گردآوری و ترجمه: نسترن شفوی مقدم

تامین نور کافی برای انجام فعالیت، ایجاد یک فضای جذاب از نظر بصری وصرفه جویی انرژی از اهداف استفاده از نور روز در فضاست که تحقق آن به طراحی ساختمان و چگونگی استفاده از تکنیک ها و ابزارهای مرتبط، بستگی دارد.

به طور کلی، نورگیری یک فضا و نحوه ی عملکرد نور روز در آن، به سه عامل کلی بستگی دارد (Aschehoug, et al., 2000):

  1. مقدار نور روز در دسترس و قابل استفاده که به پوسته ی ساختمان می رسد و در واقع پتانسیل روشن کردن فضا به کمک نور روز را تعیین می کند؛
  2. مشخصات فیزیکی و هندسه ی پنجره های ساختمان و چگونگی استفاده از آن ها برای بهره برداری از پتانسیل روشنایی روز؛
  3. هندسه ی فضا، مشخصات سطوح داخلی و جانمایی نورگیرها که بر نحوه ی توزیع نور در داخل فضا اثر می گذارد.

در جستار قبل با مورد اول یعنی پارامترهای محیطی موثر بر مقدار نور روز قابل استفاده در فضای داخلی ساختمان آشنا شدیم و دانستیم که عواملی مانند اقلیم و وضعیت غالب آب و هوایی و همچنین موانع موجود در محل ساخت پروژه، علی رغم تاثیر زیاد بر مقدار نور در دسترس، از حیطه ی کنترل طراح خارج بوده و تنها می توان با انجام مطالعات دقیق و بررسی میزان دریافت تابش و سایه اندازی ها در نقاط مختلف سایت، درباره ی جانمایی و جهت گیری بهینه ی ساختمان تصمیم گیری کرد. در این جستار اما، موارد دوم و سوم یعنی آن دسته از عوامل موثر كه به خود ساختمان و طراحی آن مربوط بوده و تصمیم گیری درباره ی آن در حیطه ی اختیارات طراح است، مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

 پنجره ها

تعریف قدیمی “پنجره” به عنوان یک روزنه در جداره ای کدر، کاربرد خود را از دست داده است. چرا که امروزه نوآوری هایی همچون ساختارهای تمام شیشه ای و یا نماهای دو پوسته، در این تعریف نمی گنجند. با این وجود، ما همچنان از واژه ی “پنجره” برای تحلیل راهکارهای استفاده از نور روز استفاده می کنیم. پنجره ها همچنین کارکردهای متنوعی (نورگیری، دید به بیرون، تهویه و …) دارند که بسته به مورد طراحی، دارای اولویت بندی متفاوتی خواهند بود (Aschehoug, et al., 2000). جهت گیری، ابعاد، میزان شفافیت شیشه، جانمایی و نوع سایه بان از مهمترین مواردی هستند که به طراحی پنجره مرتبط بوده و با تصمیم گیری درست طراح در هریک از موارد مذکور، تغییرات اساسی در نورپردازی فضا حاصل خواهد شد (Andersen, et al., 2014). در ادامه به توضیح نحوه ی اثرگذاری هریک از موارد مذکور می پردازیم.

جهت گیری

جهت قرارگیری پنجره ها نه تنها بر مقدار، بلکه بر کیفیت نور ورودی نیز تاثیر می گذارند. نوری که از جهت شمال می تابد (در نیمکره ی شمالی)، عمدتا از نور پراکنده ی آسمان تشکیل شده، در طول روز نسبتا پایدار است و وضعیت یکسانی دارد. در مقابل، نوری که از جنوب، شرق و غرب وارد فضا می شود، در بیشتر موارد، با نور مستقیم خورشید همراه است. از آنجایی که موقعیت خورشید در طول روز ثابت نیست، مقادیر روشنایی حاصل از نور ورودی از این جهات نیز در ساعات مختلف با تغییرات بسیاری همراه خواهد بود (Andersen, et al., 2014).

 نور پراکنده و سفید (تصویر سمت چپ)- نور زرد و مستقیم (تصویر سمت راست)
نور پراکنده و سفید (تصویر سمت چپ)- نور زرد و مستقیم (تصویر سمت راست)

ابعاد و تناسبات

مقدار نور طبیعی وارد شده به داخل فضا، به مساحت شیشه ی پنجره وابسته است. در استانداردهای نوری کشورهای مختلف، به عنوان یک قاعده ی سرانگشتی، مقادیر بهینه ای برای نسبت سطح شیشه به سطح کف فضا1 (WWR) و یا نسبت سطح شیشه به سطح دیوار خارجی2 (WFR)پیشنهاد می شود که با توجه به نوع کاربری فضا، مقدار آن متفاوت خواهد بود. در استانداردهای اروپایی مربوط به جنوب اروپا (عرض های جغرافیایی کمتر) مقدار WFR مورد نیاز 10% و در مناطق شمالی (عرض های جغرافیایی بیشتر)، 25% پیشنهاد می شود. مقدار WWR توصیه شده نیز بین 25% تا 40% متغیر است و به عمق اتاق، جهت گیری و نوع شیشه مورد استفاده بستگی دارد (Guthrie, 2012). در مجموع، توصیه می شود که برای جلوگیری از افزایش بارهای سرمایش و گرمایش و بروز مشکل خیرگی، مقدار WWR بیش از 50% نباشد.

تفاوت عمق نفوذ نور و نحوه ی توزیع روشنایی در دو حالت: 1) WWR=25% (تصویر سمت راست) و 2) WWR=50% (تصویر سمت چپ)

تناسبات و به عبارت دیگر ارتفاع و پهنای پنجره بر نحوه ی توزیع روشنایی در اتاق تاثیرگذار است. هر چه ارتفاع از کف بیشتر باشد، روشنایی بیشتری به قسمت های انتهای فضا می رسد. به طور کلی می توان گفت عمق نفوذ نور در حدود 1.5 تا 2.5 برابر ارتفاع بخش فوقانی پنجره از کف خواهد بود (O’Connor, Lee, Rubinstein, & and Selkowitz, 1996).

تفاوت عمق نفوذ نور در دو حالت: 1) ارتفاع بالای پنجره از کف برابر با 2.90 متر (تصویر سمت راست) و 2) ارتفاع بالای پنجره از کف برابر با 3.40 متر (تصویر سمت چپ)

 نوع شیشه

مقدار نور روز منتقل شده به داخل فضا از طریق شیشه، بسته به تعداد لایه های آن کاهش پیدا می کند. این مقدار به خصوصيات لايه ی شيشه مورد استفاده در پنجره بستگي دارد و با عنوان ضريب عبور نور3 و علامت اختصاری VT شناخته می شود. هرچه ضريب عبور نور شیشه بیشتر باشد، نور مرئي بیشتری در طول روز از پنجره وارد فضا خواهد شد. طبق یک قاعده ی سرانگشتی، شیشه های دو جداره بدون روکش تقریبا 80% از نور را انتقال می دهند. در حالی که این مقدار برای شیشه های سه جداره بدون روکش، حدودا 70% است (در مقایسه با حالتی که پنجره باز باشد). شیشه های رنگی یا روکش دار (مثل شیشه های رفلکس)، قادرند مقدار نور مرئی عبوری را تا 80% کاهش دهند. این شیشه ها همچنین می توانند با تغییر طیف نور عبوری، رنگ ظاهری سطوح را تغییر دهند (Andersen, et al., 2014). شیشه های با VT کمتر می توانند برای اهدافی از قبیل کاهش خیرگی ناشی از نور مستقیم خورشید مثلا در جبهه ی جنوبی و یا حفظ محرمیت، به کار روند.

میزان عبور نور از شیشه هایی با مقادیر مختلف ضریب عبور نور

سایه بان

سایه بان ها در عملکرد صحیح نور در فضا به اندازه ی خود پنجره ها مهم هستند. پرده ها و کرکره ها برای تنظیم مقدار نور ورودی و همچنین کاهش درخشندگی پنجره برای جلوگیری از خیرگی، مورد استفاده قرار می گیرند. سایه بان های ثابت نیز از موثرترین راهکارها برای جلوگیری از ورود تابش مستقیم خورشید به داخل ساختمان به شمار می آیند. همچنین برخی از انواع سایه بان های ثابت وکرکره ها قابلیت تغییر مسیر نور و هدایت آن به داخل فضا را دارا هستند. با ترکیب انواع مختلف سایه بان می توان به بهترین وضعیت نورگیری فضا مطابق با اولویت های طراحی دست پیدا کرد. انواع سایه بان ها، در جستارهای آینده به طور مبسوط معرفی خواهند شد.

نمونه هایی سایه بان های ثابت ،کرکره ای و ترکیبی برای کنترل نور ورودی به فضا

جانمایی

جانمایی پنجره ها مقدار نور روز قابل استفاده و الگوی پخش آن در داخل فضا را مشخص می کند. تعداد پنجره ها و فواصل آن ها از یکدیگر باید به گونه ای انتخاب شود که روشنایی به طور یکنواخت در فضا توزیع شود. این موضوع در دیوارهایی که طول زیادی دارند اهمیت ویژه ای پیدا می کند. در تعیین جانمایی پنجره ها، علاوه بر مقدار نور و نحوه ی توزیع آن، لازم است به امکان دید به بیرون با توجه به افق دید کاربر، توجه شود (Andersen, et al., 2014).

نحوه ی توزیع نور متاثر از جانمایی پنجره ها در فضا

هندسه فضا

هندسه ی یک ساختمان بر ظرفیت انتقال مقادیر کافی از نور روز به داخل، تاثیرگذار خواهد بود. هنگامی که عمق ساختمان زیاد باشد، استفاده از نور روز به کمک پنجره های نما، به تنهایی جوابگو نخواهد بود. فارغ از اینکه چه مساحتی از شیشه در جداره ی نما به کار رفته باشد، نور کافی تنها در فاصله ی چند متری از نما تامین خواهد شد (1.5 تا 2.5 برابر ارتفاع پنجره از کف). در این حالت به ناچار باید برای انتقال نور به قسمت های عمیق تر فضا از راهکارهایی همچون رَف (طاقچه) نوری، مصالح بازتاب دهنده برای سقف، پنجره های سقفی و لوله های نوری و … استفاده کرد (Andersen, et al., 2014)که در جستارهای آینده به این راهکارها خواهیم پرداخت.

 مصالح

دو مشخصه ی “رنگ” و “جنس” سطوح داخلی فضا، بر کمّیت و کیفیت نور در فضا موثرند. سطوح آینه ای4 و براق5، نور را مثل آینه بازتاب می دهند (بازتاب منظم) و تصویر منبع نور در سطح قابل رویت خواهد بود؛ اما سطوح مات6 مانند سنگ، چوب و گچ، نور را در تمامی جهات منعکس می کنند (بازتاب نامنظم). رنگ سطوح نیز مشخص می کند که چه مقدار از نوری که به سطح می رسد، جذب و چه مقدار منعکس می شود. یک دیوار سفید رنگ، نزدیک به 82% از نوری که به آن برخورد می کند را انعکاس می دهد. این مقدار برای یک دیوار زرد روشن 78% و برای دیواری با رنگ آبی یا سبز تیره، 7% است (Millet, 1996).

تاثیر ضرایب انعکاس سطوح داخلی بر نحوه ی توزیع نور در فضا (میانگین انعکاس سقف، دیوار و کف در تصاویر از راست به چپ برابر با : 30%، 50% و 85%)

هریک از سطوح مات و براق یا تیره و روشن در صورتی که در جای درست مورد استفاده قرار گیرند، در ایجاد یک محیط روشن مطلوب، مفید واقع خواهند شد. هرچه سطح مات و غیر براق بیشتری در فضا مورد استفاده قرار گیرد، مقدار نور پراکنده و انعکاسی در محیط بیشتر شده و به سبب توزیع یکنواخت روشنایی، شرایط رضایت بخش تر خواهد بود. استفاده از سطوح آینه ای نیز برای هدایت نور در جهتی خاص و برای روشن کردن بخش خاصی از فضا می تواند کمک کننده باشد. استفاده از سطوح با رنگ تیره در اطراف پنجره ها که به سبب ورود نور، درخشندگی بالایی دارند موجب می شود پدیده ی آزاردهنده ی خیرگی ناشی از کنتراست بالا رخ دهد. سایه بان های کرکره ای روشن و براق نیز می توانند با انعکاس نور شدید و مستقیم خورشید، موجب بروز خیرگی شوند. لذا در انتخاب رنگ و جنس سطوح، لازم است مسائلی از این قبیل مورد توجه قرار گیرد (Andersen, et al., 2014).

استفاده از راهکارهای پیشرفته و دقیق برای طراحی نورگیری فضا در مواردی قابل استفاده است که:

  • فعالیت های دشوار در فضا انجام انجام می شود و کنترل دقیق شرایط محیط بصری ضروری است؛ مثل کلاس درس و اتاق کار.
  • هندسه ی ساختمان پیچیده است، موانع زیادی در اطراف نما وجود دارند، عمق فضاها زیاد است و … .
  • نیاز به کنترل بارهای حرارتی وجود دارد و لازم است تابش خورشید در برخی موارد وارد فضا شود و یا از ورود آن جلوگیری شود.

طبق مطالبی که در دو جستار اخیر ارائه شد، با پارامترهای موثر بر مقدار نور روز و نحوه ی توزیع آن در فضا، آشنا شدیم. در جستار بعد اما، چالش های پیش رو و بایدها و نباید ها در طراحی یک فضا با نورپردازی رضایت بخش معرفی خواهند شد تا به عنوان یک طراح بدانیم که در تصمیم گیری ها لازم است چه مواردی را مدنظر قرار دهیم.

______________________________________________
1- WFR: Window to Floor Ratio
2- WWR: Window to Wall Ratio
3- Visible Transmittance
4- Specular
5- Glossy
6- Matte

 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.

Guthrie, J. P. (2012). Interior Designers Portable Handbook: First-step Rules of Thumb for the Design of Interiors. McGraw-Hill Education.

Marsh, A. (n.d.). Dynamic Overshadowing. Retrieved April 25, 2019, from ANDREWMARSH: http://andrewmarsh.com/software/shading-box-web/

Millet, M. (1996). Light Revealing Architecture. Michigan: Van Nostrand Reinhold. Retrieved from International VELUX Award: https://iva.velux.com

O’Connor, J., Lee, E., Rubinstein, F., & and Selkowitz, S. (1996). TIPS FOR DAYLIGHTING WITH WINDOWS: AN INTEGRATED APPROACH. Berkeley: Lawrence Berkeley National Laboratory.

Shadow Analysis for SketchUp. (n.d.). Retrieved April 25, 2019, from deltacodes: http://www.deltacodes.pl/pl