועובי השמשה.

אף אחד מהארבעה אינו תקן ייעודי לסנוור או להחזרת אור כלפי הסביבה. עניינם בידוד, אנרגיה, בנייה ירוקה ותכן הזכוכית. מה קובע כל אחד מהם לגבי תכונות ההחזרה של הזיגוג - את זה בודקים בנוסח התקף של התקן, מול יועץ התרמיקה ויועץ האלומיניום.

איפה מחפשים דרישה על החזרה וסנוור

דרישה שמגבילה החזרת אור מחזית, או שמחייבת בדיקת סנוור, יכולה להופיע בשלושה מקומות: בהוראות התכנית החלה על המגרש, בהנחיות המרחביות של הוועדה המקומית ובתנאי ההיתר. בכל פרויקט בודקים את שלושתם, ושואלים את מהנדס הוועדה כבר בשלב המידע להיתר. גם כשאין דרישה כתובה, הבדיקה התכנונית נשארת בעינה - השכנים והנהגים יפגשו את החזית בכל מקרה.

שיקולים למבנה ציבור

תחזוקה וניקוי

חזית זכוכית דורשת ניקוי תקופתי וגישה בטוחה אליו. במבנה שמתוחזק מהתקציב השוטף של רשות, זה שיקול ממשי בבחירת שיעור הזיגוג. רפפות והצללות מוסיפות משטחים לניקוי, ואת הגישה אליהם מתכננים מראש.

ציפורים

ציפורים מתנגשות בזכוכית מחזירה או שקופה, בעיקר ליד צמחייה ושטחים פתוחים. הדפסה קרמית ודוגמאות נראות על הזכוכית מפחיתות את התופעה, ותורמות גם להפחתת ההחזרה.

פרטיות

במבני רווחה, בריאות וחינוך צריך להגן על פרטיות המשתמשים, וזיגוג מחזיר נבחר לעיתים בדיוק מהסיבה הזו. אפשר להשיג פרטיות גם אחרת: בהדפסה קרמית, ברפפות ובחלוקה נכונה של החללים בתכנית.

צ'קליסט למזמין

• מיפוי כבישים, צמתים, מגורים ומוסדות חינוך סביב המגרש

• ניתוח מסלול שמש בשלב חלופות ההעמדה

• זיהוי חזיתות קעורות, נוטות ופינות פנימיות

• הדמיית החזרות לחלופה הנבחרת

• בדיקת הוראות התכנית, ההנחיות המרחביות ותנאי ההיתר

• קבלת נתוני החזרה מיצרן הזיגוג לכל הרכב שנשקל

• תיאום בין בחירת הזיגוג לדרישות ת"י 1045 ות"י 5282

• תכנון הצללה חיצונית כחלק מהחזית ומהקונסטרוקציה

• תכנון גישה לניקוי ולתחזוקה

שאלות נפוצות

למה חזית זכוכית קעורה מסוכנת יותר מחזית שטוחה?

חזית שטוחה מחזירה את השמש בכיוון אחד, והעוצמה אינה עולה מעל ההחזרה של לוח יחיד. בחזית קעורה כל לוח פונה בזווית מעט שונה, והקרניים מתכנסות לאזור מצומצם שבו העוצמה מצטברת. כך קרה ב-20 Fenchurch Street בלונדון ב-2013 ובמלון Vdara בלאס וגאס ב-2010. בשניהם החזית הקעורה פונה דרומה.

מה קובע כמה אור מחזירה חזית זכוכית?

שלושה גורמים: סוג הזיגוג והציפוי, זווית הפגיעה של השמש והגיאומטריה של החזית. יצרן הזיגוג מפרסם מקדם החזרת אור נראה כלפי חוץ, שמתייחס לפגיעה ניצבת. בזוויות שטוחות ההחזרה גבוהה מהנתון הזה, ולכן נתון היצרן לבדו אינו מספיק להערכת סנוור ונדרשת הדמיה.

באיזה שלב בודקים סנוור והחזרות מחזית?

בשלב חלופות ההעמדה, לפני שנקבעות המסה, ההפניה וצורת החזיתות. בשלב הזה אפשר לשנות גיאומטריה. אחרי הגשת הבקשה להיתר נשארים בעיקר פתרונות של תוספת על החזית: הצללה חיצונית, החלפת הרכב הזיגוג או יריעה. כך נפתרו בדיעבד שני המקרים המתועדים, בלונדון ובלאס וגאס.

אילו פתרונות מפחיתים החזרה מקיר מסך במבנה ציבור?

הפתרונות, מהמוקדם למאוחר: שינוי הפניה או זווית של החזית, הצללה חיצונית ברפפות או בקורות, זיגוג בעל מקדם החזרה נמוך, הדפסה קרמית על הזכוכית, חלוקת החזית לשדות עם קטעים אטומים, חיפוי בגמר מט וצמחייה בגובה הרחוב. ברוב המבנים משלבים שניים או שלושה מהם.

האם קיים בישראל תקן שמגביל החזרת אור מחזיתות?

התקנים שנוגעים לזיגוג - ת"י 1045, ת"י 5281, ת"י 5282 ות"י 1099 - עוסקים בבידוד תרמי, בבנייה בת-קיימה, בדירוג אנרגטי ובתכן הזכוכית, ואף אחד מהם אינו תקן ייעודי לסנוור כלפי הסביבה. הגבלה על החזרה, אם היא חלה על המגרש, מופיעה בהוראות התכנית, בהנחיות המרחביות של הוועדה המקומית או בתנאי ההיתר. את שלושת אלה בודקים בכל פרויקט.

האם זיגוג שחוסך אנרגיה מגדיל את הסנוור כלפי חוץ?

לעיתים כן. ציפוי לבקרת שמש מפחית את חדירת החום פנימה, בחלקו על ידי החזרת קרינה החוצה. לכן הרכב זיגוג בעל ביצוע תרמי טוב יכול להיות גם בעל החזרה גבוהה. את שני הנתונים, מקדם רווח החום הסולרי ומקדם החזרת האור הנראה, בוחנים יחד בכל חלופה.

על מי חלה האחריות אם החזית מסנוורת שכנים או נהגים?

השאלה המשפטית תלויה בנסיבות ובהוראות ההיתר, והיא עניין ליועץ משפטי ולא למאמר הזה. מבחינה תכנונית, המזמין וצוות התכנון הם היחידים שיכולים לזהות את הבעיה מראש. בדיקת החזרות מתועדת בשלב התכנון, מול כבישים, מגורים ומוסדות חינוך סמוכים, מאפשרת לטפל בנושא לפני הביצוע ולא אחריו.

איך רמון אדריכלים מלווים

אנחנו ברמון אדריכלים מתכננים מבני ציבור, משרדים ומבני מסחר לרשויות מקומיות, לחברות עירוניות וליזמים בפריסה ארצית. בפרויקטים עם חזיתות מזוגגות אנחנו בוחנים את מסלול השמש ואת ההחזרות כבר בחלופות ההעמדה, מתאמים את בחירת הזיגוג וההצללה עם יועצי האלומיניום, התרמיקה והבנייה הירוקה, וממפים את הרגישויות בסביבת המגרש. פירוט על תחומי העבודה בעמודים אדריכל מבני ציבור, תכנון מבני ציבור לרשויות מקומיות, אדריכלים למבני מסחר ליזמים ותכנון מבנים גבוהים.

ליצירת קשר: טלפון 08-9454747, דוא"ל ramon@ramonarchitects.com, או דרך עמוד יצירת הקשר.

המאמר מציג מידע כללי. הוא אינו תחליף לייעוץ מקצועי פרטני ולבדיקת הנוסח העדכני של התקנים, של התקנות ושל הנחיות הוועדה המקומית במועד התכנון.