بررسی تأثیر مؤلفه‌های طراحی نورگیر زیرسقفی (Clerestory window) جهت ارتقاء روشنایی نور روز در ساختمان‌های سقف شیب‌دار در اقلیم معتدل و مرطوب

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

استادیار، مهندسی معماری، دانشکده هنر و معماری، دانشگاه مازندران، بابلسر، ایران

چکیده

بهره‌‌گیری از روشنایی نور روز در ساختمان‌ها به‌عنوان یکی از مهم‌ترین منابع انرژی تجدید پذیر، امری اجتناب‌ناپذیر است. پنجره‌های کلرستوری یا بازشوهای زیرسقفی، یکی از راهکار‌‌های مناسب جهت افزایش نفوذ نور در ساختمان‌های کوتاه‌‌مرتبه می‌‌باشند. این در‌‌حالی‌‌ست که در اقلیم‌‌های پرباران با آسمان ابری، دریافت روشنایی نور روز، از ضرورت بیشتری برخوردار خواهد بود. ازآنجایی‌که خصوصیات کالبدی ساختمان‌ها در این اقلیم با توجه به نوع شیب سقف، فرم سقف داخلی و هندسه پلان متفاوت می‌‌باشد، سؤال اساسی این است که: در ساختمان‌های کوتاه‌‌مرتبه شیب‌دار، با چه خصوصیات کالبدی می‌‌توان به بیشترین بهره نوری از بازشوهای کلرستوری دست‌یافت؟ پژوهش حاضر باهدف بررسی توانایی پنجره‌های کلرستوری جهت ارتقاء روشنایی نور روز در ساختمان‌های شیب‌دار کوتاه‌مرتبه برنامه‌ریزی گردید.  در پژوهش حاضر، جهت طراحی مدل‌های سه‌بعدی پایه، از نرم‌افزار راینو بهره برده شده و همچنین جهت ارزیابی مؤلفه "فاکتور نور روز" از افزونه دیوا در نرم‌‌افزار گرس هاپر استفاده گردید. داده‌‌های منتج ازمایش‌ها در شرایط آسمان پوشیده از ابر، نشان از این دارند که در نورگیرهای کلرستوری؛ فارغ از هندسه پلان و همچنین فرم بازتابنده داخلی، مؤثرترین مؤلفه در عملکرد نورگیرها "نسبت شیب سقف" است که بیشترین بازه تغییر را در روشنایی فضای داخلی ایجاد می‌‌کند و شیب سقف 18 درجه با نسبت سقفی (4-12) بهترین بهره‌وری را با تأمین "فاکتور نور روز" 3.3 درصد در میان شیب‌های مختلف سقف به دست می‌‌دهد. از سویی دیگر، با ثابت در نظر گرفتن مؤلفه شیب سقف و فرم بازتابنده داخلی، هندسه پلان مربع رفتار نوری مناسب‌تری را در فضای داخلی ایجاد می‌‌کند.

کلیدواژه‌ها


[1] R. P. Leslie. Capturing the daylight dividend in building: why and how?, Journal of Building & Environment, Vol. 38, No. 2, pp. 381–385, 2013.
[2] Z. Kristl, A. Krainer, Light wells in residential building as a complimentary daylight source, Journal of Solar Energy, Vol. 65, pp. 197–206, 1998.
[3] Statistical Centre of Iran, Summary of Survey Results on the Construction Permits Issued By the Municipalities of the Country, pp. 40, 2010.
[4] Chartered Institution of Building Services Engineers, Daylighting and Window Design, Chartered Institution of Building Services Engineers, London, 1999.
[5] I. Acosta, J. Navarro, J. José Sendra,  Daylighting design with lightscoop skylights: Towards an optimization of shape under overcast sky conditions, Energy and Buildings, Vol. 60,  pp. 232–238, 2013.
[6] P. Xue, C.M. Mak, H.D. Cheung, New static lightshelf system design of clerestory windows for Hong Kong, Building and Environment, Vol. 72, pp. 368-376, 2013.
[7] S. Treado, G. Gillette, T. Kusuda, Daylighting with windows, skylights, and clerestories, Energy and Buildings, Vol. 6, pp. 319-330, 1984.
[8] J.I. Peren, T. van Hooff, R. Ramponi, B. Blocken, B.C.C. Leite, Impact of roof geometry of an isolated leeward sawtooth roof building on cross-ventilation: Straight, concave, hybrid or convex?, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol. 145, pp. 102-114, 2015.
[9] F. De Luca, T. Dogan, J. Kurnitski, Methodology for determining fenestration ranges for daylight and energy efficiency in Estonia, Proceedings of the Symposium on Simulation for Architecture and Urban Design (SIMAUD '18). Society for Computer Simulation International, San Diego, CA, USA,  pp. 1–8,  2018.
[10] Z.S. Zomorodian, S. S. Korsavi, M. Tahsildoost, The effect of window configuration on daylight performance in classrooms: A field and simulation study,  International Journal Of Architectural Engineering And Urban Planning, Vol. 26, N0. 1, pp. 15 - 24, 2016.
[11] M. Theodora, D. Lambros, Evaluation of Different Roof Types Concerning Daylight in Industrial Buildings during the Initial Design Phase: Methodology and Case Study, Buildings, Vol. 9, No. 7, pp. 170, 2019.
[12] Building Integration Workshop, Daylight + A saw tooth roofhttps://ssb2014clements.wordpress.com, 2021.
[13] F. Asdrubali, Daylighting performance of sawtooth roofs of industrial buildings, Lighting Research &  echnology, Vol. 35, No. 4, pp. 343-358, 2003. doi:10.1191/1365782803li094oa.
[14] F. De Luca, R. Simson, J. Kurnitski , Energy and daylighting performance design of skylights and clerestories in a large hall retail building , 12th REHVA World Congress CLIMA, Aalborg, Vol. 2, 2016.
[15] M. Gholipour Gashniani, F. M. Saradj, M. Faizi, Integration Issues for Using Innovative Daylighting Strategies in Light Wells, Journal of Applied Engineering Sciences, Vol. 7, No. 2, pp. 31–38, 2017.
[16] M. Faizi, F. M. Seraj, M. G. Gashniani, Review of the innovative strategies to improve daylight penetration in building, Journal of Fundamental and Applied Sciences, Vol. 8, pp. 1428–1447, 2016.
[17] M. Gholipour Gashniani, Decision making criteria for Optimal Selection of Innovative Daylighting Systems in Buildings, Using Integrated Delphi/Dematel/AHP Approach, International Journal of Multicultural and Multireligious Understanding, Vol. 7, pp. 27-36, 2020.
[18] Pohl, W., & Anselm C. C. Review of existing Heliostats. European Commission DG XII, Austria, 2000.
[19] J. T.  Kim, G. Kim,  Overview and new developments in optical daylighting systems for building a healthy indoor environment, Building and Environment, Vol. 45, No. 2, pp. 256–269, 2010.  article. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2009.08.024.
[20] Kh. Al-Khatatbeh, M. Shouib Nouh, Improving visual comfort and energy efficiency in existing classrooms using passive daylighting techniques, Energy Procedia, Vol. 136, pp. 102-108, 2017.
[21] CIE, Spatial Distribution of Daylight – CIE Standard General Sky, Commission, Internationale de l’Éclairage, CIE S 011/E: 2003.
[22] P. Moon, D.E. Spencer, Illumination from a non-uniform sky, Journal of the Illuminating Engineering Society, Vol. 37,  pp. 707–726, 1942.
[23] R.G. Hopkinson, P. Petherbridge, J. Longmore, Daylighting, Heinemann, London, 1966.
[24] M. Roshan, F. Saadat, Experimental Investigation of Light Shelf System Performance to Improve the Quality of Natural Light Indoors in Guilan, Journal of Renewable and New Energy, Vol. 7, No. 2, pp. 46-57, 2020. (in Persian)
[25] K. Kondáš, S. Darula, Daylighting on the working plane in oriented attic rooms under overcast and clear sky, Journal of Civil Engineering, Vol. 9, No. 1, pp. 33-40, https://doi.org/10.2478/sspjce-2014-0004
[26] M. Kazemzadeh, , M. tahbaz, measuring and analyzing daylight condition in traditional kerman houses (aminian house). memari-va-shahrsazi (honar-ha-ye-ziba ), Vol. 18, No. 2, pp. 17-26, 2013. https://www.sid.ir/en/journal/viewpaper.aspx?id=548044
[27] N. Gromicko, B. Gromicko, Measuring Roof Slope and Pitch, National Association of Certified Home Inspectors, 2015.  https://www.nachi.org/roof-slope-pitch.htm
[28] CIE, International lighting vocabulary, l’Éclairage, CIE S 017, 2011.