فناوری های جدید

چگونه شاخص روشنایی نور ساختمان را ارزیابی کنیم ؟

در این بخش به شاخص‌های روشنایی نور روز در ساختمان با گروه بسیار حرفه‌ای آپ‌گرین‌گرید خواهیم پرداخت. تأمین آسایش کاربر در فضای داخلی ساختمان، دارای جنبه‌های مختلفی است که از مهم‌ترین آنها می‌توان به آسایش بصری اشاره کرد. فراهم کردن شرایط نوری به گونه‌ای که آسایش بصری کاربران تأمین شود و پیام‌های دیداری به وضوح از محیط دریافت شوند، متأثر از عوامل مختلفی است که مقدار نور و نحوۀ توزیع آن، انعکاس‌های آزاردهنده، درجۀ خیرگی و دمای رنگ نور از جملۀ آنهاست.

چگونه شاخص روشنایی نور ساختمان را ارزیابی کنیم؟ برای ارزیابیِ دو عامل مهم‌تر مؤثر بر آسایش بصری مرتبط با نور روز، یعنی کافی بودن مقدار نور دریافتی و عدم وقوع خیرگی آزاردهنده، از شاخص‌هایی استفاده می‌شود که نمایندۀ چند متغیر همگن با ارزش‌های مختلف بوده و پس از ترکیب، در نهایت در قالب یک محدوده یا ارزش بیان می‌شوند و کیفیت روشنایی محیط را تعیین می‌کنند.

شاخص‌های نورسنجی، از نظر محدودۀ زمانیِ مورد ارزیابی و در نظر گرفتن شرایط آسمان، به دو گروه استاتیک و دینامیک تقسیم بندی می‌شوند. ارزیابی انجام گرفته توسط شاخص‌های استاتیک تنها برای یک برهۀ زمانی کوتاه بوده و محاسبات برای یک وضعیت ثابت انجام می‌گیرد.

اما شاخص‌های دینامیک با در نظر گرفتن پارامترهای طراحی، اقلیم و تغییرات وضعیت آسمان و به تبع آن تغییرات روشنایی بر اساس داده‌های هواشناسی، شرایط نوری فضا و آسایش بصری کاربران را در طول یک سال ارزیابی می‌کنند و نتایج جامع‌تری را ارائه می‌دهند.

شاخص‌های دینامیک به کمک مدلسازی نور روز مبتنی بر اقلیم و شبیه‌سازی قابل محاسبه‌اند؛ بدین صورت که با مشخص کردن مواردی از قبیل هندسه و فرم فضا، ویژگی‌های مصالح و منابع نوری (خورشید و آسمان) به عنوان داده‌های ورودی برای نرم افزار، شبکه‌ای از حسگرها در ارتفاع معینی (عموما در ارتفاع سطح کار) تعیین می‌شود و به کمک داده‌های روشنایی به دست آمده در محل هریک از این حسگرها، شاخص‌های مربوط محاسبه می‌شوند.

برای پیش‌بینی میزان رضایت کاربر از شرایط نوری، لازم است تا برای شاخص‌های مذکور مقادیری به عنوان مبنا تعیین شود تا قضاوت دربارۀ کافی نبودن، مناسب بودن و یا زیاده از حد بودن نور در نقاط مختلف فضای مورد بررسی امکان‌پذیر شود.

چگونه شاخص های روشنایی نور ساختمان را ارزیابی کنیم؟

تاکنون شاخص‌های متعددی برای ارزیابی میزان روشنایی و خیرگی پیشنهاد شده‌اند. شاخص فاکتور نور روز DF از جمله شناخته شده‌ترین شاخص‌های استاتیک برای ارزیابی مقدار نور در فضاست و مقدار آن برابر است نور روز برای هر نقطۀ مشخص از سطح کار به طور مجزا محاسبه می‌شود، اما عموماً به وسیلۀ میانگین‌گیری در قالب یک عدد منفرد و برای ارزیابی کل یک فضا مورد استفاده قرار می‌گیرد و آستانۀ پذیرش آن با توجه به نوع فعالیت از 2 تا 5 درصد متغیر است.

از جمله شاخص‌های دینامیک برای ارزیابی مقدار نور نیز می‌‍توان به «روشنایی قابل استفاده تور روز (UDI)» اشاره کرد که عبارت است از نسبتی از دوره اشغال در طول یک سال که روشنایی افقی در یک نقطه مشخص، در محدوده معینی باشد. مقادیر تعیین شده به عنوان حد بالا و پایین برای این شاخص در منابع مختلف متفاوت است اما عموما مقدار ۳۰۰ تا ۳۰۰۰ لوکس به عنوان محدوده کفایت نور پیشنهاد می‌شود.

کفایت (اتونومی) نور روز (DA) شاخص دینامیک دیگری است که کافی بودن نور روز در فضای داخلی را نشان می‌دهد و برابر است با درصدی از دوره زمانی اشغال فضا در طول یک سال که در آن، مقدار روشنایی مورد نیاز در نقطه‌ای معین از فضا به تنهایی توسط روشنایی طبیعی قابل تأمین باشد.

شاخص احتمال خیرگی عدم اسایشه DGP از جمله پرکاربردترین شاخص‌های استاتیک برای تشخیص درجة آزاردهندگی خیرگی در یک لحظه مشخص و برای یک زاویه دید معین است و مقادیر بیش از 0.45 برای این شاخص، وقوع خیرگی غیرقابل تحمل برای بیننده را نشان می‌دهد.

پارادایم شیفت در ارزیابی عملکرد نور روز

بعد از گذشت پنجاه سال از زمانی که شاخص عامل نور روز DF برای اولین بار مطرح شده این شاخص به دلیل سادگی ذاتی آن به جای واقعیت آن همچنان به عنوان معیار ارزیایی علمی مطرح است. در حوزه ساختمان، متخصصين غاليا با دستورالعمل‌ها و توصیه‌هایی برای مقادیر DF هدف روبرو می‌شوند که می‌دانند احتمالاً در ساختمان‌هایی با شیشه کاری زیاد با دریافت تابش و با اتلاف حرارت فراوان تأمین خواهند شد.

طبیعت DF در زمینه عدم حساسیت به جهت‌گیری و اقليم نقطه ضعف بزرگی است. مفاهيم يکنواختی روشنایی نیز همانند DF ناشی از استفاده از رویکرد آسمان تمام ابری استاندارد است و برای شرایط واقع بینانه که در آن سهم نور مستقیم خورشید منجر به اختلافات بزرگ بین حداکثر و حداقل مقدار نور روز می‌شود.

قابل استفاده نیست اما واقعیت این است که مقادیر روشنایی نور روز در یک قضا پویا است و دائماً در شدت و التكوي توزيع قضایی- زمانی در حالی که دو منبع متغیر نور روز (خورشید و آسمان) يا هندسه و خواص فیزیکی فضا، زمینه بیرونی و شرایط داخلی تعامل می‌کنند، در حال تغییر است.

این موضوع حتی برای اقلیم‌هایی که آسمان آنها عمدتاً تمام ابري هستند و بنابراین استفاده از DF به عنوان مبنایی برای ارزیابی موجه است نیز صادق است.

شرایط روشنایی نور روز واقعی به طور قابل توجهی از پارادایم آسمان تمام ابر متفاوت است. نور طبیعی نوری با طیف کامل است که در طول روز و در هر روز از سال متغیر است. بر این اساس اصطلاح مدل سازی نور روز مبتنی بر اقلیم (CBDM) شکل گرفت .

در نرم‌افزارهای مدل سازی از جمله پلاگین‌هانی‌بی، دیزاین بیلدر و … می‌توان تحلیل کاملی از شاخص‌های روشنایی طبیعی ساختمان انجام داد. این شاخص‌ها اعم از SDA، UDI و Ase می‌باشد. برای تهیه فیلم آموزش نرم‌افزار دیزاین بیلدر بصورت مقدماتی تا پیشرفته می‌توانید به آدرس فیلم جامع آموزشی نرم افزار designbuilder مراجعه نمائید.

پیش‌بینی مقادیر مختلف نور روز با استفاده از شرایط واقعی خورشید و آسمان است که از مجموعه داده‌های استاندارد سالانه هواشناسی مشتق شده است. این روش پیش‌بینی‌هایی از مقادیر مطلق (به عنوان مثال روشنایی) را فراهم می‌کند که به منطقه و جهت‌گیری بازشوها و همچنین هندسه فضا و خواص مصالح بستگی دارد. در سا‌ل‌های اخیر این روش محاسباتی به خوبی پیشرفت کرده است.

تمام مقادیر فیزیکی مرتبط با آسایش بصری می‌توانند با درجه‌های مختلف، با دقت بالا با استفاده از این تکنیک‌های شبیه‌سازی روشنایی اعتبار سنجی شده و پیش‌بینی شوند.

حتی بدون مقادیر متداول توافق شده برای شاخص‌های کاندید، مطالعات نور روز مبتنی بر اقلیم که برای شرایط موجود ساختمان‌های واقعی انجام شده‌اند، بینش ارزشمند و مشاوره طراحی ملموسی را به طراحان ارائه می‌دهند. پیش‌بینی‌های روشنایی متغیر بر اساس زمان، مانند CBDM یک گزارش بسیار واقع گرایانه از شرایط واقعی نور روز را نسبت به رویکرد ایده‌ال گرایانه عامل نور روز فراهم می‌کند.

شاخص‌های پویای ارزیابی نور روز

شاخص‌های پویا بر اساس آنالیز سری زمانی هستند که بر اساس داده‌های تابش خورشیدی سالانه برای محل ساخت محاسبه می‌شوند. در حال حاضر، UDI و DA به‌عنوان شناخته شده‌ترین شاخص‌های پویای ارزیابی شدت روشنایی نور روز در سطح بین‌المللی مطرح هستند تعریف این شاخص‌ها و نیز شاخص‌های مبتنی بر آن‌ها به ترتیب شکل‌گیری و تحول به شرح زیر است:

کفایت نور روز (DA) ،(DA avg)

این شاخص به عنوان درصد ساعات اشغال فضا در سال که آستانه حداقل روشنایی تنها با نور روز تأمین می‌شود به صورت یک مقدار واحده تعريف شده است. بر اساس یک تحقیق انجام شده توسط IESNA پذیرش ۳۰۰ لوکس به عنوان آستانه نور روز حداقل، منجر به نتایج آماری قابل قبولی می‌شود.

کفایت نور روز پيوسته (cDA)

این شاخص به عنوان یک اصلاحیه پایه برای شاخصه DA پیشنهاد شد. اگر ۳۰۰ لوکس به عنوان استاندارد DA مشخص شده باشد، آنگاه اثر نقطه‌ای کمتر از 300 لوکس در ۵۰ درصد از زمان در طول یک سال را داشته باشد، cDA 300lux تقريباً كالا 55-60 درصد خواهد بود. در واقع این شاخصه برای مقادیر کمتر از حداقل آستانه DA نیز اعتبار نسبی قائل است.

برای مثال، اگر در یک نقطه داخلی شبکه نور روز معادل ۱۵۰ لوکس را دریافت کند اختيار DA برای أن صفر خواهد بود در حالی که اعتبار cDA 300lux 150/300 برابر 0.5 خواهد بود. این شاخص غالباً به عنوان یک شاخص تطابقی نسبت به ابزار مستقل طراحی به کار می‌رود.

کفایت فضایی نور روز (SDA)

شاخص SDA بیانگر درصد از مساحت کل فضا است که بیش از یک سطح شدت روشنایی مشخص برای یک مقدار مشخص از ساعت‌های سالانه (به عنوان مثال، ۵۰ درصد ساعات بین ۸ صبح تا ۴ بعدازظهر) را دارند. این شاخص مطرح شده هر دو ویژگی‌های فضایی و زمانی عملکرد نور روز را در نظر می‌گیرد و همچنین یک شاخص منطقه‌ای است.

به عنوان مثال از آنجا که سطح روشنایی مناسب در سطح کار برای خواندن و نوشتن در کلاس‌های درس غالباً ۵۰۰ لوکس است، کفایت فضایی نور روز به صورت SDA500 lx50% تعیین می‌شود.

شاخص ASE

ساعاتی را نشان میدهد که در محدوده هایی آسایش بصری فراهم نمی باشد. این شاخص برای سنجش نحوه نورگیری با شرط آسایش بصری، مناسب است. مقدار پیشنهاد شده برای حد آسایش ۱۰۰۰ لوکس می باشد.