Skip links
نور طبیعی در معماری

نورپردازی چطور در طراحی ساختمان‌ها تفاوت ایجاد می‌کند؟

مقدمه:

نور طبیعی می‌تواند تفاوت بزرگی در طراحی ساختمان‌ها و معماری پایدار ایجاد کند. در خانه‌هایی که پنجره ندارند، مصرف انرژی می‌تواند تا ۵ برابر بیشتر شود. خانه‌هایی که از نور طبیعی بهره می‌برند، مصرف انرژی کمتری دارند. یک سیستم نور طبیعی از نور خورشید استفاده می‌کند که از محیط اطراف منعکس می‌شود تا در طول روز به طور طبیعی ساختمان‌ها را روشن کند. وقتی این نور به‌درستی استفاده شود، می‌تواند مصرف انرژی برای نورپردازی را بین ۱۶ تا ۲۰ درصد کاهش دهد. علاوه بر این، با تأثیر مثبتی که بر بار گرمایشی و سرمایشی ساختمان می‌گذارد به سلامت و رفاه ساکنان کمک می‌کند. در این بلاگ از رنگین پروفیل کویر، مقالۀ نورپردازی چطور در طراحی ساختمان‌ها تفاوت ایجاد می‌کند را از اجلاس تغییرات اقلیمی ترجمه و در اختیار شما قرار داده‌ایم. اجلاس تغییرات اقلیمی بزرگ‌ترین رویداد در اروپای مرکزی و شرقی در زمینۀ نوآوری‌های مرتبط با تغییرات اقلیمی و پایداری محسوب می‌شود. سومین دورۀ این اجلاس در تاریخ ۱۵ تا ۱۷ اکتبر ۲۰۲۴ در بخارست برگزار شد. این رویداد با حضور صدها شرکت‌کننده و سخنران، به بحث و تبادل نظر دربارۀ راهکارهای مقابله با تغییرات اقلیمی، فرصت‌های اقتصاد سبز و اقدامات مرتبط با اقلیم می‌پردازد.

نور طبیعی و بهره‌وری انرژی

تحقیقات نشان داده که به‌کارگیری نور طبیعی در معماری، بهره‌وری را تا ۱۸ درصد در محیط‌های کاری افزایش می‌دهد. در مدارس، نور طبیعی عملکرد دانش‌آموزان را بین ۵ تا ۱۴ درصد بهبود می‌بخشد. همچنین در فروشگاه‌های خرده‌فروشی، دسترسی به نور طبیعی می‌تواند فروش را تا ۴۰ درصد افزایش دهد. جالب است که پنجره‌ها با چشم‌انداز به بیرون نه‌تنها حافظه و عملکرد شناختی را تقویت می‌کنند، بلکه مدت‌زمان بستری بیماران در بیمارستان‌ها را ۸.۵ درصد کاهش می‌دهند.

آیا در کشورهای دیگر از این سیستم‌ها استفاده می‌شود؟ آیا این مدل در رومانی پیاده‌سازی شده است؟ سیستم نور طبیعی به‌عنوان یک مدل پایدار و مؤثر در بسیاری از کشورهای پیشرفته در حال گسترش است و ممکن است در آینده‌ای نزدیک در بسیاری از ساختمان‌ها شاهد آن باشیم.

ساعت بیولوژیکی بدن و نقش حیاتی نور طبیعی

نور طبیعی، قوی‌ترین عامل تنظیم‌کنندۀ ساعت زیستی بدن است. این نور می‌تواند به طور مستقیم بر سلامت و فعالیت‌های روزمرۀ ما تأثیرگذار باشد. چشم‌ها از طریق گیرنده‌های خاص در شبکیه سیگنال‌هایی به مغز می‌فرستند. این سیگنال‌ها باعث می‌شوند بدن ما با چرخه‌های شب‌وروز هماهنگ شود. به همین دلیل است که روزها فعال و شب‌ها خواب‌آلود می‌شویم. برای بهبود این فرایند، بهتر است صبح‌ها بلافاصله پس از بیدارشدن، در معرض نور طبیعی سرد از طیف آبی قرار بگیریم.

نور مناسب در طول روز به ترشح هورمون‌های مهم کمک می‌کند. کورتیزول انرژی ما را تأمین می‌کند و سروتونین بر خلق‌وخویمان اثر می‌گذارد. در مقابل، در نبود نور طبیعی، ترشح ملاتونین افزایش می‌یابد. این هورمون مسئول خواب‌آلودگی است. غفلت از نور طبیعی نه‌تنها بهره‌وری روزانه را کاهش می‌دهد، بلکه می‌تواند به مشکلات روانی مانند افسردگی و حتی آلزایمر منجر شود. جالب است بدانید که استفادۀ صحیح از نور طبیعی در معماری می‌تواند به جلوگیری از افسردگی کمک کند. این نور به‌ویژه درمانی برای افسردگی فصلی است که در ماه‌های سرد سال شیوع بیشتری دارد.

هنگامی که دربارۀ طراحی سیستم‌های روشنایی صحبت می‌کنیم، عوامل مختلفی باید در نظر گرفته شوند. یکی از این عوامل، نوع فعالیت‌هایی است که در فضا انجام می‌شود. ساعات استفاده و سن ساکنان نیز از فاکتورهای مهم هستند. بر اساس استانداردهای فعلی، فاکتور نور طبیعی در معماری باید متناسب با نوع فضا تعیین شود. برای مثال، حمام‌ها و راهروها به حداقل ۱۶ لوکس نور طبیعی نیاز دارند. آشپزخانه‌ها به ۶۰ لوکس نور نیازمندند. همچنین، نسبت پنجره به کف اتاق باید در اتاق نشیمن بین ۱۲.۵ تا ۱۶.۶ درصد باشد. در سایر فضاها نیز حداقل ۱۰ درصد این نسبت باید رعایت شود. رعایت این اصول نه‌تنها مصرف انرژی را بهینه می‌کند، بلکه به سلامت جسمی و روانی کمک می‌کند.

نور طبیعی و استانداردهای محیطی: چگونه فضای زندگی را بهینه کنیم؟

کیفیت نور طبیعی به یکی از معیارهای کلیدی برای دریافت گواهی‌های پایداری ساختمان تبدیل شده است. استانداردهای مختلفی برای سنجش نور طبیعی در ساختمان وجود دارد. برای مثال، در استاندارد LEED میزان روشنایی مناسب بین ۲۷۰ تا ۵۴۰۰ لوکس تعریف شده است. بر اساس استاندارد BREEAM، ۸۰ درصد از مساحت کف باید حداقل ۲ درصد فاکتور نور طبیعی داشته باشد، و در LBC لازم است ۷۵ درصد از فضای اشغال‌شده به مناظر بیرونی دسترسی داشته باشد.

حالا این سؤال مطرح می‌شود: آیا نور طبیعی در معماری یک نیاز ضروری برای طراحی و ساخت خانه‌های جدید است؟ اگر خانه‌ای از قبل ساخته شده باشد، چه راه‌هایی برای بهبود نور طبیعی آن وجود دارد؟

چگونه نور طبیعی بر فضا تأثیر می‌گذارد؟

یکی از مهم‌ترین عوامل تعیین‌کنندۀ مقدار و کیفیت نور طبیعی، جهت‌گیری و ابعاد پنجره‌ها و نوع شیشۀ به‌کاررفته است. پنجره‌های شمالی، نوری ملایم و پایدار در طول روز فراهم می‌کنند، اما پنجره‌های جنوبی، شرقی، و غربی نور مستقیم بیشتری را با تغییرات قابل توجه در شدت آن در طول روز فراهم می‌کنند. اغلب، این پنجره‌ها نیازمند سایه‌بان هستند تا از افزایش بیش از حد گرما و از تابش خیره‌کننده جلوگیری نمایند.

اگر اتاقی در جهت شمال باشد، نور مصنوعی در طول روز هم ممکن است ضروری باشد. راهکار دیگر، استفاده از پنجره‌های سقفی یا اسکای‌لایت است. این پنجره‌ها به طور متوسط ۲ برابر پنجره‌های عمودی و ۳ برابر پنجره‌های شیروانی با اندازۀ مشابه، نور وارد فضا می‌کنند. علاوه بر افزایش نور طبیعی، پنجره‌های سقفی به تنوع نوردهی کمک کرده و ظاهر فضای داخلی را جذاب‌تر می‌کنند.

نوع شیشه نیز اهمیت زیادی دارد. شیشه‌های دوجداره ۲۰ درصد و شیشه‌های سه‌جداره تا ۳۰ درصد از نور را مسدود می‌کنند. شیشه‌های رنگی یا پوشش‌دار می‌توانند تا ۸۰ درصد عبور نور را کاهش و کیفیت رنگ‌ها را در فضای داخلی تغییر دهند؛ بنابراین، انتخاب شیشۀ مناسب می‌تواند تفاوت بزرگی در روشنایی و انرژی‌بخشی فضای داخلی ایجاد کند.

سیستم‌های نوآورانۀ جذب نور

برای افزایش نور در ساختمان‌های موجود، استفاده از دیوارها و کاشی‌های روشن، به‌ویژه در حمام، پیشنهاد می‌شود. این مواد نور را بازتاب می‌دهند و فضا را روشن‌تر می‌کنند. آینه‌ها نیز می‌توانند نور را به گوشه‌های تاریک هدایت کرده و حس روشنایی و فضای بزرگ‌تری ایجاد کنند. درهای شیشه‌ای شفاف یا نیمه‌شفاف نور را به‌راحتی بین اتاق‌ها عبور می‌دهند و روشنایی را یکنواخت‌تر توزیع می‌کنند. پرده‌های نازک با رنگ‌های روشن یا کرکره‌های افقی نیز گزینه‌های مناسبی برای کنترل نور ورودی هستند. این روش‌ها نور را به سقف هدایت کرده و از تابش خیره‌کننده جلوگیری می‌کنند.
اگر نصب پنجره‌های جدید ممکن نباشد یا نور طبیعی کافی از پنجره‌ها تأمین نشود، می‌توان از سیستم‌های جذب و انتقال نور بیرونی استفاده کرد. لوله‌های نوری یا فیبر نوری می‌توانند به انتقال نور کمک کنند. در سیستم‌های لوله نوری، جهت‌گیری مناسب گیرندۀ نور برای جذب حداکثر نور مستقیم ضروری است. این گیرنده باید در سقف یا نما نصب شود. عملکرد سیستم‌ها تا فاصلۀ ۶ متر مؤثر است.
مزایای استفاده از نور طبیعی بی‌شمار است. به‌طور مثال سیستم‌های فیبر نوری می‌توانند نور را تا ۱۰۰ متر منتقل کنند بدون اینکه کیفیت یا شدت آن کاهش یابد. این سیستم‌ها از گردآورنده‌های هوشمندی استفاده می‌کنند که موقعیت خورشید را دنبال می‌کنند و نور بیشتری جذب می‌کنند. حتی در ساختمان‌های موجود نیز می‌توان این سیستم‌ها را نصب کرد.
استفاده از این روش‌ها به کاهش مصرف انرژی برای روشنایی روزانه کمک می‌کند. در یک ساختمان اداری، روشنایی مصنوعی می‌تواند تا ۳۰ درصد از کل انتشار دی‌اکسیدکربن را به خود اختصاص دهد. تأثیر نور طبیعی در معماری بر بهره‌وری انرژی، با یا بدون بهره‌گیری از گرما، قابل‌توجه است. نور روز پارامتر مهمی در طراحی انرژی ساختمان است. در خانه‌ای بدون پنجره، مصرف انرژی تقریباً ۵ برابر بیشتر خواهد بود.

دو پارامتر کلیدی در بهبود بهره‌وری انرژی

جهت‌گیری سطوح شیشه‌ای به سمت جنوب یکی از اصول اساسی در طراحی خانه‌های پسیو است. این روش به کاهش نیاز به انرژی گرمایش در زمستان کمک می‌کند. برای بهره‌برداری بهینه از گرمای خورشیدی، می‌توان از مصالح با خواص حرارتی مناسب استفاده کرد. این مصالح در طول روز گرما را ذخیره کرده و در شب آن را آزاد می‌کنند. در تابستان، نصب سایه‌بان‌های خارجی یا طراحی پنجره‌ها به‌گونه‌ای که در زمستان نور مستقیم را به داخل هدایت کند، ولی در تابستان مانع آن شود، بهره‌وری انرژی را بهبود می‌بخشد. این طراحی به زاویۀ تابش خورشید بستگی دارد. در زمستان زاویۀ تابش کمتر و در تابستان بیشتر است.
بااین‌حال، سطوح شیشه‌ای به‌اندازۀ دیوارهای خارجی، عایق حرارتی خوبی ندارند. بنابراین، اتلاف گرما از طریق آن‌ها بیشتر است. به همین دلیل، اندازه‌گیری مناسب پنجره‌ها ضروری است. پنجره‌ها باید طوری طراحی شوند که تعادل مناسبی بین جذب گرما در طول روز و از دست دادن آن در شب برقرار کنند.
دو پارامتر کلیدی برای تعیین میزان جذب گرما در شیشه‌ها عبارت‌اند از ضریب بهرۀ گرمایی خورشیدی (SHGC) و مقدار U.
SHGC ، نشان‌دهندۀ توانایی شیشه در عبوردادن اشعه‌های فرابنفش (UV) است. هرچه این ضریب بالاتر باشد، اتاق بیشتر گرم می‌شود.
U-value ، میزان انتقال حرارت ماده را نشان می‌دهد و به‌صورت وات بر مترمربع بر کلوین (W/ (m²K)) اندازه‌گیری می‌شود. هرچه مقدار U کمتر باشد، عایق‌بندی شیشه بهتر است.
هر دو پارامتر SHGC و U به اقلیم منطقه بستگی دارند. فرمول‌هایی برای محاسبۀ محدوده‌ها و مقادیر حداکثر برای هر نوع اقلیم تعریف شده است. مقدار U باید در هر اقلیم تا حد ممکن پایین باشد. بااین‌حال، در مناطقی با دماهای بسیار پایین یا بسیار بالا، محدودیت‌های سخت‌گیرانه‌تری اعمال می‌شود. در چنین شرایطی که اختلاف دما بین فضای داخلی و خارجی بیشتر است، نیاز به انرژی بیشتری برای حفظ دمای مطلوب است. بنابراین، عایق‌بندی بهتر، ضرورت بیشتری پیدا می‌کند.
مقدار SHGC نیز به اقلیم بستگی دارد. گرمای خورشیدی تنها زمانی مطلوب است که هدف، گرم کردن ساختمان باشد.

آلاسکا، اقلیم قطبی با دماهای بسیار پایین

در این شرایط، ضریب بهرۀ گرمایی خورشیدی (SHGC) باید بالا باشد تا گرمای خورشید در طول سال به گرم‌کردن ساختمان کمک کرده و وابستگی به سیستم‌های گرمایشی فعال کاهش یابد. درواقع، پنجره‌ها به‌عنوان منابع گرمایی غیرفعال عمل می‌کنند. به‌عنوان‌مثال، یک خانۀ دارای گواهی Passivhaus در آلاسکا از شیشه‌ای با مقدار SHGC برابر با 0.6 استفاده کرده است.

نور طبیعی اقلیم قطبی

دبی، اقلیم گرم و خشک

در این اقلیم بسیار گرم، هدف اصلی، کاهش حداکثری جذب گرمای خورشیدی است. این هدف با استفاده از شیشه‌هایی با مقدار SHGC پایین و همچنین یک سیستم سایه‌بان دائمی تحقق می‌یابد. در نمونۀ خانه پروتوتایپ EFdeN Signature که در مسابقۀ Solar Decathlon خاورمیانه 2018 در دبی شرکت کرد، شیشۀ مورد استفاده دارای ارزش SHGC 0.28 بود.

نور طبیعی در اقلیم خشک

رومانی، اقلیم معتدل قاره‌ای

در این اقلیم، ترکیبی از هر دو رویکرد لازم است. در زمستان، نیاز به بهره‌مندی از گرمای خورشیدی مانند آلاسکا وجود دارد، اما در تابستان باید از جذب بیش از حد گرما جلوگیری شود تا از افزایش دمای داخلی جلوگیری شود؛ بنابراین، مقدار SHGC باید مناسب باشد؛ کمتر از آلاسکا و بیشتر از دبی. در نمونۀ خانه EFdeN VATRA که برای رقابت Solar Decathlon Europe 21/22 در ووپرتال آلمان (با اقلیمی مشابه رومانی) ساخته شد، مقدار SHGC برابر با 0.38 بود.

نورپردازی طبیعی؛ کلیدی برای آسایش و کارآمدی

در نتیجه، نور طبیعی به‌عنوان یکی از عوامل حیاتی برای سلامتی و رفاه بیشتر شناخته می‌شود. با استفادۀ هوشمندانه از نور طبیعی در طراحی و چیدمان خانه‌ها و ساختمان‌ها، می‌توان از مزایای بسیاری بهره برد. این مزایا شامل کاهش مصرف برق، بهبود عملکرد شناختی، و محافظت از محیط‌زیست است. نور طبیعی به‌عنوان منبع انرژی پاک و رایگان، نقش مهمی در توسعۀ پایدار ایفا می‌کند. بهینه‌سازی نور طبیعی علاوه بر کاهش مصرف انرژی، به حفظ محیط‌زیست نیز کمک می‌کند.
برای خواندن مطلب اصلی اینجا کلیک کنید.