استفاده از پتانسیل بالقوه نور طبیعی توسط مدل سازی نور روز

نوشته ادواردو سوزا

معمارانی مانند آلوار آلتو و تادائو آندو توانایی نور طبیعی در شکل دادن به فضاهای ساختمانی را به نمایش گذاشته اند. پروژه‌های آلوار آلتو از عناصر شیشه‌ای گسترده ای استفاده می‌کنند . پنجره‌ها و پنجره‌های سقفی، با دقت قرار گرفته اند تا از ویژگی‌ همیشه در حال تغییر نور روز بهره ببرند. در همین حال، پروژۀ کلیسای نورِ تادائو آندو، نمونه بارزی از این است که چگونه نور می تواند ارزش معنوی عمیقی در یک فضا داشته باشد. نمای بتنی این کلیسا دارای یک دریچۀ نمادین به شکل صلیب است که به زیبایی و به شکلی نمادین فضای داخلی را روشن می کند و یک فضای معنوی منحصر به فرد ایجاد می کند. نور طبیعی علاوه بر اینکه یک عنصر ضروری است که زیبایی فضای داخلی را افزایش می دهد، به شدت بر کیفیت کلی زندگی تأثیر می گذارد و رفاه و بهره وری بهتر را ارتقا می دهد. با بهره گیری از قدرت نور طبیعی، فضاها می توانند وابستگی خود را به نور مصنوعی کاهش دهند که این امر منجر به بهره وری بیشتر انرژی و نزدیک شدن به طراحی پایدارتر می شود.

به همین دلیل است که مدل‌سازی نور روز، در طراحی و اجرای استراتژی‌های موثر جهت گنجاندن این منبع طبیعی و رایگان در ساختمان‌ها بسیار مهم است. این کار از طریق نرم‌افزار شبیه‌سازی سه بعدی پیشرفته انجام می‌شود، و این امکان را برای معماران، طراحان و مهندسان فراهم می‌کند تا گزینه‌های مختلف طراحی را ارزیابی و مقایسه کنند، سطح نور بین فضاها را بررسی کنند، یا حتی منابع تابش نور بیش از حد را که ممکن است برای ساکنان ناخوشایند باشد، پیش‌بینی کنند. این نرم‌افزار شبیه‌سازی را می‌توان حتی از مراحل اولیه در طراحی به کار گرفت که به پیداکردن مناسب‌ترین جهت گیری خورشیدی و *مطالعه انبوه، کمک می کند. همچنین می‌تواند گزینه‌های طراحی را با هم مقایسه کند، مناسب‌ترین مصالح را برای هر قسمت از پروژه انتخاب کند، و به اندازه و مکان قرارگیری دریچه های بازشونده مانند پنجره‌ها، نورگیرها و آفتاب‌ گیرها کمک کند.

(*مطالعه انبوه(mass study): تجزیه و تحلیل شکل، فرم، اندازه و پیکربندی پروژه است. مطالعات انبوه به دلیل سبک سریع تحقیق مفید هستند. معماران می توانند به سرعت مجموعه گسترده ای از استراتژی های کلی را تجزیه و تحلیل کنند و سپس یک مقایسه نظیر به نظیر انجام دهند.)

کلوال (Kalwall) یک شرکت متخصص در تولید سیستم های روشنایی روز با مصرف انرژی بهینه است. محصول شاخص این شرکت پانل سبک وزنکلوال است، یک کامپوزیت سازه ای نیمه شفاف با کارایی بالا که در دیوار یا سقف استفاده می شود و به دلیل توانایی منحصر به فرد خود در پخش نور طبیعی و در عین حال حفظ خواص عایق حرارتی برتر و تامین حریم خصوصی بصری شناخته شده است. علاوه بر این، این شرکت محصولات نیمه شفاف مربوط به سیستم های ساختمانی از جمله پنجره ها، نورگیرها و دیوارهای تاشونده را ارائه می دهد که برای بهینه سازی استفاده از نور طبیعی در طرح های معماری، طراحی شده اند. این شرکت برای اینکه واقعاً به طراحان کمک کند تا حداکثر بهره را از نور طبیعی در پروژه‌های خود ببرند، از مدل‌سازی نور روز نیز پشتیبانی می‌کند. 

معیارهای متعددی برای ارزیابی عملکرد ساختمانی که قرار است ساخته یا نوسازی شود، مورد استفاده قرار می گیرند. معماران و طراحان با درک این معیارها و به کار بردن آنها در پروژه‌ها، می‌توانند اهداف پروژه را با توجه به کاربرد آنها بهینه کنند، در عین حال با مقررات منطقه ای یا حتی گواهی‌نامه های پایداری، مانند Leed®، CHPS، BREEAM® و Well™ V2، که از معیارهایی برای کسب امتیاز استفاده می کنند، سازگار شوند. معیارهای اصلی روشنایی موارد زیر هستند:

تابش(Radiance) و روشنایی یا شدت نور در یک سطح معین(Illuminance) دو مفهوم اولیه ای هستند که باید در نظر گرفته شوند. تابش به کل انرژی ای اشاره دارد که توسط یک سطح در هر زاویه در هر ناحیه منعکس، منتقل یا دریافت می شود . این معیاری است که نور سطوح خاص را در روز و یک زمان از پیش تعیین شده ارزیابی می‌کند و شرایط آسمان را شبیه‌سازی می‌کند. از سوی دیگر، روشنایی، میزان نور ساطع شده از یک منبع و میزان نور دریافت شده توسط یک سطح را اندازه گیری می کند. این مقدار بر حسب لوکس (لومن بر متر مربع) یا نور شمع (لومن در هر فوت مربع) تعیین می شود.

روشنایی مفید روز (UDI) یک معیار روشنایی است که سطوح مختلف لوکس (شار نوری در واحد سطح) را در یک فضا اندازه گیری می کند. به طور خاص، درصدی از مساحت کف را در یک فضا محاسبه می کند که در آن سطح روشنایی در محدوده مشخصی قرار می‌گیرد.( با در نظر گرفتن بیش از 50 درصد مواقع ). سطح روشنایی زیر 100 لوکس معمولاً برای اکثر کارها کافی نیست، در حالی که سطح روشنایی 100 تا 300 لوکس کافی است اما ممکن است به نور مصنوعی اضافی نیاز داشته باشید. سطح روشنایی مطلوب در محدوده 300 تا 3000 لوکس قرار دارد. بیش از این مقدار می تواند منجر به ناراحتی بصری و مشکل حرارتی شود.

نورکافی روز در فضا (SDA) میزان روشنایی روز را در طول سال اندازه‌گیری می‌کند به نحوی که از یک سطح روشنایی مشخص (مثلاً 300 لوکس) در یک منطقه معین، به مدت معمولاً 10 ساعت در روز، برای 365 روز در سال فراتر می‌رود. 

نوردهی سالانه خورشید (ASE) به محدود کردن قرار گیری بیش از حد در معرض نور خورشید در یک فضا کمک می کند، که می تواند باعث تابش بیش از حد نور و افزایش گرمای خورشیدی شود. بنابراین، درصد فضایی را نشان می دهد که در آن قرار گرفتن در معرض مستقیم نور خورشید از آستانه از پیش تعریف شده (به عنوان مثال 1000 لوکس) برای تعداد ساعت معینی در طول یک سال فراتر می رود.

معیار مشابه دیگر، احتمال تابش خیره کننده نور روز (DGP)  است که به شناسایی نواحی مشکل‌دار که در آن تابش نور، خیره کننده و نگران کننده است، به ویژه در مناطق کار و مطالعه کمک می‌کند.  سطوح مختلف DGP درجات مختلفی از تابش خیره کننده ، از قابل توجه تا مخرب و غیرقابل تحمل را نشان می دهد.

معیار دیگر، میزان روشنایی *ملانوپیک (EML) است که برای اندازه‌گیری اثرات بیولوژیکی نور بر روی انسان، با توجه به تأثیر نور بر ریتم‌های شبانه‌روزی، استفاده می‌شود.

(*شبکیه چشم ما سلول‌های حساس به نوریدارد که هورمون ملاتونین را مهار می‌کنند. هورمون ملاتونین در شب و برای خواب راحت ترشح می‌شود. سرکوب ملاتونین در صبح، ما را در طول روز بیدار نگه می‌دارد. به این فرایند، اثر ملانوپیک نور می‌گویند.)

به عنوان مثالی از  این تجزیه و تحلیل، شرکت کلوال نمونه ای از یک فضای عمومی در یک دبیرستان در شمال غربی اقیانوس آرام ارائه می دهد. در این پروژه از یونیت های نورگیر کلوال و همچنین دیوار شیشه ای شفاف استفاده شده است. قدرت مدل‌سازی نور روز، به تیم طراحی اجازه می‌دهد تا متوجه شوند که نور مستقیم خورشید که از شیشه عبور می کند می‌تواند مشکلی باشد که باید به آن توجه شود. حل این مشکل را می توان از طریق شیشه های جداگانه ای از مواد دیگر یا با تغییر دریچه های نور ایجاد شده انجام داد.

با استفاده از مدل‌سازی نور روز ، برای تحلیل و بهینه‌سازی استراتژی‌های طراحی، معماران و طراحان می‌توانند شواهدی مبنی بر برآورده کردن الزامات خاص و اهداف پایداری ارائه دهند و فرآیند صدور گواهینامه برای طراحی‌ ساختمان های پایدار را تسهیل کنند. این امر باعث به حداکثر رساندن مزایای نور طبیعی، از جمله کاهش مصرف انرژی، بهبود رفاه ساکنین و افزایش زیبایی‌شناسی معماری می شود. مدل‌سازی نور روز ، با استفاده از فناوری و تجزیه و تحلیل علمی، فضاهایی با طراحی خوب، پایدار و انسان محور ایجاد می‌کند.

افراد دارای مهارت در این زمینه

در صورتی که در این زمینه تخصص یا مهارتی دارید، پس از ثبت نام در سایت و تکمیل فرم مشخصات شخصی ، پروفایل خود را به لیست زیر اضافه نمایید .