بخشی از مقاله
چکیده:
راهبردهای کنونیِ استفاده از نور خورشید در ساختمان، در سه حوزه عمده قابل تقسیمبندی میباشند: - 1تبدیل انرژی تابشی خورشید به انرژی گرمایی؛ - 2 تبدیل انرژی تابشی خورشید به انرژی الکتریکی؛ - 3استفاده از انرژی تابشی خورشید برای تأمین روشنایی - نور روز - . مهمترین چالشها در مصرف انرژی تابشی خورشید بدین قرار است: - 1 پیچیدگیهای موجود در مرحله گردآوری نور - همراستا کردن اشعههای خورشید و وارد کردن آنها به دهانه مسیر انتقال - ؛ - 2افت زیاد و بازده کم در مسیر انتقال. به دلیل همین پیچیدگیها بود که سیستمهای هدایتگر نورِ روز مهجور مانده و تنها برای انتقال نور در مسافتهای کوتاه مورد استفاده قرار میگرفت.
اما در دهههای اخیر و با پیشرفت فناوری در این زمینه، سیستمهای هدایتگر نوینی با استفاده از مواد جدید و کارا، تحت عنوان سیستمهای هدایتگر انتقالی نور روز - لولههای نوری - ، مورد بهرهبرداری قرار گرفتهاند. در این نگاره برآنیم تا با مرور ضرورتهای استفاده از نور روز در ساختمان و در کنار آشنایی کوتاه با سیستمهای هدایتگر نوین نور روز، دلایل برتری سیستمهای هدایتگر انتقالی نور روز را در ساختمانهای با پلان عمیق مورد بررسی قرار دهیم.
-1 مقدمه:
خورشید یک منبع بیپایان انرژی است که در هر نقطه از کره خاکی در دسترس میباشد. بدون هیچ گونه تلاش، تنها کافیست تا سر به روی آسمان بگشاییم و از این منبع "انرژی تجدید پذیر"1 استفاده کنیم. اما در طراحیهای فعلی در زمینهی ساختمان-های بلند و بزرگ، خصوصاً ساختمانهای اداری، توجه کمی به این موضوع میشود. ساختمانهای اداری معمولاً دارای پلانهای عمیق و یا سطوحکفِ بسیار گسترده در هر طبقه میباشند که کاملاً به انرژی الکتریکی، برای تأمین نور کافی و تهویه وابستهاند .[1] بیشتر این ساختمانها در زمانی مورد استفاده هستند که نور روز در بیرون وجود دارد؛ اما گاهی جلوی آن گرفته میشود و اجازه نفوذ حداقلی نیز به آن داده نمیشود .[2]
در دنیای امروز، مردم بیشتر وقت خود را در چنین ساختمانهایی میگذرانند. بشر محیط بکر زمین با شبهای تاریک و روزهای پر نور خود را، با محیطی با ساخت مدرن و شبها و روزهای نسبتاً کمنور تعویض کرده است. یکی از نتایج این اتفاق، که پیامدهای آن کمکم قابل مشاهده است، تأثیرات آن بر سلامت روحی و روانی جامعه است. به علاوه، بهرهبرداری از ساختمانهای مذکور، باعث مصرف مقدار متنابهی انرژی الکتریکی و به واسطهی آن مصرف سوخت فسیلی برای روشنایی و هوادهی میشود، که این خود علت مهمی در ازدیاد گازهای گلخانهای جو زمین است؛ و این معضل، مهمترین سهم را در گرم شدن کره زمین دارد. بنابراین یکی از اصول معماری سبز، استفاده بردن از نور طبیعی برای ایجاد روشنایی میباشد. مخصوصاً در ساختمانهایی با پلانهای عمیق، که با کاهش وابستگی به انرژی الکتریکی برای روشنایی، تا حدزیادی در مصرف انرژیِ آن ساختمانها صرفهجویی میگردد .[3]
-2 ضرورت بهکارگیری نور روز در ساختمان
:2 -2-1 رابطهی نور روز و معماری:
یکی از مهمترین مشخصههای نور خورشید، تغییرات آن در طی روز و سال است که میتواند یک معماری را از حالت ایستا، به یک بنای پویا تبدیل نماید. معماران میتوانند فضاهای مختلفی را، با استفاده از این عنصر پویا، برای ایجاد حسهای گوناگون خلق نمایند. به علاوه اجزایی که نور روز را به داخل هدایت میکنند، میتوانند به عنوان عناصر بیان معماری یک ساختمان درآیند. دامنه این موضوع میتواند از یک پنجره ساده در نما تا پیچیدهترین انواع توزیعکنندههای نور روز در ساختمان گسترده گردد.
-2-2 رابطهی نور روز و سلامتی:
استفاده از نور روز میتواند سلامت محیط کار را ارتقا دهد. به خصوص در زمینه حفظ ریتم شبانه روزی بدن3و نیز تأمین ویتامین D مورد نیاز و جلوگیری از آسیبهای نور مصنوعی - به طور مثال بیماری ناکارآمدی شبانهروزی - 4اصولاً. تأثیر نور خورشید بر انسان دارای دو جنبه است. مقدار شدت نور و درصد اشعههای ماورای بنفش آن. برخورداری از شدت نور کافی درصبح، ساعت داخلی بدن را تنظیم میکند [4]در. این ساعت معمولاً افراد در خانه یا در مسیر کار هستند. اما این مقدار در معرض نور قرار گرفتن، در قبل از ورود به محیط کار نمیتواند به تنهایی نور کافی برای تنظیم سیکل شبانهروزی بدن را تأمین کند و اهمیت وجود نور روز در حوزه سلامت محیط کاری، از اینجا نشأت میگیرد .[5]
قرار گرفتن در معرض اشعهی ماورای بنفش دارای اثرات هم مفید و هم مخرب میباشد. قرارگیری بیش از حد در معرض اشعهی ماورای بنفش، به خصوص برای افرادی با رنگدانههای سفید در پوست، میتواند بسیار مضر باشد و باعث سرطان پوست گردد. اما قرارگیری متناسب در معرض این اشعه، میتواند باعث رفع کمبود ویتامین D گردد . [6] تأثیرات مخرب زیادی در استفاده از نور مصنوعی وجود دارد. به طور مثال، لرزشهای سریعی که در لامپهای فلورسنت وجود دارد، میتواند باعث حرکات بیاختیار و سریع چشم گردد، که خود عاملی مهم در ایجاد فشار و خستگی است. تفاوتها در شدت نور و طیف رنگی لامپهای مختلف، همچنین میتواند در بدتر کردن علائم به هم خوردگی سیکل شبانهروزی بدن مؤثر باشد .[5]
-2-3 رابطهی نور روز و پویایی:
این را میتوان گفت که استفاده از نور طبیعی در ساختمانهای اداری برای بالا بردن درصد پویایی کارمندان، میتواند عامل موثری در بالابردن درآمد شرکتها باشد .[7] فاکتورهای زیادی در سرزندگی و پویایی کارمندان مؤثر است. از جمله استرس، سلامت جسمی و رضایت شغلی. در حالیکه تعدادی از این فاکتورها به مدیریت مجموعه ها و شخصیت افراد مرتبط است، اما مطالعات روانشناسی، اشاره به رابطهای دارد که بین وضعیتفیزیکیِ فضا با خوب بودن و رضایت افراد برقرار است، و این رضایت به صورت تنگاتنگی با پویایی و سرزندگی آنها مرتبط میباشد .[8] به طور کلی اینطور میتوان نتیجه گرفت که انسان نور روز را ترجیح میدهد و موجب رضایت وی میشود و این موضوع واضح است که نور روز تأثیرات حیاتی بر سلامت و سرحالی ساکنان دارد.
-2-4 رابطهی نور روز و مصرف انرژی ساختمان:
با استفاده از تکنولوژیهای هدایت نور روز، بین 75-80 درصد از انرژی الکتریکی مورد مصرف برای روشنایی در ساختمانهای اداری، قابل صرفهجویی میباشد. این موضوع به واسطهی نورپردازی مصنوعی کارا، و کنترل تهویهی مؤثر، محقق میشود. [9] مخصوصاً در میانهی روز؛ که حداکثر نور روز وجود دارد و از طرفی در طراحیهای فعلی، بیشترین جلوگیری از ورود نور روز در این ساعات صورت میپذیرد. لذا میبایست امکاناتی برای به کارگیری نور روز در این زمانها در نظر گرفته شود .[2]
-3 طرح مسئله؛ مشکل پلانهای عمیق در ساختمان:
در مباحث بهرهوری انرژی در ساختمان، "محدودهی غیرفعال"5 به محدودهای میگویند که بتواند به صورت غیرفعال از نور روز و تهویهی طبیعی برخوردار باشد .[10] عمق محدودهی غیرفعال را میتوان حدود 2 برابر ارتفاع سقف در نظر گرفت .[5] نتیجتاً میتوان گفت که "پلان عمیق به پلانی میگویند که عمق آن از محدودهی غیرفعال فراتر رود." عمقی که برای نورپردازی و تهویه، به انرژی الکتریکی نیازمند است. در مناطق تجاری مرکز شهر، ساختمانهای اداری زیادی با حداکثر پوشش زمین و طبقات زیاد ساخته شدهاند.
