کد مقاله : arch-46005 بازدید : 1647 صفحه: 55 - 70

نوع مقاله: پژوهشی

بررسی راهکارهای بهره¬وری مناسب از نور روز به‌منظور ارتقای کیفیت فضای داخلی (نمونۀ موردی کانال¬های نوری)

محورهای موضوعی :

1 - استادیار گروه معماری، مؤسسه آموزش عالی فردوس، مشهد، ایران.
2 - دانشجوی کارشناسی ارشد معماری داخلی، مؤسسه آموزش عالی فردوس، مشهد، ایران.

تاریخ دریافت : 1401/08/24 تاریخ پذیرش : 1402/01/08 تاریخ انتشار : 1402/06/23

کلید واژه: نور روز, معماری داخلی, ارتقای کیفیت فضای داخلی, ابزارهای انتقال نور, کانال¬های نوری.,

چکیده مقاله :

به‌کارگیری مناسب نور و روشنایی طبیعی در فضای داخلی می‌تواند علاوه بر ایجاد آسایش بصری، تأثیرات مثبتی را بر سلامت جسمی و روحی، رفتارها و نگرش‌ها، همچنین حالات و عملکرد ساکنان داشته باشد. همچنین نور روز طبیعی می‌تواند تقاضا برای سیستم روشنایی الکتریکی را کاهش دهد، لذا پرداختن به این مهم در محیط¬های داخلی ضروری است. هدف کلی این پژوهش، شناخت نقش نور روز در جهت ارتقای کیفیت فضای داخلی و افزایش سلامت انسان و نیز ارائه راهکار استفادۀ بهینه از نور خورشید است. در این راستا به دنبال پاسخگویی به این پرسش است که نور روز را چگونه می¬توان به فضای داخل منتقل نمود و وجود آنچه تأثیراتی بر ابعاد مختلف سلامت مخاطب دارد؟ روش پژوهش حاضر به لحاظ ماهیت کیفی و به لحاظ هدف کاربردی است و جهت گردآوری اطلاعات، از روش مطالعات کتابخانه¬ای و اسنادی استفاده شده است. نتایج پژوهش حاضر بر اهمیت نقش و مفهوم نور روز در فضاهای داخلی و چگونگی بهره¬وری مناسب از آن پرداخته است و نشان می¬دهد که نورگیری توسط کانال¬های نوری باکیفیت بالاتری نسبت به نورگیری مستقیم از پوستۀ ساختمان و یا نورگیرهای سنتی انجام می¬شود. درنتیجه می¬توان گفت کانال¬ نوری انتخاب مناسبی برای انتقال نور روز است. این سیستم نور روز را با کیفیت بالا به عمق ساختمان انتقال داده و روشنایی فضاهای فاقد نور روز را تأمین نموده و درنهایت با پاسخ‌دهی به نیازهای انسان، موجب ارتقای کیفیت فضاهای داخلی و سلامت جسمانی، روحی، اجتماعی و ادراکی در انسان می¬شود؛ بنابراین می¬توان از کانال نوری به‌عنوان یکی از روش¬های مؤثر استفاده از نور روز بهره برد.

چکیده انگلیسی:

In addition to creating visual comfort, the proper use of light and natural lighting in the interior can have positive effects on the physical and mental health, behaviors and attitudes, as well as the moods and performance of the residents. Also, natural daylight can reduce the demand for electric lighting system, so it is necessary to address this issue in indoor environments. The general purpose of this research is to understand the role of daylight in order to improve the quality of indoor space and increase human health, as well as to provide a solution for the optimal use of sunlight. In this regard, it seeks to answer the question of how daylight can be transferred to the interior space and what effects does its existence have on the various aspects of the audience's health? The method of the present research is qualitative in nature and practical in terms of purpose, and the method of library and documentary studies has been used to collect information. The results of the current research have discussed the importance of the role and concept of daylight in interior spaces and how to use it properly and show that lighting is done by high-quality light channels compared to direct lighting from the building shell or traditional skylights. to be As a result, it can be said that the optical channel is a suitable choice for the transmission of daylight. This system transmits high-quality daylight to the depth of the building and provides lighting for spaces without daylight, and finally by responding to human needs, it improves the quality of indoor spaces and the physical, mental, social and cognitive health of humans. ; Therefore, the optical channel can be used as one of the effective methods of using daylight.

منابع و مأخذ:

1- اسحاقی، سمیرا؛ و ابراهیمی¬نژاد، سمیه(1391). بررسی فنی کاربرد لوله¬های نوری خورشیدی Solar Light Pipes جهت کاهش مصرف برق. دومین همایش بین¬المللی انرژی باد و خورشید، تهران، 1-6.
2- اعرابی، نیلوفر؛ و قربانی پارام، افشین(1395). بررسی نور طبیعی در طراحی معماری با رویکرد کاهش مصرف انرژی. اولین همایش ملی معماری ماندگار.
3- امیری، سید یوسف؛ و پورعلی، محمد امین(1395). بهره¬گیری از نور طبیعی روز در ساختمان¬ها با استفاده از لوله¬های خورشیدی. اولین کنفرانس بین‌المللی و سومین کنفرانس ملی معماری و منظر شهری پایدار.
4- اوانز، چارلز بنجامین شفر(1397). نور روز در معماری. ترجمه هوری عدل طباطبایی و شهرام پوردیهمی. تهران: نشر نخستین.
5- بوبکری، محمد(1398). روشنایی طبیعی؛ استراتژی¬های ساختمان با رویکرد معماری و سلامتی. ترجمه سیاوش شادابی. تهران: یزدا.
6- خلج، طیبه؛ و کریمی، سپیده(1394). بکارگیری انرژی‌های تجدیدپذیر و توسعه پایدار و تأثیرات آن در معماری پایدار. کنفرانس بین¬المللی پژوهش¬های نوین در عمران، معماری و شهرسازی.
7- رنجبر، روژین؛ و پارام، افشین(1395). معماری داخلی تاثیر نورپردازی در طراحی کافه. اولین همایش ملی معماری ماندگار نگاهی به آینده.
8- زارع، فائزه؛ و حیدری، شاهین(1393). طراحي معماري با بهره¬گيري از روشنايي طبيعي رويکردي در طراحي کتابخانه براي شهر تهران. هویت شهر، 9(24)، 55-64.
9- سالی، آنتونی(1398). بنیان مفهومی طراحی داخلی. ترجمه آزاده فرزادپور. مشهد: کتابکده کسری.
10- سورتیجی، سپیده؛ لؤلؤیی، کیوان؛ حسینی تازه¬آبادی، سیده معصومه؛ و باقری‌زاده، راضیه(1392). بررسی تأثیر نور عبوری از شیشه¬های رنگی در نورپردازی داخلی ساختمان بر رفتار انسان. سومین همایش ملی معماری داخلی و دکوراسیون.
11- شهری، رضا؛ و زمانی، حیدر(1395). تحلیل و بررسی منابع نامتعارف تولید انرژی در راستای بهینه‌سازی مصرف انرژی و توسعۀ معماری پایدار. سومین کنفرانس بین¬المللی پژوهش در مهندسی، علوم و تکنولوژی، 1-14.
12- صفربیرانوند، مهرنوش؛ و شریفی، مهدی(1397). تحلیل ساختار و چیدمان پلان¬های مسکونی در راستای بهره¬گیری از روشنایی طبیعی نور خورشید نمونه موردی: منازل مسکونی شهر خرم‌آباد. معماری‌شناسی، 1(5)، 1-8.
13- صیامیان، فرناز؛ و مظفری¬قادیکلائی، فاطمه(1400). لوله¬های نوری راهکاری برای صرفه‌جویی در مصرف انرژی ساختمان¬ها. معماری سبز، 7(4)، 35-46.
14- طهماسبی، مرضیه؛ و دانشجو، خسرو(1401). تحقق منظر پایدار با برقراری ارتباط دوباره انسان و طبیعت. پژوهش¬های معماری نوین 2(1)، 61-72. 20.1001.1.28209818.1401.2.1.3.8dor:
15- عابد، فرزانه؛ و اوبایی، پانیذ(1396). راهکارهای نوین همنشینی تکنولوژی و طبیعت در ساختمان‌ها به‌منظور بهره‌گیری از منبع بی‌پایان نور. کنفرانس ملی رهیافت¬های نو در مهندسی عمران و معماری، 1-13.
16- فیضی، محسن؛ مهدی¬زاده¬سراج، فاطمه؛ و قلی¬پور گشنیانی، مصطفی(1394). بررسی راهکارهای بهبود بهره¬وری روشنایی نورگیر در بافت¬های متراکم و ساختمان¬های پلان عمیق. دومین کنفرانس بین¬المللی پژوهش در علوم و تکنولوژی، 1-19.
17- گریملی، کریس؛ و لاو، می¬می(1399). طراحی داخلی. ترجمه سمیه سادات حسینی و اکبر دبستانی. مشهد: کتابکده کسری.
18- مهدوی‌نژاد، محمد جواد؛ بمانیان، محمدرضا(1391). تخمین کارایی کانال¬های انتقال نور افقی در ساختمان¬های عمیق. هنرهای زیبا- معماری و شهرسازی، 17(4)، 41-48. 10.22059/JFAUP.2012.36364doi:
19- Abdul-Rahman, H., & Wang, C. (2010). Limitations in current day lighting related solar concentration devices: A critical review. International Journal of the Physical Sciences, 5(18), 2730-2756.
20- Attalla, M. I., Serra, R. G., Vassollo, A. M., & Wilson, M. A. (1988). Structure of ancient buried wood from Phyllocladus trichomanoides. Organic geochemistry, 12(3), 235-244. doi:10.1016/0146-6380(88)90261-6
21- Babarinde, T. D., & Alibaba, H. Z. (2018). Achieving visual comfort through solatube daylighting devices in residential buildings in Nigeria. International Journal of Scientific & Engineering Research, 9(1), 118-125.
22- Balabel, A., Alwetaishi, M., Abdelhafiz, A., Issa, U., Sharaky, I. A., Shamseldin, A. K., ... & Al-Harthi, M. (2022). Potential of Solatube technology as passive daylight systems for sustainable buildings in Saudi Arabia. Alexandria Engineering Journal, 61(1), 339-353. doi:10.1016/j.aej.2021.06.001
23- Bouwwereld. (2019). Retrieved from https://www.bouwwereld.nl/?s=solatube&submit=.
24- Chavan, B., Jain, N., & Gudhka, D. (2022). Luminous–A Solar Tube Lighting Device. International Journal of Enhanced Research in Science, Technology & Engineering, 11(3), 35-45.
25- Fauziah, D., Hadiatna, F., Waluyo, W., & Wahyudin, M. (2021). Hybrid lighting system with solatube for room without ventilation as smart energy saving. ELKOMIKA: Jurnal Teknik Energi Elektrik, Teknik Telekomunikasi, & Teknik Elektronika, 9(1), 192-202.
26- Koerniawan, S. D., Adriansyah, A., & Shamsudin, A. U. (2022). Design for Optimization of Solatube Lighting System and Lights with GA-PID Controller. International Journal of Electrical, Energy and Power System Engineering, 5(2), 55-60.
27- Mehrabian, A., & Russell, J. A. (1974). An approach to environmental psychology. the MIT Press.
28- Solatube. (2024). Retrieved from https://solatube.com/residential/tubular-skylights/.
29- Sunpipe . (2023). Retrieved https://www.Sunpipe.com.hk.

متن کامل:

بررسی راهکارهای بهرهوری مناسب از نور روز به‌منظور ارتقای کیفیت فضای داخلی (نمونۀ موردی کانالهای نوری)

سیده مریم مجتبوی1*، شکیلا صداقت2

1-استادیار گروه معماری، مؤسسه آموزش عالی فردوس، مشهد، ایران. (نویسندۀ مسئول)

Mojtabavi_m@yahoo.com

2- دانشجوی کارشناسی ارشد معماری داخلی، مؤسسه آموزش عالی فردوس، مشهد، ایران.

Shakila.sdq76@gmail.com

تاریخ دریافت: [24/8/1401] تاریخ پذیرش: [8/1/1402]

چکیده

به‌کارگیری مناسب نور و روشنایی طبیعی در فضای داخلی می‌تواند علاوه بر ایجاد آسایش بصری، تأثیرات مثبتی را بر سلامت جسمی و روحی، رفتارها و نگرش‌ها، همچنین حالات و عملکرد ساکنان داشته باشد. همچنین نور روز طبیعی می‌تواند تقاضا برای سیستم روشنایی الکتریکی را کاهش دهد، لذا پرداختن به این مهم در محیطهای داخلی ضروری است. هدف کلی این پژوهش، شناخت نقش نور روز در جهت ارتقای کیفیت فضای داخلی و افزایش سلامت انسان و نیز ارائه راهکار استفادۀ بهینه از نور خورشید است. در این راستا به دنبال پاسخگویی به این پرسش است که نور روز را چگونه میتوان به فضای داخل منتقل نمود و وجود آنچه تأثیراتی بر ابعاد مختلف سلامت مخاطب دارد؟ روش پژوهش حاضر به لحاظ ماهیت کیفی و به لحاظ هدف کاربردی است و جهت گردآوری اطلاعات، از روش مطالعات کتابخانهای و اسنادی استفاده شده است. نتایج پژوهش حاضر بر اهمیت نقش و مفهوم نور روز در فضاهای داخلی و چگونگی بهرهوری مناسب از آن پرداخته است و نشان میدهد که نورگیری توسط کانالهای نوری باکیفیت بالاتری نسبت به نورگیری مستقیم از پوستۀ ساختمان و یا نورگیرهای سنتی انجام میشود. درنتیجه میتوان گفت کانال نوری انتخاب مناسبی برای انتقال نور روز است. این سیستم نور روز را با کیفیت بالا به عمق ساختمان انتقال داده و روشنایی فضاهای فاقد نور روز را تأمین نموده و درنهایت با پاسخ‌دهی به نیازهای انسان، موجب ارتقای کیفیت فضاهای داخلی و سلامت جسمانی، روحی، اجتماعی و ادراکی در انسان میشود؛ بنابراین میتوان از کانال نوری به‌عنوان یکی از روشهای مؤثر استفاده از نور روز بهره برد.

واژگان کلیدی: نور روز، معماری داخلی، ارتقای کیفیت فضای داخلی، ابزارهای انتقال نور، کانالهای نوری.

1- مقدمه

به‌موازات موج وسیع صنعتی‌شدن و رشد مظاهر زندگی مدرن، با شکل‌گیری ساخت‌وسازهای انبوه، برخی از نیازهای آدمی نادیده گرفته شده است. یکی از موضوعاتی که در روند صنعتی‌شدن مورد غفلت واقع شده توجه به نور روز است. درحالی‌که نور روز از موضوعات مهم در معماری و معماری داخلی است. توجه و علاقهای که انسانها در طول سالیان متمادی نسبت به نور خورشید نشان دادهاند، حاکی از اهمیت آن برای بشر بوده است (مهدوی‌نژاد و بمانیان، 1391). معماری سنتی، سرشار از نمونههایی است که در آن نور طبیعی به شکلی هدفمند و کاربردی وارد فضا می‌شود و این موضوع اهمیت ویژۀ نقش نور در زندگی انسان را نشان می‌دهد. سالیان زیادی است که در طول تاریخ استفاده از نور هم از لحاظ معنوی و اعتقادی و هم از لحاظ عملکردی در محیط موردتوجه قرار گرفته است. از تأثیرات مثبت نور روز بر جسم و روح انسان میتوان به تحریک هورمونهای شادی‌بخش و همچنین جذب ویتامین D در بدن اشاره کرد. استفادۀ مناسب و حداکثری از نور روز، می‌تواند موجب کاهش استفاده از نورهای مصنوعی شود (بوبکری، 1398).

در خصوص بهرهوری از نور روز یکی از موارد بسیار مهمی که مورد توجه طراحان قرار گرفته است؛ مفاهیمی چون انرژیهای تجدیدپذیر است. کارشناسان بر آن شدند که با استفاده از انرژی‌های پاك به‌جای انرژیهای محدود فسیلی، از خطرات و چالشهای ایجاد شده ممانعت کنند (شهری و زمانی، 1395). انرژیهای تجدیدپذیر بیپایان بوده، به طبیعت آسیبی نمیرسانند و قابل‌دسترس همگان است. انرژیهای تجدیدپذیر باید باتوجه ‌به جنبههای مختلف زندگی انسان در سالهای آینده جایگزین سوختهای فسیلی شوند؛ بنابراین انرژی خورشیدی به دلیل ارزان‌بودن و دردسترس‌بودن، جهت تأمین برق، گزینۀ مناسبی است (Balabel, Alwetaishi, Abdelhafiz, Issa, Sharaky, Shamseldin et al., 2022). یکی از مؤثرترین ابزارهای بهرهگیری از نور طبیعی و کاهش مصرف نور مصنوعی، کانالهای نوری است که راه‌حل مناسبی برای اصلاح شرایط روشنایی در ساختمانهای با عمق زیاد است و نور طبیعی را به داخل فضا هدایت می‌کند، به همین دلیل اخیراً موردتوجه بسیاری از محققین قرار گرفته است. کانالهای نوری، نور خورشید جمع‌آوری شده را از طریق یک لولۀ بازتابنده به داخل فضا منتقل میکنند و این نور درنهایت در داخل فضا پخش میشود. کانالهای نوری به‌عنوان یک فناوری نوآورانه در نظر گرفته میشوند که قادر به انتقال و توزیع نور طبیعی خورشید بدون انتقال حرارت هستند (Balabel et al., 2022).

نیروی خورشیدی از طبیعت سرچشمه می‌گیرد و انسان در تولید آن دخالتی ندارد. فناوری ساده، کاهش آلودگی هوا و محیط‌زیست و از همه مهم‌تر ذخیره‌شدن سوخت‌های فسیلی برای آینده، از دلایل لزوم استفاده از انرژی خورشیدی هستند (خلج و کریمی، 1394). طبق مطالعات به‌عمل‌آمده نور طبیعی و به‌خصوص نور روز نه‌تنها در بهبود اختلالات روانی و افسردگی تأثیر داشته؛ بلکه در پیشگیری و درمان بیماری‌های جسمی نیز تأثیرگذار است. از پیامدهای توجه نکردن به استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر به‌خصوص نور روز و تأثیر آن بر محیطها و همچنین کاربران میتوان به اتلاف انرژی، تخریب محیط‌زیست و کاهش کیفیت فضاهای زندگی اشاره نمود.

برخی از فضاهای داخلی امکان استفاده از نور طبیعی را ندارند و تا 24 ساعت از منبع نور الکتریکی استفاده میکنند، بنابراین میتوان با استفاده از کانال نوری، نور روز را جایگزین نور مصنوعی کرد (Fauziah, Hadiatna, Waluyo & Wahyudin, 2021). ورود نور به ساختمان به روش سنتی توسط پنجرهها، امکان روشنایی یکنواخت برای تمامی فضا را فراهم نمیکند و تا عمق اندکی از فضا، امکان نفوذ نور وجود دارد. بافاصله گرفتن از پنجره سطح روشنایی کم و حرارت زیاد موجب عدم آسایش حرارتی برای مخاطب میشود (Chavan, Jain & Gudhka, 2022). این سیستم به دلیل انتقال نور روز به داخل فضا بدون ایجاد حرارت و یا خیرگی و درخشندگی انتخاب مناسبی است و ازآن‌جهت که نور خورشید از منابع انرژی تجدیدپذیر بوده و نیز استفاده از نور روز برای سلامت انسان و نیز افزایش کیفیت محیط لازم است توجه به این سیستم ضروری است؛ بنابراین شناخت کانالهای نوری به دلیل انتقال نور روز باکیفیت به محیط داخل، بدون ایجاد حرارت و خیرگی، به‌عنوان سیستمی کارآمد جهت حفظ و بهکارگیری مؤثر نور روز و صرفهجویی در مصرف انرژی امری ضروری به نظر میرسد.

باتوجه ‌به این موضوع که طراحی محیط متناسب با نیاز کاربر از موضوعات مهم و جهان‌شمول به‌حساب میآید، ازجمله اهداف این پژوهش دستیابی به شناخت راهکارهای استفادۀ بهینه از نور خورشید و همچنین نقش آن در جهت ارتقای کیفیت فضای داخل و درنتیجه رضایتمندی کاربران است. در این راستا به بررسی و شناخت کانالهای نوری در جهت دستیابی به اهداف این پژوهش پرداخته میشود. برای دستیابی به این اهداف، پژوهش در پی پاسخگویی به این سؤالات است که:

· راهکارهای ورود نور روز به ساختمان کداماند؟

· چگونه میتوان نور روز را به محیط داخل منتقل نمود؟

· نور روز چه تأثیراتی بر ابعاد مختلف جسمانی، اجتماعی، روحی و ادراکی مخاطب میتواند داشته باشد؟

· کانالهای نوری چگونه میتوانند موجب ارتقای سلامت شوند؟

برای رسیدن به پاسخ این سؤالات در ابتدا نیاز به شناخت رفتارها و تأثیرات مختلف نور است. همچنین نیاز به شناخت راهکارهای مناسب برخورد با آن در معماری است. در ادامه به بیان نحوۀ استفادۀ مناسب از کانالهای نوری به‌عنوان یکی از مؤثرترین روشهای استفاده بهینه از نور روز از بین راهکارهای بهرهوری مناسب از نور روز پرداخته شده است و نقش استفاده از نور روز را در ارتقای کیفیت فضای معماری موردبررسی قرار گفته است.

2- مرور مبانی نظری و پیشینه

در راستای بررسی کانالهای نوری به‌عنوان یکی از راههای بهرهوری از نور روز، به بررسی مقالات مرتبط با نور روز و راههای بهرهوری مناسب از آن در پیشینۀ تحقیق پرداخته شده است که به مهمترین آن‌ها اشاره میگردد.

سورتیجی، لؤلؤیی، حسینی تازه‌آبادی و باقری‌زاده (1392) در مقالۀ «بررسی تأثیر نور عبوری از شیشههای رنگی در نورپردازی داخلی ساختمان بر رفتار انسان» بیان داشتهاند که بینایی به‌عنوان مهم‌ترین حس انتقالی، احساسات را به مغز انسان منتقل میکنند. دراین‌بین، نور از اهمیت بسزایی برخوردار است و نحوۀ نورپردازی فضا تا حدود زیادی بر رفتارها، روحیات، بازدهی و کارایی افراد تأثیرگذار است. رنجبر و پارام (1395) در مقاله «معماری داخلی تأثیر نورپردازی در طراحی کافه» اشاره کردهاند در میان تمامی حواس، حس بصری مهمترین نقش را در ادراك فضاها ایفا میکند. هر آنچه که توسط حس بصری دریافت میشود به مدد نور درك میگردد. نورپردازی هدفمند به فهم بهتر موضوعات و معماری کمک میکند. همچنین درصورتی‌که نورپردازی به‌صورت ناصحیح انجام گیرد، به‌جای بهبود کیفیت فضا بسیاری از ناهنجاریهای اجتماعی را موجب میشود. امیری و پورعلی (1395) در خصوص مصرف انرژی در مقاله‌ای با عنوان «بهرهگیری از نور طبیعی روز در ساختمانها با استفاده از لولههای خورشیدی» به این نتیجه دست یافتند که امروزه ساختمان‌ها، از مصرف‌کنندهترین بخشها در ارتباط با مصرف انرژی الکتریکی هستند، لذا صرفه‌جویی اقتصادی، صرفه‌جویی در مصرف انرژی، برهم نزدن بنیانهای زیست‌محیطی به دلیل استفاده حداقل از انرژیهای فسیلی و درنتیجه به حداقل رساندن گازهای گلخانهای، دلایل محکمی بر لزوم استفاده از نور طبیعی هستند. زارع و حیدری (1393) در مقالۀ «طراحي معماري با بهرهگيري از روشنايي طبيعي رويکردي در طراحي کتابخانه براي شهر تهران» سیستمهای انتقال نور را روشی کارآمد در استفادۀ بهینه از نور روز دانستهاند و معتقدند که استفاده از نور روز موجب کاهش مصرف انرژیهای تجدیدناپذیر می‌گردد.

از طریق روشهای بسیاری میتوان نور را به داخل هدایت کرد که به‌طورکلی شامل دودسته سیستمهای انتقال‌دهنده و نیز بازشوها در پوسته می‌شود. یکی از راهکارهای مشکل مصرف انرژی و نیز انتقال نور روز به داخل فضا استفاده از کانالهای نوری است که با نامهای گوناگونی از قبیل کانالهای نوری با اسامی گوناگونی از قبیل، لولههای خورشیدی، لولههای نور روز و دستگاههای نوردهی لولهای نیز شناخته شدهاند و طبق گفتههای مهدوی‌نژاد و بمانیان (1391) در مقاله «تخمین کارایی کانالهای انتقال نور افقی در ساختمانهای عمیق» یکی از روشهای مؤثر در بهرهگیری از نور روز استفاده از سیستمهای نور روز است که نور را به عمق بیشتری در ساختمان منتقل میکنند، کانالهای نوری یکی از این سیستمها هستند. سیستمهای هدایتگر نور، نور طبیعی را به بخشهای داخلی ساختمان انتقال می‌دهد؛ بنابراین موجب افزایش کمیت روشنایی در ساختمان میشوند و میتواند بخشهای عمیق ساختمان را نیز با نور طبیعی روشن سازند. بالابل و همکاران (2022) در مقالۀ «پتانسیل فناوری کانال نوری به‌عنوان سیستم‌های غیرفعال نور روز برای ساختمان‌های پایدار در عربستان سعودی»¹ در خصوص تأثیرات مثبت کانالهای نوری بیان داشتهاند که ساختمانهای پایدار با استفاده از فناوری کانالهای نوری میتوانند به جنبههای مختلف زندگی و محیط کمک کنند؛ مانند آلودگی نوری، عملکرد انرژی، انرژیهای تجدیدپذیر، آسایش حرارتی داخلی، آسایش بصری و نوآوری. چاوان و همکاران (2022) در مقالۀ «لومینس: یک کانال نوری، دستگاه تأمین‌کنندۀ روشنایی»² در خصوص بهرهگیری از کانالهای نور چنین بیان میکنند که هدف اصلی استفاده از کانالهای نوری صرفهجویی در مصرف انرژی و به حداقل رساندن هزینههای ساختمان همراه با افزایش کیفیت فضای داخلی است.

بابارینده و علیبابا³ (2018) در مقالۀ «دستیابی به‌راحتی بصری از طریق کانال نوری به‌عنوان دستگاه‌ تأمین‌کنندۀ نور روز در ساختمان‌های مسکونی در نیجریه»⁴ بر این موضوع اشاره دارند که استفاده از کانالهای نوری برخلاف روشهای نورگیری سنتی مانند استفاده از پنجره منجر به خستگی چشم، افزایش گرما و یا خیرگی در فضا نمیشود و نور فیلتر شده به فضای داخلی منتقل میشود. تهیه و نصب کانال نوری نسبت به نورگیرهای سنتی ارزانتر است، به حفظ عایق در ساختمان کمک میکند و هزینه تعمیر و نگهداری بسیار کمی دارد.

ازآنجایی‌که کانال نوری، حاصل فناوری جدیدی است، مطالعات محدودی در ارتباط با آن یافت شد. در پژوهش‌های پیشین، تنها به شناخت و تعریف کانالهای نوری پرداخته شده و موضوع تأثیر کانال نوری بر ارتقای کیفیت محیط و سلامت انسان و تفاوت کیفیت نور حاصل از کانال نوری با سایر نورگیرها موردتوجه قرار نگرفته است.

3- روششناسی

روش پژوهش حاضر به لحاظ ماهیت کیفی و به لحاظ هدف کاربردی است. در بخش اول این نوشتار، سعی برآن است که ابتدا با توضیح مفاهیم پایه، به واکاوی مفاهیم و مصادیق کاربردی در ارتباط با نور روز و راهکارهای بهرهوری مناسب از آن پرداخته شود. در بخش مبانی نظری از روش تحقیق کیفی جهت گردآوری اطلاعات مرتبط استفاده شده است.

در بخش دوم، به‌منظور کشف رابطۀ بین تصمیمات معمارانه در جهت بهرهوری از نور و ارتقای کیفیت فضاهای داخلی، کانالهای نوری به دلیل خصوصیات شاخص در زمینۀ انتقال نور طبیعی به فضای داخل به‌عنوان نمونۀ موردی انتخاب و به نحوۀ تأثیرگذاری کانالهای نوری بر افزایش سلامت ساکنین پرداخته شده است. کانال‌های نوری یکی از منابع کلیدی انرژی تجدیدپذیر و فناوری مدرن نور روز به شمار می‌رود.

شیوۀ جمع‌آوری اطلاعات در این بخش به‌صورت مطالعات کتابخانهای شامل مطالعۀ کتابها، مقالهها، اسناد و منابع چاپی، تصویری و اینترنتی به‌منظور دستیابی به مبانی نظری و چارچوب کلی مقاله است و شامل تجربیات سایر محققین در ارتباط با نور روز و راههای بهرهوری مناسب از آن، سیستمهای انتقال نور روز و کانال‌های نوری به‌عنوان یکی از تجهیزات تکمیل‌کننده در نورگیری بهتر محیط است. مراحل انجام پژوهش در نمودار شماره 1 آمده است.

نمودار 1: مراحل انجام پژوهش. (منبع: نگارندگان)

4- یافتهها

4-1- نور روز

طبیعت مهمترین متغیر محیطی است که زندگی انسان را از ابتدای تاریخ تحت‌تأثیر قرار داده و برقراری ارتباط مجدد با آن میتواند نقش مفیدی در رفع بسیاری از چالشهای زیست‌محیطی داشته باشد (طهماسبی و دانشجو، 1401). نور اولین شرط برای هر نوع ادراک بینایی است. اولین نکته در ارتباط با استفاده از نور روز، اهمیت و نقش آن است. در لغت‌نامۀ دهخدا «نور» این‌گونه تعریف شده است: «کیفیتی که به‌وسیلة حس بینائی درک میشود و به وساطت آن اشیا دیده میشود». نور از مهم‌ترین عوامل طبیعی مؤثر در معماری است که کلید درك جهان به لحاظ بصری است و بر کیفیت فضاها مستقیماً تأثیر میگذارد و اصلیترین کارکردش روشن‌کردن فضا و فرمهای ساختمانی است که آن را روشنایی می‌نامیم (اوانز، 1379). نور تأثیر عمیقی بر زندگی مردم دارد. بینایی را تسهیل میکند، مهمترین منبع اطلاعات در جهان است و بر عملکرد بیولوژیکی و ساعات بدن انسان تأثیر میگذارد. نور خورشید منبع جهانی و رایگان انرژی تجدیدپذیر در سراسر زمین است بدین‌جهت توجه به آن حائز اهمیت است (Abdul-Rahman & Wang, 2010). هنگام استفاده از نور روز «نکته مهم در این زمینه این است که الزاماً نور زیاد در قسمتی از اتاق مانع از روشن‌کردن لامپهای الکتریکی در آن اتاق نمیشود، بلکه نسبت یکنواختی نور است که در این زمینه نقش مؤثری دارد» (مهدوی‌نژاد و بمانیان، 1391).

4-2- تأثیرات نور بر مخاطب

ادراک انسان از محیط محوریترین مقولات در روان‌شناسی محیطی است. تحقیقات صورت گرفته در خصوص نور روز بر این موضوع اشاره داشتهاند که میزان شدت، نوع منبع، جهت و شیوۀ توزیع نور در محیطهای متفاوت فعالیت انسانی ممکن است تا حدود زیادی بر رفتارها، روحیات، بازدهی و کارایی وی تأثیر بگذارد. نور نامناسب در فضاهای زیستی انسان اعم از محل کار، منازل علاوه بر تأثیر روی بازدهی و کارایی انسان موجب بروز عواملی چون اضطراب، کاهش سلامت و آسایش و ناهنجاریهای رفتاری میشود (سورتیجی و همکاران، 1392). نورپردازی ترکیبی از علم و هنر است و موضوعی است درباره اینکه مردم چگونه محیط اطرافشان را روشن میکنند و چه واکنشی نسبت به آن نشان می‌دهند. نورپردازی موفق در هر زمینهای (شهرسازی، معماری) به فهم دقیق ویژگیهای موضوع مورد نورپردازی متکی است (رنجبر و پارام، 1395). مسئله مهم و قابل‌توجه در هنگام بهره‌گیری از نور طبیعی آن است که نور به‌گونه‌ای هوشمند مورد استفاده قرار گیرد تا موجب خیرگی، ایجاد سطوح روشن آزاردهنده و تولید گرما نشود (گریملی و لاو، 1399). نور روز به دو طریق بر بدن ما تأثیرگذار است. نور شبکیه چشم از طریق سیستم بصری بر متابولیسم و سیستم‌های هورمونی و غدد مترشحه تأثیر می‌گذارد و نور در تعامل با پوست و فتوسنتز باعث تولید ویتامین D می‌شود عدم دریافت نور مناسب می‌تواند مشکلات مختلفی را ایجاد کند: اختلال در ساعت خواب و فعالیت‌های روزانه، ایجاد افسردگی (این افسردگی اغلب فصلی بوده و بیشتر در فصل سرد اتفاق می‌افتد و به دلیل فقدان روشنایی روز و تداخل در تعادل مابین سروتونین و ملاتونین است)، موجب ایجاد استرس و اضطراب (اختلال در میزان هورمون‌های کورتیزول و هورمون استرس)، کاهش سلامت جسمانی (کمبود ویتامین D، پوکی‌استخوان، بیماری‌های قلبی و سرطان، دیابت و...) (بوبکری، 1398). نور روز با تأثیر بر غدد بدن فعالیت‌های جسمی را کنترل می‌کند. فعالیت روزانه و ریتم خواب که به آن ساعت بدن نیز می‌گویند تحت‌تأثیر مستقیم نور طبیعی است. ایجاد تعادل بین هورمون‌ها ضروری است. از دیگر تأثیرات نور طبیعی می‌توان به تنظیم هورمون سروتونین و افزایش نشاط و انرژی، ترشح هورمون شادی و درمان ضدافسردگی اشاره نمود (همان). تابش طبیعی و ارتباط با محیط خارج در فضاهای زیستی انسان علاوه بر افزایش کارایی و بازدهی فرد موجب کاهش اضطراب، بهبود رفتار و نیز حفظ و افزایش سلامتی و آسایش میشود و از سوی دیگر نور طبیعی تأثیر قابل‌ملاحظه‌ای بر ریتم بدن انسان دارد (عابد و اوبایی، 1396). بررسیها در خصوص روشنایی و رفتار انسان نشان میدهد که شرایط روشنایی بر خلق‌وخو و تصمیم‌گیری بهویژه در محیط کار تأثیرگذار است (بوبکری، 1398). احساسات ناشی از روشنایی خوب شامل هیجان، هوشیاری و تسلط و احساسات ناشی از روشنایی بد شامل کسالت، خستگی و مطیع بودن است. این حالات به نوبه خود بر واکنش‌های رفتار اجتماعی ساکنین و تصمیم‌گیری در مکان‌های کار تأثیرگذار است (Mehrabian & Russell, 1974).

جدول 1: تأثیر مثبت نور روز بر مخاطب. (منبع: نگارندگان)

تأثیرات مثبت نور بر مخاطب	ابعاد		تأثیرات نور روز بر مخاطب و فضا			منابع
بعد جسمانی		تأثیر مثبت بر متابولیسم، سیستمهای هورمونی و غدد			(بوبکری، 1398)
تولید ویتامین D
جلوگیری از پوکی‌استخوان
جلوگیری از بیماریهای قلبی
جلوگیری از سرطان و دیابت
بعد روحی		ترشح هورمون شادی			(بوبکری، 1398)
افزایش انرژی و نشاط
تنظیم ساعت خواب
کاهش استرس و اضطراب				(عابد و اوبایی، 1396)
بعد اجتماعی		خلق و خوبی خوب موجب ارتباط مناسب میشود			(بوبکری، 1398)
افزایش هوشیاری و بازدهی بالا				(Mehrabian & Russell, 1974)
افزایش تمرکز و تسلط و عملکرد بهتر
نیروبخش و افزایش هیجان
تصمیمات متفکرانه				(اعرابی و قربانی پارام، 1395)
بعد ادراکی		افزایش جذابیت بصری			(اعرابی و قربانی پارام، 1395)
ایجاد عمق و سایه				(صفربیرانوند و شریفی، 1397)
صرفه‌جویی مصرف انرژی				(بوبکری، 1398)
روشنایی محیط				(اوانز، 1379)

خلق فضایی ریتمیک و زیبا و همچنین ویژگیهای مفهومی نور مانند ایجاد سایه، عمق، جدل بین داخل و خارج بنا، در جهت مطلوبیت فضا حائز اهمیت است (صفربیرانوند و شریفی، 1397). با به‌کارگیری هدفمند از نور در خلق فضاهای معماری میتوان سهیم بود و با استفاده از این موضوع میتوان در کیفیت فضاهای فیزیکی تأثیر گذاشته و موجب درک بهتر محیط شد. استفاده از نور روز ما را با دو چالش مهم مواجه میکند: اول گرمای حاصل از تابش مستقیم نور خورشید و دوم خیرگی حاصل از تابش مستقیم و شدید نور خورشید. ازاین‌جهت توجه به به‌کارگیری هدفمند و انتخاب روشی بهینه و مناسب در نحوۀ به‌کارگیری از نور روز حائز اهمیت است (سورتیجی و همکاران، 1392). برای جلوگیری از ایجاد گرمای نامطلوب ناشی از نور خورشید، توجه به ابعاد و موقعیت قرارگیری پنجره و نورگیرها لازم است. از دیگر تأثیرات استفاده از نور روز میتوان به موارد: کاهش عوامل میکروبی و قارچ‌های داخل ساختمان، بهبود کارایی به سبب تغییرات در محیط کار و افزایش جذابیت‌های بصری در طراحی داخلی اشاره نمود (اعرابی و قربانی پارام، 1395). جمع‌بندی تأثیرات نور روز بر مخاطب در جدول شمارۀ 1 آمده است.

4-3- راه‌های ورود نور به ساختمان

آسانترین و در دسترس‌ترین راه ورود نور روز به فضا، استفاده از بازشوهایی در پوستۀ ساختمان است. در این راستا به دو طریق میتوان نور را به داخل هدایت کرد الف: استفاده از بازشوها و نورگیر در پوسته و ب: استفاده از سیستمهای انتقال نور (زارع و حیدری، 1393). برای بهرهوری بهتر از نور راهکارهای گوناگونی ارائه شده که کمک میکنند نور بیشتر و باکیفیت بالاتری وارد ساختمان شوند. ورودیهای متداول نور خورشید به داخل فضا شامل پنجرهها، دیوارهای شیشهای، نورگیرهای سقفی، پنجرههای زیر سقف، ورودیها و خروجیها هستند (سالی، 1398). برای این منظور سیستمهای نور روز، تجهیزات تکمیلکنندهای هستند که در نورگیری بهتر محیط، کمک میکنند و نور را به عمق بیشتری از ساختمان منتقل میکنند که انواع گوناگونی دارند. مؤلفههای واردکنندۀ نور روز به ساختمان به دو دسته تقسیم میشوند. 1) مؤلفههای نورگذر، 2) مؤلفههای هدایت. تمامی سیستمهای نور روز، ترکیبی از مؤلفههای نورگذر و هدایت هستند (Attalla, Serra, Vassollo & Wilson, 1988).

4-4- مؤلفههای نورگذر

مؤلفههای نورگذر، عناصري هستند داخلي که نور را از يک محيط نوري به محيط نوري مجاور انتقال ميدهند. اين عناصر بر اساس جهت ورود نور به فضا، به سه گروه تقسيم مي‌شوند. مؤلفههاي نورگذر جانبي، نور را به‌صورت جانبي وارد فضا مي‌کنند و با دورشدن از آنها شدت روشنايي فضا کاهش چشمگيري مییابد. مؤلفههای نورگذر زینتال، نور را به شکل عمودي وارد فضا میکنند. اين عناصر توزيع يکنواختي از نور را در فضاها ايجاد ميکنند. مؤلفههاي نورگذر کلي، امکان ورود نور از بالا و جوانب را فراهم ميکنند. بنابراين تراز روشنايي بالا و يکنواختي را ايجاد ميکند. اين عناصر به دليل فراهم‌کردن تابش بيش از حد، نياز به کنترل‌کنندۀ تابش دارند (زارع و حیدری، 1393).

4-5- مؤلفههای هدایت‌کننده

مؤلفههای هدایت، فضایی هستند که نور را از فضای بیرونی به درون ساختمان هدایت میکنند. این فضاها بر اساس موقعیت قرارگیری در ساختمان، به دو نوع تقسیم میشوند. نوع اول، فضاهایی بین محیط بیرونی و محیط داخلی ساختمان هستند که فضاهای نوری واسطه نامیده میشوند. نوع دوم، فضاهایی در بخشهای داخلی ساختمان هستند که فضاهای نوری داخلی نامیده میشوند (زارع و حیدری، 1393).

نموار 3: جمعبندی مؤلفههای وارد کنندۀ نور روز. (منبع: نگارندگان)

4-6- کانال نوری⁵

کانال نوری یکی از انواع سیستمهای هدایت نور روز به فضای داخل است و در زمینۀ انتقال نور طبیعی به فضای داخل، یکی از روشهای مؤثر به شمار می‌رود. این سیستمها، سیستمهای تکمیلکنندهای در جهت تقویت نور روز در فضاهای داخلی و ساختمانهای با عمق زیاد است. یک راه‌حل برای رفع مشکل نورگیری داخل ساختمان استفاده از کانالهای نوری است که با اسامی دیگری از قبیل لولههای خورشیدی، لولههای نور روز و دستگاههای نوردهی لولهای نیز شناخته شدهاند که اولین‌بار توسط یک مخترع استرالیایی در سال 1980 طراحی و ساخته شد و مورد اصلاح قرار گرفت. این کانالها روشنایی بیشتری نسبت به سایر روشهای مشابه داشته و در نتیجۀ ورود نور روز به داخل ساختمان موجب کاهش مصرف برق و ایجاد محیطی سالم میشود. این سیستمها دارای ابعاد متنوعی بوده است که وابسته به ابعاد فضای موردنظر است و در دو نوع دیواری و سقفی قابل‌دسترس هستند. در ساختمانهای چندطبقه، برای انتقال روشنایی از جدارۀ ساختمان به عمق فضاهای عمیق، از کانالهای انتقال نور افقی میتوان بهره گرفت (مهدوی‌نژاد و بمانیان، 1391). این سیستم توسط یک لولۀ بسیار بازتابنده نور را از سقف و یا یکی از دیوارهای بیرونی به داخل منتقل میکند (Chavan et al., 2022). کانال نوری عمدتاً از سه جزء تشکیل شده است: بخش گیرنده، لولۀ بازتابنده و بخش پخش‌کنندۀ نور. به‌عبارت‌دیگر، سه منطقه در این سیستم وجود دارد: منطقه ضبط، منطقۀ انتقال و منطقۀ تحویل که در تصویر شماره 1 قابل‌مشاهده است (Balabel et al., 2022).

$D:\arshad\مقاله نور\1-s2.0-S1110016821003628-gr7.jpg$

تصویر 1: سه ناحیه سیستم کانال نوری، (منبع: Balabel et al., 2022)

کانال نوری به دلیل استفادۀ مفید از نور خورشید و کاهش مصرف انرژی الکتریکی، یکی از کلیدیترین منابع انرژی تجدیدپذیر است که در علم نور روز و فناوری نور روز مورداستفاده قرار میگیرد. کانال نوری یک اختراع انقلابی برای بهرهوری و پایداری انرژی است. آنها میتوانند با نور مصنوعی جایگزین شده و مصرف سالیانۀ انرژی یک ساختمان را به طور قابل‌ملاحظه‌ای کاهش دهند. در بسیاری از موارد کانالهای نور میتوانند تمام روشنایی یک فضای داخلی را فراهم کنند (صیامیان، مظفریقادیکلائی، 1400، 37). کانال نوری علاوه بر صرفهجویی در مصرف انرژی، موجب رضایت کاربر شده و همچنین باعث بهبود شرایط محیط داخلی میشود (Balabel et al., 2022). در این سیستم با افزودن تنظیمات کنترلی، میتوان شدت نور خورشید ورودی را به‌گونهای تنظیم کرد که به‌راحتی بصری کمک کند (Koerniawan, Adriansyah & Shamsudin, 2022). لولههای نوری خورشیدی دارای دو نوع فعال⁶ و غیرفعال⁷ هستند که به دلیل هزینه زیاد کندانسور، نوع فعال نسبت به نوع دیگر کمتر موردتوجه قرار گرفته است (صیامیان و مظفریقادیکلائی، 1400). در نوع فعال از طریق کندانسور میتوان نور خورشید را جمع‌آوری کرد (اسحاقی و ابراهیمی‌نژاد، 1391). کارایی این سیستم به موقعیت مکانی، اقلیم و آب‌وهوا بستگی دارد (صیامیان و مظفریقادیکلائی، 1400).

نمودار 4: انواع کانال نوری. (منابع: نگارندگان)

4-7- کانالهای نور افقی

کانالهای نور افقی جهت انتقال نور روز از جدارۀ ساختمان به عمق ساختمان مورد استفاده قرار میگیرند. این سیستم مناسب ساختمانهای چندطبقه است (Babarinde & Alibaba, 2018). کانالهای نور افقی برای شرایط آسمان آفتابی و نسبتاً آفتابی طراحی شده است که راه‌حلی مناسب برای اصلاح شرایط روشنایی در ساختمانهای با پلان عمیق به نظر میرسد. یکی از مهمترین مزیتهای آن این است که میتواند در فضای اشغال‌شده برای سقف هر طبقه نصب شود که خود موجب مناسب‌بودن آنها حتی برای ساختمانهای موجود میشود. این سیستم میتواند روشنایی یکنواختی را در طول اتاقهای عمیق ایجاد کند و انتهای اتاق را نیز برای فعالیتهای بصری نیازمند به نور کافی، مناسب کند که در تصویر شماره 2 مشاهده میشود (مهدوی‌نژاد و بمانیان، 1391).

$D:\arshad\2\seminar\sneak_preview_nieuwe_koepel2-e1548238060978.jpg$ $D:\arshad\2\seminar\Zijgevelsets-Solatube-e1562137220689-960x640.jpg$ $D:\arshad\2\seminar\Zijgevel-Solatube-voorbeeld-binnenzijde-960x640.jpg$

تصویر 2: کانال نوری افقی، (منبع: Bouwwereld, 2019)

4-8- کانالهای نور عمودی

کانالهای نور عمودی برای استفاده در ساختمانهای با پلان عمیق مناسب هستند (Babarinde & Alibaba, 2018). کانالهای نور عمودی همانند کانالهای نور افقی، نور روز را به داخل فضا انتقال میدهند که در تصویر شماره 3 نمایش داده شدهاند. در این تکنولوژی نور خورشید توسط یک استوانه به درون اتاق موردنظر وارد میشود. یک بدنه استوانهای آلومینیومی پوشیده شده از نقره با ضریب انعکاس بالا برای هدایت نور خورشید و جلوگیری از ورود ذرات گردوخاک در قسمت پشت‌بام و یک درپوش شفاف دیگر که در داخل اتاق، همسطح با سقف کار گذاشته میشود و به بدنه استوانهای متصل میگردد و نور را داخل ساختمان در تمامی جهات منتشر میکند که باعث به‌وجودآمدن یک ستون ساکن از هوا در داخل استوانه میشود. این ستون هوا همانند یک عایق عمل میکند و از نفوذ هوای گرم به داخل ساختمان و همچنین از خروج هوای گرم در زمستانها از ساختمان جلوگیری میکند. لوله خورشیدی در روزهای آفتابی، ابری و حتی بارانی نیز کارایی الزام را دارا است (اعرابی و قربانی پارام، 1395).

جدول 2: ویژگیهای کانال نوری. (منابع، نگارندگان)

سیستم انتقال نور روز	ویژگی	توضیحات	انواع کانال نوری	عکس
کانال نوری	تأمین نور فضاهای بدون روزن نوری	· کارآمدی در شرایط آسمان ابری · قابلیت انتقال نور روز باکیفیت به اعماق ساختمان · در روزهای آفتابی، ابری و حتی بارانی نیز کارایی لازم را دارا است · مناسب ساختمانهای چندطبقه	کانالهای نور افقی	$D:\arshad\2\seminar\New folder (2)\bb5e7681a2ecf83cb255b342a22bbae4.jpg$ $D:\arshad\2\seminar\New folder (2)\bb5e7681a2ecf83cb255b342a22bbae4.jpg$
	کنترل نور	· موجب خبرگی نمیشود · ایجاد روشنایی یکنواخت در دسترس و ارزان‌قیمت · انعطاف‌پذیری محل توزیع نور در هر نقطه از لوله (قابلیت انتشار نور در تمامی جهات) · قابلیت ادغام نور طبیعی و مصنوعی در لوله
				منبع:solatube.come
			کانالهای نور عمودی	$C:\Users\USER\Downloads\Solatube-tubular-skylight-family-working-700x1050.jpg$
	انرژی	· قابلیت الحاق به جمع‌آورنده‌های غیرفعال · قابلیت ادغام سیستم تهویه در کنار انتقال نور · جلوگیری از نفوذ هوای گرم از خارج به داخل و بلعکس
	اجرای ساده	· ساختار سازهای ساده · نگهداری آسان · قابلیت استفاده در ساختمانهای موجود
				منبع:solatube.com

$G:\before-and-after-livingroom-solatube.jpg$ $D:\arshad\پایان نامه\مقاله\1861388e-ec1f-4edb-874b-b30d47cce2de.jfif$

تصویر 3: کانال نوری عمودی، (منبع: Solatube, 2024)

کانالهای نور عمودی نسبت به کانالهای نور افقی نور بیشتری را انتقال می‌دهند؛ اما در مقابل، کانالهای نور افقی سرعت انتقال نور بیشتری دارند (Babarinde & Alibaba, 2018). ویژگی‌های کانال نوری افقی و عمودی در ادامه آمده است. (جدول شماره 2)

4-9- اجزاء تشکیل‌دهندة کانال نوری

کانالهای نوری خورشیدی در اجزاء تشکیل‌دهنده دارای دو نوع فعال⁸ و غیرفعال⁹ است. نوع فعال میتواند از طریق یک کندانسور نور خورشید را جمعآوری کند. این نوع از کانالهای نوری خورشیدی به دلیل قیمت بالا کندانسور بهندرت در ساختمانها استفاده میشود. در زمینۀ روشنایی بیشتر از نوع غیرفعال استفاده میشود که در آن جمعکننده نور خارجی با یک لوله فیکس‌شده است و نور بهصورت مثلثی در لوله حرکت کرده و بر روی سطح پخش میشود (اسحاقی و ابراهیمی‌نژاد، 1391).

به‌طورکلی اجزاء تشکیل‌دهندۀ کانالهای نوری شامل سه بخش است. جمع‌کنندة نور خورشید، انتقال‌دهندة نور خورشید توسط کانالها، پخش‌کنندۀ نور. همان‌طور که در تصویر شماره 4 مشاهده میشود این سیستم در اجزاء جزئیتر شامل: 1) گنبد الماسی پلی‌کربنات که بر روی سقف نصب میشود و در واقع محل ورود نور خورشید است. 2) رینگ درزگیر، مانع از ورود گردوخاک و آب به داخل سیستم میشود. 3) طوق قفل‌کننده، گنبد را به صفحه گالوانیزه که روی سقف فیکس شده، متصل میکند. 4) صفحه گالوانیزه یا سرب، بر روی سقف نصب شده و در واقع جزوی از بام است. 5) استوانۀ انتقال‌دهندة نور. 6) تخته چندلایه پشتیبان. 7) استوانه گیرندۀ لرزش در سقف. 8) حلقه فیکس. 9) ناشر نور. 10) صفحه انتهایی (امیری و پورعلی، 1395).

سقفهای تخت بامهای شیروانی

$D:\arshad\3\fan avari\سقف تخت.jpg$ $D:\arshad\3\fan avari\بام های شیروانی.jpg$

تصویر 4: اجزاء تشکیل‌دهنده لولۀ خورشیدی، (منبع: Sunpipe, 2023)

4-10- تأثیر کانال نوری بر مخاطب فضا و ارتقای کیفیت محیط داخلی

کانالهای نوری از طریق انتقال نور روز و همچنین توزیع مناسب نور در فضا موجب ارتقای کیفیت محیط داخلی میشوند. این سیستم در راستای انتقال خصوصیات مؤثر محیطی نظیر نور روز به هسته داخلی ساختمان مورداستفاده قرار میگیرد و از مساحت محدود برخوردار است. عدم بهرهگیری از نور روز در بنا، علیرغم افت کیفیت فضای داخلی، در سه حوزه: اقتصادی، بهداشت - سلامت (روحی، جسمی و اجتماعی) و زیست‌محیطی چالشهای مهمی را به معماری وارد میسازد (امیری و پورعلی، 1395). کانالهای نوری علاوه بر کاهش مصرف انرژی به دلیل نوع طراحی اشعۀ ماورای بنفش خورشید را حذف کرده و گرما را به داخل ساختمان منتقل نمیکنند. همچنین این سیستم مانع از نفوذ برف، گردوغبار و باران به داخل میشود (صیامیان و مظفریقادیکلائی، 1400). از دیگر مزایای این سیستم به دلیل استفاده از نور روز میتوان به‌سلامت شخصی، افزایش کیفیت محیط، تأثیر احساسی، آسایش حرارتی و بصری اشاره نمود و نکتۀ اساسی در استفاده از این سیستم این است که به دلیل نورگیری غیرمستقیم از برنزه‌شدن نامطلوب پوست و اثرات مخرب نور مستقیم بر مبلمان و دیگر سطوح جلوگیری میکند (Balabel et al., 2022).

جدول 2: تأثیر کانالهای نوری در ارتقای کیفیت محیط داخل (منبع: نگارندگان)

دیتیل	نقش کانال نوری	تأثیرات نور منتقل شده توسط کانال نوری بر مخاطب و فضا	ابعاد	ارتقای سلامت مخاطب	تأثیر کانال نور در ارتقای کیفیت محیط داخلی
	تأمین نور فضاهای بدون روزن نوری	تأثیر مثبت بر متابولیسم و سیستمهای هورمونی و غدد مترشحه	جسمانی
		تولید ویتامین D
		جلوگیری از پوکی استخوان
		جلوگیری از بیماریهای قلبی
		جلوگیری از سرطان و دیابت
		ترشح هورمون شادی	روحی
		افزایش انرژی و نشاط
		تنظیم ساعت خواب
		کاهش استرس و اضطراب
		خلق و خوبی خوب موجب ارتباط مناسب با دیگران میشود	اجتماعی
		افزایش هوشیاری و بازدهی بالا
		افزایش تمرکز و تسلط و عملکرد بهتر
		تصمیمات متفکرانه
		نیروبخش و افزایش هیجان
	کنترل نور	روشنایی یکنواخت	ادراکی
		عدم ایجاد خیرگی
		عدم تولید گرما
		عدم ایجاد سطوح روشن
	انرژی	صرفه‌جویی مصرف انرژی	زیست‌محیطی	محیط

کانالهای نوری در همه فصول سال و در تمامی شرایط جوی مانند هوای ابری و حتی هوای بارانی دارای کارایی لازم هستند؛ اما راندمان آنها در این شرایط کاهش مییابد (امیری و پورعلی، 1395). فناوری کانال نوری و لوازم جانبی آن روشهای نوآرانه و مؤثری برای رساندن نور طبیعی روز به داخل فضاها و انجام برخی عملکردهای جدید مانند تنظیم میزان روشنایی، تهویه و سیستم نور در شب هستند. کنترل کاربر بر روی مقدار روشنایی میتواند برای اطمینان از حداکثر رضایت بصری بکاربرده شود (Chavan et al., 2022). افراد به‌صورت ناخودآگاه تمایل به استفاده از نور روز و حضور در محیطهایی با میزان مناسبی از نور روز دارند (فیضی، مهدیزادهسراج و قلیپور گشنیانی، 1394). کانالهای نوری از طریق پخش منظم نور روز در فضا، عایق بودن در برابر سرما و گرما، کاهش مصرف انرژی و جلوگیری از ایجاد پدیدههای مخرب نور (همچون خیرگی و انتقال گرما) موجب ارتقای کیفیت محیط داخلی میشوند (Balabel et al., 2022). باتوجه‌به مزایای کانالهای نوری، استفاده از آن‌یکی از نیازهای اساسی بشر در آینده است.

5- بحث و نتیجه‌گیری

نور تأثیرات عمیقی بر زندگی افراد دارد. نور به‌صورت مستقیم با بینایی افراد و تمرکز آنها در ارتباط است و بر عملکرد بیولوژیکی انسان تأثیر میگذارد. نور خورشید منبع جهانی و رایگان انرژی تجدیدپذیر در سرتاسر زمین است بدین جهت توجه به آن حائز اهمیت است. تحقیقات صورت‌گرفته در خصوص نور روز بر این موضوع اشاره داشتهاند که «میزان شدت، نوع منبع، جهت و شیوۀ توزیع نور در محیطهای متفاوت فعالیت انسانی بر رفتارها، روحیات، بازدهی و کارایی وی تأثیر میگذارند. نور نامناسب در فضاهای زیستی انسان اعم از محل کار، منازل علاوه بر تأثیر روی بازدهی و کارایی انسان موجب بروز عواملی چون اضطراب، کاهش سلامت و آسایش و ناهنجاریهای رفتاری میشود»؛ بنابراین نور یکی از نیازهای مبرم انسان برای داشتن شرایط لازم زندگی و ادامه حیات است و میتواند موجب سلامت جسمی، روحی و اجتماعی مخاطب، سلامت زیست‌محیطی و افزایش کیفیت محیط شود.

به‌طورکلی نور روز از دو طریق وارد ساختمان میشود. الف: مؤلفههای نورگذر مانند بازشوها در پوسته ساختمان و ب: مؤلفههای هدایت‌کننده مانند کانالهای نوری. استفاده از نور مستقیم روز از طریق بازشوها در بسیاری از مکان‌ها همچون زیرزمین‌ها و فضاهای بسیار بزرگ امکان‌پذیر نیست، لذا در این شرایط مؤلفههای هدایت‌کننده مانند کانالهای نوری می‌توانند نور روز را برای فضا تأمین کنند.

یافته‌ها نشان می‌دهد، کانال نوری به‌عنوان فناوری جدید در سیستم روشنایی روز، اخیراً به یک عنصر کلیدی مهم برای توسعۀ ساختمانهای پایدار در سراسر جهان تبدیل شده است، اما در ایران تابه‌حال به‌اندازه کافی مورداستفاده قرار نگرفته است.

کانالهای نوری به دلیل استفاده از نور خورشید برای روشنایی، انتخاب مناسبی برای انتقال نور هستند و تأثیرات مثبتی بر محیط و شرایط سلامت انسان دارند. این سیستم، بدون ایجاد گرما باعث تأمین نور روز موردنیاز برای فعالیت بصری در فضاهای داخلی میشود. علاوه بر توجه به قابلیت این سیستم در استفاده از پنلهای خورشیدی و یا ژنراتورهای بادی به‌منظور تولید برق و ذخیره آن در باتری برای استفاده در شب میتوان از آن برای تهویه هوا نیز استفاده کرد، بنابراین موجب کاهش مصرف سوخت‌های فسیلی، بهینه‌سازی مصرف انرژی و کاهش هزینه‌ها می‌شوند.

کانالهای نوری به دلیل انتقال نور خورشید به محیطهای داخلی به لحاظ «جسمانی»، موجب تولید ویتامین D می‌شود و از پوکی‌استخوان، بیماری‌های قلبی و سرطان و دیابت جلوگیری می‌کند. به لحاظ «روحی»، به ترشح هورمون شادی کمک نموده، موجب افزایش انرژی و نشاط و کاهش استرس و اضطراب و در نهایت تنظیم ساعت خواب می‌شود. به لحاظ «اجتماعی»، به افزایش هوشیاری، تمرکز، تسلط و عملکرد بهتر منجر می‌گردد و می‌تواند سطح تعاملات اجتماعی را ارتقا بخشد و در نهایت به لحاظ «ادراکی»، باتوجه‌به اینکه از ورود نور بیش از حد جلوگیری می‌کند و نور را به صورت کنترل شده، وارد فضا می‌نماید، لذا روشنایی یکنواختی در محیط ایجاد می‌شود، از ایجاد خیرگی جلوگیری می‌گردد و به شکل‌گیری ارتباط مؤثر بین مخاطب و محیط کمک می‌کند. علاوه بر این، به لحاظ «زیست محیطی» نیز تأثیرات مثبتی همچون صرفه‌جویی در مصرف انرژهای فسیلی دارد؛ بنابراین میتوان از کانال نوری به عنوان یکی از مؤثرترین روشهای استفاده از نور روز بهره برد. این کانالها نه تنها میتوانند در ساختمانهای در حال طراحی و ساخت مورد استفاده قرار گیرند که در ساختمانهای موجود و ساخته شده نیز قابل بهرهگیری نیز هستند.

6- منابع

1- اسحاقی، سمیرا؛ و ابراهیمینژاد، سمیه(1391). بررسی فنی کاربرد لولههای نوری خورشیدی Solar Light Pipes جهت کاهش مصرف برق. دومین همایش بینالمللی انرژی باد و خورشید، تهران، 1-6.

2- اعرابی، نیلوفر؛ و قربانی پارام، افشین(1395). بررسی نور طبیعی در طراحی معماری با رویکرد کاهش مصرف انرژی. اولین همایش ملی معماری ماندگار.

3- امیری، سید یوسف؛ و پورعلی، محمد امین(1395). بهرهگیری از نور طبیعی روز در ساختمانها با استفاده از لولههای خورشیدی. اولین کنفرانس بین‌المللی و سومین کنفرانس ملی معماری و منظر شهری پایدار.

4- اوانز، چارلز بنجامین شفر(1397). نور روز در معماری. ترجمه هوری عدل طباطبایی و شهرام پوردیهمی. تهران: نشر نخستین.

5- بوبکری، محمد(1398). روشنایی طبیعی؛ استراتژیهای ساختمان با رویکرد معماری و سلامتی. ترجمه سیاوش شادابی. تهران: یزدا.

6- خلج، طیبه؛ و کریمی، سپیده(1394). بکارگیری انرژی‌های تجدیدپذیر و توسعه پایدار و تأثیرات آن در معماری پایدار. کنفرانس بینالمللی پژوهشهای نوین در عمران، معماری و شهرسازی.

7- رنجبر، روژین؛ و پارام، افشین(1395). معماری داخلی تاثیر نورپردازی در طراحی کافه. اولین همایش ملی معماری ماندگار نگاهی به آینده.

8- زارع، فائزه؛ و حیدری، شاهین(1393). طراحي معماري با بهرهگيري از روشنايي طبيعي رويکردي در طراحي کتابخانه براي شهر تهران. هویت شهر، 9(24)، 55-64.

9- سالی، آنتونی(1398). بنیان مفهومی طراحی داخلی. ترجمه آزاده فرزادپور. مشهد: کتابکده کسری.

10- سورتیجی، سپیده؛ لؤلؤیی، کیوان؛ حسینی تازهآبادی، سیده معصومه؛ و باقری‌زاده، راضیه(1392). بررسی تأثیر نور عبوری از شیشههای رنگی در نورپردازی داخلی ساختمان بر رفتار انسان. سومین همایش ملی معماری داخلی و دکوراسیون.

11- شهری، رضا؛ و زمانی، حیدر(1395). تحلیل و بررسی منابع نامتعارف تولید انرژی در راستای بهینه‌سازی مصرف انرژی و توسعۀ معماری پایدار. سومین کنفرانس بینالمللی پژوهش در مهندسی، علوم و تکنولوژی، 1-14.

12- صفربیرانوند، مهرنوش؛ و شریفی، مهدی(1397). تحلیل ساختار و چیدمان پلانهای مسکونی در راستای بهرهگیری از روشنایی طبیعی نور خورشید نمونه موردی: منازل مسکونی شهر خرم‌آباد. معماری‌شناسی، 1(5)، 1-8.

13- صیامیان، فرناز؛ و مظفریقادیکلائی، فاطمه(1400). لولههای نوری راهکاری برای صرفه‌جویی در مصرف انرژی ساختمانها. معماری سبز، 7(4)، 35-46.

14- طهماسبی، مرضیه؛ و دانشجو، خسرو(1401). تحقق منظر پایدار با برقراری ارتباط دوباره انسان و طبیعت. پژوهشهای معماری نوین 2(1)، 61-72. 20.1001.1.28209818.1401.2.1.3.8dor:

15- عابد، فرزانه؛ و اوبایی، پانیذ(1396). راهکارهای نوین همنشینی تکنولوژی و طبیعت در ساختمان‌ها به‌منظور بهره‌گیری از منبع بی‌پایان نور. کنفرانس ملی رهیافتهای نو در مهندسی عمران و معماری، 1-13.

16- فیضی، محسن؛ مهدیزادهسراج، فاطمه؛ و قلیپور گشنیانی، مصطفی(1394). بررسی راهکارهای بهبود بهرهوری روشنایی نورگیر در بافتهای متراکم و ساختمانهای پلان عمیق. دومین کنفرانس بینالمللی پژوهش در علوم و تکنولوژی، 1-19.

17- گریملی، کریس؛ و لاو، میمی(1399). طراحی داخلی. ترجمه سمیه سادات حسینی و اکبر دبستانی. مشهد: کتابکده کسری.

18- مهدوی‌نژاد، محمد جواد؛ بمانیان، محمدرضا(1391). تخمین کارایی کانالهای انتقال نور افقی در ساختمانهای عمیق. هنرهای زیبا- معماری و شهرسازی، 17(4)، 41-48. 10.22059/JFAUP.2012.36364doi:

19- Abdul-Rahman, H., & Wang, C. (2010). Limitations in current day lighting related solar concentration devices: A critical review. International Journal of the Physical Sciences, 5(18), 2730-2756.

20- Attalla, M. I., Serra, R. G., Vassollo, A. M., & Wilson, M. A. (1988). Structure of ancient buried wood from Phyllocladus trichomanoides. Organic geochemistry, 12(3), 235-244. doi:10.1016/0146-6380(88)90261-6

21- Babarinde, T. D., & Alibaba, H. Z. (2018). Achieving visual comfort through solatube daylighting devices in residential buildings in Nigeria. International Journal of Scientific & Engineering Research, 9(1), 118-125.

22- Balabel, A., Alwetaishi, M., Abdelhafiz, A., Issa, U., Sharaky, I. A., Shamseldin, A. K., ... & Al-Harthi, M. (2022). Potential of Solatube technology as passive daylight systems for sustainable buildings in Saudi Arabia. Alexandria Engineering Journal, 61(1), 339-353. doi:10.1016/j.aej.2021.06.001

23- Bouwwereld. (2019). Retrieved from https://www.bouwwereld.nl/?s=solatube&submit=.

24- Chavan, B., Jain, N., & Gudhka, D. (2022). Luminous–A Solar Tube Lighting Device. International Journal of Enhanced Research in Science, Technology & Engineering, 11(3), 35-45.

25- Fauziah, D., Hadiatna, F., Waluyo, W., & Wahyudin, M. (2021). Hybrid lighting system with solatube for room without ventilation as smart energy saving. ELKOMIKA: Jurnal Teknik Energi Elektrik, Teknik Telekomunikasi, & Teknik Elektronika, 9(1), 192-202.

26- Koerniawan, S. D., Adriansyah, A., & Shamsudin, A. U. (2022). Design for Optimization of Solatube Lighting System and Lights with GA-PID Controller. International Journal of Electrical, Energy and Power System Engineering, 5(2), 55-60.

27- Mehrabian, A., & Russell, J. A. (1974). An approach to environmental psychology. the MIT Press.

28- Solatube. (2024). Retrieved from https://solatube.com/residential/tubular-skylights/.

29- Sunpipe . (2023). Retrieved https://www.Sunpipe.com.hk.

Examining the Appropriate Strategies for Daylight Efficiency in Order to Improve the Quality of the Interior Space (A Case Study of Optical Channels)

Seyedeh Maryam Mojtabavi1*, Shakila Sedaghat2

1. Assistant Professor, Department of Architecture, Ferdows Higher Education Institute, Mashhad, Iran. (Corresponding Author)

mojtabavi_m@yahoo.com

Master student of Interior Architecture, Ferdows Institute of Higher Education, Mashhad, Iran..2

Shakila.sdq76@gmail.com

Abstract

Keywords: Daylight, Interior architecture, Improving the quality of interior space, Light transmission tools, Optical channels.

[1] Potential of Solatube technology as passive daylight systems for sustainable buildings in Saudi Arabia

[2] Luminous–A Solar Tube Lighting Device

[3] Babarinde & Alibaba

[4] Achieving visual comfort through solatube daylighting devices in residential buildings in Nigeria

[5] solatube

[6] Active

[7] Passive

[8] Active

[9] Passive

اشتراک گذاری

آدرس مقاله

بررسی راهکارهای بهره¬وری مناسب از نور روز به‌منظور ارتقای کیفیت فضای داخلی (نمونۀ موردی کانال¬های نوری)

رایمگ

پیوندهای سایت

مراکز مرتبط

پشتیبانی

صفحات رسمی