طراحی صحیح فضاهای دارای سطوح شیشه ای وسیع، با هدف ایجاد آسایش حرارتی در محیط

هدف از این مقاله، مطرح کردن دو پارامتر اساسی در طراحی فضاها با سطوح شیشه ای وسیع است: 1. انتخاب الزامات مناسب جهت تامین آسایش حرارتی 2. استفاده از روش مناسب(در ارزیابی). بدین ترتیب پیش بینی ها مطابق با عملکرد زندگی واقعی انجام می شوند.

طراحان در اغلب موارد، زمانی که بخواهند محیط داخلی با شرایط حرارتی مناسب ایجاد کنند از به کار بردن سطوح شیشه ای وسیع می ترسند.متاسفانه در برخی موارد، این ترس منجر به تعیین کردن اهداف آسایشی بسیار سخت می شود که تاثیر منفی بر مصرف انرژی می گذارد. در موارد دیگر نیز منجر به طراحی های آسیب دیده می شود(به طور مثال سطوح شیشه ای کاهش می یابند) که با اهداف اولیه معماری همخوانی ندارند. در هر صورت تعیین اهداف صحیح برای دستیابی به طراحی موفق ضروری است.

شناسایی نیازهایمان(درنظرگرفتن الزامات عملکردی) و چگونگی دستیابی به آن ها(با استفاده از روشهای ارزیابی مناسب) کلیدی است که می تواند ذهنیت دلخواهمان را به زندگی واقعی با عملکردی عالی تبدیل کند. ما معتقدیم در طراحی واقعی، در نظرگرفتن الزامات آسایش حرارتی بیش از حد سخت، لزوما به فضاهای مناسب تری منتهی نمی شوند؛ در مقابل درک عمیق از روش ها است که منجر به ایجاد عملکرد مطلوب می شود.
شناسایی فضاها
ارزیابی صحیح آسایش حرارتی و پیشگیری از زیاده روی در آن، کار پیچیده ای است، خصوصا زمانی که فضاها کاربری ترکیبی یا موقتی دارند. به طور کلی فضاهای اداری با پلان باز، آتریوم و ساختمان های تجاری در این دسته قرار می گیرند، همان مکان هایی که افراد زیادی با نیازها و انتظارات مختلف از محیط داخلی آن بهره می برند.
جهت طراحی با کیفیت بالا ضروری است به درک مردم از آسایش حرارتی توجه شود. ارزیابی مناسب، درک صحیح از فضا و پتانسیل آن در پیش بینی دقیق عملکرد آینده ساختمان ضروری است.

1. درنظرگرفتن الزامات مناسب
به طور کلی بسته به کاربری فضا و انتظارات افراد چندین مدل آسایش حرارتی وجود دارد که عملکرد را پیش بینی می کنند. اغلب روش های گواهینامه ها(LEEDو BREEAM و ...) استفاده می شوند که برای چنین فضاهایی، آسایش حرارتی مناسبی تعیین نمی کنند و در نتیجه به گفتگوهای بیش تر با کارفرما نیاز می شود. هدف این است که فضاهایی ایجاد کنیم که از نظر حرارتی مناسب باشند بدون اینکه اهداف معماری تغییر کنند و هزینه سرمایه گذاری نیز به میزان چشم گیری افزایش یابد.
در صورتی که در مراحل اولیه، ارزیابی های فیزیکی ساختمان انجام شود می توان از به کار رفتن تجهیزات گرمایشی و سرمایشی با ابعاد بزرگتر از حد نیاز پیشگیری کرد.


مدل های آسایش حرارتی
میانگین رأی پیش بینی شده (PMV)
کاربرد رایج: فضاهای اداری کنترل شده
PMV  شاخصی است که میانگین آرا گروه بزرگی از افراد در مورد احساس حرارتی را براساس مقیاسی هفت نقطه ای پیش بینی می کند. این شاخص مبتنی بر تعادل حرارتی بدن انسان است و آسایش حرارتی را در محیط اداری کنترل شده تعریف می کند. عواملی مانند سطح فعالیت و میزان پوشش افراد را در نظر می گیرد اما امکان سازگاری را درنظر نمی گیرد.

مدل آسایش تطبیقی
کاربرد رایج: آتریوم، ورودی و...
مدل آسایش تطبیقی(توسط استاندارد ۱۵۲۵۱ پیشنهاد شده است) حد دمای موثر(operative temperature) را بر اساس دمای هوای بیرون تعیین می کند همانطور که در تصویر مشاهده می کنید.  متوسط دمای هوای بیرونی جاری، میانگین وزنی دمای هوای بیرون طی ۷ روز گذشته نسبت به همان زمان است. به طور مثال حداکثر دمای بیرونی در مالمو ۱۷ درجه سانتی گراد محاسبه شده است که با ماکزیمم دمای موثر ۲۷.۴ درجه سانتی گراد در طول تابستان منطبق است. از آنجا که حد ماکزیمم دمای موثر به دمای بیرونی بستگی دارد میزان آن در طول سال متغیر است.
مطابق با استاندارد EN 15251  تنها برای ۳ درصد از زمانهای اشغال تجاوز از حدود آسایش حرارتی مجاز است.

شاخص UTCI
کاربری رایج: فضاهای نیمه خارجی(غرفه ها و...)
شاخص اقلیم حرارتی جهانی (UTCI) بر اساس مدل چند گره ای  بنا شده است و از واکنش انسان تا محیط حرارتی را شامل می شود. این شاخص معادل دمای هوای یک محیط مرجع برحسب سانتیگراد است که احساس حرارتی مشابه با محیط واقعی ایجاد می کند. 
این شاخص، با استفاده از فرمول تعیین سطح پوشش بر اساس دمای هوای بیرون، سازگاری مردم با شرایط آب و هوایی را از نظر میزان پوشش نشان می دهد.

2. ارزیابی مناسب آسایش حرارتی 
ارزیابی آسایش تابستانی
زمانی که بخواهید فضاهایی با سطوح شیشه ای وسیع و یا فضاهای مرتفع با تهویه طبیعی را از لحاظ آسایش حرارتی ارزیابی کنید، لازم است به سه عامل توجه نمایید: 
1. لایه های دمایی
2. تابش مستقیم خورشید
3. اثر تهویه طبیعی
- در صورتی که قرار است تمامی سطوح فضا، مورد استفاده قرار گیرند، لازم است در نظر داشته باشید که هوای گرم به سطوح بالاتر می رود و پتانسیل خطر اورهیتینگ (overheating) افزایش می یابد.
- در فضاهایی که سطوح شیشه ای وسیع دارند، تابش مستقیم خورشید به افراد حاضر در فضا، سبب افزایش دمای احساسی آن ها خواهد شد. 
- تاثیر تهویه طبیعی در یک فضا باید به درستی درنظر گرفته شود زیرا مزایای آشکاری برای آسایش و صرفه جویی در انرژی فراهم می کند.
برای اینکه سه عامل مطرح شده مورد توجه قرار گیرند، لازم است از روش مدلسازی صحیح استفاده شود.

ارزیابی آسایش زمستانی

در ارزیابی نارضایتی حرارتی محلی یا نقطه ای دو عامل باید مورد بررسی قرار گیرد:

1. نرخ کوران(Draft Rate)

2. عدم تقارن تابشی (Radiant Asymmetry)

سطوح شیشه ای وسیع به دلیل دمای سطحی پایین می توانند اثر دودکش (downdraft) ایجاد کند. میزان  نارضایتی ناشی از اثر دودکش با نرخ کوران اندازه گیری می شود.

میزان نارضایتی ناشی از سطوح بزرگ سرد(نماهای تماما شیشه ای و...) توسط عدم تقارن تابشی اندازه گیری می شود. 

نتیجه گیری

ارزیابی صحیح آسایش حرارتی کار بسیار پیچیده ای است خصوصا اگر فضا دارای سطوح شیشه ای وسیع یا فضای موقت باشد. تعیین اهداف آسایش حرارتی صحیح و استفاده از روش ها و ابزار درست برای دستیابی به پیش بینی های معقول ضروری است، در غیرانصورت بسیار محتمل است که شبیه سازی، از شرایط زندگی واقعی، فاصله چشم گیری پیدا کند. این مقاله با هدف توضیح مختصر در خصوص این موضوع پیچیده و پیشنهاد نگرش صحیح در زمان مواجهه با این چالش نگارش شده است.

در طراحی واقعی، به طور گسترده ای با سطوح شیشه ای وسیع رو به رو می شویم. در این شرایط ارزیابی های آسایش حرارتی را انجام می دهیم و طرح معماری را طی فرایند تعاملی با کارفرما در میان می گذاریم.

منبع:

https://www.linkedin.com/pulse/properly-designing-highly-glazed-spaces-provide-harris-poirazis/



نویسنده: Masume Mahdi pour
دسته بندی:
تاریخ انتشار: 1398/5/12
طراحی صحیح فضاهای شیشه ای آسایش حرارتی در فضاهای شیشه ای مصرف بهینه انرژی و سطوح شیشه ای وسیع تعیین الزامات مناسب در فضاهایی با سطوح شیشه ای وسیع