بررسی 9 راهکار برای انتقال نور خورشید به درون ساختمان های بلند ( 153 اسلاید )

-در این پژوهش سعی شده است با بررسی راهکارهای انتقال نور خورشید به عمق فضا و امکان سنجی به کارگیری آن ها در ساختمان های بلند ، روشنایی فضاهای مرکزی محروم از دریافت مستقیم نور خورشید تامین شود.

-ارائه ی راهکارها در سه بخش دریافت، انتقال و پخش صورت گرفته که هر سیستم با توجه به ویژگی هایی چون فعال، غیر فعال، متمرکز کننده، هدایت کننده و تجهیزات آن ها مورد تحلیل قرار گرفته است.

-با توجه به افزایش جمعیت شهر ها و همچنین کمبود زمین ، گسترش شهر ها به سمت بلند مرتبه سازی سوق پیدا کرده است. ساختمان های بلند در کمتر از نیم قرن به یکی از ارکان اصلی شهرها تبدیل شده اند، اما در کنار فواید و فرصت هایی که ایجاد می کنند ، معضلاتی هم برای زندگی بشر دارند. افزایش مصرف انرژی یکی از این معضلات می باشد.

-لزوم تامین آب، روشنایی، گرما و غیره در مقیاس زیاد و در ارتفاع بالا بحثی است که منجر به صرف هزینه برای انتقال این موارد به همه طبقات بطور یکسان می گردد.

-از طرفی با توجه به صرف هزینه بالا برای ساخت در ارتفاع ، معماران سعی در حداکثر استفاده از زمین را دارند. در حالی که این افزایش مساحت، باعث افزایش عمق ساختمان و به طبع آن کاهش نفوذ نور خورشید به درون طبقات می گردد.

-خورشید نه تنها می تواند تامین کننده بخشی از انرژی گرمایی ساختمان باشد ، بلکه نور آن بنوعی زندگی بخش بوده و با نور مصنوعی نمی توان آن را جایگزین کرد .

-همواره تلاش در جهت ایجاد نوری مشابه نور طبیعی وجود داشته و دارد .  یکی از راهکارها ، انتقال نور طبيعي به داخل فضاست تا از نظر فیزیکی و ذهنی انسان تامین شود .

-انتقال نور توسط سیستم های مختلف می تواند صورت بگیرد که بسته به استفاده از اجزای متحرک به دو گروه فعال و غیر فعال تقسیم بندی میشوند

-و با توجه به اینکه تنها نور را هدایت میکنند یا پیش از انتقال متمرکز می کنند به دو گروه متمرکز کننده و هدایت کننده تقسیم می شوند .

-در این پژوهش ما امکان به کارگیری 9 راهکار جمع آوری ، انتقال و توزیع نور طبیعی در فضاهای با عمق زیاد در ساختمانهای بلند را مورد بررسی قرار می دهیم :

-بعضی از راهکارها سه جنبه ی جمع آوری ، انتقال و توزیع نور را پوشش می دهند . مانند : آتریوم، لیزر کات پنل و لوله ی نوری و بعضی دیگر مانند فیبر نوری وظیفه ی انتقال را بر عهده دارد .و باقی راهکارها بیشتر جنبه ی گردآوری نور را انجام می دهند .  هرچند تمامی این سیستم ها قابلیت ترکیب با هم و یا تکنولوژیهای دیگر را با توجه به شرایط پروژه دارند .

• 1- آتریوم :

اتريوم به علت ايجاد ارتباط بين فضاي بيرون و درون اثرات مثبت رواني و عاطفي ايجاد مي كند و با راه دادن نور طبيعي به فضاي داخل ، فضاهاي بزرگتر و كار امد تري را نسبت به ساختمان هاي معمول ايجاد مي كند. اتريوم محيط كار بسيار مطلوبي را با فراهم اوردن فضاي بيشتر و ارتباط با نور طبيعي و محيط بيرون پديد مي اورد.

• 2- سیستم آنیدولیک :

متمرکز کننده های نور آنیدولیک (Anidolic ) بر اساس اصول لنزهای غیر تصویر برداری طراحی می شوند.  این سیستم در بالای پنجره ترکیب شده تا بیشترین جریان نوری بیرون ساختمان را جمع کند و با کمترین تعداد بازتاب آن را در داخل پخش کند و نور شدید نزدیک پنجره را کاهش داده و عملکرد روشنایی در انتهای اتاق را افزایش دهد .  متمرکز کننده های نور آنیدولیک از لنزهایی با منحنی های شناخته شده چون سهمی ، هذلولی ، دایره ای ، صاف یا منحنی های مناسب دیگر با توجه به موقعیت استفاده می کند .  افزایش تعداد بازتاب ها و عبورها به موجب دست یابی به درجات بیشتر آزادی در طراحی ، باعث کاهش نور نیز می شود که فیلم های انعکاسی جدید این مشکل را نیز برطرف کرده است .

• 3- متمرکز کننده ی خورشیدی لومینسنت :

متمرکز کننده های لومینسنت (luminescent)  از یک فیلم نازک با شفافیت بسیار بالا مانند پلی متیل متاکریلت polymethyl methacrylate-PMMA  که با رنگهای  فلورسنت پوشانده شده است ، ساخته می شود . مولکولهای رنگی قسمتی از تابش برخورد شده به فیلم را جذب کرده و تابش فلورسنت از خود ساطع می کنند که از طریق بازتاب های داخلی به لبه فیلم انتقال پیدا میکند.  برای تولید نور سفید حداقل به سه رنگ فیلم نیاز است. اینه هایی که در پایین و لبه ها نصب می شوند ، اشعه هایی که بوسیله پانلها جذب نشده را دوباره به سمت آنها هدایت می کنند تا بازدهی کلی بالا رود. لبه خروجي متمرکز کننده به یک سیستم انتقال نور مانند فیبر نوری ، لوله های نوری منشوری یا منعطف وصل میشود .

• 4- لنز فرسنل :

لنز فرسنل ( Fresnel) نوعی ابزار نوری برای تمرکز تابش خورشید می باشد که در مقایسه با لنزهای معمولی ضخيم ، حجم و وزن کمتر و فاصله کانونی کوچکتر و در نتیجه هزینه کمتری دارد.

همانطور که مشخص است پرتوهای نوری پس از عبور از شیشه محدب در کانون مشخصی متمرکز می شوند. به دلیل ضخامت و وزن بالای این شیشه محدب، محققین نوعی لنز را که متشکل از منشورهای کنارهم در یک صفحه صاف می باشد ، پیشنهاد می دهند که عملکردی مطابق با لنز محدب دارد و علاوه بر آن مزایایی نظیر وزن و حجم و ضخامت و هزینه ی کمتر را نیز دارد. این نوع لنز را میتوان برای هدایت پرتوهای خورشید به سمت داخل بنا به عنوان مثال در سقف آتریوم استفاده کرد. مزیت اصلی این سیستم ، قابلیت تمرکز پرتوهای خورشید می باشد؛ لذا معمولا این سیستم با سیستم های دیگر انتقال نور نظیر لوله های نوری و یا فیبر نوری تلفیق میشود. بدین صورت که ورودی سیستم دوم در محل کانونی لنز قرار می گیرد.

• 5- هلیوستات :

هلیوستات ها (heliostat) آینه های تختی هستند که معمولا روی بام ساختمان ها نصب میشوند و مسیر حرکت خورشید را تعقیب می کنند و نور خورشید را به داخل سیستم انتقال نور هدایت می کنند.  کلکتور ممکن است برای ردیابی زاویه ارتفاع ، آزیموت، ترکیب زاویه ارتفاع و آزیموت یا محورهای قطبی و آزیموت طراحی شود . پرتو خورشید به یک منعکس کننده ثانویه که در یک موقعیت ثابت قرار گرفته است، هدایت می شود.  این منعکس کننده ، نور را به روزنه لوله های نوری هدایت می کند.  این بخش ثانویه می تواند شامل لنزها، آینه های خمیده و یا لنز فرسنل که نور را در روزنه لوله نوری متمرکز می کند باشد.

• 6- گردآورنده انعکاسی :

برخلاف دیگر گردآورنده های خورشیدی ، این گردآورنده ها نور را متمرکز نمی کنند ، بلکه بصورت موازی به درون یک لوله نوری ، لیزر کات پنل و یا دیگر سیستم ها هدایت می کنند.  این صفحات می توانند اینه های تخت یا خمیده باشند و  یک مثال از این سیستم ها سیستم هلیوباس ( Heliobus ) است. این سیستم از یک آینه مقعر برای جمع آوری نور طبیعی ، یک لوله منشوری تو خالی عمودی به سمت توزیع کننده ها تشکیل شده است.  از محدودیت های این سیستم این است که بجز در حالتی که خورشید مستقیم می تابد دریافت خوبی ندارد.  از طرفی ابعاد بزرگ کلکتور می تواند مشکل ساز باشد .

• 7- لیزر کات پنل :

لیزر کات پنل ( laser cut panel) صفحات شفافی هستند که با ایجاد بخش های نیمه شفاف یا کدر ( به صورت برش های موازی ) بوسیله لیزر در آنها شکل می گیرند ، که به منظور جذب و انتقال نور به نقاط دیگر می باشند.  در واقع لیزر کات پنل ها جهت دریافت نور و انتقال آن در جهات افقی یا عمودی ( معمولا درون یک لوله ) مورد استفاده قرار می گیرند. لیزر کات پنل یک سیستم غیر فعال است که تا حد مطلوبی می تواند در کاهش مصرف برق و استفاده از نور خورشید ما را یاری دهد. وقتی نور وارد لیزر کات پنل می شود ، بعد از بازتاب های داخلی در درون برش های ( حکاکی های ) داخلی متمرکز می شود. پیشینه ی این امر به مصر باستان بر می گردد. در آن زمان برای تامین نور فضاهای زیر زمینی قطعات شیشه بصورت استوانه ای واسط بین فضاهای روشن و تاریک قرار می گرفته است .

• 8- لوله نوری :

برای نوردهی به فضاهایی که دسترسی به پنجره یا نورگیر ندارد ، می توان از لوله های نوری (Light Pipes or Light Tubes) استفاده نمود که نور را از سقف ساختمان با کمک صفحات شفاف منتقل کننده نور و همچنین بازتاب دهنده ها به داخل اطاق هدایت می کند.در لوله های نوری light pipe  نوری که از منبع اصلی می آید ، در داخل لوله بوسیله ی انعکاس های متعدد به دهانه ی خروجی می رسد . موازی کردن لوله ها باعث کاهش تعداد انعکاس ها می شود.  لوله های نوری می توانند با سیستم های دیگر ترکیب شوند

• 9- فیبر نوری :

سیستم روشنانی فیبر نوری یک سیستم هدایتگر نور (Light Guide  ) می باشد. فیبرهای نوری این امکان را به طراحان ساختمان می دهند تا نور و روشنایی روز را به فضاهای عمیق در بنا که امکان دسترسی مستقیم نور مانند ایجاد پنجره را ندارند ، بخصوص ساختمانهای بزرگ و برج ها هدایت کنند. در واقع وجود گرما ، خیرگی و تشعشعات فرابنفش در نور مستقیم خورشید و نیز عدم امکان انتقال نور خورشید به تمام نقاط داخل ساختمان مهمترین دلایل استفاده از روشنانی الکتریکی در روز می باشند. برای استفاده از روشنایی روز ، پانل های خورشیدی پرنس (parans) جایگزین مولد شده و نور خورشید را جمع و بر روی فیبرهای نوری متمرکز می کنند. این پانلها را می توان بر روی بام و نما نصب کرد .

برای دیدن لیست کامل مطالب داخل این پاورپوینت قسمت "اطلاعات بیشتر" را ملاحظه نمائید.

منبع اولیه و اصلی تهیه این پاورپوینت : فایل پی دی اف با عنوان " روش های انتقال نور خورشید در فضای مرکزی ساختمان های بلند " نوشته مهندسین میلاد رضازاده ، زهرا بلادر ، زهرا رئیسی . که این فایل پی دی اف نیز همراه با پاورپوینت برای دانلود قرار داده شده است .