چکیده

در این مقاله تأثیر معماری داخلی بر میزان شدت روشنایی یک واحد آپارتمان مسکونی در شهر تهران بررسی می شود. پیش از این همواره تأثیر محل و مشخصات پنجره بر میزان روشنایی داخلی دیده شده بود، اما اثر معماری داخلی بر میزان روشنایی فضای داخل مطالعه نشده بود. به این منظور برای یافتن مقادیر شدت روشنایی بهینه در آپارتمان مسکونی ، یک اتاق خواب از این واحد آپارتمانی توسط نرم افزار دیالوکس مدل سازی شده و در آن شدت روشنایی متوسط، حداقل و حداکثر شش روز از هر ماه سال را درساعت ۱۰:۳۰ صبح و در ساعات مختلف روزهای اول فروردین، تیر، مهر و دی ماهشدت روشناِیی ، کف، سقف و دیوارها به کمک نرم افزار محاسبه شد. در ادامه تأثیر شرایطی مانند استفاده از مصالح مختلف برای جداره های داخل فضا، تغییر رنگ جداره ها، تغییر مبلمان داخلی، محل استقرار پنجره و … که بخشی از آن در اختیار طراح داخلی است ، بر شدت روشنایی متوسط ، حداقل و حداکثر آپارتمان مطالعه شد. نتایج حاصله نشان می دهد که نه فقط محل استقرار پنجره در دیوار بلکه جنس، رنگ و مشخصات سطوح داخلی همراه با جایگزینی صحیح مبلمان داخل فضا می تواند تأثیری عمده بر استفاده از نور طبیعی و کاهش مصرف انرژی داشته باشد.

واژه های کلیدی: معماری داخلی، روشنایی متوسط، مدل سازی، دیالوکس، نور طبیعی، مصرف انرژی

۱

۱ مقدمه

مدت زمانی است که صرفه جویی انرژی در کشور ما اهمیت فراوان یافته است. مطالعات نشان می دهد که بیشتر منابع انرژی در ساختمان صرف گرمایش ، سرمایش و روشنایی میشود. از این میان ۷۰ درصد از انرژی الکتریکی مصرف شده فقط برای روشنایی منازل به کار می رود. برق مصرف شده برای روشنایی در سال ۱۳۸۰ در بخش خانگی و تجاری در حدود ۲۰ میلیون بشکه نفت خام بود یعنی در حدود ۴۰ میلیارد تومان (با احتساب هر دلار ۸۰۰ تومان و هر بشکه نفت خام ۲۳ دلار) (قرداقلی، ۱۳۸۲، ص ۱۳ تا .(۱۶ یکی از روشهای متداول برای صرفهجویی در مصرف برق استفاده از روشنایی طبیعی روز است که به مشخصات پنجره و عمق فضای مورد نظر بستگی دارد. علاوه بر این دو عامل، معماری داخلی نیز میتواند نقش مهمی در کاهش این هزینه ها داشته باشدمطالعات. صورت گرفته تاکنون برای استفاده از نور روز و روشنایی طبیعی عمدتاً معطوف به بررسی اثر سطح نورگیرها بوده است. این مقاله تأثیر طراحی داخلی در یک اتاق خواب و اثر تغییرات کلی و جزئی در مبلمان ، مصالح ، رنگ های داخل ، محل قرار گیری پنجره ها … و نتیجه این تغییرات را بر شرایط روشنایی داخل و میزان شدت روشنایی متوسط ، حداقل و حداکثر کف ، سقف و دیوارها بررسی میکند. به این منظور یک اتاق خواب معمولی و ساده طراحی می شود و با اعمال تغییرات مختلف معماری داخلی میزان شدت روشنایی در آن به کمک نرم افزار شبیه سازی خواهد شد و در نهایت به منظور کاهش مصرف انرژی الکتریکی در ساختمان و افزایش استفاده از نور طبیعی نتایج مقایسه می شوند.

. ۲ اهداف تحقیق

هدف اصلی از این تحقیق یافتن راه حل های مفید طراحی داخلی در مسکن به منظور استفاده بهینه از روشنایی طبیعی است. بنابراین پرسش های تحقیق به صورت زیر مطرح می شوند :

-۱ تا چه اندازه معماری داخلی در استفاده بهینه از نور روز موثر است؟ -۲ حداکثر شدت روشنایی روزهای مهم سال در چه ساعاتی است ؟

-۳ میزان شدت روشنایی متوسط ، حداقل و حداکثر در روزهای مختلف سال چه قدر است ؟ -۴ تغییر مصالح و رنگ جداره های داخلی چه تاثیری درمیزان شدت روشنایی فضا دارد ؟ -۵ مبلمان چه تاثیری در تغییر شدت روشنایی فضا دارد ؟
-۶ محل قرارگیری پنجره چه تأثیری در تغییر شدت روشنایی دارد ؟۲
برای پاسخ به سوالات فوق ابتدا باید معماری داخلی را تعریف کنیم . در این زمینه تعاریف متعددی توسط معماران و معماران داخلی صورت گرفته که بر اساس مطالعات از تعریف استاد فریدون کسرایی استفاده می کنیم . طبق تعریف دکتر کسرایی”معماری داخلی کوششی است در جهت اهلی نمودن فضای زندگی به این معنا که انسان خود را در فضایی آشنا و نزدیک به نیاز خویش حس کند و احترام به سنن و اعتقاداتش در فضای زندگی لحاظ شده باشد”(کسرایی،۱۳۸۴، ص .(۲۸ در این مقاله هدف استفاده بهینه از نور طبیعی با طراحی فضای داخل است و بررسی این امر که از چه طریق می توان معماری داخلی را در جهت کنترل این انرژی به خدمت گرفت .

. ۳ پیشینه تحقیق

همانطور که پیش از این اشاره شد مطالعات انجام شده تا کنون درمورد استفاده از روشنایی طبیعی عمدتاً معطوف به تعیین سطح بهینه پنجره ، نورگیرهای سقفی و طراحی سایبان های خارجی بوده است ؛ بر اساس مطالعات صورت گرفته در یک پژوهش با استفاده از نرم افزار کالکیولوکس۱ نحوه توزیع نور در داخل ساختمان بررسی شده است (Kristensen, 1992) و به صورت کلی در این پژوهش نحوه توزیع نور در اطراف دیوارهای مختلف و بازشو ها در ساعات مختلف روز مشخص شد . این محاسبات بر اساس میزان ورود نور از نورگیر های سقفی و میزان آن در طبقات مختلف نیز انجام شد و میزان شدت روشنایی طبقات بالا در مقایسه با طبقات پایین تعیین شد.

همچنین پژوهشی دیگر در سال (Reinhart, 2002, pp1 -12) 1999، در دفاتر اداری آمریکا صورت گرفت که نتایج آن به استفاده بیشتر از پارتیشن های کوتاه در این دفاتر منجر شد و نقش کاهش ارتفاع پارتیشن های ادارات در افزایش شدت روشنایی متوسط داخل را نشان داد. این پژوهش سبب استفاده بیشتر از پلان های باز۲ ادارات به منظور افزایش شدت روشنایی متوسط داخل و دستیابی به معماری داخلی هوشمندگردید . پژوهش مزبور در پنج ناحیه آب وهوایی آمریکا بیش از ۱۰۰۰ دفتر اداری در ۱۸۶ شهر را مورد بررسی قرار داد ، که محققان متغیر های مختلف را برای دستیابی به روشنایی روز و نور مصنوعی مورد نیاز در دفاتر باز ادارات با استفاده از تابش سالانه نور خورشید بررسی نمودند . برای این مطالعات یک نوع پرده کرکره دستی و اتوماتیک مورد بررسی قرار گرفت و در این رابطه انواع بازشوهای داخلی ، چیدمان داخلی و طراحی جداره ها و سقف مطالعه شد. بررسی های به عمل آمده در این پژوهش نشان داد که استفاده از مصالح روشن در سقف می تواند تا ۴۰درصد مصرف انرژی الکتریکی را کاهش دهد . البته هدف اصلی این طرح تسهیل ارتباط دسترسی های فیزیکی و افزایش راندمان کارکنان در ادارات بود و کمتر به کاهش مصرف انرژی توجه داشت. نکته مثبت در این کار بررسی نمونه ها در شرایط واقعی بود. به علاوه مطالعات مؤلفین نشان می دهد که استفاده از نور طبیعی بیشتر در فضاهای آموزشی و اداری متمرکز بوده است و کمتر به فضاهای مسکونی توجه شده است.

در معماری سنتی ایران نیز از روشهای متعددی برای استفاده از نور طبیعی در فضاهای داخلی استفاده شده است که متأسفانه هنوز به طور دقیق مطالعه نشده اند ؛ مانند استفاده از روزن ، شباک ، مقرنس و … در معماری داخلی سنتی ایران ایجاب می کرده که ساختمان علاوه بر در و پنجره، پرده ای یا شباکی برای حفاظت درون بنا از نور شدید فصول گرم داشته باشد. درون ساختمان با روزن ها و پنجره های چوبی یا گچی و پرده محفوظ می شد و بیرون آنرا با شبکه های سفالی یا کاشی می پوشاندند. این شبکه ها شدت نور را کاهش میداد و نور ضعیف تری از لا به لای آن به داخل راه مییافت (غلامی توانی،۱۳۸۰، ص.(۳ انحراف پرتوهای نور در اثر برخورد با کنارهای منقوش شبکه سبب پخش نور شده و به یکنواختی و پخش روشنایی کمک می کرد. ضمناً علی رغم آنکه تمام فضای بیرون از داخل به راحتی قابل رؤیت بود اما از بیرون هیچ دیدی در طول روز به داخل وجود نداشت. همچنین در اماکنی که نورگیری فضا از طریق سقف انجام می شد، نور به طور مستقیم وارد فضا شده و فقط بخشی از آن را روشن می نمود بنابراین از عناصری به نام مقرنس یا کاربندی استفاده می کردند . کاربندی و مقرنس به غیر از زیبائی برای بهره گیری هر چه بیشتر از نور خورشید نیز استفاده می شد. بدین ترتیب که موجب می گشت تا نور در جهات مختلف از مسیر خود منحرف شده و آن را به صورت پخش شده به داخل راه دهد، در این صورت در داخل بنا روشنائی یکنواخت و غیرمتمرکز ایجاد میشد، که فضای بیشتری را روشن میکرد (اربابیان، ۱۳۷۹،صص ۶تا .(۷

. ۴ شبیه سازی

در مقاله حاضر برای شبیهسازی از نرمافزار دیالوکس۳ نسخه ۴٫۹ استفاده می شود.دیالوکس نرم افزاری برای طراحی و مطالعه روشنایی طبیعی و مصنوعی در سه حوزه معماری داخلی ، معماری خارجی و معابر می باشد که نتایج بدست آمده از این مطالعات قابل تعمیم به شرایط واقعی هستند. از نرم افزار دیالوکس برای شبیهسازی در بسیاری از پژوهش ها استفاده شده است al.,2009)

(Ono et. در این زمینه مقالاتی نیز منتشر شدهاند که نشان دهنده اعتبار نتایج شبیهسازی با این نرم افزار میباشد. بر اساس مطالعات صورت گرفته نتایج این شبیهسازیها بسیار به مقادیر واقعی نزدیک هستند .
در این نرم افزار برای محاسبه روشنایی ساختمان های موجود، اطلاعات مربوط به ابعاد فضا ، رنگ جداره ها ( سقف، کف، دیوارها ) تعداد دفعات تمیز کردن اتاق در روز ، میزان آلودگی هوا ، محل استقرار پروژه و … به عنوان اطلاعات ورودی از کاربر سوأل شده و سپس بعد از وارد کردن روز و ساعت تابش نور خورشید محاسبات بر اساس اطلاعات ورودی صورت می گیرد (حسین خانی،۱۳۸۷، ص .(۵ برای محاسبات روشنایی داخل ساختمان میتوان از چند روش استفاده کرد. در این پروژه از روش لومن با استفاده از تقسیم ناحیه ای، بدلیل دقت و سادگی محاسبات و کار با جداول و نمودارها استفاده شده است. برای شبیه سازی، شهر تهران به عنوان محل استقرار پروژه انتخاب شد .

در شبیه سازی لازم است برای هر فصل وضعیت آسمان را در روز مورد نظر مشخص کرد. وضعیت آسمان در این نرم افزار ۳ حالت دارد : نیمه ابری ، تمام ابری و آفتابی که در این مقاله تمام روزهای سال به صورت آفتابی در نظر گرفته می شود .
شبیه سازی اولیه در دو حالت کلی در نظر گرفته می شود:
-۱ شدت روشنایی متوسط ، حداقل و حداکثر اتاق و جداره های کف ، سقف و دیوارها در روزهای یکم ، پنجم ، دهم ، پانزدهم ، بیستم و بیست و پنجم هر ماه از سال که در مجموع ۷۲ روز است ، راس ساعت ۱۰:۳۰ دقیقه صبح توسط نرم افزار دیالوکس محاسبه می شود. علت انتخاب ساعت ۱۰:۳۰ این است که در تمام ماه های سال در این ساعت نور وجود دارد و جزو ساعات بحرانی از نظر روشنایی محسوب نمی شود و اینکه در دیالوکس پیش فرض ساعت همان ۱۰ :۳۰ است. علت انتخاب روزهای مزبور این است که در روزهای دیگر سال الگوی تغییرات شدت روشنایی تقریبا مشابه و اختلاف آن با روزهای فوق بسیار اندک است بنابر این از این روزها به عنوان الگو استفاده و شدت روشنایی آنها محاسبه شد.

-۲ بررسی شدت روشنایی متوسط ، حداقل و حداکثر اتاق و جدار های داخلی آن در روزهای یک فروردین ، یک مهر ، یک دی و یک تیر در ساعت های مختلف روز از طلوع تا غروب آفتاب. در این حالت نیز برای روزهای مهم سال که روزهای اول هر فصل می باشند در ساعاتی که خورشید در آسمان وجود دارد و نور آن به میزان قابل درک در اتاق وجود دارد، شدت روشنایی داخل محاسبه می شود.

اما قبل از هر چیزلازم است میزان مناسب نور طبیعی را در فضای داخل بشناسیم. به این ترتیب میتوان مقادیر حاصل از شبیهسازی را با این مقادیر مقایسه کرد تا بدانیم در چه جایی نور طبیعی جوابگوست و در چه جایی باید از نور مصنوعی استفاده کرد. مقادیر مزبور در جدول ۱ ذکر شدهاند.
جدول((۱ حداقل شدت روشنایی لازم برای فعالیتهای مختلف در فضاهای داخلی (دچیارا،۱۳۸۹،ص (۷۵۰
نوع کار شدت روشنایی(لوکس)
کارهایی که به دید طبیعی احتیاج دارند ۷۰۰
کارهایی که به دید دقیق نیاز دارند ۱۰۰۰
کارهایی که به دید خیلی قوی نیاز دارند ۱۵۰۰
مطالعه ۷۰۰
غذاخوردن ۱۵۰
اتو کشیدن لباس ها ۵۰۰
خواندن روزنامه و مجله ۳۰۰
خیاطی پارچه های روشن ۵۰۰
خیاطی پارچه های با رنگ معمولی ۱۰۰۰

در شبیه سازی یک اتاق خواب ساده ابتدا مقادیر را با جدول بالا مقایسه می کنیم و در گام بعدی به مطالعه تغییر شرایط معماری داخلی و تاثیر این تغییرات در شدت روشنایی داخل می پردازیم.
. ۱ .۴ مشخصات اتاق خواب

اتاق خواب مورد مطالعه در این مقاله به صورت مربعی به ضلع ۵ متر با ارتفاع ۲٫۸۰ متر می باشد که در جدول های ۲ و ۳ مشخصات مصالح ، مبلمان و بازشوهای موجود در آن مشاهده می شود .

جدول((۲ مشخصات و تصویر مصالح به کار رفته در جداره های اتاق (منبع نگارندگان)

کف : کفپوش پارکت سقف :صفحات سقف کاذب دیوار : : کاغذ دیواری زرد
گچی به رنگ خاکستری رنگ
آمریکایی رنگ خرمایی با
روشن انعکاس: % ۶۱
مشخصات مصالح برند CHERRY
انعکاس: تا %۷۰ شفافیت: صفر درصد
انعکاس: تا % ۵۴
شفافیت: صفر درصد زبری: %۲۰
شفافیت: صفر درصد
زبری: %۵۰
زبری %۱۰ از کل سطح

جدول (۳) مبلمان و بازشوهای اتاق خواب (منبع نگارندگان)
نام تخت معمولی میز کوچک بیضی صندلی یک مبل راحتی در یک پنجره در مرکز ضلع
مبلمان چوبی شکل چوبی کامپیوتر چوبی درب چوبی در کنار میز جنوبی با شیشه ۱۰۰درصد
ضلع شمالی شفاف
ابعاد *۱٫۲۸*۲٫۰۸ ۰٫۵ *۱ متر ۰٫۵۷ *۰٫۵۷ عرض ۱ متر ۰٫۶۴ *۰٫۸۶۸ * ۰٫۶ عرض ۳متر ، ارتفاع ۱٫۲۵متر
متر۰٫۶۸ ۰٫ ۹۳ * متر با ارتفاع ۲ متر متر

شکل کلی اتاق خواب مورد مطالعه و پلان آن در شکلهای ۱، ۲ و ۳ مشاهده میشود.
۶

شکل (۱) پلان اتاق خواب با ارتفاع داخلی ۲٫۸۰ متر که در شکل فوق نحوه توزیع نور ، محل مبلمان و اندازه گیری آن مشاهده می شود. ۴ (منبع نگارندگان)