אבני יסוד: “מזגן האבן” של הספרייה הלאומית

בפינת הרחובות וולפסון וקפלן בירושלים, על אם הדרך בין משכן הכנסת לקמפוס האוניברסיטה העברית בגבעת רם, ניצב המשכן החדש של הספרייה הלאומית, שנחנך בסוף אוקטובר 2023. לא לחינם זכה המבנה הזה לשבחים מקיר לקיר – על החשיבה המדוקדקת לפרטי פרטים, על העיצוב הייחודי, על ההשתלבות בנוף הירושלמי ועל היותו בית פתוח ומזמין שאינו מוקף גדרות, בניגוד לשאר מוסדות המדינה המקיפים אותו. ואכן, מי שנכנסים בשעריו עשויים לזכות ברגעים של השראה והתנתקות מהבלי העולם הזה.

כחלק מהתכנון האקולוגי של הבניין, שבזכותו הוא קיבל תו תקן ירוק בינלאומי, משובצת במרתפו פינה מיוחדת במינה – מערך קירור שעושה שימוש במאגר אבנים, כ-270 אלף אבנים ליתר דיוק, שהוכנסו בקפידה לבסיס הספרייה. זהו המאגר הראשון מסוגו בישראל, הרביעי בסך הכול בעולם והגדול מסוגו.

מה הרעיון? מאגר האבנים משמש ככלי עזר למערכת מיזוג האוויר של הבניין, באופן שדומה במקצת לסוללה נטענת. לאורך כל השנה, ובמיוחד בקיץ, מזג האוויר הירושלמי מאופיין בפער טמפרטורות ניכר בין היום ללילה. בלילות זורם אוויר קר למאגר האבנים בעזרת פיר ומפוחים מיוחדים. האבנים, שיש להן קיבול חום סגולי גבוה – כלומר, קשה למדי להעלות את הטמפרטורה שלהן – מקוררות כל הלילה, ובבוקר, כאשר מגיעים הקוראים לספרייה, האוויר הקר ש”נאגר” באבנים נכנס למערכת המיזוג במקום שמנועי המזגן יעבדו קשה ויקררו את האוויר בעצמם. כך כמובן נחסכת אנרגיה רבה.

מרומא העתיקה ועד האייטיז

ברומא העתיקה היו חללי הסקה מתחת לחצר הפנימית של הווילה, מה שמכונה היפוקוסט (Hypocaust) – והשיטה הזו קיימת גם באדריכלות המודרנית. מסקירת הספרות המחקרית בנושא עולה כי רעיון מאגר האבנים בא לעולם ב-1983. ג’פרי קוק (Cook) מהמחלקה לארכיטקטורה באוניברסיטת המדינה של אריזונה הציע מודל בשם “מיטת אבנים” (Rock Bed) – מכל תלת ממדי של אבנים שדרכו עובר אוויר קר או חם, שיוכל לסייע בקירור מבנים ובחימומם ביעילות ובחסכוניות. קוק טען שאבנים אחידות, כבדות וכדוריות יספקו את הסחורה, וכמובן שחשוב לדעת מראש מהו קיבול החום הסגולי שלהן. לדבריו, מערך כזה יכול לספק עד 100 אחוזים מצורכי החימום והקירור של מבנים פרטיים או מבנים מסחריים קטנים. 

בערך באותה תקופה חשבו חוקרים משווייץ על הקמת מערך אבנים לצורך אגירת אנרגיה תרמית בחווה הסולרית מטארוז (Metaroz) שבהרי האלפים. המערך הזה לא נבנה מעולם לצורך מעשי, אלא רק נבחן כקונספט בניסוי מצומצם. בהמשך, בתחילת שנות ה-90, הוצע מודל דינמי שתיאר את מנגנון אחסון החום באבנים והעברתו למבנה, אבל רק בשנים האחרונות נבנו מערכים כאלה בפועל: שניים בבריטניה, אחד בדרום אפריקה, ואחד כאמור אצלנו בירושלים. 

אומנם מאגר האבנים לא מספק את כל צורכי החום או הקור של הספרייה הלאומית, אך התרומה שלו למערכת המיזוג בעונת החום נאמדת בהורדה של כשתיים עד שש מעלות צלזיוס. האבנים שבמרתף נחצבו ישירות מההר שעליו עומדת הספרייה, ובמקום להיות מושלכות כפסולת בניין הן הוכנסו במשך חצי שנה אל מקומן המועיל והבר-קיימא. כיוון שמדובר במימוש ראשון במבנה ציבור גדול, מאגר האבנים ישמש אבן בוחן לקראת יישומים נוספים, בתקווה שעוד מבנים בארץ ובעולם יאמצו את השיטה, או לכל הפחות ייקחו ממנה השראה. בואו לחזות בפלאי הפיזיקה האדריכלית מהר, לפני שיתקרר.