معماری و شهرسازی پایدار

شماره جاری

بر اساس شماره‌های نشریه

بر اساس نویسندگان

بر اساس موضوعات

نمایه نویسندگان

نمایه کلیدواژه ها

درباره نشریه

اهداف و چشم انداز

پیوندهای مفید

پرسش‌های متداول

اخبار و اعلانات

بخش داوری

روند داوری

عضویت و راهنمای پابلونز

طراحی و ارزیابی سایه‌بان‌ها به منظور سنجش شاخصه‌های نور روز در یک ساختمان آموزشی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

مربی، گروه معماری و شهرسازی، دانشکده مهندسی عمران و معماری، دانشگاه ملی مهارت، تهران، ایران.

10.22061/jsaud.2026.12013.2313

چکیده

بیان مسئله: امروزه با توجه به مصرف بیش از اندازه‌ی انرژی بویژه در محیط‌های کاری و فضاهای آموزشی، در نظر گرفتن راهکارهایی به منظور کاهش مصرف انرژی در ساختمان‌ها امری اجتناب ناپذیر است. در راستای تامین مناسب نور روز و توجه به اثرات آن بر آسایش حرارتی داخلی، سلامت یادگیرندگان و همچنین کیفیت یادگیری در این پژوهش در نظر است تا طراحی مطلوبی از سایه‌بان‌های خارجی در ساختمان آموزشی مورد پژوهش به‌گونه‌ای در نظر گرفته شود که بتواند به بهره‌وری انرژی کارا و همچنین دریافت نور مطلوب روز دست یابد.

روش پژوهش: به منظور ارزیابی دقیق مباحث مرتبط با نور روز و مصارف انرژی، ساختمان مذکور در نرم افزار راینو مدلسازی شده و سپس با استفاده از نرم افزار گرس هاپر و افزونه‌های موجود در آن (Ladybug، Honeybee و Radiance) و به واسطه‌ی موتور ارزیابی Energy Plus، تحلیل‌های مختلف نور روز و انرژی بر روی آن انجام گردیده است. اهداف بهینه‌سازی مدل تحلیلی شامل کاهش مصرف انرژی الکتریکی متاثر از نور روز (Lighting)، حداکثر کردن UDI از طریق بهینه‌سازی فرم و هندسه سایبان و همچنین بهبود سایر شاخصه‌های نور روز است. به منظور سنجش دقیق‌تر، تحلیل‌ها در روزهای اول هر فصل از سال (انقلاب تابستانه/انقلاب زمستانه/ اعتدالین(بهار و پاییز)) انجام گردیده است.

نتیجه گیری: در بررسی‌های انجام گرفته مشخص شد که سایه‌بان‌های افقی با عمق 50 سانت بیشترین بازدهی را در شاخصه‌های کفایت نور روز(sDA)، روشنایی مفید نور روز(UDI) و درصد میزان خیرگی نور روز(DGP) به خود اختصاص داده اند. در حالیکه سایه‌بان‌های یکپارچه عملکرد بهتری در شاخصه‌ی ASE نسبت به دو مدل سایه‌بان دیگر کسب کرده‌اند.

چکیده تصویری

طراحی و ارزیابی سایه‌بان‌ها به منظور سنجش شاخصه‌های نور روز در یک ساختمان آموزشی

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Designing and evaluating the daylight parameters of shades in an educational building

نویسنده [English]

  • Leila Alsadat Hamidian Divkolaei

Instructor, Department of Architecture and Urban Planning, Faculty of Civil Engineering and Architecture, Technical and Vocational Uni. (TVU),

چکیده [English]

Statement of the problem: Nowadays, due to excessive energy consumption, especially in work environments and educational spaces, it is inevitable to consider solutions to reduce energy consumption in buildings. In order to provide adequate daylight and pay attention to its effects on internal thermal comfort, learner health, and learning quality, this study intends to consider a desirable design of external shades in the educational building under study in a way that can achieve efficient energy efficiency and also receive optimal daylight.

Research Method: In order to accurately evaluate issues related to daylight and energy consumption, the aforementioned building was modeled in Rhino software and then, using Grasshopper software and its add-ons (Ladybug, Honeybee, and Radiance) and through the Energy Plus evaluation engine, various daylight and energy analyses were performed on it. The optimization goals of the analytical model include reducing the electrical energy consumption affected by daylight (Lighting), maximizing UDI by optimizing the form and geometry of the canopy, and improving other daylight indicators. In order to measure more accurately, the analyses were performed on the first days of each season of the year (summer solstice/winter solstice/equinoxes (spring and autumn)).

Conclusion: In the studies conducted, it was found that horizontal awnings with a depth of 50 cm had the highest efficiency in the indicators of daylight adequacy (sDA), useful daylight illumination (UDI), and percentage of daylight glare (DGP). While integrated awnings achieved better performance in the ASE indicator than the other two awning models.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Awning
  • Daylighting Characteristics
  • Energy Consumption Reduction
  • Educational Building
مراجع
Abedini, M. H. (2024). Analyzing the impact of different shading devices on energy consumption and thermal comfort in office buildings using machine learning and energy simulation in three different climates of Iran. https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-5216933/v1
Arora, R. K. (2015). Optimization: Algorithms and applications. Taylor & Francis Group, LLC.
Bazazzadeh, H., Świt-Jankowska, B., Fazeli, N., Nadolny, A., Najar, B. S. A., Safaei, S. S. H., … & Mahdavinejad, M. (2021). Efficient shading device as an important part of daylightophil architecture; a designerly framework of high-performance architecture for an office building in Tehran. Energies, 14(24), 8272. https://doi.org/10.3390/en14248272
Cheng, X. (2022). A mini-scale modeling approach to natural daylight utilization in building design. Energy and Buildings, 263, 112441. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2022.112441
De Luca, F., Voll, H., & Thalfeldt, M. (2018). Comparison of static and dynamic shading systems for office building energy consumption and cooling load assessment. Management of Environmental Quality: An International Journal, 29(5), 978-998. https://doi.org/10.1108/MEQ-01-2018-0008
Elshiwihy, S. O., & Chaudhry, H. N. (2019). Parametric study on determining optimum shading techniques for urban high-rise dwellings. Urban Science, 3(3), 85. https://doi.org/10.3390/urbansci3030085
Esquivias, P. M., Munoz, C., Acosta, I., Moreno, D., & Casas, J. N. (2015). Climate-based daylight analysis of fixed shading devices in an open-plan office. Lighting Research & Technology, 48(2), 205-220. https://doi.org/10.1177/1477153514563638
Goovaerts, C., Descamps, F., & Jacobs, V. A. (2017). Shading control strategy to avoid visual discomfort by using a low-cost camera: A field study of two cases. Building and Environment, 125, 26-38. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2017.08.030
Heidari, A., Taghipour, M., & Yarmahmoodi, Z. (2021). The effect of fixed external shading devices on daylighting and thermal comfort in residential building. Journal of Daylighting, 8(2), 165-180. https://doi.org/10.15627/jd.2021.15
Heschong, M. T. L., Wymelenberg, V. D., Keven, M., Andersen, M., Digert, N., Fernandes, L., Keller, A., Loveland, J., McKay, H., Mistrick, R., Mosher, B., Reinhart, C., & Rogers, Z. (2012). Approved method: IES spatial daylight autonomy (sDA) and annual sunlight exposure (ASE). Illuminating Engineering Society (IES).
Jiang, Y., Qi, Z., Ran, S., Ma, Q., Dewancker, B. J., & Gao, W. (2024). A study on the daylighting, energy consumption, and climate adaptability of curved mesh shading based on the parametric performance design method. Sustainability, 16(13), 5549. https://doi.org/10.3390/su16135549
Khalaf, M., Ashrafian, T., & Demirci, C. (2019). Energy efficiency evaluation of different glazing and shading systems in a school building. E3S Web of Conferences, 111, 03052. https://doi.org/10.1051/e3sconf/201911103052
Kim, S., Shin, K., Kim, H., & Cho, Y. (2017). A study on the effectiveness of the horizontal shading device installation for passive control of buildings in South Korea. International Journal of Polymer Science, 2017, 1-11. https://doi.org/10.1155/2017/3025092
 
Lu, W. (2024). Dynamic shading and glazing technologies: improve energy, visual, and thermal performance. Energy and Built Environment, 5(2), 211-229.
Mohammadi, F., Mofidi Shomirani, S. M., & Tahbaz, M. (2020). Investigation and analysis of the effectiveness of dynamic daylight performance evaluation indices (daylight sufficiency and useful daylight illuminance) through sensitivity analysis: Case study of an elementary classroom in Tehran. ArmanShahr Architecture and Urban Planning Journal, 13(31). https://doi.org/10.22034/2020.113264 [In Persian]
Pilechiha, P., Mahdavinejad, M., Pour Rahimian, F., Carnemolla, P., & Seyedzadeh, S. (2020). Multi-objective optimisation framework for designing office windows: Quality of view, daylight, and energy efficiency. Applied Energy, 261, 114356. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.114356
Rana, M. J., Hasan, M. R., & Sobuz, M. H. R. (2021). An investigation on the impact of shading devices on energy consumption of commercial buildings in the contexts of subtropical climate. Smart and Sustainable Built Environment, 11(3), 661-691. https://doi.org/10.1108/SASBE-09-2020-0131
Reinhart, C. F. (2018). Daylighting handbook II. Daylight simulations, dynamic facades. Building Technology Press. ISBN: 978-0-578-40709-8
Sorooshnia, E., Rahnamayiezekavat, P., Rashidi, M., Sadeghi, M., & Samali, B. (2023). Passive intelligent kinetic external dynamic shade design for improving indoor comfort and minimizing energy consumption. Buildings, 13(4), 1090.
Talaei, M., & Sangin, H. (2024). Multi-objective optimization of energy and daylight performance for school envelopes in desert, semi-arid, and Mediterranean climates of Iran. Building and Environment, 255, 110870. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2024.110870
Uribe, D., Vera, S., Bustamante, W., McNeil, A., & Flamant, G. (2019). Impact of different control strategies of perforated curved louvers on the visual comfort and energy consumption of office buildings in different climates. Solar Energy, 190, 495-510. https://doi.org/10.1016/j.solener.2019.07.027
Wang, Z., Wang, W., Zhang, Y., Song, J., & Zhu, L. (2021). Research on energy-saving design strategies of libraries in severe cold regions: Taking a university in Xinjiang as an example. Energy Reports, 7, 1101-1113. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2021.09.160
Yang, X. C., & Yao, J. (2012). A comparative study on building energy performance between movable and fixed shading materials. Applied Mechanics and Materials, 164, 85-88. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amm.164.85
Yao, B., Salehi, A., Baghoolizadeh, M., Khairy, Y., & Baghaei, S. (2024). Multi-objective optimization of office egg shadings using NSGA-II to save energy consumption and enhance thermal and visual comfort. International Communications in Heat and Mass Transfer, 157, 107697.
Yao, J., Chow, D. H., & Chi, Y. (2016). Impact of manually controlled solar shades on indoor visual comfort. Sustainability, 8(8), 727. https://doi.org/10.3390/su8080727
Zhang, H., & Jiang, P. (2024). Optimization of the dynamic external shading control for railway stations in China based on energy use intensity (EUI) of lighting and HVAC systems. Buildings, 14(12), 3886.
معماری و شهرسازی پایدار
دوره 13، شماره 2
اسفند 1404
صفحه 151-166
فایل ها
هم رسانی
ارجاع به این مقاله
آمار