The role of the orientation of Isfahan houses in the natural lighting of spaces adjacent to the central courtyard: Historical houses of Isfahan city.
Subject Areas :
1 - Isfahan Branch (Khorasgan), Islamic Azad University, Isfahan, Iran.
Keywords: Solar Radiation Angle, Building Orientation, Illumination, Primary Spaces, Historical Courtyard Houses, Isfahan City.,
Abstract :
One of the influential factors in building design is their proper orientation regarding the placement of the sun and the optimal utilization of natural light. Research conducted on buildings constructed in Iran has referred to three orientations (directions): the orientation of urban buildings relative to sunlight, wind direction, and generally the appropriate use of optimal climatic conditions. This article aims to investigate the orientation of courtyard houses in the city of Isfahan, built during the Safavid and Qajar periods, and its impact on the illumination of facades and spaces situated in each direction. The main research question is based on the orientation of houses, both in terms of direction and angle, and how it has affected the illumination of facades and consequently the spaces. The purpose of this research is to study the role of the orientation of houses in the illumination of spaces. The method employed in this study is qualitative research, and data collection utilized both library and field methods, with data analysis conducted using descriptive methods. The results of this research indicate that the orientation of houses on a north-south axis in winter, based on the Isfahan pattern, performs better than other angles for Tehran-style illumination (winter-oriented). However, overall, none of the orientations had a significant impact on facade illumination. Nonetheless, the varied placement angles in historical houses not built according to the Isfahan pattern were not climate-dependent but rather created based on the shape of the land and its axial alignment.
1- توسلی، محمود(1360). ساخت شهر و معماری در اقلیم گرم و خشک ایران. تهران: دانشکده هنرهای زیبا، دانشگاه تهران.
2- طاهباز، منصوره( 1361 )، خورشید و جهتگیری ساختمان. تهران: انتشارات دانشگاه شهید بهشتی.
3- کسمایی، مرتضی(1382). اقلیم و معماری. تهران: نشر خاک.
4- نیکقدم، نیلوفر( 1394). استخراج الگوهای اقلیمی فضاهای عملکردی خانههای بومی بندر بوشهر. باغ نظر، 12(32)، 77-90.
5- Acosta, I., Campano, M. Á., Leslie, R., & Radetsky, L. (2019). Daylighting design for healthy environments: Analysis of educational spaces for optimal circadian stimulus. Solar Energy, 193, 584-596. doi:10.1016/j.solener.2019.10.004
6- Acosta, I., Leslie, R. P., & Figueiro, M. G. (2017). Analysis of circadian stimulus allowed by daylighting in hospital rooms. Lighting Research & Technology, 49(1), 49-61. doi:10.1177/1477153515592948
7- Bellia, L., & Fragliasso, F. (2021). Good places to live and sleep well: a literature review about the role of architecture in determining non-visual effects of light. International journal of environmental research and public health, 18(3), 1002. doi:10.3390/ijerph18031002
8- Bellia, L., Pedace, A., & Barbato, G. (2014). Winter and summer analysis of daylight characteristics in offices. Building and Environment, 81, 150-161. doi:10.1016/j.buildenv.2014.06.015
9- Cuce, E., Sher, F., Sadiq, H., Cuce, P. M., Guclu, T., & Besir, A. B. (2019). Sustainable ventilation strategies in buildings: CFD research. Sustainable Energy Technologies and Assessments, 36, 100540. doi:10.1016/j.seta.2019.100540
10- Hidayahtuljamilah Ramli, N. (2012). Re-adaptation of Malay house thermal comfort design elements into modern building elements–Case study of Selangor traditional Malay house & low energy building in malaysia. Iranica Journal of Energy & Environment, 3(5), 19–23.
11- Hosseini, S. N., & SheikhAnsari, I. (2022). A daylight assessment on visual and nonvisual effects of light shelves: a human-centered simulation-based approach. Journal of Daylighting, 9(1), 28-47. doi:10.15627/jd.2022.3
12- Hraška, J., & Hartman, P. (2014). Colour of external shading obstacles and circadian stimulus of indoor daylighting. Advanced Materials Research, 899, 283-287. doi:10.4028
13- Mardaljevic, J., Andersen, M., Roy, N., & Christoffersen, J. (2014). A framework for predicting the non-visual effects of daylight–Part II: The simulation model. Lighting research & technology, 46(4), 388-406. doi:10.1177/1477153513491873
14- Masoumi, H. R., Nejati, N., & Ahadi, A. A. (2017). Learning from the heritage architecture: Developing natural ventilation in compact urban form in hot-humid climate: Case study of Bushehr, Iran. International Journal of Architectural Heritage, 11(3), 415-432. doi:10.1080/15583058.2016.1238971
15- Potočnik, J., & Košir, M. (2021). Influence of geometrical and optical building parameters on the circadian daylighting of an office. Journal of Building Engineering, 42, 102402. doi:10.1016/j.jobe.2021.102402
16- Tahbaz, M., & Djalilian, S. (2008). Challenge of Vernacular Architecture and Modern Life Style – Case Study in Iran. Dublin: 25th Conference on Passive and Low Energy Architecture.
17- Yao, Q., Cai, W., Li, M., Hu, Z., Xue, P., & Dai, Q. (2020). Efficient circadian daylighting: A proposed equation, experimental validation, and the consequent importance of room surface reflectance. Energy and Buildings, 210, 109784.
فصلنامه پژوهشهای معماری نوین دوره 4 / شماره 1 (پیاپی 11) / بهار 1403
نقش رون اصفهانی در روشنایی طبیعی فضاهای مجاور حیاط مرکزی: خانههای تاریخی شهر اصفهان
ساناز رهروی پوده1 *
1_ واحد اصفهان (خوراسگان)، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران. (نویسنده مسئول)
تاریخ دریافت: [12/8/1402] تاریخ پذیرش: [21/11/1402]
چکیده
یکی از عوامل مؤثر در طراحی بناها، جهتگیری مناسب آنها نسبت به جهت قرارگیری خورشید و استفاده مطلوب از نور طبیعی است. در تحقیقات انجام‌شده دررابطه‌با بناهای ساخته‌شده در ایران به سه رون (جهت) اشاره‌شده که جهتگیری بناهای شهر، نسبت به نور خورشید، جهت باد و به‌طورکلی استفاده مناسب از شرایط بهینه از ویژگی‌های اقلیمی را مدنظر قرار داده است. سؤال اصلی تحقیق آن است که جهت قرارگیری خانهها چه برمبنای رون و چه برمبنای زاویه قرارگیری آنها در روشنایی نماها و به تبع آن فضاها چه نقشی داشته است؟ هدف از این تحقیق است که نقش جهت قرارگیری خانهها در روشنایی فضاها را موردمطالعه قرار دهد. روش به‌کاربرده شده در این پژوهش روش تحقیق به‌صورت کیفی و برای جمع‌آوری داده‌ها از روش کتابخانه‌ای و میدانی بهره برده شده و تحلیل داده‌ها بر اساس روش توصیفی و تفسیری انجام‌شده است. نتایج این تحقیق بیانگر آن است که کشیدگی خانه در محور شمالی- جنوبی در زمستان به‌صورت محدود برمبنای رون اصفهان بهتر از بقیه زاویههای قرارگیری دیگر برای روشنایی تهرانی (زمستان نشین) عمل میکند. اما درمجموع و در هیچ‌کدام از جهت‌ها تأثیر چشمگیری در روشنایی نماها نداشته‌اند. اما زاویههای قرارگیری متنوع در خانههای تاریخی که بر اساس رون اصفهان ساخته نشده‌اند، وابسته به شرایط اقلیمی نبوده و بیشتر بر اساس شکل زمین و کشیدگی محوری آن ایجادشده است.
واژگان کلیدی: زاویه تابش خورشید، جهتگیری ساختمان، روشنایی، فضاهای اصلی، خانههای تاریخی یک حیاط، شهر اصفهان.
1- مقدمه
استفاده از نور طبیعی خورشید نه‌تنها، نور مورداستفاده در فضاهای خانهها را تأمین میکند، بلکه استفاده از انرژی‌های فسیلی را به حداقل ممکن می‌رساند. در ایران عموماً ساختمان‌ها را بر اساس ویژگی‌های آب‌وهوایی هر منطقه می‌ساخته‌اند تا هم بتوانند از مصالح بوم آورد منطقه بهره‌مند شوند و هم بتوانند بیشترین استفاده مطلوب از انرژی‌های طبیعی را در ساختمان ببرند. دراین‌بین جهت قرارگیری ساختمان برای استفاده از روشنایی طبیعی روز حائز اهمیت بوده است. چراکه یکی از مهم‌ترین عوامل در استفاده بهینه از روشنایی روز جهت قرارگیری ساختمان بوده است و تحقیقات جامعی در این حیطه انجام‌نشده است. شناخت جهت قرارگیری بهینه ساختمان در جهت استفاده مناسب از روشنایی و به طبع آن گرمایش ساختمان در شهر اصفهان می‌تواند، مصرف انرژی‌های فسیلی را به حداقل رسانده و در جهت کاهش آلودگی‌های زیست‌محیطی نقش مؤثری ایفا کند.
ازاین‌رو هدف اصلی در این تحقیق بررسی جهت قرارگیری خانههای تاریخی شهر اصفهان ازنظر بهره‌مندی از روشنایی است و پیشنهاد بهترین جهت قرارگیری برای استفاده از روشنایی روز است. این پژوهش با استفاده از روش کیفی به تحلیل جهتگیری خانههای تاریخی شهر اصفهان می‌پردازد، به‌گونه‌ای که در ابتدا با استفاده از مطالعات میدانی خانههای تک حیاط ساخته‌شده در دوران صفوی و قاجار مورد شناسایی قرارگرفته، سپس جهت قرارگیری آنها مشخص‌شده و در ادامه با استفاده از نرم‌افزار رؤیت ترسیم‌شده‌اند و نقاله خورشیدی جهت تابش نور خورشید مورد تحلیل قرارگرفته‌اند. در این پژوهش سعی شده است با بررسی اقلیم شهر اصفهان و بررسی نمونه‌هایی از خانههای تاریخی این منطقه و میزان نور دریافتی آنها در فصول مختلف به سؤالات فوق پاسخ داده شود.
· جهت قرارگیری خانهها چه برمبنای رون و چه برمبنای زاویه قرارگیری آنها در روشنایی نماها و به تبع آن فضاها چه نقشی داشته است؟
· چه عواملی در شکل‌گیری و جهتگیری خانههای تاریخی شهر اصفهان نقش داشته‌اند؟
2- مرور مبانی نظری و پیشینه
طراحی معماری در تعیین خصوصیت روشنایی محیط داخلی بسیار تأثیرگذار است. مؤلفه‌های طراحی که ویژگی‌های نور را تغییر می‌دهند، به‌نوبه خود بر سیستم شبانه‌روزی بدن نیز تأثیر می‌گذارند. بر اساس پژوهشهای صورت گرفته، مؤلفه‌های معماری به‌شدت بر ویژگی‌های نور (سطوح نور، طیف، الگوهای زمانی و مکانی(مدت‌زمان قرار گرفتن در معرض نور، زمان و سابقه مواجهه قبلی با نور) مؤثر بر تأثیرات غیر بصری روشنایی تأثیرگذارند. طراحی در4 مقیاس طراحی شهری، طراحی معماری، طراحی داخلی و طراحی بر اساس تکنولوژی بر میزان دریافت نور و تحریک سیستم شبانه‌روزی بدن تأثیرگذار است. طراحی شهری متشکل از جهت، شکل ساختمان، وجود موانع در نزدیک ساختمان میزان نور، طیف و زمان دریافت نور در محیط داخلی را تغییر می‌دهد. اندازه و شکل پنجره‌ها، طول و عرض فضاها بر میزان نور و توزیع طیفی آن در محیط داخلی تأثیرگذارند. استفاده از فنّاوری‌ها مانند کاربرد مصالح شفاف و مات و سیستم‌های سایه‌انداز مانند پرده‌ها بر میزان نور دریافتی، نوع و توزیع طیفی نور مؤثر هستند. مؤلفه‌های طراحی داخلی مانند انعکاس سطوح، مکان مبلمان_های داخلی به‌نوبه خود در تحریک سیستم شبانه‌روزی از جهت تغییر میزان نور دریافتی محیط داخلی و تأثیر بر طیف و توزیع طیفی نور در فضا قابل‌بررسی هستند(Bellia & Fragliasso, 2021). محققانی با استفاده از ابزارهای شبیه‌سازی، پتانسیل غیر بصری نور روز را در طراحی‌های مختلف ساختمان موردمطالعه قرار داده‌اند. مطالعاتی تأثیرات غیر بصری آب‌وهوا، اندازه پنجره و موقعیت پنجره را بررسی کرده و عنوان داشتند که، حداقل اندازه پنجره موردنیاز برای دستیابی به محرک شبانه‌روزی مناسب به‌طور قابل‌توجهی برای هر مکان با آب‌وهوای مختلف متفاوت است (Mardaljevic, Andersen, Roy & Christoffersen, 2014). در همین راستا گروهی دیگر از پژوهشگران به بررسی ابعاد پنجره در تأثیرات غیر بصری نور پرداختند( Acosta, Campano, Leslie & Radetsky, 2019; Acosta, Leslie & Figueiro, 2017؛Bellia, Pedace & Barbato, 2014). پتوشنیک و کوسیر1(2021) تأثیر هندسی(عمق و عرض، نسبت پنجره به دیوار) و مؤلفه‌های نوری(انعکاس دیوارها،سقف،کف و قابلیت انتقال شیشه) اتاق را موردمطالعه قرار داده و بیان داشتند که مؤلفه‌های پنجره(نسبت پنجره به دیوار و جنس شیشه) تأثیرگذارترین عوامل هندسی و نوری ساختمان در تأثیرات بصری و غیر بصری نور هستند.
واسطه‌های رسیدن نور روز به چشم انسان، مانند تأثیر نوع شیشه (Potočnik & Košir, 2021) و بازتاب سطح اتاق(Potočnik & Košir, 2021; Mardaljevic et al., 2014; Bellia et al., 2014; Acosta et al., 2017; Acosta et al., 2019; Yao, Cai, Li, Hu, Xue & Dai, 2020; Hraška & Hartman, 2014) نیز موردمطالعه قرارگرفته تا نحوه دسترسی‌های مختلف به نور روز تعیین شود. عده‌ای به بررسی تأثیر انواع سایبان بر تأثیرات غیر بصری نور روز بر کارکنان اداری پرداخته و به این نتیجه رسیدند که سایبان‌ها در ارائه تأثیرات غیر بصری نور بر کارکنان اداری نقش چندانی ندارند(Hosseini & SheikhAnsari, 2022) مطالعات محدودی در مورد جهت قرارگیری خانهها انجام‌شده است. تحقیقاتی که در مورد جهت قرارگیری شهرهای ایران انجام شهری است بیانگر آن است که سه رون (جهت) در ایران وجود دارد، رون راسته که جهت آن شمال شرقی - جنوب غربی است، رون اصفهان که شمال غربی - جنوب شرقی است، رون کرمانی شرقی - غربی است. مطالعاتی در مورد جهت قرارگیری خانهها در شهرهایی همچون تبریز انجام‌شده است. عده‌ای نیز عواملی همچون میزان نیاز به فضای خصوصی، کنترل صدا و باد و تابش آفتاب، شیب زمین را در انتخاب جهت قرارگیری بنا مؤثر دانسته‌اند (کسمایی، 1382؛ توسلی، 1360؛ طاهباز، 1361). عده‌ای جهتگیری ساختمان را برمبنای فصول سرد و گرم موردبررسی قرار داده‌اند به‌گونه‌ای که در فصل سرد بیشترین میزان ورود نور طبیعی و کمترین میزان نفوذ اشعه خورشید به داخل وجود داشته باشد مطالعاتی نیز به بررسی جهتگیری خانهها در جهت تهویه هوا در فضاهای داخلی پرداخته‌اند (Ramli, 2012; Masoumi, Nejati & Ahadi, 2017; Cuce, Sher, Sadiq, Cuce, Guclu & Besir, 2019). عده‌ای بر این باورند که خانههای سنتی ایران و ساخت آنها بر اساس مؤلفه‌های اقلیمی انجام‌شده است (Tahbaz & Djalilian, 2008). همچنین مطالعاتی در مورد استخراج الگوهای اقلیمی فضاهای عملکردی خانهها انجام‌شده است که می‌توان به خانههای بوشهر اشاره کرد که در این مطالعات به جهت قرارگیری خانهها نیز اشاره‌شده است (نیکقدم، 1394). با توجه به اینکه در این مطالعات به جهتگیری بنا تأکید شده است، اما هیچ‌کدام از پژوهش‌ها به بررسی وجهت گیری خانههای قرارگرفته بر اساس رون اصفهانی، کرمانی و راسته نپرداخته‌اند. پژوهش روبه‌رو، به دنبال آن بوده که خانههای تاریخی اصفهان را مورد تحلیل قرار داده و جهت قرارگیری آنها را با رون اصفهانی مورد ارزیابی قرار دهد و مناسب‌ترین جهت برای قرارگیری خانههای تاریخی را در جهت استفاده بهینه از نور روز در جهت روشنایی معرفی کند.
3- روش‌شناسی
روش تحقیق در این مقاله به‌صورت کیفی بوده و با استفاده از مطالعات کتابخانه‌ای و میدانی سعی در استخراج نمونه‌های موردبررسی شده است. انتخاب نمونه‌ها در دو مرحله و به‌صورت هدفمند انجام‌شده است. به‌گونه‌ای که جامعه آماری خانههای اصفهان موردبررسی قرارگرفته و سپس از خانههای پراکنده در حومه شهر صرفه نظر شد؛ بر اساس سه شاخصه: تعداد حیاط (1 حیاطِ) و تعداد وجوه ساخت (3 یا 4 طرف ساخت)، تعداد 86 خانه انتخاب‌شده است. به‌گونه‌ای که بر اساس اسناد تاریخی و شفاهی کمترین دخل و تصرف در ساختار شکلی فضاهای اصلی خانه و ارتباطات فضایی بین آنها انجام‌شده باشد؛ ازآنجاکه بعضی از حیاط‌ها به شکل مربع نزدیک هستند، این نمونه‌ها حذف شدند، همچنین خانه‌هایی که دارای چندین حیاط هستند نیز حذف شدند چراکه در عمده موارد، در یک‌خانه با حیاط‌های متعدد، جهت حیاط‌ها با یکدیگر متفاوت بوده است (مانند خانه قزوینی‌ها). سپس تعداد وجوه ساخت برای تعیین نمونه‌های آماری مدنظر قرارگرفته است، ازآنجاکه در جامعه آماری خانههای یک‌طرف ساخت و دو طرف ساخت نیز وجود دارند، برای بررسی نور روز در فصول مختلف به فضاها، نیاز به خانه‌هایی بود که تعداد وجوه ساخت آنها تا حد ممکن بیشتر باشد؛ بنابراین خانه‌هایی با تعداد وجوه ساخت 3 و 4 جهت ساخت مورد انتخاب واقع‌شده‌اند. ازآنجاکه خانههای مورد انتخاب دارای حیاط‌های مستطیل شکل هستند، بر اساس جهت قرارگیری حیاط خانهها به دودسته (شمالی- جنوبی و شرقی- غربی) طبقه‌بندی‌شده‌اند؛ لازم به ذکر است که این جهت‌ها به‌صورت 90 درجه موازی و یا عمود بر جهت‌های جغرافیایی نبوده‌اند و با استفاده از نقشه‌های مستخرج از گوگل و نقشه‌های (جی، آی، اس2) شهرداری‌های مناطق مختلف، سعی دریافتن اختلاف زاویه‌ی دقیق حیاط خانهها نسبت به جهت‌های جغرافیایی شده است و اگر زاویه متشکل از جهت کشیدگی حیاط با محور شمال کمتر از 45 درجه بوده، جهت کشیدگی حیاط شمالی- جنوبی و اگر بیشتر از 45 درجه بوده، خانه شرقی- غربی معرفی‌شده است. پس از انتخاب 8 نمونه از خانههای قرارگرفته در جامعه آماری، فضاهای اصلی استخراج و در راستای اهداف پژوهش تمامی خانههای مطالعاتی با استفاده از نرم‌افزار رؤیت ترسیم‌شده و نقاله خورشیدی برای تعیین بررسی تابش خورشید در طول روز و در فصول تابستان و زمستان در دو حالت موردبررسی قرار گرفت: 1 -بررسی زاویه تابش خورشید بر اساس زاویه قرارگیری خانهها نسبت به محور شمال در فصول تابستان و زمستان 2- زاویه تابش خورشید بر اساس زاویه قرارگیری خانهها بر اساس رون اصفهان؛ سپس با استفاده از نرم‌افزار رؤیت ترسیم‌های سه‌بعدی خانهها انجام و نقاله خورشیدی برای تعیین میزان تابش خورشید در فضول و ساعات روز بر روی خانهها قرار داده شد. لازم به ذکر است که مشاهدات چگونگی تابش نور بر نماها با استفاده از نرم‌افزار revit به‌عنوان ابزاری جهت ثبت مستندات انجام‌شده است و روش تحلیل داده‌ها به‌صورت توصیفی و تفسیری است.
4- یافته‌ها
1-4- فضاهای اصلی (تهرانی، تالار) و فرعی (اتاق پاییز نشین، اتاق بهار نشین) در خانههای تاریخی و موقعیت قرارگیری آنها
در خانههای تاریخی دو محور عمودی وجود دارد که یکی از آنها به‌عنوان محور اصلی و دارای طول زیادی معرفی می‌شود و دیگری محور فرعی با طول کمتر است که هر دو از وسط اضلاع حیاط می‌گذرند و فضاهای اصلی (تهرانی و تالار) و فضاهای فرعی (پاییز نشین و بهار نشین) در راستای این محورها شکل می‌گیرند. تهرانی فضایی است که نسبت به بقیه فضاها از ارزش بالایی برخوردار بوده و در همه خانههای اصفهان، این فضا بیشتر از بقیه فضاها ساخته‌شده است. تهرانی برای پذیرایی از مهمان ساخته می‌شده است و در امتداد محور طولی که از وسط اضلاع حیاط عبور میکند قرار می‌گیرد که بر اساس جهت کشیدگی شکل زمین در جهت شمال و یا غرب حیاط قرار می‌گیرد. فضای دیگر تالار است که محلی برای نشستن و خواب بوده و در ضلع روبه‌روی تهرانی قرار می‌گرفته است و درجایی که شدت تابش خورشید به آن ضلع کمتر بوده ساخته می‌شده که این فضا نیز مانند تهرانی، بسته به کشیدگی شکل زمین، جهت قرارگیری آن (جنوب و شرق) است. اتاق‌های دیگر اتاق‌های پاییز نشین و بهار نشین هستند که بر اساس نور خورشید و شرایط اقلیمی به ترتیب در فصل پاییز و بهار مورداستفاده قرار می‌گرفته‌اند. تالار، اتاق‌های پاییز نشین و بهار نشین به ترتیب بعد از تهرانی حائز اهمیت بوده و در بعضی از خانهها ساخته نشده‌اند (جدول (1)).
جدول (1): محل قرارگیری فضاهای اصلی و فرعی نسبت به جهت کشیدگی حیاط (منبع: نگارنده)
محل قرارگیری فضاهای اصلی در خانههای تاریخی شهر اصفهان | ||||||||
کشیدگی حیاط | نام فضا | |||||||
اتاق غربی | اتاق شرقی | تالار | تهرانی | |||||
شمالی - جنوبی |
|
|
|
| ||||
شرقی - غربی |
|
|
|
| ||||
2-4- جهت قرارگیری خانههای نمونه‌های موردمطالعه
در نمونه‌های موردمطالعه در پژوهش فوق، جهت قرارگیری ساختمان نسبت به جهت‌های جغرافیایی موردبررسی قرارگرفته است. در همه موارد راستای قرارگیری خانه با رون اصفهان (شمال غربی - جنوب شرقی) متفاوت بوده است و فقط جهت قرارگیری خانه لباف به رون اصفهان نزدیک است (32 درجه به سمت غرب) (جدول (1)).
جدول (2): گونه شناسی حیاط‌های نمونه مطالعاتی بر اساس شکل، تعداد وجوه ساخت و جهت قرارگیری حیاط نسبت به جهت شمال (منبع: نگارنده)
ردیف | نام خانه | تعداد حیاط | شکل حیاط | تعداد جبهه‌های ساخت | جهت کشیدگی حیاط | نقشه هوایی منطقه | اختلاف زاویه محور طولی حیاط با محور شمال |
1 | چرمی | 1 |
|
| شمالی - جنوبی |
|
