بخشی از مقاله
چکیده
نور خورشید و درجه حرارت از دیرباز به عنوان تاثیرگذارترین عن صر اقلیمی در ویژگی های معماری ساختمان های م سکونی بوده است. در این میان قلمرو آب و هوای گرم و خشک که بخش اعظم کشور ایران را دربرمی گیرد از دیگر اقلیم ها اهمیت بیشتری می یابد.
نورخورشید که از طریق پنجره ها به داخل ساختمان منت قل می شود یکی ازمهمترین عوا مل افزایش حرارت در ساختمان می با شد که از جمله معایب آن ورود انرژی حرارتی زیاد به داخل ساختمان در فصول گرم می باشد. یکی از راهکارهای آن که در این پژوهش به آن پرداخته شده است ا ستفاده از شی شه های رنگی ار سی ها در ساختمان می با شد. پنجره با شیشه های رنگی که نور را در رنگ های مختلف و متنوع عبور می دهند درعین حال می تواند از ورود درصد قابل توجهی از اشعه های گرم و سوزان به داخل جلوگیری نمایند.
بنابراین برر سی شی شه های بهکاررفته در ساختمانها در اقلیم های متفاوت در بهینه سازی مصرف انرژی و آسایش اقلیمی بهره وران بسیار حائز اهمیت است. در این مقاله دو نمونه ارسی به عنوان نمونه موردی انتخاب و ساختار هندسی و میزان جذب انرژی آن از طریق مدل سازی و محاسبات بررسی شد. نتایج نشان می دهد در صورت استفاده از رنگ ها با طول موج بیشتر در شیشه های رنگی میزان جذب انرژی خورشیدی راکاهش می دهیم. همچنین با توجه به میزان عبور و یا جذب نور در شیشه ها با رنگ های متفاوت، شیشه های مناسب برای اقلیم های متنوع بررسی و معرفی می گردد.
مقدمه
در ایران بیش از 280 روز آفتابی گزارش شده است که بسیار قابل توجه می باشد ولی در عین حال استفاده از سایه اندازی و کنترل تابش ورودی در هنگام استفاده از نور مستقیم خورشید را اجتناب ناپذیر می سازد. سایه اندازها، تنوع بسیار زیادی مانند انواع کنسول عمودی، افقی، کرکره خارجی، پرده داخلی و سایبان های سبک و استفاده از عوامل خارجی مانند درختان ... را دارد. در این میان یکی از مواردی تا کنون کمتر به آن پرداخته شده است، سایه اندازی توسط خود شیشه می باشد.
شیشه به عنوان ماده ای که توانایی گذردهی امواج الکترومغناطیس را دارد، مقداری از انرژی را حین عبور به صورت انعکاس و جذب از ورود به ساختمان جلوگیری می کند. یکی از فاکتورهایی که در انتخاب شیشه ی مناسب برای ساختمان موثر می باشند، میزان ورود انرژی خورشیدی به داخل ساختمان است. با دانستن میزان عبور انرژی خورشید می توان شیشه ی مناسب برای شرایط آب و هوای دلخواه را به دست آورد.
در آب و هوای گرم و دارای نورخورشید زیاد پنجره هایی که دارای طیف عبوری انتخابی بوده و دارای ضرایب دستاورد انرژی حرارتی خورشید پایین و بدون کاهش میزان نورمریی می باشند را باید انتخاب کرد. در مناطق گرم از شیشه هایی استفاده می شود که ضریب به دست آوردن انرژی خورشید آنها پایین باشد. در مناطق سرد نیز معمولا از شیشه هایی استفاده می شود که ضریب کسب انرژی خورشیدی آن ها بالا باشد - با در نظر گرفتن میزان هدایت حرارتی پایین برای جلوگیری از انتقال گرمای داخل به خارج از ساختمان - . حتی شفاف ترین و بی رنگ ترین شیشه ها هم به قسمت عمده ای از امواج فرا بنفش و فروسرخ اجازه عبور نمی دهند
امواج فروسرخ نوعی از امواج الکترومغناطیسی هستند که بعد از برخورد با جسم موجب گرم شدن آن می شود. این امواج دسته ای از پرتوهای نامریی خورشید هستند. به همین سبب وقتی در مقابل نور خورشید قرار می گیریم احساس گرما می کنیم
برای کاهش دستاورد انرژی حرارتی خورشیدی و نیز کنترل درخشش نور خورشید از شیشه های رنگی می توان استفاده نمود. البته این شیشه ها میزان عبور نور مریی را کاهش می دهند. کاهش دستاورد انرژی حرارتی - ضریب دستاورد انرژی حرارتی خورشید کمتر از چهار دهم - و نیز میزان عبور نور مریی بالا برای د ید بهتر - عبور نور مریی از خورشید بیشتر از شش دهم - استفاده نمایید
تابش نورخورشید به این شیشه ها سبب می شود که ف ضای داخلی تحت تاثیر رنگ شی شه ها و بازی نور و رنگ در هر ساعت از روز تغییر کند و فضا را از یکنواختی خارج کند. به عبارتی سبب ایجاد تنوع در محیط می شود. به گزارش پارس توری سم ا ستفاده از شی شه های رنگی بی شتر در مناطق کویری ایران دیده می شود. مناطقی که شدت نور در آنجا زیاد و به دلایل اقلیمی تنوع رنگی در طبیعت بسیار کم است. استفاده از بازتاب های زیبای شیشه های رنگی محصور شده در قاب های مشبک و در نهایت تبدیل آن به بازی نور و رنگ جلوه ای بی مثال از دنیایی فرازمینی را به ارمغان می آورد.
معمار ایرانی، با خلاقیت و دانش خود این تکنیک ر نگن گاری را از م لل دیگر وام گرف ته و با فره نگ مردم خود درآمیخته و رنگین کمانی از رنگ خلق کرده است. هدف از خلق این همه زیبایی توسط معمار ایرانی، تنها جهت ارائه یک اثر زیبا نبوده، بلکه علاوه بر زیبایی، رعایت اصول مردمواری و پرهیز از بیهودگی، که یکی از ا صول اولیه معماری ایرانی ا ست، بوده است. اصل مردم واری، توجه به نیازها و روش زندگی مردمان است که اساس کار معماری در ایران بوده و پرهیز از بیهودگی ا صلی ا ست که در معماری ایران به آن توجه شده و م عماران ه مواره تلاش می کردند که کار ب ی هوده در ساختمانسازی نکنند و از اسراف پرهیز میکردند.
روش کار تجربی
در قاب پنجره مشبک نشانده میشود از آن جهت که پنجرههای مشبک، شدت نور را در اوقات و فصول مختلف سال تعدیل میکند؛ به طوری که شدت نور را در ساعاتی که نور خیلی شدید است، پخش میکند و با استفاده از شیشههای رنگی نشانده شده در این قابهای چوبی، حریم امنی برای اهالی در مقابل شدت نور و گرما فراهم میشود. بهعلاوه یکی از اهداف معمار هنگام به کارگیری شیشه رنگی در مناطق کویری، دور کردن خزندگان از حریم امن زندگی است.
کویرنشینان معتقدند که شیشههای رنگی خزندگان را فراری میدهند. تابش نور خورشید به این شیشهها سبب میشود که فضای داخلی تحت تاثیر رنگ شیشهها و بازی نور و رنگ، در هر ساعت از روز تغییر کند.
با استفاده از شیشه های رنگی در اقلیم گرم و خشک - مناطقی که شدت نور در آنجا زیاد و به دلایل اقلیمی تنوع رنگی در طبی عت کم است - می توان این میزان عبور انرژی خور شیدی را پایین آورد. تابش نور خور شید به این شی شه ها سبب می شود که ف ضای داخلی تحت تاثیر رنگ شی شه ها و بازی نور و رنگ در هر ساعت از روز تغییر می کند و فضا را از یکنواختی خارج می کند به عبارتی سبب ایجاد تنوع در محیط می شود.
هدف از خلق این همه زیبایی توسط معمار ایرانی تنها جهت ارایه یک اثر زیبا نبوده بلکه علاوه بر زیبایی رعایت اصول مردم واری و پرهیز از بیهودگی بوده است. شیشه رنگی در قاب پنجره مشبک نشانده می شود از آن جهت که پنجره های مشبک شدت نور را در اوقات و فصول مختلف سال تعدیل می کند، به طوری که شدت نور را در ساعاتی که نور خیلی شدید است پخش می کند و با استفاده از شیشه های رنگی نشانده شده در این قاب های چوبی حریم امنی برای اهالی در مقابل شدت نور و گرما فراهم می شود.
چند نمونه ارسی سنتی انتخاب شده و هندسه و ساختار و ترکیب رنگ آنها به وسیله نرم افراز اتوکد شبیه سازی شد و درصد استفاده از هر رنگ شیشه در ساختار ارسی به وسیله همین نرم افزار مشخص گردید. به عنوان نمونه ارسی اصلی و شبیه رنگ های به کار رفته در آنها - سبز زرد آبی قرمز -
شکل: 1 نمونه اصلی ارسی مربوط به عمارت نصیر الملک - سمت راست - ونمونه مشابه سازی شده در نرم افزار اتوکد - سمت چپ -
فرمول طیف انتقالی مجموعه ارسی
در صورتی که موارد زیر موجود باشد طیف انتقالی مجموعه ارسی در طول موج λ با معادله 1 به دست می آید:
طیف انتقالی شیشه زرد در طول موج : Ty
طیف انتقالی شیشه قرمز در طول موج : Tr
طیف انتقالی شیشه آبی در طول موج : Tb
طیف انتقالی شیشه سبز در طول موج : Tg
درصد استفاده از شیشه زرد در ارسیPy :
درصد استفاده از شیشه قرمز در ارسی pr :
درصد استفاده از شیشه آبی در ارسیPb :
درصد استفاده از شیشه سبز در ارسیPg :
این محاسبات برای ارسی های مورد مطالعه انجام شد ونتایج در آخر نتیجه گیری بیان می شود و طیف انتقالی هر رنگ به دست آورده شد و در آخر طیف انتقالی مجموعه ارسی محاسبه شد.
بررسی میزان استفاده از هر رنگ شیشه در ارسی
در شرایط عادی عواملی همچون عرض جغرافیایی، اقلیم، زمان، زاویه سمت، ارتفاع خورشید در آسمان، جهت قرارگیری پنجره نسبت به جنوب جغرافیایی، زاویه پنجره نسبت به افق، درصد ابر ناکی آسمان و... در میزان انرژی دریافتی و عبوری پنجره موثرند.
در صورتی که هدف بررسی یک نمونه شیشه یا پنجره خاص در اقلیم های گوناگون باشد تمامی عوامل بالا باید مدنظر قرار گیرند . اما از آنجا که درصد استفاده از شیشه های رنگی در هر یک ارسی های بررسی شده متفاوت است و این پنجره های متفاوت در مناطق اقلیمی مختلفی نیز واقع شده اند مسلما تاثیر دادن فاکتورهای فوق نمی توانست معیاری برای مقایسه آنها به دست دهد.
بنابراین ذکر این نکته ضروری است که مسلما اعداد به دست آمده بیانگر انرژی عبوری از شیشه در زمان و مکانی خاص نیستند این اعداد صرفا معیاری هستند که می تواند مقایسه انرژی عبوری از مجموعه ارسی ها را نشان می دهد.
