بخشی از مقاله
چکیده
ایجاد نور یکنواخت در فضا یکی از مهمترین عوامل در ایجاد آسایش بصری، به خصوص در فضاهای اداری می باشد. یکی از راه های بهینه جهت انتشار یکنواخت و جلوگیری از ایجاد خیرگی، استفاده از سیستمی مرکب از سایبان و قفسه نور - صفحه بازتابنده - می باشد. این صفحه نور وارد شده از قسمت بالایی پنجره را به سقف می تاباند و سقف نور را در داخل فضا منتشر می کند.
هدف از انجام پژوهش حاضر بررسی میزان کارایی همزمان سایبان و قفسه نور در فضاهای اداری با پلان عمیق در شهر تهران می باشد. در این راستا شبیه سازی هایی توسط نرم افزار DIVA انجام شده است. نتایج نشان می دهند که این سیستم مرکب تأثیر بسزایی در جلوگیری از ایجاد خیرگی و همچنین انتشار نور یکنواخت در فضا دارد. علاوه بر این، این سیستم باعث افزایش عمق نفوذ نور به مقدار نسبتا کمی می شود.
-1 مقدمه
امروزه ساختمان ها مقادیر بسیار زیاد انرژی را برای روشنایی فضاها استفاده می کنند که موجب تولید روزافزون گاز کربن دی اکسید شده و بحران محیط زیست را تشدید می کند. بنابراین استفاده از نور روز و انرژی خورشید برای روشنایی فضا ضروری می نماید و می تواند نقش مؤثری داشته باشد. علاوه بر این نور روز قابلیت این را دارد تا سلامت و کارایی انسان ها را ارتقا بخشد - . - 3R\FH HW DO' 2003 بنابراین صرفه اقتصادی استفاده از نور روز نه تنها از طریق صرفه جویی در مصرف انرژی، بلکه با افزایش کارایی کارمندان در اداره ها، کارخانه ها و مدارس حاصل می شود
استفاده از نور خورشید اگر به صورت بهینه نباشد خود موجب افزایش مصرف انرژی می شود. به طوری که با افزایش سطوح شفاف در ساختمان بخش عظیمی از روشنایی خورشیدی به داخل اتاق انتقال یافته که می تواند عدم آسایش بصری را از طریق ایجاد خیرگی در نواحی نزدیک به پنجره، برای ساکنین به همراه داشته باشد - مهدوی نژاد، . - 1391 همچنین با افزایش نور خورشید بار سرمایشی ساختمان افزایش می یابد و سبب افزایش مصرف انرژی می شود.
یکی از سیستم هایی که جهت استفاده بهینه از نور روز مورد استفاده قرار می گیرد، سیستم قفسه نور می باشد. قفسه نور یک بازتابنده ساده است که درون پنجره نصب می شود و آن را به دو قسمت تقسیم می کند. بدین وسیله نه تنها از ورود مستقیم نور خورشید و خیرگی جلوگیری می کند بلکه نور را به عمق فضا هدایت می کند و روشنایی فضا را ارتقا می بخشد. در پژوهش حاضر به بررسی عملکرد این سیستم در یک فضای اداری در شهر تهران می پردازیم.
-2 چارچوب نظری پژوهش
تأمین آسایش بصری هدف اصلی در استفاده از نور روز می باشد . نورپردازیی خوب و با کیفیت تلقی می شود که شدت و جهت مناسب تابش نور را بر روی سطح کار تأمین نماید. مفهوم کیفیت در نور روز توسط سه عامل مهم تعریف می شود: توزیع یکنواخت روشنایی در اتاق، کنترل پدیده درخشندگی روی سطوح مختلف در میدان دید و کنترل انواع خیرگی ها در فضای داخلی ساختمان
ایجاد نور یکنواخت در فضا یکی از مهمترین عوامل در ایجاد آسایش بصری، به خصوص در فضاهای اداری می باشد. این امر معمولا بدون استفاده از سیستم های نور روز میسر نیست. در پنجره های ساده شاهد این پدیده هستیم که در نزدیکی پنجره شدت روشنایی زیاد می باشد و پدیده خیرگی رخ می دهد و در عمق فضا نور کافی وجود ندارد. این اختلاف آسایش بصری را مختل می کند . بنابراین ایجاد شیب کمتر در نمودار توزیع روشنایی اتاقی که از پنجره های کناری نور می گیرد، و همچنین افزودن بر میزان روشنایی انتهای اتاق، یکی از مهمترین اهداف در طراحی با نور روز می باشد
تحقق این مهم در ساختمان هایی که عمق بیشتری دارند و فاصله از پنجره های کناری بیش از دو برابر ارتفاع کف تا سقف آن باشد - با احتساب متوسط ضریب انعکاس سطوح - 0/5به تنهایی تقریبا امکان پذیر نخواهد بود - Baker & Steamers, . - 2002 به طوری که استفاده از سیستم های الحاقی به پنجره اجتناب ناپذیر می باشد. از جمله مهمترین این سیستم ها، سیستم قفسه نور می باشد که در ادامه به تحلیل و بررسی تاثیر استفاده از آن در فضاهای اداری تهران می پردازیم.
-3 قفسه نور
پنجره هایی که رو به خورشید قرار دارند مقدار عظیمی انرژی دریافت می کنند که می تواند به عنوان روشنایی روز استفاده شود. در اصل، اگر پنجره ای در جبهه ای بین جنوب شرقی تا جنوب غربی قرار گیرد و نور مستقیم خورشید را دریافت کند، هر واحد سطح از پنجره می تواند 20 تا 100 واحد از سطح فضای داخلی را روشن کند. این امر به شرطی میسر است که نور خورشید به صورت بهینه ای پخش شود.
چالش هایی که در زمینه پخش بهینه نور وجود دارند، هندسه نور و خیرگی می باشند. برای اینکه روشنایی بهینه باشد باید از بالای سر بتابد و این در حالی است که نور مستقیم خورشید که از پنجره وارد می شود روی زمین می افتد. بنابراین باید روشی یافت تا جهت نور را تغییر داد و آن را از بالای سر وارد کرد. در جهت این امر راهکار هایی پیشنهاد شده است که از موثرترین آن ها قفسه نور می باشد. قفسه نور در واقع آینه ای رو به سقف است که درون یک پنجره نصب می شود. این آینه نور خورشید را به سمت سقف می تاباند و سقف نور را به طور یکنواخت درون فضا منتشر می کند.
سیستم قفسه، نور روز مفیدی را برای فضاها فراهم می کند. عمق محدوده ای که تحت تأثیر این سیستم قرار می گیرند به ارتفاع قسمت بالایی پنجره، مکان پنجره، عرض جغرافیایی و وضعیت ابرناکی آسمان بستگی دارد. علاوه بر اینها عملکرد آن در ساعات مختلف روز نیز متفاوت می باشد. عمق نفوذ نور با استفاده از این سامانه ممکن است 3 تا 7 متر افزایش یابد. در این صورت 30 تا 120 وات بر متر مربع در مصرف انرژی، جهت روشنایی این گونه فضاها صرفه جویی می شود .
اگر پنجره بلند باشد، قفسه نور عمق نفوذ بیشتری را نسبت به پنجره های دارای سایه بان فراهم می کند، چرا که قفسه نور تمامی انرژی خورشید را به داخل فضا می فرستد در حالی که پنجره های دارای سایه بان جهت جلوگیری از خیرگی مانع ورود مقدار زیادی از انرژی خورشید به داخل فضا می شوند .
یک سیستم قفسه نور موثر از چهار جزء اصلی تشکیل می شود:
· قفسه نور: قفسه نور یک بازتابنده ساده است و می تواند به سادگی مقوایی با روکش فویل آلومینیمی باشد. قفسه های نور تجاری دارای امکاناتی جهت تسهیل تمیز کردن آن ها و همچنین ایمنی هستند.
· پنجره: قفسه نور زمانی حداکثر بازدهی را دارد که خورشید مستقیم به آن بتابد - Ochoa and Capeluto, . - 2006 پنجره باید در اکثر مواقع روز در معرض نور مستقیم خورشید قرار داشته باشد. علاوه براین قسمتی از پنجره که بالای قفسه نور قرار می گیرد نباید دارای سایه بان و یا شیشه رنگی باشد.
· سقف: قفسه نور، نور خورشید را به سقف می تاباند و این سقف است که نور را در فضا منتشر می کند. ارتفاع، هندسه و جنس سقف از جمله عوامل مهم در میزان بهره وری قفسه نور می باشد.
· سایه بان: جهت جلوگیری از وقوع خیرگی به وسیله نوری که از قسمت پایینی پنجره داخل می شود
قفسه نور دو محدوده نوری ایجاد می کند. محدوده نزدیک به پنجره که از طریق قسمت پایینی روشن می شود و محدوده دور از پنجره که روشنایی آن توسط قفسه نور تأمین می شود. مرز این دو محدوده با حرکت خورشید و وضعیت آسمان تغییر می کند. زمانی که خورشید پایین است، مرز های هر دو محدوده به سمت داخل گسترش پیدا می کند و زمانی که خورشید بالاست، مرزها به سمت خارج رفته و محدوده ها کوچک تر می شوند.
این سیستم ضمن اینکه از مزیت های زیادی برخوردار است، معایبی نیز دارد. از معایب اصلی قفسه نور این است که تنها قسمتی از پنجره که بالای ارتفاع سر انسان قرار دارد قابل استفاده می باشد. مگر در مواردی که افراد نمی توانند به پنجره نزدیک شوند - به علت وجود مبلمان و ... - . همچنین نیاز به نظافت مرتب دارد تا غبار موجود مانع عملکرد مناسب آن نشود.
-4 روش و ابزار پژوهش
هدف پژوهش: هدف این پژوهش، ارزیابی کارایی و بازدهی سیستم مرکب سایبان و قفسه نور جهت ایجاد روشنایی یکنواخت و همچنین جلوگیری از پدیده خیرگی می باشد.
سوالات پژوهش: تاثیر استفاده از سایبان و قفسه نور در طول سال و ساعات کاری چه میزان در یکنواختی روشنایی اتاق تأثیر دارد؟
روش پژوهش: روش تحقیق در این مقاله بصورت توصیفی-تحلیلی و شبیه سازی رایانه ای می باشد. جهت شبیه سازی و مدلسازی نمونه ها و تحلیل شاخص های مرتبط با نور روز از نرم افزار Diva و همچنین Rhinoceros استفاده شده است.
-5 شبیه سازی
نرم افزار Diva یک نرم افزار شبیه ساز و تحلیل نور و انرژی می باشد که به صورت پلاگین روی نرم افزار Rhinoceros نصب می شود. نرم افزار Diva از Radiance و EnergyPlus به عنوان موتور شبیه سازی نور و انرژی بهره می برد. در این پژوهش یک فضای اداری به عرض 6متر، طول 10 متر و به ارتفاع 3 متر توسط نرم افزار Diva مدلسازی شده است.
این فضا در راستای شمالی-جنوبی و با پنجره ای در سمت جنوب و با چهار نوع سایبان و قفسه نوری مورد شبیه سازی و تحلیل قرار گرفت. در تمامی نمونه ها ابعاد پنجره به ارتفاع 1,80 متر و عرض 5,20 متر می باشد که به فاصله 80 سانتی متر از سطح زمین نصب شده است. پنجره به وسیله قفسه نوری با عمق 50 سانتی متر که در ارتفاع 1,40 متر از کف پنجره نصب شده است به دو قسمت تقسیم شده است. همچنین برای جلوگیری از بروز خیرگی توسط نور وارد شده از قسمت پایین پنجره، یک سایه بان افقی با عرض 70 سانتی متر نیز در امتداد قفسه نور تعبیه شده است
