---

 

The Israeli Air Force Museum

Design Competition, 2017
Architect: Eran Kafatn, RecoD

---

Design Concepts

מוזיאון חיל האוויר מתוכנן כמכלול מבנים סביב רחבה עגולה, ובו בניינים השואבים את השפה האדריכלית מעולם התעופה, ומנצלים את תנאי האקלים המדברי לקירור וחימום, להשגת קיימות ומאזן אפס אנרגיה.

שפה אדריכלית
מבנה המוזיאון מנסה לספק מצד אחד תחושת יציבות באמצעות קירות כבדים המבוססים בקרקע, ומצד שני תחושת מעוף באמצעות גגות קלים הנישאים באוויר מעל שטחי זיגוג נרחבים ומוצלים. זאת כמטאפורה לחיל האוויר הפועל במרחבי השמים והארץ. גגות אולמות התצוגה נתמכים באמצעות שלד מרחבי ייחודי וחדשני: עמוד מרכזי המורכב מצבר מוטות ברזל, המאוגדים בתבנית סיבובית; ואגדי גג מורמים מעל הקירות, המשמשים לתליית המטוסים בחלל התצוגה. שלד זה מבוסס על תכנון פרמטרי ממוחשב, המאפשר יישום חדשנות ומורכבות טכנולוגית, ומהווה אלמנט ייצוגי לרוח המוזיאון וחיל האוויר. הגגות מורכבים ממספר יחידות שונות, המאורגנות באופן רדיאלי סביב מרכז החלל. אלו בולטים באופן שונה מעבר לקירות ופתחים עליונים, חלקם נוטה כלפי מטה וחלקם כלפי מעלה, כביטוי חזותי לפריצת גבולות ועוצמה. מבני המוזיאון דומים במעט למכונות התעופה הראשונות: אולמות התצוגה כמחווה למסוק של לאונרדו דה וינצ’י, ובניין הכניסה כמחווה למטוס הציפור של דה וינצ’י. חלל אולמות התצוגה עגול בדומה לכיפת השמיים, והמטוסים סובבים ציר אנכי מרכזי המסמל את ציר מרכז העולם (axis mundi). באופן דומה וכביטוי למרכזיות ועוצמה, מתחם המוזיאון מאורגן באופן קונצנטרי סביב רחבת מסדרים עגולה, כאשר הבניינים השונים פונים לכיווני השמיים והנוף השונים. לקירות המבנים ופיתוח הנוף קווים עגולים אירו-דינמיים, המשפרים את זרימת האוויר הטבעית במתחם, ומהווים ביטוי לחוקי עולם התעופה. מעטפת הבניינים מורכבת מחומרי בנייה בעלי חזות מודרנית: בטון מגוון, ברזל, זכוכית, וקירות פלסטיק שקופים.

בניה ירוקה ואקלים
המרכז מתוכנן על פי עקרונות בנייה בת קיימא וכולל מגוון טכנולוגיות חדשניות המותאמות לאקלים המדברי לקירור וחימום פסיבי, ולייצור חשמל ממקורות אנרגיה מתחדשת. טכנולוגיות אלו מספקות מבנה “אפס אנרגיה” – מבנה אשר במאזן הכללי מספק לעצמו את כל האנרגיה הדרושה לו. הקטנת עומס החום על הבניינים והמבקרים מושגת באמצעות מגוון מערכות הצללה. גגות אולמות התצוגה מספקים הגנה מהשמש הישראלית הקופחת, ומאפשרים שימוש נרחב במעטפת בניין שקופה (ללא עומס חום וסנוור). עומק הכרכובים מחושב לספק הצללה על חלונות עליונים וקירות מסך. הצללת היקף הבניינים, הכוללת צל נרחב באזור הכניסה ובחלק מאזור תצוגות החוץ, מאפשרת אזורים נוחים אקלימית למבט לעבר יתר תצוגות חוץ. אטריום מבנה הכניסה למוזאון מוצל באמצעות חזית כפולה, המורכבת ממדפי הצללה רבים. פרגולה על השביל המרכזי בהיקף רחבת המסדרים מספקת הצללה על השביל ועל טריבונות ישיבה הצופות לרחבה. הצללת שטחי החוץ באמצעות פרגולות וצמחיה מטפסת הינה בהיקף המתחמים, בכדי להקטין בעלויות. יתר שטחי מתחם המוזיאון מוצלים בעיקר באמצעות עצים. קירור אולמות התצוגה מתבצע באמצעות העמוד המרכזי המשמש כמגדל צינון. בראש המגדל מערפלים, המאפשרים, על ידי אידוי המים, את התקררות האוויר ושקיעתו; וכתוצאה מכך מספקים משב אוויר קריר באולם התצוגה. מגדל הצינון יעיל במיוחד בסביבה המדברית, בה הלחות בשעות החמות בדרך כלל נמוכה, והינו בעל פוטנציאל קירור של כ- 15 מעלות בימי שרב. צורת מגדל הצינון הייחודית הכוללת מרכז צר, מאפשרת (באמצעות אפקט ונטורי) יניקה נוספת של אוויר מתוך החלל לקירור נוסף. פתחים עליונים מאפשרים שחרור אוויר חם ומעודדים זרימת אוויר טבעית בעונות המעבר. פתחים אלו וקירות המסך המוצלים מספקים תאורה טבעית איכותית ובלתי ישירה. על הגגות לוחות פוטוולטק לייצור חשמל להפעלת תאורה חשמלית, וכן מערכות חימום וקירור מים סולריות. בעונה הקרה המערכת מספקת מים חמים, ובלילות העונה החמה המערכת מספקת מים קרים על ידי שחרור קרינה לרקיע הלילי. מים אלו מזינים מערכת חימום וקירור תת-רצפתית הממוקמת במסת הרצפה והקירות. הגגות משמשים לאיסוף מי גשמים וטל, המוזנים למאגר תת-קרקעי, ומשמשים בחורף להדחת אסלות, ובקיץ לקירור באמצעות מגדל הצינון. נוחות אקלימית בשטחי החוץ מושגת בעונה החמה על ידי הצללה, מערפלים, משרביות, וצמחיה.

תנועת מבקרים ומטוסים
ארגון קונצנטרי של מתחם המוזיאון סביב רחבת מסדרים עגולה מאפשר מסלול ברור ומרחקי הליכה קצרים לאולמות התצוגה ושטחי החוץ השונים. במבנה הכניסה שוכן מטוס הבואינג בו יוקרן סרט הקדמה, המהווה פגישה ראשונית עם המוזיאון וחיל האוויר. ממנו יוצא שביל הולכי רגל מרכזי ומוצל, הממוקם לאורך רחבת המסדרים, אשר מאפשר למבקרים לנוע באופן חופשי ומהיר לתצוגות השונות. בצד השביל בית המורשת וגן תעופתי. לאלו הבוחרים בביקור לינארי, מעברים ראשיים, הן בקומת הקרקע והן עיליים, מאפשרים תנועה רגלית מהירה, בין מבני התצוגות, בהתאם לציר הזמן. המבנים העגולים מאפשרים שני מסלולי תנועה פנימיים, האחד תנועה מעגלית במרכז החלל להתרשמות מהירה מהתצוגה, והשני תנועה מעגלית איטית יותר בהיקף החלל, לעיון מפורט במטוסים ובתצוגות הממוקמות בהתאם לציר הזמן על הקירות ההיקפיים. מעברים עיליים היקפיים מאפשרים שינוי נקודת מבט המבקרים, וגשרים מספקים מעבר עילי בין אולמות התצוגה. מגוון חיבורים בין קומת הקרקע למעברים העיליים ממוקמים בתוך המבנה ומחוץ לו. למבני התצוגות פתחים גדולים, המאפשרים מבטים “מזמיני ביקור” ממרכז המתחם אל חללי התצוגה, ומחללי התצוגות לעבר הנוף ותצוגת חוץ הכוללת מטוסים גדולים. בהיקף אולמות התצוגה גישה לקומות תת-קרקעיות, בהן ממוקמים מיצגי חוויה מבוססי טכנולוגיה רב חושית, מרחבים מוגנים, וחדרי נוחיות. דרך היקפית רחבה מאפשרת שינוע מטוסים גדולים לתצוגות החוץ ולמבני התצוגה (באמצעות דלתות גדולות בקירות המסך). הדרך ההיקפית מאפשרת גם שינוע מבקרים באמצעות רכב נוסעים, ללא הפרעה להולכי הרגל במתחם. שינוע נוסף של מבקרים אפשרי באמצעות קרוניות (התלויות על מסילה) מתחת למעבר העליון המרכזי. באופן זה ניתן לאפשר ביקור בזק בכלל הפרויקט. ניתן לחזור מאולמות התצוגה בשביל המרכזי הצופה אל רחבת המסדרים, או לחילופין דרך שביל היקפי העובר במגדל הראשונים, הצופה לעבר אזורי אחסון עתודות המטוסים, ומסתיים במבנה הכניסה.

 

תוכניות מתחם המוזאון

 

 

 

Views

 

אולם תצוגה ד’

 

Museum Entrance

 

 

 

 

 

 

Climatic Simulations & References

 

 

 

Design Details

 

 

 

 

 

 

 

 

---

 

The Israeli Resilience Center

Design Competition, 2016
Architect: Eran Kafatn, RecoD

---

Design Concepts

תכנון המרכז הלאומי לאיתנות ישראלית כולל מקבץ מבנים, ברובם מודולריים, המוגנים באמצעות סככת צל ייחודית, המאפשרת נוחות אקלימית עבור פעילויות הדרכת התנהגות במצבי חירום.

סככת הצל מספקת שכבת הגנה מהשמש הישראלית הקופחת, ומאפשרת יצירת מיקרו-אקלים משופר במתחם כולו – ניתן להתייחס אליה בהשאלה כ-“כיפת ברזל אקלימית”. הסככה מאפשרת נוחות אקלימית בחצרות השונות ובגינות הגג (המתפרשות על מרבית שטח המרכז); מאפשרת שימוש נרחב במעטפת בניין שקופה (ללא עומס חום וסנוור); ומספקת תאורה טבעית איכותית ודינאמית (הכוללת תבנית משתנה של הדפס אור וצל ברחבי המרכז). סככת הצל הינה אלמנט אדריכלי השאוב מעולם הצבא, המקבל ביטוי ממלכתי אטרקטיבי באמצעות שלד מרחבי ייחודי, המורכב מתבנית חוזרת של הסמל הלאומי – מגן דוד. סככת הצל מייחדת את הבניין באמצעות חדשנות טכנולוגית. השלד המרחבי המורכב מתוכנן באמצעות תכנון פרמטרי ממוחשב, המאפשר בין היתר התאמה אקלימית של זוויות לוחות ההצללה (להצללה, חשיפה לשמש חורפית, תאורה טבעית משופרת, ואוורור טבעי).
המבנה המודולרי של מרבית מבני המרכז, המבוסס על שלד פלדה (במודול חזרתי, וחיבורים פריקים), מאפשר גמישות תכנונית. זאת, כמתבקש ממרכז המבוסס על הצגת טכנולוגיות הגנת העורף, המשתנות מדי מספר שנים. כלומר, המודולריות מאפשרת שינוי והתאמה של ארגון החללים, וכן החלפת מעטפת הבניין, כך שתשקף חומרים וטכנולוגיות עדכניות, בעלות נמוכה יחסית. המעטפת המוצעת כוללת, חומרי בנייה בעלי חזות מודרנית, הכוללים שילוב בטון חשוף, עץ, זכוכית, פח גלי, וגגות ירוקים.
ארגון המתחם, מאפשר הפרדה ונגישות בין אזורי התפקוד השונים, וכן מסלול ברור, יעיל, ואטרקטיבי, בין הפעילויות השונות. אזורי הפעילות המרכזיים הפתוחים לקהל הרחב, כגון חדרי וחצרות הסימולטורים, האמפי, והמבואה הראשית מוקמו במרכז הפרויקט, באופן המאפשר נראות מירבית, כבר בכניסה לפרויקט ולאורך הציר הראשי. חשיפת הפעילות יוצרת אווירה דינאמית ומגוונת, התומכת באטרקטיביות המרכז עבור הקהל הרחב.
המרכז מתוכנן על פי עקרונות בנייה בת קיימא. נוחות אקלימית ושימור אנרגיה מושגים בעיקר באמצעות סככת הצל, המאפשרת הפחתת עומס חום, זרימת אוויר מפולשת, ותאורה טבעית משופרת; וכן באמצעות הפנייה של חזיתות עיקריות לצפון ודרום והצללת פתחים באמצעות מרפסות מקורות. פתחי סככת הצל כוללים לוחות פלסטיק קלים (כגון סנטף-פוליגל) המתוכננים בזוויות אופטימאלית, לאפשר הצללה בקיץ וחשיפה לקרינת שמש חורפית; או לחלופין מאפשרים התאמת הזווית בהתאם לעונות השנה. חומרי הבנייה ידידותיים לסביבה, ונערך שימוש בגגות ירוקים. אף על פי שלסככת הצללה עלות נוספת, ההצללה מאפשרת תכנון מעטפת בניין בעלות נמוכה יחסית (כלומר, דרישות נמוכות יותר מהבידוד והזיגוג), ושימור אנרגיה בהפעלת מערכות קירור וחימום.

Views

 

 

 

 

 

 

 

Drawings

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Design Schemes

אגף בית הספר לאיתנות העורף (הממוקם בצדו האחורי של המתחם, ולו כניסה נפרדת) מופרד מאגף ההדרכות לקהל הרחב, באמצעות עיקול בציר המרכזי (בו ממוקם שער). לצד הציר המרכזי ובסמוך לכניסה, ממוקמים אגף המורשת וההנצחה והאודיטוריום. בעוד תנועת המבקרים במתחמי הלמידה והחוויה להתגוננות אזרחית ובאגף המורשת וההנצחה היא מעגלית, התנועה בין המתחמים השונים הינה על ציר מרכזי אחד, המאפשר ריכוז התנועה ,שליטה, ואוריינטציה טובה יותר.

המבואה הראשית בנויה ברובה מזכוכית, כדי לאפשר, עוד לפני הכניסה לבניין, שקיפות מקסימאלית לעבר הפעילות בסימולטורים, כך שפעילות זאת תשתלב בחזות הבניין. בצדי המבואה, החיצוני והפנימי, ממוקמות חצרות מקורות, האחת להמתנה לפני הכניסה לבניין והשנייה עבור הקפיטריה. מתחם האודיטוריום צמוד למבואה, ולו כניסה פנימית וכניסה חיצונית (המאפשרות הפעלה נפרדת). לצד האודיטוריום ובתחילת מסלול התנועה העיקרי ממוקם מתחם מורשת והנצחה, בו הביקור נערך באמצעות תנועה מעגלית. לצד המשך ציר התנועה המרכזי ממוקם האמפיתיאטרון, בחזיתו במה מרכזית המאפשרת הדגמת תפעול רכב. מעברו השני של הציר ממוקם מתחם הלמידה והחוויה להתגוננות אזרחית, המורכב משתי קומות ובו התנועה מעגלית. לכיתות הסימולטורים השונים חצר או מרפסת צמודים המאפשרים אימון מחוץ למבנה. מתחם בית הספר כולל מבואה, אולם, ומרפסת בקומת הקרקע, הממוקמים בסמוך לכניסה נפרדת לבית הספר (ולחניה נפרדת). בעומק קומת הקרקע ממוקמות שאר הפונקציות הפרטיות והמסווגות של בית הספר. ששת כיתות הלימוד הרב שימושיות ממוקמות בקומה א’. תכנונן מאפשר לחבר כיתות צמודות לכיתה כפולה, ולחבר את ששת הכיתות לאולם גדול אחד, באמצעות מחיצות נעות. לכיתות אלו פתחי תאורה טבעית ואוורור עליונים, ומרפסות גדולות. מתחם בית הספר מחובר באמצעות גשר לחדר האוכל המשקיף לעבר המרכז כולו. מתחת לחדר האוכל ובצדו השני של ציר התנועה של מתחם בית הספר ממוקם מתחם מנהלת המרכז, הכולל חצר תפעול. לצד חניית בית הספר עתודת שטח לבינוי עתידי.

 

 

---

 

Mevaseret Zion Conservatorium

Design Competition, Israel, 2016
Architect: Eran Kafatn, RecoD

---

Design Concepts

התכנון כולל בניין ייצוגי הפונה לנוף, בעל איכויות אקלימיות ותאורה טבעית, ומבוסס על שפה אדריכלית ייחודית השאובה מעולם המוסיקה.

בניין הקונסרבטוריון תוכנן כמבנה בעל ארבעה אגפים, המופרדים במבנים שקופים המשמשים כחדרי מדרגות ומעליות, בכל אגף שתי קומות וקומת מרתף.

גובה המבנה מאפשר נוכחות ייצוגית מעל הכביש הסמוך, והשארת חלק ניכר מהמגרש כשטח ציבורי פתוח, המקשר בין המרחב העירוני לאזור הטבעי במורד הוואדי.

מעטפת הבניין של האגפים השונים אטומה כמעט לגמרי לכיוון הכביש ושקופה לכיוון הנוף. כאשר, כל אחד מהאגפים פונה לנוף, בכיוון מעט שונה. באופן זה נעשה ניצול מיטבי של המבטים השונים לירושלים; מושגים מרחבים אקוסטיים משופרים, בעלי הפרדה מהכביש הסואן והפרדה מהאגפים השונים; נוצרת חווית הפתעה עבור המבקרים, ומושגת איכות אקלימית משופרת (חימום פסיבי של הבניין בעונה הקרה מכיוון דרום-מזרח, והגנה מעומס חום וסנוור בשעות אחה”צ מכיוון מערב).

השפה האדריכלית של המבנה שאובה מעולם המוסיקה. גאומטרית המבנה וחלקיו השונים מזכירה במעט מבנה של כלי נגינה שונים, כגון חליל, כינור, נבל, קסילופון, ועוד. (משמע, תיבת תהודה, נקבים, מיתרים, קלידים, וכד’). שפה זאת משולבת גם באלמנטי “בנייה ירוקה”, כגון מערכת הצללת קיר המסך (למניעת עומס חום וצמצום סנוור), פתחי תאורה עליונים (לתאורה טבעית משופרת), ופתחים עגולים בקירות (לאוורור טבעי מפולש). עם זאת, השפה האדריכלית הייחודית משמרת את החזות הירושלמית בעלת קירות האבן.

Views

 

 

כל אחד מהאגפים מאופיין באופן שונה בהתאם לעונות השנה השונות, כמחווה ליצירת המופת “ארבע העונות” של אנטוניו ויוולדי. בכל אגף חווית תאורה טבעית שונה, הנוצרת מההפניה השונה של קיר המסך, גוון זכוכית ייחודי לאגף, וריהוט בגוון דומה המסמל עונה.

 

 

 

 

 

Drawings

האולמות השונים ממוקמים בקומה העליונה, לשם מבט משופר לנוף, הפרדה אקוסטית, ויצירת מרחבים ייחודיים בעלי תקרה גבוהה ופתחי אור טבעי עליונים.

מעל החניה פיתוח נוף המשמר את המעבר דרך המדרכה, וכן שבילים נוספים המובילים לרחבת הבניין, ומאפשרים דרך מעקף לכניסות הרמפות. מעבר לבניין, לכיוון הוואדי, שביל נופי עבור הציבור הרחב, אשר הינו בעל פיתוח מינימאלי המבוסס על צמחיה טבעית. לשביל גישה הן דרך חדרי מדרגות הבניין והן מהמדרכה (לאורך הרחוב), המאפשרת למשתמשי הבניין, המבקרים, ותושבים, מבט לנוף וגישה לוואדי.

  המבואות, חדרי הנהלה וצוות, וחדרי לימוד עיקריים, ממוקמים בקומת הקרקע, בגובה הרחוב, לשם גישה נוחה ומזמינה למשתמשי הבניין והציבור הרחב.

חדרי לימוד יחידניים, חדרי אימון קולניים, וחדרי שירות מוקמו בקומת המרתף, אשר הינה פתוחה לחצרות שקועות, המאפשרות גישה מיטבית, לאור, זרימת אוויר טבעית, ונוף.

חניית המבנה הינה חניה תת קרקעית, המאפשרת שמירה מלאה וטיפוח של המעבר הציבורי בסמוך לכביש. לחנייה גישת רכבים באמצעות רמפות חד כיווניות (אחת לכניסה והשנייה ליציאה), דופן פתוחה המאפשרת תאורת יום ואוורור טבעי לחניה, וכן גישה נוחה לפרויקט (דרך קומת המרתף).

Daylight Simulations

 

 

 

 

---

 

EcoVillas Building

A Proposal for Green Living in Israel, Architecture Competition, 2014
The Jewish National Fund in cooperation with the Israeli Green Building Council
Ramot neighborhood, Be’er Sheva, Israel.
Architect: Eran Kafatn, RecoD

Design Concepts

Israel’s limited land reserves don’t allow low-density construction as an ecological solution, therefore the romantic notion of an “ecological” single-story villa is inappropriate. Nevertheless, the desire to connect with nature and a unique living space, along with the rise in economic status of part of the population, is accelerating the privatization of natural and agricultural land for the construction of new single-story settlements and neighborhoods. In order to slow this trend a substantial shift in the approach to ecological building is necessary, one which allows a quality of life similar to that of a single-story home but with an urban density. The Eco-Villas building is a new proposal for green building which employs an ecological sling to cradle living spaces with similar qualities to those of a single-story home. The realization of a “dream villa” within the vertical urban context will contribute to the preservation of land reserves for public welfare and to reducing our ecological footprint.

The building is composed of an ecological frame, which allows design freedom and ecological infrastructure for the different living spaces. To this end, interference with the building façade is minimal; mainly for maximizing privacy, improving esthetic uniformity, and providing a range of climatic solutions to the whole building; such as orienting facades according to the sun’s path, maximizing exposure to southern winter sun and minimizing exposure to heat gains from the east and west. The structural frame provides the eco-villas with built-in solutions for; renewable energy production, passive heating, passive cooling, natural lighting and natural ventilation. The various climatic systems are based on the utilization of the local climatic conditions in Be’er Sheva: north-western winds, high diurnal temperature variations during summer months, low humidity, and low cloud cover during winters. Additionally, the systems address summer heat loads, heat waves during transitional seasons, and low winter temperatures. It is estimated that the building will be a zero energy building; requiring no energy for acclimatization.

Eco-Villa is a living space located in a shared residential building which, similar to single-story villas or houses, allows the construction of a unique building envelope and attached garden. The space is required to meet a number of design principles shared by the whole building, in order to achieve maximal climatic efficiency, preservation of sustainability principles, and basic esthetic uniformity. However, the unique building frame and its infrastructure allow the different residents to hire architects to design their unique living spaces – a two-story house and garden – according to a number of design principals included in the building regulations. Additionally, the building infrastructure the construction platform and service elevator, allow residents to refurbish the building envelope in a similar fashion to a regular villa throughout the years. To this end, aside from the building frame (which supplies thermal mass), the eco-villas must be made from light-weight construction materials (such as compressed straw bales, wood, or aerated concrete blocks).

 

Views

EcoVillas Building

 

 

 

EcoVilla

 

 

 

 

Climatic Elements

 

 

Display Apartment Unit

 

 

 

---

Day Center for Peoples with Limited Cognitive Development

A Climatic Oasis in the Negev’s Desert, Israel, Design Competition, 2013
Architect: Eran Kafatn, RecoD

Views

 

 

 

 

Design Concepts

Oasis

The design of the center is based on the principle of an oasis, in both climatic and sensational aspects. The oasis principle provides pleasant, lively, and colorful environment; as well as helping in branding the city of Beer Sheva as a unique desert city. In the climatic aspect, the cool and green micro-climate (in contrast to the desert surrounding) is established through high thermal mass courtyards, shaded and cooled (by shading membranes, trees and vegetation, down-draft cooling towers, water pounds and fountains, and water-walls). The courtyard design also enables protection from strong winds and containing the cooled air. In the sensational aspect, in contrast to the urban appearance, which is a little alienated, the interior design is based on smooth appearance with “organic” lines, based on the principles of the path of least resistance (slightly curved, continues, with no sharp turns; similar to paths created by water flow or skiing). In contrast, the exterior appearance of the center fits the urban environment (which has simple massing, symmetry, straight lines, and sharp corners). The contrast between the interior and the exterior urban appearance creates on the one side surprise and on the other side a calm home-like atmosphere, which is hugging, sheltering, and providing a feeling of belonging. In addition, the interior soft lines enable dynamic movement through the building, and comfortable environment for handicapped patients, such as blind or wheelchair users.

Contact with the outdoors

The private courtyards of the various rooms and their perforated walls (Mashrabiya) are designed to provide to the patients on the one hand privacy and a place to relax; and on the other hand eye contact with the exterior environment. In contrast, the shared public courtyards are designed to encourage the public to enter the center; and thus to initiate an environment which is connecting and encouraging public activities. In order to strengthen the activities, small public functions, such as café, gallery, library, and art center, were located in the entrance to the public courtyards, under down draft cooling towers. These functions invite the public to use the buildings; and provide the patients spaces for self-expression and creativity. The entrance halls are opened to the public courtyards, enabling expanding the usable and visual space, with no need to build larger halls. Modern Mashrabiya walls (made of metal strips threaded between cables) provide a partial barrier between the entrance halls and the public courtyards; thus enabling both connecting and protecting sensations. The patients’ rooms were designed for maximum privacy by locating them at a distance from the building public halls and corridors and by locating the service rooms (lavatories and storage) between them. For best personal privacy, the lavatories doors were protected by interior corridors and the lavatories ventilations were made through chimneys through the roofs (instead of windows).

Relationship with the Urban Environment

The public courtyards, the cooling towers, and the landscape design, establish a façade to the urban environment, inviting the patients’ families and the local community to enter the public areas of the center and participate in the center activates. The public areas of the center provide the patients and the staff a place to relax; and for the patients also a place to realize their social and cultural potential (through integration with the local community). The center entrances and walkways were located to enable comfortable access to the nearby public center and residential buildings. A therapeutic pool with both interior and exterior entrances, enable further connection with the local and handicapped communities. The building appearance (in both form and materials) is based on varied desert and local historical characteristics, such as the patio houses of the old city, vaults, Mashrabiya, and the Beduine tents.

Flexibility 

The design of the center enables four phases of constructions, according to the need for future expansions. The first phase is located at the center, enabling the public rooms (such as kitchen, office, and main entrance hall) to be located in the center even after the completion of all phases. The patients’ rooms were located in pairs, contacted with folding partitions (located between the interior spaces and between the private courtyards). Such an approach enables connecting each pair to a large multi-purpose space, when needed.

Accessibility

The building and courtyards were designed in a single level to enable best accessibility to patients with physical limitations, such as wheelchair users, old-age, and blinds. Rooms and courtyards were connected with wide corridors, with no sharp corners, stairs, ramps, and elevators, to enable an independent movement through the center. The center level was set to enable access by foot with no ramps or stairs (located at the north part of the project). The main patients’ access to the center is through a ramp for transportation vehicles. The vehicles access and the pedestrian access are separated (on both sides of the project) to ensure best safety.

Climatic Design

The design takes advantage of the local climate (north-western winds, large daily temperature fluctuation between summers day and night, relative low humidity, relative clear sky at winter) to establish best thermal comfort and maximum energy conservation in mechanical cooling and heating and in artificial lighting. Special emphasis was given to establish micro-climate (by courtyards, shading, and cooling towers); and to provide quality daylight to the various rooms. Most of the building openings face shaded and naturally ventilated courtyards. The shading membranes are design to be removed in the winter for passive heating. The interior walls are designed to be constructed with high thermal mass materials, such as rammed earth or colored reinforced concrete. Most exterior walls are designed to include a high level of insulation. In this manner, the building provides not only insulation but also interior thermal mass to be used through summer night ventilation to cool the building envelope (thus increasing thermal comfort and reducing the cooling demand). Several down-draft cooling towers were included in the center. Air enters the towers’ upper openings and is cooled by fog systems. Then the cold air sinks, creating an air draft through openings located at the middle height of the tower, just above several public facilities (such as café, and an art center). The cooling potential of the cooling tower in hot and dry days is a reduction of the surrounding air in 10-15 degrees Celsius. Hanging plants are integrated in the modern Mashrabiyas in the central courtyards to shade the glass façades. In addition, the vegetation enables reducing glare, noise, and Carbon dioxide (Co₂). Several courtyards located along the building provide natural ventilation to the entrance hall and corridors. In addition, large openings in the patient rooms (facing private courtyards) and upper windows provide natural ventilation to the rooms (providing fresh air and releasing hot air).

Daylight

A high level of natural illuminance, but with no penetration of direct sunlight (which may create glare), is provided by locating the main building openings to shaded courtyards and the uses of Mashrabiyas. In the patients’ rooms additional daylight is provided through upper windows, which have an additional exterior colored glass layer. The colored glass provides both shading (reducing overheating) and an intriguing spectrum. The dynamic nature of daylight and the colored light create over the curved ceiling fascinating patterns, which is especially important to patients’ required to lay in bed for long periods. The extensive use of daylight provides not only significant energy conservation in the use of artificial lights, but also greatly improve the well-being, mode, and health of the patients and staff.

Sustainability

The landscape design consists of desert vegetation, without green loans, including water efficient plants. Along with the oasis principle, in contrast, in the courtyards the garden includes especially “green” plants. Rain water are collected from the roofs, and stored in large underground containers, for summer irrigation. The roofs include special niches for several systems of renewable energy, such as solar panels, photovoltaic, and night sky radiate cooling). All buildings materials are environmentally friendly and most of them are either recycled or can be recycled in the future.

 

Drawings

 

 

 

 

Climatic Elements

 

 

 

---

Canyon-Space Residence

A Living Space Embedded within the Natural Environment – Arizona’s Desert – 2001.
Architect: Eran Kaftan, RecoD.
Won in September 2004 the First Prize of the Young Architects Exhibition, the Israeli Architects Association.

---

 

---

Drawings

---

---

Design Concepts

General Composition

The building masses were arranged in four clusters, divided by major openings. One can draw a parallel with the composition of the surrounding mountains with the canyons within them. This composition also enables employing a unique and modern curved interior with an exterior appearance which complies with particular enclave guidelines of Santa Fee style. The building core, bounded by convex curved walls and major openings, accommodates the semi-public areas, the living room and the family room. Other functions are enclosed within interior concave walls and exterior walls.

Visual habitat

The major openings were designed to connect the building core with the surrounding scenery and the immediate natural landscape. Prime openings to the North and South include extensive movable glass screens to accommodate the extraordinary scenery of mountains in the north and city in the South. To the north, the central roof is inclined upward to accommodate the mountain view and a larger portion of the day and night sky. Several skylights, further connect the residents to the day and night sky. Secondary openings to the East and the West provide additional relief to the enclosed interior space. The roof in these orientations is inclined downward for drainage. All openings enclose patios, which employ the natural flora as a desert garden. Those were situated to accommodate existing precious saguaro cacti and flora.

Natural Illumination

The northern and southern openings provide prime natural illumination. The southern openings provide the warm and bright direct and reflected daylight; and northern openings provide the cool and diffused daylight. The eastern and western openings enable the warm daylight of sunrise and sunset to penetrate into the building core; extending the natural illumination period, expanding the entered natural spectrum, and celebrating the dynamic changes of nature through time. The bedrooms and the kitchen benefit from morning natural illumination and thermal heating.

Natural Energy Flow

A large curved space which connects the prime northern and southern openings enables a natural energy flow (Chi) from the nearby northern canyon through the building core to the South. The meandering shape of this space contributes for better distribution of the energy throughout the building and relief the governing symmetry. Natural drainage was relocated to the East to eliminate uncontrolled natural energy  under the building, leaving the building as a safe island. A curved line of glass blocks is embedded in the central floor to mark the historical stream.

Natural Inhabitant Circulation

The curved walls in the building core enable a natural path with least resistance for better inhabitant circulation, keeping the occupants velocity of movement somewhat constant.

Thermal Barrier & Solar Shading

The western sections of the building consist of mainly service areas with only a small opening to the northeast. These spaces operate as a thermal buffer zone protecting from the harsh west solar orientation and also protect the view into the house from neighbor residences. Most exterior walls were designed to incorporate either compressed straw blocks or recycled polyester, providing good insulation from the hot summer days and cold winter nights. Openings to the South and to the East are covered by shaded patios, overhangs, or shading devices to eliminate late-morning and noon summer solar penetration.

Passive Solar Heating & Thermal Storage

A major southern opening and a seasonal overhang opening enable winter solar penetration into the building core, heating the indoor air. In addition, the radiation is stored in the thermal mass of the interior Rammed-Earth curved walls and exposed concrete floor. The thermal mass is employed in winter to store direct solar radiation in the daytime to be released to the space at night.

Natural Ventilation & Thermal Storage

In the summer days, the interior thermal mass is employed to absorb the heat from the space, reducing the indoor air temperatures. Then, during the night the stored heat is removed by natural cross ventilation. The north-south natural cross ventilation is enhanced by night cold drafts sinking down the canyon; and by afternoon rising air from the Tucson valley. Both natural air-flows create pressure and wake zones at the major openings, driving significant natural ventilation through the building core. This prime air-flow drives airflow through the other rooms through suction.

Sustainable Materials

The chosen building materials of compressed straw blocks, recycled polyester, and Rammed-Earth are sustainable alternative natural materials which do not include much embedded energy. In addition, those will ultimately be recycled to soil.

Skylights

Partially protected skylights separate the central roof from the curved walls creating the perception of a floating roof; and enabling daylight deeper into the building core. One skylight accommodates a fireplace, providing a source of warmth at the center of the building. The other accommodates a glassed rain collector to further enrich the living space with the dynamics of nature.

Site & Early Design

 

 

 

 

 

 

Climatic Modeling

 

 

 

 

Daylight Simulation

 

 

Relevant Publications

First Place, Young Architects Exhibition, the Israeli Architects Association, “Canyon-Space Residence” 2004.

Kaftan, Eran. 2005. Canyon-Space Residence: Living Space Embedded within the Natural Environment. Perspective (the Israeli Architects Association Periodical). No. 21, p 48.

Third Biennale for Young Israeli Architects (40/40), “Canyon-Space Residence: Living Space Embedded within the Natural Environment”, 2005.