بررسی میزان کارایی پارامترهای هندسی قفسه نوری در صرفهجویی مصرف انرژی با توجه به عامل نور در ساختمانهای مسکونی اقلیم سرد: نمونه موردی ساختمان پنج طبقه شهر ایلام
محورهای موضوعی : معماری و شهرسازیالهام ابراهیمی 1 , محمد مهدی مولایی 2 , پیمان پیله چی ها 3
1 - کارشناس ارشد معماری، دانشکده هنر ومعماری، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران.
2 - استادیار گروه معماری، دانشکده هنر و معماری، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران. *(مسوول مکاتبات)
3 - استادیار، موسسه آموزش عالی بصیر، تهران، ایران.
کلید واژه: صرفه جوی مصرف انرژی, ساختمان های مسکونی, قفسه نور, اقلیم سرد, ایلام.,
چکیده مقاله :
زمینه و هدف: میزان زیادی از انرژی در کشور در بخش ساختمان و بهویژه در ساختمانهای مسکونی مصرف میشود. از میان انرژیهای مصرفی در این ساختمانها نیز انرژی الکتریکی بیشترین استفاده را دارد. این در حالی است که بهکارگیری قفسههای نوری به دلیل قابلیت کنترل مقدار نور ورودی به فضا میتواند نقش مهمی در کاهش مصرف این نوع انرژی داشته باشد.
روش بررسی: با توجه به اهمیت این قفسهها، پژوهش حاضر با هدف بررسی پارامترهای بهینه قفسههای نوری جهت استفاده حداکثری از نور روز در ساختمانهای مسکونی اقلیم سرد (نمونه موردی شهر ایلام) تدوین شده است. پژوهش تلاش دارد با شبیهسازی و تحلیل انواع حالتهای قفسه نوری (زاویهدار و بدون زاویه، درونی و بیرونی) بهترین الگو را برای دستیابی به بیشترین خودمختاری نور روز (sDA) و کمترین تابش مزاحم سالانه (ASE) مشخص کند تا در نهایت راهکاری برای کاهش وابستگی به روشنایی مصنوعی و صرفهجویی انرژی در ساختمانهای مسکونی ارائه دهد. بدین منظور، به کمک نرمافزار کلایمت استدیو حالتهای مختلف قرارگیری قفسههای نوری به منظور حداکثرسازی استفاده از خودمختاری نور روز (sDA) و حداقلسازی قرار گرفتن در معرض نور خورشید سالانه (ASE) مورد بررسی قرار گرفته است.
یافته ها: نمونههای آزمایش شده به دو دسته کلی در جبهه جنوبی ساختمان تقسیم شدهاند: دسته اول قفسههای نوری ترکیبی مسطح بدون زاویه و دسته دوم قفسههای نوری ترکیبی با زوایههای مختلف. هر کدام از این دستهها خود شامل شش حالت بیرونی و چهار حالت درونی هستند. تعداد نمونه مورد بررسی در دسته با زاویه بهطور کلی برابر با 72 نمونه است. دسته بدون زاویه نیز دارای شش حالت بیرونی و چهار حالت درونی است که در مجموع شامل 24 نمونه میشود. بنابراین، کل تعداد نمونههای مورد بررسی شامل 96 حالت است.
بحث و نتیجه گیری: نتایج حاکی از آن است که الگوی بهینه دارای ابعادی با طول قفسه نوری بیرونی 10/ 1سانتیمتر، طول قفسه نوری درونی 50/0 سانتیمتر و بدون زاویه چرخشی نسبت به پنجره است. در این حالت، مقدار شاخص sDA برابر 2/80 درصد، شاخص ASE برابر با صفر درصد و شاخص AVG LUX برابر با 779 لوکس است.
Background and Objective: A large amount of energy in the country is being consumed in the construction sector, especially in residential buildings. Among the energy consumed in these buildings, electrical energy is the most. However, the use of light shelves can play a significant role in reducing the consumption of this type of energy since it controls the amount of light entering the space.
Material and Methodology: As for the importance of these shelves, the study aimed to evaluate the optimal parameters of light shelves for maximum use of daylight in cold climate residential buildings (a case study of Ilam city). For this purpose, different modes of light shelf placement have been investigated in order to maximize the use of sun daylight autonomy (sDA) and minimize annual sun exposure (ASE) through using Climate Studio software.
Findings: The tested samples were divided into two general categories on the southern front of the building: the first group the flat composite light shelves had no angles and the second group with different angles. Each one included six external moods and four internal modes. The number of samples examined in the angle batch was generally equal to 72. The second category also had six outer modes and four inner modes, i.e., 24 specimens in total. Therefore, the total number of samples examined included 96 cases.
Discussion and Conclusion: The findings indicated the optimal model had dimensions with an outer light shelf of 1.10 cm long, an inner light shelf of 0.50 cm long and no rotational angle to the window. In this case, the value of sDA index was equal to 80.2%, ASE index equaled to zero percent and AVG LUX index was equal to 779 lux.
1. Nasrollahi F. Climate and Energy Responsive Housing in Continental Climates: The Suitability of Passive Houses for Iran's Dry and Cold Climate. Univerlagtuberlin; 2009. (Persian)
2. Fazeli A, Heidari S. Optimization of energy consumption in residential areas of Tehran, using the rotterdam energy planning approach (REAP). Energy Planning and Policy Research. 2013; 1(3):83-96. (In Persian)
3. Hopkinson RG. Daylighting a hospital ward. Archit. J. 1952; 115:255-9.
4. Place W, Howard TC. Daylighting Multistory Office Buildings. 1990.
5. Abdulmohsen A, Boyer LL, Degelman LO. Evaluation of light shelf daylighting systems for office buildings in hot climates.
6. Littlefair PJ. Light shelves: computer assessment of daylighting performance. International Journal of Lighting Research and Technology. 1995 Jun; 27(2):79-91.
7. Soler A, Oteiza P. Dependence on solar elevation of the performance of a light shelf as a potential daylighting device. Renewable energy. 1996 May 1; 8(1-4):198-201.Berardi, U., & Anaraki, H. K. (2018). The benefits of light shelves over the daylight illuminance in office buildings in Toronto. Indoor and Built Environment, 27(2), 244-262.
8. Berardi U, Anaraki HK. The benefits of light shelves over the daylight illuminance in office buildings in Toronto. Indoor and Built Environment. 2018 Feb; 27(2):244-62.
9. Kianpoor N, Bayati N, Yousefi M, Hajizadeh A, Soltani M. Net-Zero Energy Buildings: Modeling, Real-Time Operation, and Protection. Food-Energy-Water Nexus Resilience and Sustainable Development. 2020 Mar 28:141-79. (In Persian)
10. Nasiri, Bahareh Sadat, Mahmoudi Zarandi. Achieving the principles of designing high-performance optical racks in educational buildings. Quarterly Journal of Environmental Science and Technology. 2020 Apr 20; 22 (2): 359-69.
11. Yun GY, Hwang T, Kim JT. Performance prediction by modelling of a light-pipe system used under the climate conditions of Korea. Indoor and Built Environment. 2010 Feb; 19(1):137-44.
12. Reinhart CF, Weissman DA. The daylit area–Correlating architectural student assessments with current and emerging daylight availability metrics. Building and environment. 2012 Apr 1; 50:155-64.
13. Yousefi M, Hajizadeh A, Soltani MN. A comparison study on stochastic modeling methods for home energy management systems. IEEE Transactions on Industrial Informatics. 2019 Apr 1; 15(8):4799-808. (In Persian)
14. Li D, Menassa CC, Kamat VR. Non-intrusive interpretation of human thermal comfort through analysis of facial infrared thermography. Energy and Buildings. 2018 Oct 1; 176:246-61.
15. Xue P, Mak CM, Cheung HD. The effects of daylighting and human behavior on luminous comfort in residential buildings: A questionnaire survey. Building and Environment. 2014 Nov 1; 81:51-9.
16. Mahdavi Nejad, M. J, Tahabaz, & Dolatabadi. (2016). Optimization of proportions and how to use the light rack in the architecture of educational classes. Journal of Fine Arts-Architecture and Urbanism, 21 (2), pp. 81-92. (In Persian)
17. Freewan AA. Maximizing the lightshelf performance by interaction between lightshelf geometries and a curved ceiling. Energy Conversion and Management. 2010 Aug 1; 51(8):1600-4.
18. Nasiri BS, Mahmoody Zarandi M. Achieving the Principles of High Performance of Light Shelves Design in Educational Buildings. Journal of Environmental Science and Technology. 2020 Apr 20; 22(2):359-69. (In Persian)
19. Kurtay C, Esen O. A new method for light shelf design according to latitudes: CUN-OKAY light shelf curves. Journal of Building Engineering. 2017 Mar 1; 10:140-8.
20. Typology 1394 Mahdavi Nejad, Mohammad Javad and Motazedian, Fahimeh (,) 1 (7, Armanshahr architecture and urban planning, types and technical characteristics of optical shelves, USGBC, L. (2012). V4 for building design and construction. 5th Public Comment Draft, 158. (In Persian)
21. Council UG. LEED v4. 1–Interior Design and Construction
