شبیه سازی روشنایی روز در کلاس آموزشی، با بهره گیری از پوسته انطباق پذیر (نمونه موردی کلاس آموزشی در شهر یزد)

محورهای موضوعی : انرژی و معماری

نرمین خیری ¹ , مصطفی خیری ²

1 - هنر و معماری- هنر و معماری - آزاد اسلامی واحد تهران جنوب - تهران - ایران
2 - هنر و معماری- هنر و معماری - آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات - تهران - ایران

تاریخ دریافت : 1402/07/27 تاریخ پذیرش : 1402/10/03 تاریخ انتشار : 1402/10/01

کلید واژه: شبیه سازی, آسایش بصری, روشنایی روز, پوسته انطباق پذیر,

چکیده مقاله :

امروزه با شتاب گیری پیشرفت های علمی در همه زمینه ها و بخصوص در فناوری های نوین ساختمانی، توجه به استفاده از انرژی های تجدیدپذیر برای کاهش آلودگی های زیست محیطی در سرلوحه برنامه های تحقیقاتی قراردارد. بهره گیری از منبع عظیم نور خورشید در ساختمان هرچند از دیرباز معمول بوده امّا درحال حاضر یک ضرورت برای ادامه حیات است. علم بیونیک و شناخت ساختارهای طبیعی نیز به نوبه خود امکانات فراوانی در اختیار معماران برای سازگاری ساختمان با طبیعت بدون ایجاد عارضه نامطلوب، قرار داده است. روشنایی طبیعی یکی از عوامل مهم طراحی فضاهای آموزشی با کیفیت مطلوب است. فناوری پوسته های انطباق پذیر در زمینه کنترل دمای ساختمان، روشنایی روز، تهویه طبیعی و امکان تولید انرژی، به بهبود کیفیت محیط داخلی ساختمان کمک قابل توجهی می کند. این فناوری، کیفیت نور طبیعی فضای داخلی را افزایش می دهد؛ و به دلیل عملکرد مشابه سایبان بر رفتار حرارتی ساختمان نیز تأثیر می گذارد. در این پژوهش به تأثیر پوسته های انطباق پذیر در تنظیم روشنایی روز در داخل مدل شبیه سازی شده یک کلاس آموزشی پرداخته می شود. روش شناسی و مدل فرایند طراحی نیز با بهره گیری از فناوری صفحات تاشو برای ایجاد پوسته و شبیه سازی فضای کلاس با استفاده از نرم افزارهای طراحی محاسباتی و شبیه سازی راینو/گراس هاپر و به ویژه پلاگین کلایمت استودیو مطابق با اقلیم شهر یزد، میزان تأثیر باز و بسته شدن پوسته در کنترل روشنایی روز و سازگاری با شرایط محیطی مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج کلی نشان می دهد؛ پوسته انطباق پذیر در جلوگیری از تابش خیره کننده در بیشتر اوقات سال و قرارگیری شرایط محیطی در محدوده آسایش بصری و زیستی کاملاً مؤثر می باشد.

چکیده انگلیسی:

Today, with the acceleration of scientific advances in all fields, especially new construction and software technologies, attention to the use of renewable energy to reduce environmental pollution has been placed at the forefront of research programs. The use of a huge source of sunlight in the building, although it has been common for a long time, has become a necessity for survival today. Electronic science and knowledge of natural structures have also provided many possibilities to architects. Adapting the building to natural conditions without creating unwanted effects. Natural light is one of the important factors in designing quality educational spaces. Due to its canopy-like performance and its effect on the building's thermal behavior, the adaptive shell technology significantly improves the quality of the building's indoor environment in terms of building temperature control, daylighting, and natural ventilation. In this paper, the effect of adaptive skins on daylight control is discussed in a simulated model of a typical classroom in a hot, dry climate.

The design process begins with the simulation of a classroom example using Rhino/Grass Hopper computational design software and using the Climate Studio plugin. This plugin is a parametric building energy simulation software, which in this article, according to the time and weather conditions of Yazd city in the hot and dry climate of central Iran, by using the simulation of daylight, glare and energy indicators in The current conditions of the sample model are examined and then assuming the installation of the dynamic shell, simulations and indicators are analyzed again. The Climate Studio plugin provides results according to the main criteria with great ease and speed of analysis.

The findings of the research show that due to the intensity of radiation and high heat in the seasons, it is necessary to use a canopy to prevent glare in the classroom on most days of the year. Also, the effect of dynamic shells in controlling the intensity of radiation and glare and setting the conditions in an acceptable range of brightness and temperature is clearly evident.

The results show that with the use of adaptive skins, daylight and environmental conditions are always within the range of visual comfort and optimal energy consumption at any time of operation. This is due to the adaptation of shell openings to climatic conditions, which is explained in detail in the text of the research. One of the most important results for the instantaneous light index is the excess radiation intensity, especially in December. Due to the southern direction of the sample class, annoying glare is seen and due to the radius of the rays reflected from the environment, its effect is greater near the window.. The advantages of folding shells and the use of new technologies in the facade of buildings, in addition to beauty, are the human desire to preserve the environment and maximize the use of renewable energy.

منابع و مأخذ:

- رزازی، سمیرا و مظفری، فاطمه. (1396). پوسته های سازگار و انطباق پذیر ساختمان با الگوپذیری از گیاهان در طبیعت. موسسه آموزش عالی میرداماد گرگان.
- سازمان مدیریت و برنامه ریزي کشور. (1395)، ضوابط طراحی ساختمان هاي آموزشی )برنامه ریزي معماري همسان مدارس ابتدایی و متوسطه) ضابطه شماره 697
- شفوی مقدم، نسترن و تحصیلدوست، محمد و زمردیان، زهراسادات. (1398). بررسی کارایی شاخص‌های نور روز در ارزیابی کیفیت آسایش بصری کاربران، مطالعات معماری ایران.
- کاظم زاده، مرضیه و فدایی قطبی، مریم.(1394)، پنجره و کنترل روشنایی فضاهای آموزشی( نمونه موردی مدرسه حجاب شهر جیرفت)، کنفرانس بین المللی عمران ، معماری و زیرساخت های شهری.
- فدایی اردستانی، محمدعلی و همکاران، (1397). ارزیابی نور روز و خیرگی در کلاس‌های درس با استفاده از شاخص‌های پویا، صفه.
- Del GrossoAE,BassoP. (2010). Adaptive building skin structures . IOP Sci Mater Struct.
- Dobzhansky T. ,Hecht MK, Steere WC. (1968). On some fundamental concepts of evolutionary biology. 1sted. Evolutionary Biology, 2. . NewYork: Appleton Century-Crofts. p. 29-34.
- Garretón, Jul.ieta Yamin, Roberto Rodriguez, and Andrea Pattini. (2016). Effects Effects Perceived Indoor Temperature on Dayligh Glare Perception. Building Research and Information 44(8): 907-919.
- LEEDv4.1,Building Design and Construction, (January, 2019).Getting started guide for beta participants.
- Loonen RCGM ,Trčka M ,Cóstola D,Hensen JLM. (2013), Climate adaptive building shells: state of the art and fture challenges. Renew Sustain Energy Rev 2013;25:483–93. http://dx. doi. org/10.
- Manzan, M., & Clarich, A. (2017). FAST energy and daylight optimizationof an office with fixed and movable shading devices. Building and Environment, 113, 175–184.
- Reinhart, Christoph F., and Daniel A. Weissman. (2012). The Dayli Area – Correlating Architectural Student Assessments with Current and Emerging Daylight Availability Metrics. Building and Environmen 50: 155-164.
- Sadineni SB ,Madala S ,Boehm RF. (2011),Passive building energy savings :a review of building envelope components . Renew Sustain Energy Rev 2011;15.
- Shen, H., and Tzempelikos, A. (2013). Sensitivity analysis on daylighting and energy performance of perimeter offices with automated shading. Building and Environment, 59, 303–314 https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2012.08.028
- WangJ, Beltrán, LO, Kim J . (2012),From staticto kinetic: a review of acclimated kinetic buildingenvelopes. Denver. p. 4022–9.
- Y.W. Lim, M.Z. Kandar, M.H. Ahmad, D.R. Ossen, M. A. A. (2012). Building facade design for daylighting quality in typical government office building, Build. Environ, 57, 307–316