نور طبیعی در معماری داخلی همراه با بررسی نمونه های موردی ( 200 اسلاید )

-طراحی بر مبنای نور روز با تمام تنوع آن به عنوان يکی از مزيت های مثبت برای معماران به شمار می رود. هرچه استفاده از نور روز ماهرانه تر و مناسب با کاربری آن باشد ، بديهی است که میزان نیاز به روشنايی مصنوعی کاهش پیدا خواهد کرد، به علاوه از آنجايی که وسايل و سامانه های روشنايی تولید گرما می کنند خصوصا در فصل گرم سال ، ساختمان نیازمند میزان تهويه و سرمايش بیشتری خواهد بود .

-امروزه حدود  15درصد از صورت حساب های انرژی در اغلب خانه ها و  25درصد در ساختمان های تجاری به هزينه نورپردازی اختصاص می يابد .  استفاده از نور طبیعی در بناهای با عمق کم، مصرف انرژی را تا  50 درصد کاهش می دهد  .این انرژی توسط نیروگاه های برقی که از سوخت فسیلی استفاده می کنند ، تامین شده و مسئول تولید درصد قابل توجهی از گازهای گلخانه ای است، که يکی از عوامل تغییرات اقلیمی می باشد.

-ضرورت بهینه سازی مصرف انرژی و تلاش برای کاهش مصرف آن، معماری معاصر را بخصوص در کشورهای در حال توسعه به سمت استفاده از انرژی های تجديدپذير سوق داده است. يکی از راهکارها در اين زمینه، استفاده حداکثری از انرژی خورشید و روشنايی آن در طول روز می باشد.

-در اين پژوهش تلاش است که با بهره گیری از روشنايی طبیعی، کمترين انرژی ممکن در بعد روشنايی مصنوعی بکار رفته و بدين ترتیب مصرف انرژی، تولید کربن دی اکسید ساختمان کاهش يابد .

-استفاده از نور روز در گستره وسیعی از شهرهای ايران به سبب برخورداری از ساعات آفتابی زياد و فراوان در طول سال، قابل توصیه و توجیه پذير است.

-استفاده از نور طبیعی علاوه بر فوائدی که برای سلامتی انسانها دارد، سبب کاهش نیاز به نور مصنوعی شده و در نتیجه اين موضوع مصرف انرژی را نیز کاهش خواهد داد .

-نور طبیعی يکی از عناصری است که در تغییر ماهیت فضای داخلی بنا تاثیر بسزايی دارد. ما می توانیم نور را به گونه ای بارز و مشخص به داخل بنا هدايت کرده و بدين ترتیب با ايجاد عرصه هايی از نور و تاريکی، فضای يکپارچه را بدون استفاده از عناصر و مصالح جداکننده به بخش های مجزا تقسیم کنیم.

-روش ديگر استفاده از نور، برای شدت بخشیدن به هدفی مانند مرتفع نشان دادن فضاست. برای مثال در معبد پانتئون نوری که از نورگیر موجود در مرکز گنبد معبد به درون می تابد فضای تاريک تر داخلی را عمودی و کشیده تر نشان می دهد .

-از نور برای القای حسی خاص در انسان نیز میتوان استفاده کرد. برای مثال فضايی که با نور ضعیف مزين شده باشد ، می تواند نوعی حالت خلسه در انسان ايجاد کند. از اين رو در بسیاری از آرامگاه ها و يا بناهای مذهبی می توانیم شاهد تابش شعاع های خفیف تر به درون فضای تاريک داخلی باشیم. اما فقط در طول روز است که باعث حرکت و تغییر حالت در ساعات مختلف می شود .

-رف نوری به عنوان یکی از سیستم های نور روز که قابلیت اجرای بیشتری نسبت به سایر سیستم ها دارد و مقرون به صرفه تر می باشد، میتواند با سایه اندازی روی پنجره ، جذب گرمای خورشید را کاهش دهد، با افزایش عمق نفوذ نور در بخش های عمیق تر اتاق و کاهش آن در نزدیکی پنجره، نور یکنواختی ایجاد کند و ضمن جلوگیری از خیرگی، به کاهش مصرف الکتریسیته کمک کند .

-در شرایط آفتابی، رف نوری داخلی بیشترین میزان میانگین روشنایی در مقایسه با رف های خارجی تأمین می کنند، در حالی که یکنواختی و توزیع روشنایی در عمق اتاق برای رف های خارجی بیشتر است .

-قفسه های نور بیرونی ، نور روز را در نزدیکی پنجره کاهش می دهند ، اما یکنواختی نور را بهبود می بخشند. عمق توصیه شده یک قفسه نور خارجی تقریباً برابر با ارتفاع آن در بالای صفحه کار است.

کارايی استراتژی روشنايی روز در فضاها به سه عامل بستگی دارد:

• امکان استفاده از روشنايی روز در پوسته ساختمان که پتانسیل بهره گیری از روشنايی روز را در فضا مشخص میکند.
• مشخصات فیزيکی و هندسی پنجره ها و چگونگی بهره برداری و واکنش پنجره ها به روشنايی موجود.
• مشخصات فیزيکی و هندسی فضا

کیفیت نور طبیعی در يک فضا را میتوان از فاکتورهای زير بصورت عددی بررسی کرد:

• از طريق روشنايی آسمان
• از طريق اندازه، شکل و محل قرارگیری پنجره ها
• از طريق میزان بازتابش سطوح داخل فضا و بازتابش فضای خارجی

-روشنايی روز ، اساس طراحی ساختمانها با کارايی بالا را شکل می دهد. اين استراتژی طراحی به صورت خودآگاه و ناخودآگاه کاربران را تحت تاثیر قرار می دهد. نور برای ديدن محیط کار، ريتمی طبیعی برای مشخص کردن چرخه روزها و فصول و يک محرک بیولوژيک برای هورمون ها که بتوانند سیستم ها و حالات بدن را تنظیم کنند، است.

-علاوه بر اين فرصت هايی برای بهره گیری از تهويه طبیعی را فراهم می کند و در صورتی که به نحو مناسبی با سیستم روشنايی ترکیب شود ، میتواند باعت صرفه جويی عظیمی در مصرف انرژی شود .

-نور روز می تواند از طريق پنجره ها و درهای شیشه ای ، همچنین نورگیرهای سقفی و ساير نورگیرها تامین شود. جاي گذاری، طراحی و انتخاب مصالح برای اين سطوح می توانند به عنوان نقطه تمايز بین ساختمانها با کارايی بالا و پايین عمل کنند. اين سطوح ، بهره وری انرژی را در ساختمان از طريق تاثیر بر بار سرمايشی، گرمايشی و روشنايی تحت تاثیر قرار می دهند .

شش اصل زير به عنوان اصول اساسی در طراحی روشنايی روز برای مدار در نظر گرفته می شوند :

• جلوگیری از نفوذ مستقیم نورخورشید در فضاهای آموزشی که نسبت به خیرگی حساس هستند.
• فراهم کردن نور يکنواخت درون فضا
• جلوگیری از ايجاد منبع خیرگی
• فراهم کردن امکان کنترل نور ورودی بوسیله لوورها توسط مربیان
• طراحی روشنايی مصنوعی به نحوی که مکمل طراحی روشنايی طبیعی روز باشد
• طراحی فضاهای داخلی به نحوی که از مزايای روشنايی طبیعی بهره گیرد

استفاده از موارد زیر باعث کاهش تابش اضافی در تابستان می شود :

• پیش امدگی بام ها
• سايبان های خارجی
• پنجره های تو رفته در جبهه جنوبی

زاويه ورود  نور به دو صورت بر مقدار تابشی که از پنجره به داخل عبور میکند ، تاثیر میگذارد:

• مشخص میکند که چه مقدار از تابش تابیده خورشید به پنجره منعکس يا جذب شده يا به داخل نفوذ کرده است.
• سطح موثر پنجره (عمود بر شعاع تابش) را مشخص میکند.

به طور کلی عملکرد پنجره ها را در چهار بخش کلی زير می توان خلاصه نمود:

• تامین روشنايی روز
• ايجاد ارتباط بصری
• تامین هوای تازه
• کنترل بارهای حرارتی و برودتی

-میزان روشنايی که توسط پنجره ها ايجاد می شود، در نزديکی پنجره حداکثر و با دورشدن از پنجره کم می شود که اين کاهش به صورت خطی نیست. چنانچه ارتفاع اتاق و پنجره هر دو ثابت باشند، تاثیر عمق اتاق بر میزان روشنايی در سطح کار حائز اهمیت است. هرقدر عمق اتاق بیشتر میشود، میزان شدت روشنايی متوسط به دلیل پخش شدن مقدار معینی از نور بر سطح وسیع تر، کاهش می يابد. نحوه توزيع نور در داخل فضا بستگی به نوع آسمان نیز دارد. عمق نفوذ نور پراکنده از پنجره تحت شرايط آسمان ابری بیشتر از آسمان صاف (صرف نظر از تابش) است.

علاوه بر شرايط آسمان ، موارد زیر نیز بر بر نحوه توزيع نور در فضا تاثیر می گذارند :

• ارتفاع و عرض پنجره
• محل قرارگیری پنجره بر روی ديوار
• سايه بان
• جهت گیری پنجره
• و ضريب انعکاس مصالح بکار رفته در داخل اتاق

به طور کلی چهار روش جهت کاهش حرارت کسب شده از آفتاب از طريق پنجره که تحت کنترل طراحی هستند ، عبارتند از:

• جهت قرارگیری و ابعاد و تناسبات پنجره
• شیشه های مخصوص و قاب مناسب
• سايه بان خارجی
• سايه بان داخلی

-با توجه به زاويه ی حرکت خورشید در زمستان و تابستان، بازشوهای جنوبی از حداکثر تابش خورشید در زمستان و حداقل اشعه ی خورشید در تابستان بهره مند میشود. پخشايش بهتر حرارت دريافتی خورشیدی در روز نسبت به ساير جهات و همچنین خطر کمتر بیش گرمايی در فصل تابستان از فوايد ديگر اين جبهه می باشد. بنابراين جهت جنوب بهترين جهت برای قرارگیری جداره های نورگذر می باشد .

-استفاده از پنجره های بزرگ (کشیده و افقی) در اين جبهه که میزان دريافت حرارت خورشیدی را در زمستان افزايش داده و مصرف نهايی انرژی را کاهش دهد و آسايش حرارتی انسان در فضاهای داخلی را بهبود می بخشد، پیشنهاد می گردد . با توجه به انتقال سريع حرارت از طريق شیشه به داخل ساختمان و نیاز به اين حرارت در صبحگاه زمستان که ساختمان کاملا سرد شده است، می توان جداره های نورگذر را با حداکثر  30 درجه چرخش از جنوب به طرف جنوب شرق تعبیه نمود.

-بازشوهای شمالی کیفیت نور بهتری را برای فضاهای داخلی فراهم می آورند زيرا آنها بجای دريافت مستقیم نور، نور غیرمستقیم دريافت میکنند. در طول تابستان اين بازشوها به علت کسب حداقل اشعه ی خورشید بر جداره ی خود، بسیار مفید هستند ، اما اندازه ی آنها بايستی محدود باشد، در غیر اين صورت افت حرارتی بالا خواهد بود. با توجه به عدم تابش آفتاب بر اين جداره ها در زمستان و تابش آفتاب در ساعات نزديک به طلوع و غروب و بصورت کاملا مايل در تابستان، تناسبات پنجره های اين جبهه می بايست باريک و عمودی باشد.

- بازشوهای شرقی و غربی و به تبع آن بازشوهای شمالی شرقی و شمالی غربی فوايد بسیار کمی در طول سال دارند، به همین دلیل توصیه می شود ، تنها زمانی که به نور يا ديد ، نیاز مفرط است از آنها استفاده شود. خصوصا در مورد بازشوهای غربی، جنوب غربی و شمال غربی که در طول تابستان و در بعد از ظهر به علت تابش مستقیم از اين جبهه ها به فضاهای داخلی و همراه شدن با گرمای هوا، درجه حرارت و در نتیجه بار سرمايشی به شدت افزايش می يابد .

• استفاده از سایه بان در معماری :

سايه بان همواره يکی از عناصر مهم در معماری بوده و نقش آن در کنترل میزان نفوذ مستقیم نور خورشید به فضای داخل ساختمان انکارناپذير است . اين سايبان های خورشیدی از اثرگذارترين راهکارهای کاهش مصرف انرژی و بهبود آسايش حرارتی هستند، در تابستان های گرم و زمستان های سرد می تواند نقش مهمی در کنترل از دست دادن انرژی و دريافت اشعه های خورشیدی داشته باشند و همچنین می توانند نقش مهمی در کاهش مصرف انرژی بازی کنند .

ايجاد سايه بر روی پنجره ها، سقف و ديوارها به خصوص ديوار شیشه ای مانع تابش مستقیم آفتاب بر روی سطح می شود و در نتیجه، حرارت ايجاد شده ناشی از تابش آفتاب در فضای پشت سطوح و داخل بنا را به شدت کاهش می دهد .

سايبان ها ممکن است اثرات گوناگونی از قبیل کنترل تابش مستقیم آفتاب به داخل ساختمان( به طور مداوم و يا در مواقع مشخص)، کنترل نور، منظره، تهويه طبیعی داشته باشد. اهمیت اين اثرات به موقعیت و نوع ساختمان بستگی دارد .

سايه بان هايی که در طرف بیرونی بنا قرار دارند را در سه دسته ی کلی زیر می توان بررسی نمود :

• الف - سایه بان خارجی طبیعی
• ب- سایه بان خارجی ثابت
• پ- سایه بان خارجی متحرک

-درختان می توانند به عنوان سايه بان عمل نموده و سايه ی مناسب با فصل و نوع اقلیمی که در آن هستند ايجاد نمايند، که آنها را میتوان به دو دسته خزان پذير و همیشه سبز تقسیم نمود.

- سايبان های ثابت عملکرد مشخصی دارند که به جهت و شکل هندسی ساختمان و تغیر موقعیت خورشید در فصل های مختلف بستگی دارد . و معمولاً در توسعه ساختمان استفاده می شود و از تابش خورشیدی در تابستان جلوگیری می کنند ، اما اين سايه بانها می توانند میزان تابش دريافتی در زمستان را کاهش دهند در نتیجه بايد عمق بهینه برای اين سايه بانها را با توجه به تغییرات زاويه تابش خورشیدی در زمستان و تابستان تعیین کرد .

- عمق بهینه سايبان ثابت بايد به گونه ای باشد که  از ورود تابش خور شیدی در تابستان جلوگیری کند و در زمستان هم اجازه ورود نور را بدهد، زيرا اگر عمق سايبان ثابت مناسب نباشد ، میتواند باعث افزايش تقاضای سرمايش در تابستان و يا باعث تقاضای گرمايش در زمستان شود

- درحالی که سايه بان های ثابت معمولاً تک منظوره و برای ايجاد سايه در مقابل تابش خورشید هستند، سايه بان های متحرک، چند منظوره بوده و برای کنترل گرمای کسب شده، ممانعت از چشم زدگی و جريان مناسب نور در ساختمان به کار می روند.

• سایه بان های داخلی :

اين سايه بان ها در فضای داخل ساختمان نصب می گردند و غالبا در زير مجموعه ی سیستم های قابل تنظیم قرار دارند. کارايی اين سايه بان ها در جلوگیری از ورود نور و انرژی گرمايی خورشید کمتر از سايه بانهای خارجی است.

نمونه های مختلفی از اين نوع سايه بان عبارت است از :

• الف- پرده ها
• ب-آفتاب گیرهای عمودی يا دراپرها
• پ-آفتاب گیرهای غلطکی

سیستم روشنایی جانبی :

بیشتر سیستم های روشنايی جانبی برای غلبه بر مساله توزيع نامساوی نور طبیعی پنجره های جانبی سنتی طراحی می شوند.  سیستم روشنايی جانبی موثر باعث کاهش نور اضافی در نزديکی پنجره ها و افزايش نور در نواحی دور از پنجره ها می شوند.

طاقچه های روشنايی ، کرکره های آينه دار يا منشورها يک استراتژی روشنايی جانبی متغیر را به واسطه توانايی اين وسايل برای هدايت کردن نور به نواحی دور از پنجره ها در سمت عقب اتاق ها ارايه می کنند .

• سیستم های منشوری :

سیستم های منشوری برای تغییر جهت نور خورشید و هدايت آن از طريق انکسار و انعکاس طراحی می شوند. اصل اساسی پانل های منشوری در روشنايی جانبی در شکل های زیر ارائه شده است.  وقتی يک پرتو نور به منشور اصابت کند، جهت به واسطه انکسار تغییر میکند. سپس بخشی از آن به سمت سقف و عقب اتاق منعکس میشود.  استفاده از شیشه منشوری يک نوآوری جديد نیست و غالبا در روشنايی الکتريکی برای پراکندن يا توزيع مطلوب نور در فضاهای داخلی ساختمان محدود است و عملکرد آن به مثابه يک راه حل با ارزش روشنايی روز به تحقیقات بیشتر نیاز دارد .

• سیستم کلکتور آنیدولیک زینتال :

اين سیستم از دو آينه متمرکزکننده هذلولی شکل برای به دام انداختن شارش نور ورودی بر روی يک مساحت پهن تر و توزيع آن در داخل يک اتاق تشکیل شده است . آنیدولیک برای افزايش مقادير نور در عمق اتاق و ايجاد متعادل تر روشنايی روز در فضای اتاق طراحی می شود .

• برای دیدن لیست کامل مطالب داخل این پاورپوینت 200 اسلایدی قسمت "اطلاعات بیشتر" را ملاحظه نمائید.

منبع : فایل پی دی اف کتابی به همین عنوان نوشته مهندسین زهرا شکوهی فر و دکتر مهدی شعبانیان که این فایل پی دی اف نیز همراه با پاورپوینت برای دانلود قرار داده شده است  .