گردآوری و ترجمه: نسترن شفوی مقدم
مقدار نور طبیعی قابل انتقال به داخل ساختمان، در وهله ی اول، تابع اقلیم، موقعیت جغرافیایی و موانع اطراف محل ساخت بناست. بررسی چگونگی سایه اندازی در سایت توسط ساختمان های موجود و درختان اطراف، کمک می کند تا محل مطلوب قرارگیری ساختمان از نظر امکان دریافت بیشتر نور روز، مشخص شود.
در جستارهای پیش با جنبه های مختلف اهمیت نور روز در ساختمان آشنا شدیم و دانستیم که استفاده از نور روز باید از همان مراحل ابتدایی در روند طراحی مورد توجه قرار گیرد. تمامی راهکارهای استفاده از نور روز در ساختمان، به بهره گیری از روشنایی پراکنده شده از خورشید، آسمان، ساختمان ها و زمین مربوط می شود. در این جستار و جستار بعد، با تعدادی از مهم ترین پارامترهای موثر بر مقدار نور روز آشنا خواهیم شد؛ چرا که استفاده ی بهتر از نور طبیعی در ساختمان و در نتیجه کاهش مصرف انرژی وبهبود آسایش بصری کاربر، در گرو شناخت درست پارامترهای مذکور و اتخاد تصمیم درست در طراحی نورپردازی ساختمان است.
اقلیم
شناخت شرایط غالب آب و هوایی در فصول مختلف و امکان تابش مستقیم خورشید،گام اولیه برای طراحی چگونگی نورگیری ساختمان محسوب می شود؛ چرا که مقدار نور طبیعی در دسترس و قابل بهره برداری، بسته به اقلیم منطقه و میزان ابرناکی آسمان، متفاوت خواهد بود (Aschehoug, et al., 2000). برای مثال دو شهر رشت و یزد با تفاوت وضعیت آب و هوایی غالب و جمع ساعات آفتابی به ترتیب 1886 و 3490 ساعت در طول سال براساس (آمار هواشناسی مربوط به سال 1394)، تفاوت زیادی از نظر امکان استفاده از نور خورشید برای روشنایی، خواهند داشت. تصویر زیر، میزان پوشش ابر و مقدار روشنایی ناشی از نور مستقیم و پراکنده ی خورشید را به طور میانگین برای ماههای مختلف سال در دو شهر یزد و رشت نشان می دهد.
تفاوت مقدار روشنایی طبیعی قابل استفاده در دو شهر رشت و یزد به سبب تفاوت فاحش میان وضعیت آسمان از نظر درصد پوشش ابر در طول سال، و به تبع آن تفاوت مقادیر قابل استفاده ی نور طبیعی برای تامین روشنایی فضای داخل در تصویر مشهود است. در تصویر فوق همچنین می توان دید که در هریک از شهرها، مقدار روشنایی طبیعی در ماههای ژوئن و جولای و آگوست تفاوت قابل ملاحظه ای با مقدار آن در ماههای نوامبر، دسامبر و ژانویه دارد.
موقعیت جغرافیایی
زاویه ی ارتفاع خورشید1 در تابستان و زمستان برای یک موقعیت جغرافیایی مشخص، از پارامترهای مهم طراحی برای کنترل تابش مستقیم خورشید است. این زاویه که برابر است با زاویه ی بین پرتو خورشید و تصویر آن بر افق، در اوقات مختلف روز و سال، از صفر تا 90 درجه متغیر بوده و بر میزان انرژی دریافتی زمین از خورشید اثر می‌گذارد.
عرض جغرافیاییِ2 محل ساخت بنا، زاویه ی ارتفاع تابش خورشید را برای زمان مشخصی از روز و سال، تعیین می کند. عرض جغرافیایی همچنین مدت طول روز و در دسترس بودن نور خورشید در فصول مختلف سال را مشخص می کند. حداکثر و حداقل زاویه ی ارتفاع خورشید، به عرض جغرافیایی سایت بستگی دارد. در مناطق با عرض جغرافیایی بالا، مقدار نور روز قابل دسترس در فصول تابستان و زمستان تفاوت قابل توجهی دارند. این در حالی است که در مناطقی که به استوا نزدیک ترند و عرض جغرافیایی کمتری دارند، تفاوت مقدار نور روز در گذر فصل ها نیز کمتر است (Andersen, et al., 2014). تصویر زیر، تفاوت طول روز را برای دو شهر کوالالامپور با عرض جغرافیایی 3.13 و استکهلم با عرض جغرافیایی 32.59 شمالی، نشان می دهد.
در عرض های جغرافیایی بالا (مانند شهر استکهلم) که نور روزِ در دسترس در فصل زمستان بسیار کم است، طراحان تلاش می کنند که نفوذ نور طبیعی به ساختمان را افزایش دهند. تغییر مسیر نور روز از بخش های روشن تر آسمان به داخل ساختمان از راهکارهای مناسب برای این مناطق است. در مقابل، در مناطق گرمسیر (مانند کوالالامپور) که مقدار تابش در طول سال بالاست، تاکیدِ طراحی بر جلوگیری از بیش گرمایش از طریق محدود کردن تابشی است که وارد ساختمان می شود. دریافت نور روز از بخش های پایین تر آسمان به وسیله ی ایجاد موانع در برابر بخش های بالایی آسمان و استفاده از روشنایی منعکس شده از زمین و سطوح اطراف به جای نور مستقیم خورشید برای روشنایی، در مناطق گرمسیری مناسب به نظر می رسد (Aschehoug, et al., 2000).
سایت ساختمان و موانع
در سایت ساختمان، دید به بخش هایی از آسمان عموما با ساختمان های دیگر و همچنین درختان و گیاهان اطراف، مسدود می شود. مطالعه ی سایه اندازی های موانع در سایت به طراح کمک می کند تا امکان دریافت نور روز از طریق نماهای مختلف را بسنجد و فضاهای ساختمان را با توجه به مقدار نور روز قابل دریافت، جانمایی کند. در بسیاری از موارد، ساختمان ها بر خودشان نیز سایه اندازی دارند لذا طراحی ساختمان و مطالعه ی سایه اندازی باید همزمان پیش روند (Aschehoug, et al., 2000).
در انتخاب راهکارهای نورگیری، لازم است طراح باید به این موضوع بیاندیشد که آیا ساختمان جدید مانع دسترسی ساختمان های موجود به نور روز خواهد شد یا خیر؟. همچنین امکان بازتاب نور خورشید و درنتیجه وقوع خیرگی و افزایش بارهای حرارتی در مناطق اطراف ساختمان جدید و در سطح خیابان ها باید مورد توجه قرار گیرد. برای تحلیل و بررسی موانع و اثرشان بر نورگیری، روش های زیر می تواند کمک کننده باشد (Aschehoug, et al., 2000):
• استفاده از نمودار افقی و یا عمودی مسیر حرکت خورشید برای سایت مورد نظر: با این روش می توان مشخص کرد که موانع اطراف در چه ساعاتی از سال بر روی سایت سایه می اندازند و نمیتوان از انرژی خورشیدی در این اوقات استفاده کرد.
• محاسبه ی مقدار تابش و یا روشنایی دریافتی در نقاط مختلف سایت در طول سال: با این روش می توان مشخص کرد که در کدام بخش های سایت امکان بیشتری برای بهره برداری از نور روز و تابش خورشید وجود دارد.
• مطالعه ی سایه اندازی ها در سایت برای مواقع مختلف سال و به خصوص در زمانهایی که زاویه ی خورشید به کمترین مقادیر خود می رسد و طول سایه ها بیشتر است (انقلاب زمستانی): جانمایی ساختمان در سایت و جانمایی فضاهای نیازمند به نور، در داخل ساختمان می تواند با توجه به این بررسی ها، انجام گیرد.
ابزارها و نرم افزارهای قابل استفاده در هریک از موارد مذکور، در جستارهای آینده به طور مبسوط معرفی خواهند شد.
در مناطق شهری متراکم که عمده ی دید به آسمان به سبب وجود موانع مسدود شده است، استفاده از تمهیداتی برای تغییر مسیر و انتقال پرتوهای نور، به توزیع بهتر روشنایی در فضاهای داخلی کمک می کند (Aschehoug, et al., 2000). انعکاس نور از محیط اطراف و همچنین موانع اطراف سایت اعم از ساختمان ها، گیاهان و پوشش زمین (آسفالت، چمن،…)، بر مقدار نور روز ورودی به داخل فضا موثر خواهد بود (Andersen, et al., 2014). راهکارها و فناوری های انتقال نور روز، در جستارهای آتی مورد بررسی قرار خواهند گرفت.
مرور و بررسی
در این جستار، با پارامترهای محیطی موثر بر مقدار نور روز قابل استفاده برای روشن کردن فضای داخلی ساختمان ها آشنا شدیم. می دانیم که ایجاد تغییر در پارامترهای فوق تقریبا غیرممکن است و طراح تنها می تواند با بررسی و تحلیل دقیق وضعیت نورگیری و سایه اندازی ها در محل ساخت پروژه، با جانمایی درست ساختمان در سایت و همچنین چینش صحیح فضاها در داخل ساختمان (با توجه به میزان نیاز هریک به نور)، از وضعیت موجود به بهترین نحو استفاده کند. در جستار بعد با پارامترهای معماری موثر بر میزان نور ورودی به داخل ساختمان آشنا خواهیم شد و خواهیم دانست که برای طراحی درست نورگیری فضاهای داخلی، چه گزینه هایی پیش روی طراح است.
________________________________________
1- Solar Altitude Angle
2- Latitude
منابع
(n.d.). Retrieved April 25, 2019, from GAISMA: https://www.gaisma.com
Andersen, A., Duer, K., Foldbjerg, P., Roy, N., Christoffersen, J., Asmussen, T. F., . . . Hansen, F. (2014). Daylight, Energy and Indoor Climate Basic Book. VELUX Knowledge Centre for Daylight, Energy and Indoor Climate (DEIC).
Aschehoug, Ø., Christoffersen, J., Jakobiak, R., Johnsen, K., Lee, E., Nancy, R., & Stephen, S. (2000). Daylight in Buildings: A Source Book on Daylighting Systems and Components. International Energy Agency, IEA.
Marsh, A. (n.d.). Dynamic Overshadowing. Retrieved April 25, 2019, from ANDREWMARSH: http://andrewmarsh.com/software/shading-box-web/
Shadow Analysis for SketchUp. (n.d.). Retrieved April 25, 2019, from deltacodes: http://www.deltacodes.pl/pl
