[تنظیم شرایط محیطی] سايبان

محمد ساوه

مدیر بازنشسته
کاربر ممتاز
سایبان ها
سایبان ها برای کنترل میزان تابش آفتاب به سطوح نورگذر ساختمان به کار می روند.لزوماً در همه مناطق اقلیمی به وجود سایبان نیاز نخواهد بود. برای تعیین نیاز به وجود سایبان باید اقلیم منطقه بطور دقیق مطالعه شود تا اوقات گرم سال در منطقه مورد نظر تعیین شود. در صورت وجود اوقات گرم باید در جبهه های مختلف ساختمان با توجه به اوقات گرم سال و زوایای تابش خورشید در اوقات مزبور زاویه سایبان افقی یا عمودی تعیین شود. به این ترتیب در اوقات مزبور تمامی سطح پنجره در سایه قرار گرفته و مانع از ورود تابش خورشید به داخل و افزایش دما و ایجاد شرایط نامطلوب حرارتی در فضای داخل می شود.
استفاده از عایق حرارت در پوسته خارجی ساختمان سبب می شود که حرارت حاصل از منابع گرمایشی طبیعی نظیر انرژی تابشی خورشید، گرمای حاصل از ساکنین و گرمای حاصل از وسایل الکتریکی در فضای داخل باقی بماند و به عنوان منبع گرمایش کمکی مورد استفاده قرارگیرد. در نتیجه اگر در مناطق با نیاز سرمایی زیاد بر روی پنجره ها سایبان مناسب پیش بینی نشود، در اوقات گرم سال نه فقط دمای داخل طاقت فرسا شده، بلکه بار برودتی ساختمان نیز به مقدار قابل توجهی افزایش یافته و انرژی زیادی برای تأمین سرمایش لازم خواهد بود.برای پیشگیری از این امر باید روی پنجره های ساختمانهای واقع در این مناطق سایبانی با عمق مناسب تعبیه گردد. منظور از عمق مناسب سایبان، عمقی است که در اوقات گرم سال از تابش خورشید به داخل ممانعت به عمل آید و در اوقات سرد برای استفاده از گرمای تابشی خورشید امکان ورود تشعشع خورشید به داخل فراهم شود.به همین منظور در جدول روبه رو برای عرضهای جغرافیایی 25 تا 37 درجه شمالی و برای پنجره های واقع در جهت های مختلف جغرافیایی، سایبانهایی پیشنهاد شده است که تا 100% در اوقات گرم بر روی پنجره سایه ایجاد می کند. مقادیر داخل جدول به عنوان پیشنهاد اولیه بوده و در صورت انجام مطالعات اقلیمی معتبر دقیق تر و ارائه جدول ها و نمودارهای مربوطه طراحان می توانند مقادیر بهینه محاسبه شده را انتخاب نمایند.برای تأمین سایبان مناسب می توان با استفاده از زوایای پیشنهادی اشکال متنوعی را برای سایبان ارائه کرد تا ضمن آزادی در طراحی و حفظ زیبایی ، سه مورد نظر نیز بر روی تمام پنجره ایجاد شود.
نکته قابل توجه در جدول آن که در مواردی فقط سایبان افقی یا فقط سایبان عمودی و یا استفاده همزمان از هر دوی آنها توصیه شده است.در مواردی نظیر وضعیت عرض جغرافیایی 35 درجه و جهت گیری پنجره به سوی 60 درجه شمال شرقی، استفاده از سایبان افقی یا عمودی بستگی به انتخاب طراح دارد. در شکل 1 زوایای سایبان افقی α و عمودی β نشان داده شده است. با تعیین این زوایا بدیهی است که ابعاد سایبان با توجه به ابعاد بازشو به راحتی بدست می آید.

تاثیرسایه بان
ایجاد سایه برروی پنجره ها یا دیوارهای شیشه ای، مانع تابش مستقیم آفتاب به سطح شیشه می شود و در نتیجه، حرارت ایجاد شده ی ناشی از تابش آفتاب در فضای پشت شیشه یه شدت کاهش می یابد. این مقدار کاهش به محل سایه ی ایجاد شده بستگی دارد. وقتی بر روی سطح خارجی شیشه سایه ایجاد شود، مقدار بسیار کمی از انرژی حرارتی خورشید به فضای پشت شیشه انتقال می یابد. زیرا انتقال حرارت در این حالت به صورت ((رسانش)) و ((تابش)) است و انتقال حرارت به ندرت به صورت رسانش از شیشه انجام می شود و اجسام شفاف نیز، پرتوهایی با طول موج بلند را زا خود عبور نمی دهند.ولی هنگامی که برای جلوگیری از تابش مستقیم آفتاب به داخل از پرده کرکره ی داخلی استفاده شود، پرتو مستقیم خورشیداز شیشه عبور می کند و پرده کرکره را تحت تأثیر اثر حرارتی خود قرار می دهد. پرده کرکره پس از گرم شدن، حرارت خود را به وسیله ی امواج دارای طول موج بلند به اطراف منتقل می کند و این حرارت چون نمی تواند از شیشه عبور کند، ققط به فضای داخلی منتقل شده، باعث گرم شدن این فضا می شود.
نتیجه ی آزمایش هایی که در این مورد انجام شده نشان می دهد که سایه بان های خارجی می توانند تا 90 درصد و سایه بان های داخلی (پرده کرکره) تنها 20 تا 25 درصد اثر حرارتی تابش آفتاب را در داخل یک اتاق کاهش دهند.
نمودارهای شکل 2 نتیجه ی آزمایش نمونه هایی را نشان می دهد که هوا در داخل آنها جریان ندارد و پنجره ی آنها از داخل به وسیله ی پرده کرکره ی تیره رنگ پوشیده شده است.تغییرات دمای هوای داخلی این نمونه ها تقریباً مشابه تغییرات دمای هوای داخلی نمونه هایی است که نتیجه ی آزمایش آنها در شکل 1 نشان داده شده است.با این تفاوت که در اینجا افزایش درجه حرارت هوای داخلی نسبت به خارج، همچنین اختلاف دمای هوای داخلی چهار نمونه ی انتخابی کمتر از آزمایش مزبور است. ولی اگر سایه بان های کرکره ای در سطح خارجی پنجره ها نصب شوند(همان طور که در نمودارهای شکل 3 نیز نشان داده شده است)، اختلاف دمای هوای داخلی نمونه های فوق کمتر خواهد شد.

انواع سایه بان
سایه بان ها ممکن است اثرات گوناگونی از قبیل کنترل تابش مستقیم آفتاب به داخل (به طورمداوم یا در مواقع مشخص)، کنترل نور، منظره و تهویه ی طبیعی داشته باشند.اهمیت این اثرات به موقعیت و نوع ساختمان بستگی دارد.برای مثال، در یک منزل مسکونی ممکن است نفوذ تابش مستقیم آفتاب به داخل در فصل زمستان لازم و در فصل تابستان غیر ضروری باشد. ولی در یک کلاس درس ممکن است تابش مستقیم آفتاب به داخل در تمام فصل ها ناراحت کننده باشد. از سوی دیگر، در مناطق سرد هدف اصلی این است که تا حد ممکن از تابش مستقیم نور و گرمای طبیعی آفتاب به داخل استفاده شود. ولی در مناطق گرم تا حدممکن باید از تابش مستقیم آفتاب به داخل جلوگیری کرد. در مناطق معتدل یا مناطق نیمه استوایی، هر دو مسأله را باید در نظر گرفت و سایه بان ها را به نحوی انتخاب کرد که بتوان ورود پرتو مستقیم خورشید به داخل را با توجه به فصل های مختلف کنترل کرد.
سایه بان های متحرک و قابل کنترل، بنا به ضرورت می توانند انتقال نور و گرمای خورشید را به طور دلخواه کنترل کنند. ولی سایه بان های ثابت عملکرد مشخصی دارند که به جهت و شکل هندسی ساختمان و تغییر موقعیت خورشید در فصل های مختلف بستگی دارد.

سایه بان های متحرک
شکل هندسی سایه بان های متحرک افقی یا عمودی، تأثیری در کارایی آنها از نظر ایجاد سایه و جلوگیری از تابش مستقیم آفتاب به داخل ساختمان ندارد؛ زیرا این نوع سایه بان ها را می توان برحسب نیاز به نحو مطلوبی تغییرداد. از سوی دیگر، کارایی این سایه بان ها متفاوت است و به رنگ و محل نصب آنها نسبت به پنجره و شرایط تهویه ی طبیعی در ساختمان بستگی دارد.
در چندین مؤسسه ی تحقیقاتی ، مطالعات و بررسی هایی در مورد کارایی انواع مختلف سایه بان های متحرک انجام شده که در اینجا به خلاصه ای از نتایج آنها اشاره می کنیم.
1)سایه بان های خارجی بسیار کاراتر از سایه بان های داخلی هستند. اگر سایه بان های متحرک در سطح خارجی پنجره نصب شود، فقط 5 درصد از انرژی خورشیدی تابیده به پنجره به داخل انتقال می یابد.
2)هرچه رنگ این سایه بان ها تیره تر باشد، اختلاف بین کارایی انواع داخلی و خارجی این سایه بان ها بیشتر می شود.
3)هرچه رنگ سایه بان های خارجی تیره تر باشد، کارایی آنها بیشتر می شود.
4)هرچه رنگ سایه بان های داخلی روشن تر باشد، کارایی آنها بیشتر می شود.
5)با استفاده از سایه بان های کارامدی چون پنجره های کرکره ای چوبی خارجی می توان از نفوذ بیش از 90 درصداز انرژی حرارتی خورشیدی ناشی از تابش آفتاب بر پنجره به داخل جلوگیری کرد.
6)سایه بان های متحرک داخلی تیره رنگ(پرده های کرکره) 70 تا 80 درصد انرژی خورشیدی تابیده به پنجره را به داخل منتقل می کنند.
با تیره کردن رنگ سایه بان ها و بستن پنجره ها می توان کارایی آنها را افزایش داد.ولی اگر پنجره ها باز باشد، تأثیر رنگ سایه بان ها تا حد زیادی به موقعیت آنها نسبت به جهت وزش باد بستگی دارد. به طور مثال، وقتی در بعد از ظهر باد از جهت غرب بوزد و پنجره ها باز باشد، سایه بان های تیره رنگ پنجره های غربی باعث می شود هوایی که در اثر تماس با آنها گرم شده به داخل اتاق راه یابد و فضای آن را گرم کند. در این مورد خاص، اگر ظرفیت حرارتی مصالح سایه بان ها زیاد باشد، اثر حرارتی آنها تا مدت ها پس از غروب آفتاب نیز باقی می ماند. هنگام بازبودن پنجره ها، اگر سایه بان های تیره رنگ سطح خارجی پشت به باد باشند، تاثیر کمتری در گرم شدن هوای داخلی دارند. زیرا هوای تماس یافته با آنها از ساختمان دور می شود.

سایه بان های ثابت
از آنجا که این سایه بان ها در تمام فصل های سال ثابت است، کارایی آنها از نظر ایجاد سایه ی کارامد بر روی پنجره ها به موقعیت ساختمان و تغییرات روزانه و سالانه ی موقعیت خورشید بستگی دارد. در مورد کارایی سایه بان های ثابت در
جهت های مختلف جغرافیایی، با انجام محاسبات زیر تجزیه و تحلیل هایی صورت گرفته است :
1)الگوی تغییرات روزانه ی شدت تابش آفتاب بر پنجره ای بدون سایه بان در عرض جغرافیایی 32 درجه ی شمالی(تفت یزد)
2)درصد سطح سایه ای که با توجه به عمق سایه بان های مختلف بر روی پنجره ایجاد می شود.
3)شدت تابش آفتاب در قسمت بدون سایه ی پنجره
با استفاده از این محاسبات ، منحنی تغییرات روزانه ی تابش مستقیم آفتاب برروی پنجره هایی که در جهت های مختلف قرار داده شده و به سایه بان های گوناگون مجهز بوده اند، برای ماه های مختلف سال ترسیم شده و از بین آنها، مقدار روزانه ی تابش مستقیم آفتاب بر پنجره ها استخراج شده است. سایه بان هایی که در این محاسبات مورد بررسی قرار گرفته اند، عبارتند از :
1)سایه بان های افقی بالای پنجره
2)سایه بان های افقی بالای پنجره، در امتداد طول نمای ساختمان
3)سایه بان های عمودی هم ارتفاع با پنجره و در دو طرف آن
4)سایه بان های عمودی دو طرف پنجره و به اندازه ارتفاع کل ساختمان
5)قاب متشکل از سایه بان های عمودی و افقی در اطراف پنجره
6)قابی که قسمت های عمودی آن با زاویه ی 45 درجه به طرف جنوب قراردارد.
خلاصه ی نتایجی که از این تجزیه و تحلیل به دست آمده، به شرح زیر است :
در دو جهت شرق و غرب، با استفاده از سایه بان های قابی شکل می توان سایه ی مناسبی برروی پنجره ها ایجاد کرد؛ بویژه اگر قسمت های عمودی این قاب ها با زاویه ی 45 درجه به طرف جنوب قرار گیرد، در ایجاد سایه ی مفید بسیار
مناسب اند.برای این دو جهت، سایه بان های افقی مناسب تر از سایه بان های عمودی هستند.درحقیقت، سایه بان های عمودی ـ حتی با ارتفاع بسیار زیاد ـ نه تنها در تابستان سایه ی بسیار کمی بر روی پنجره ایجاد می کنند، بلکه درزمستان نیز مانع تابش مستقیم آفتاب به داخل می شوند. نتیجه ی این بررسی نشان داده است که در این دو جهت ، پنجره های افقی کارامدتر از پنجره های عمودی هستند.
مؤثرترین نوع سایه بان برای ایجاد سایه ی مناسب برروی پنجره های سمت جنوب، جنوب شرقی و جنوب غربی، سایه بان قابی شکل است.



درختان برگ ریز
درختان برگ ریز را عموماً در جبهه جنوبی ساختمان می کارند چون با ریزش برگ درختان در زمستان مشکلی از نظر تابش مستقیم آفتاب به پنجره ها جنوبی بنا ایجاد نمی شود و با رویش مجدد برگها در تابستان نیز درخت چون سایه بانی موثر از تابش مستقیم آفتاب به فضاهای داخلی جلوگیری خواهد کرد و این عمده ترین اصل در طراحی سایه بانها می باشد.درختان برگ ریز مثل درخت مو و پیچک نیز از جمله درختانی هستند که به طور طبیعی و خود کار گرمای هوای مجاور خود را کنترل می نمایند. این درختان در تابستان با ایجاد سایه و درنتیجه تبخیری که در سطح برگ هایشان صورت می گیرد هوا را خنک می کنند و به دلیل ریزش برگ هایشان در زمستان مانع تابش مستقیم آفتاب نمی شوند.

به دلیل این ویژگی این گونه درختان برای پوشش دیوارهای روبه آفتاب در مناطق گرم بسیار مفید و با ارزش هستند. در اقلیم های گرم برای جلوگیری از شدت تابش آفتاب در شرق و غرب و جنوب شرقی و جنوب غربی از درختانی که در این جهت ها کاشته می شوند به مقدار قابل توجهی می توان در تأمین سایه لازم بر روی پنجره ها سود جست.

پوشش سبز مجاور پوسته ساختمان
گیاهان پوششی انبوه و پیچکهای بالا رونده راهکار اقلیمی مطلوبی برای خنک سازی پوسته ساختمان در فصل تابستان بشمار می رود.

گیاهان پوششی انبوه در طول تابستان به عنوان حایل بین تابش مستقیم خورشید و پوسته خارجی دیوار بنا عمل می کنند و بدین ترتیب با کاهش درجه حرارت پوسته خارجی ، میزان هدایت حرارت از خارج به داخل بنا به حداقل می رسد.

بام سبز
پوشش بام باسطوح گیاهکاری شده و پوششهای گیاهی انبوه مانع از جذب تشعشع خورشید توسط بام می شود و بطور متوسط (30-20) درصد انرژی تابشی خورشید منعکس شده و بقیه تابش جذب پوشش گیاهی می شود.

با توجه به ذخیره انرژی بامهای با پوشش گیاهی تأثیر قابل توجهی در تعدیل شرایط آب و هوایی مناسب در داخل ساختمان دارند. این بامها در فصل زمستان(بابالابردن حرارت فضای داخلی) و در فصل تابستان(با پایین آوردن حرارت داخلی) به تنظیم و تعدیل شرایط دمای فضاهای داخلی کمک می کنند.

دلایل خنک بودن سطوح با پوشش گیاهی
üتبخیر و تعرق صورت گرفته در سطوح برگ ها در گیاهان باعث خنکی محیط می شود.
üتابش جذب شده به وسیله سطح زیاد برگ ها به محیط اطراف منتشر می شود.
üبه دلیل کم بودن جرم گیاهان انرژی گرمایی کمتری در سطوح برگ گیاهان ذخیره می شود.

خوب بود چند تا عکس هم میزاشتین
 

E . H . S . A . N

مدیر تالار مهندسی معماری مدیر تالار هنـــــر
مدیر تالار
محاسبـــــــه عمــــــق ِ سایبـــــــان

محاسبـــــــه عمــــــق ِ سایبـــــــان

صفحه ی اول : تعین عمق سایه

روش تعین عمق سای&#.jpg


ادامه ی متن و تصاویر رو در فایل pdf مشاهده بفرمایید . . .
 

پیوست ها

  • محاسبه عمق سایب&#1.pdf
    4.5 مگایابت · بازدیدها: 38

mpb

مدیر تالار مهندسی معماری
مدیر تالار
کارایی یا راندمان سایه بان در جهت های اقلیمی

کارایی یا راندمان سایه بان در جهت های اقلیمی

امروزه اهميت و ضرورت توجه به شرايط اقليمي در طراحي و ساخت كليه ساختمان ها، بخصوص ساختمان هايي كه به طور مستقيم مورد استفاده انسان و موجودات زنده قرار مي گيرند ثابت شده است. توجه به خصوصيات اقليمي و تاثيري كه اين خصوصيات در شكل گيري ساختمان مي گذارند از دو جهت حائز اهميت است. از يك سو ساختمان هاي هماهنگ با اقليم يا ساختمان هايي با طراحي اقليمي، از نظر آسايش حرارتي انسان كيفيت بهتري دارند. شرايط محيطي اين گونه ساختمان ها سالمتر و بهتر است، تنوع و تغيير روزانه نور، حرارت و جريان هوا در اين ساختمان ها فضاهاي متنوع و دلپذيري ايجاد مي كند. از سوي ديگر هماهنگي ساختمان با شرايط اقليمي موجب صرفه جويي در مصرف سوخت مورد نياز جهت كنترل شرايط محيطي اين گونه ساختمان ها مي شود. استفاده از سايبان يك روش متداول براي صرفه جويي در مصرف انرژي در ساختمان و ايجاد شرايط آسايش براي ساكنين است كه در كشور هاي توسعه يافته از جايگاه ويژ ه اي برخوردار است.سايبان ها در دو گروه كلي سايبان هاي ساختماني و سايبانهاي غير ساختماني تقسيم مي شوند. ولي ايجاد سايه دلخواه با سايبان ، به طوري كه در همه اوقات گرم، سايه ايجادكند و در مواقع سرد جلو آفتاب را نگيرد، كاري نسبتا پيچيده است و نيازمند محاسبات زمان بر، ليكن ساده است. پيچيده ترين بخش كار فراهم آوردن مجموعه شرايطي است كه بتواند به راحتي گرمايي ختم شود، زيرا ايجاد سايه امري لازم براي رسيدن به راحتي گرمايي است، ولي كافي نيست .

براي اثبات اين موضوع براي تعيين نياز به وجود سايبان بايد اقليم منطقه به طور دقيق مطالعه شود تا اوقات گرم سال در منطقه مورد نظر تعيين شود. در صورت وجود اوقات گرم بايد در جبهه هاي مختلف ساختمان زواياي تابش خورشيد در اوقات مزبور زاويه سايبان افقي يا عمودي تعيين شود تا در اوقات مزبور تمامي سطح پنجره در سايه قرار گرفته و مانع از ورود تابش خورشيد به داخل و افزايش دما و ايجاد شرايط نامطلوب حرارتي در فضاي داخل مي شود.استفاده از عايق حرارتی در پوسته خارجي ساختمان سبب مي شود كه حرارت حاصل از منابع گرمايشي طبيعي نظير انرژي تابشي خورشيد، گرماي حاصل از ساكنين و گرماي حاصل از وسايل الكتريكي در فضاي داخل باقي بماند و به عنوان منبع گرمايش كمكي مورد استفاده قرارگيرد. در نتيجه اگر در مناطق با نياز سرمايي زياد بر روي پنجره ها سايبان مناسب پيش بيني نشود، در اوقات گرم سال نه فقط دماي داخل طاقت فرسا شده، بلكه بار برودتي ساختمان نيز به مقدارقابل توجهي افزايش يافته و انرژي زيادي براي تأمين سرمايش لازم خواهد بود.براي پيشگيري از اين امر بايد روي پنجره هاي ساختمانهاي واقع در اين مناطق سايباني با عمق مناسب تعبيه گردد. منظور از عمق مناسب سايبان، عمقي است كه دراوقات گرم سال از تابش خورشيد به داخل ممانعت به عمل آيد و در اوقات سرد براي استفاده از گرماي تابشي خورشيد امكان ورود تشعشع خورشيد به داخل فراهم شود.


تعيين مواقع نياز به سايه

براي تعيين مواقع نياز به سايه ابتدا موقعيت خورشيد با توجه به عرض جغرافيايي مورد نظربررسي مي شود ارتفاع و سمت خورشيد از نمودار نقاله خورشيدي بر داشته مي شود و با توجه به روزهاي گرم سال مواقع نياز به به سايه تعيين مي شود.


تعيين موقعيت خورشيد

براي بدست آوردن موقعيت خورشيد لازم است كه زاويه برخورد تابش آفتاب، با موقعيت خورشيد نسبت به نماي ساختمان براي زمان مورد نظر مشخص شود.موقعيت خورشيد در آسمان را مي توان با دو زاويه تعيين كرد.

زاویه خورشید α : زاویه ای است که شعاع تابش خورشید با تصویر آن می سازد .

زاویه جهت تابش β : زاویه ای است که تصویر شعاع تابش خورشید بر روی زمین با خط شمال و جنوب می سازد .شمال صفر درجه و جنوب 180 درجه

مقدار اين زاويه براي جهت هاي مختلف جغرافيايي به صورت ذيل مي باشد.اين دو زاويه را مي توان براي هر زمان ازسال يا هر ساعت مشخص كرد با استفاده از دو زاويه مذكور مي توان موقعيت خورشيد را نسبت به سطح ديوار در هرجهت تعيين نمود.





استخراج زاويه ارتفاع و سمت خورشيد از طريق نمودار


شكل زیريك نمودار مسير خورشيد را نشان مي دهد كه براي عرض جغرافيايي 31 درجه تهيه شده است. خطوط منحني هاي شرقي و غربي تصوير آن دسته از مسيرهاي فضايي است كه هر روز و خورشيد از نيمكره آسمان مي پيمايد.خطوط منحني شمالي- جنوبي نيز تصوير مواضع خورشيدي را براي تمام موقعيت هاي خورشيد را در مكان مورد مطالعه براي هر روز و هر ساعت معين بر روي نمودار مشخص مي كند.تعدادي دايره متحدالمركز ارتفاع خورشيد را تعيين ميكنند.توضيح اينكه مكان هندسي نقاطي از نيمكره آسمان، كه خورشيد از آن نقاط با چشم ناظر(واقع در مركز نيمكره)زاويه ارتفاع مساوي مي سازد، به صورت دواير متحدالمركز و موازي با صفحه است. پس تصوير آن نقطه بر روي صفحه افق نيزبه صورت دواير متحدالمركز است و هر دايره متعلق به يك زاويه ارتفاع خورشيد خواهد بود. با در نظر گرفتن دواير متحدالمركز، شبكه مختصات قبلي كاملتر مي شود. به طوري كه از محل برخورد سه دسته خطوط منحني (شرقي- غربي-شمالي- جنوبي) نه فقط تصوير موقعيت خورشيد بر حسب روز و ساعت تعيين مي شود، بلكه زاويه ارتفاع خورشيد در آن لحظه نيز مشخص مي شود.




انواع سايبان ها


از آنجا که مسير حرکت خورشيد و درنتيجه زواياي تابش آفتاب در تابستان و زمستان متفاوت است، مي توان از تابش آفتاب در تابستان جلوگيري كرد در حاليكه در زمستان از آن استفاده نمود.



زاویه اختلاف تابش خورشید در تابستان و زمستان


شکل بالا تاثير اين تغيير مسير بر عبورتشعشع مستقيم از پنجره داراي سايبان را نشان ميدهد.

آفتابگيرهاي پنجره به سه گروه تقسيم ميشوند


1-- وسايل سايه انداز و آفتابگير داخلي ٢- شيشه هاي انعكاسي ٣- وسايل سايه انداز و آفتابگير خارجي





آفتابگيرهاي داخلي و جدا از پنجره


آفتابگيرهاي داخلي شامل سايبانهاي غلتكي، كركره ها و پرده ها ميباشند. از ابداعات جديد ميتوان از صفحات لولادار وكشويي (كه عمدتًا عايق كننده هستند) و دربچه هاي داخلي نام برد. آفتابگيرهاي داخلي باعث انعكاس تابش خورشيدي ورودي از پنجره ها ميشود. عيب آفتابگيرهاي داخلي اين است كه صرفنظر از ميزان قدرت انعكاس، آنها حرارت را درسطح داخلي شيشه يعني در فضاي مسكوني نگه ميدارند.

مقایسه انواع آفتابگیرها



تصویر سمت راست:
خروج هوای گرم شده به بیرون محل از طریق یک خروجی در بالا پرده کرکره بین پنجره دو جداره


تصویر وسط:سایه انداز داخلی پزده – پرده کرکره

تصویر سمت چپ:عدم ورود تابش مسقیم خورشیدی سایه انداز خروجی


شيشه هاي انعكاسي

شيشه هاي انعکاسي تابش خورشيدي كمتري را نسبت به شيشه هاي معمولي از خود عبور ميدهند. اگر كاهش جذب

حرارت خورشيدي در سراسر سال مورد نظر باشد، با انتخاب مواد شيشه اي مناسب، ميتوان عبور تابش خورشيدي را كاهش داد. همچنين شيشه هاي جاذب حرارت شفاف و رنگي با جذب حرارت در خود، موجب تقليل عبور نور خورشيدي ميشوند.


سايبانهاي خارج از پنجره

سومين گروه آفتابگيرها وسايلي هستند كه بر روي سطح خارجي چارچوب پنجره نصب ميشوند. سايبانهايي از اين نوع شامل سايبانهاي ساختماني ثابت و كركره هاي چوبي و فلزي و دربچه هاي چوبي هستند.


نمایی از سایه بان های خارجی


سايبانهاي ساختماني ثابت از اواسط خرداد تا اواسط شهريور بر روي پنجره سايه مياندازند يعني زماني كه هوا خيلي گرم است و در عين حال اين سايبانها از اواسط اسفند تا اواسط خرداد نيزايجاد سايه ميكنند يعني زماني كه حرارت آفتاب ممكن است مطلوب باشد. علت اين وضع اين است كه يك تأخير زماني يك تا يك ماه و نيم بين اوج فصل گرما يعني مرداد و زمان حداكثر تابش خورشيدي يعني نيمه خرداد وجود دارد.


عوامل موثر بر طراحي پنجره و سايبان در اقليم هاي مختلف

در اين قسمت اثرات سايه ايجاد شده، اندازه سطح پنجره و جهت گيري ساختمان و جداره حاوي پنجره با توجه اقليمهاي مختلف مورد بررسي قرار مي گيرد.

اثر سايه ايجاد شده در اقليمهايي كه سرمايش و گرمايش از اهميت يکساني برخوردارند، بهترين روش، جذب انرژي خورشيدي در زمستان و جلوگيري از ورود تابش خورشيدي در تابستان است. اينكار ميتواند به وسيله ي سايبانهاي ساختماني بصورت پيشآمدگي سقف بنا در جبهه جنوبي و ايجاد سايه به روشهاي مختلف در جاهاي ديگر ساختمان محقق شود. زماني كه در يك منزل مسكوني از پنجره ي يك جداره استفاده ميشود پرده ها، پيشآمدگي سقف و تركيب روشهاي معمول سايه اندازي ميتوانند به طور قابل ملاحظه اي هزينه هاي انرژي را كاهش دهند.

در اقليمهاي سرد كه گرمايش داراي اهميت بيشتري است، يك ساختمان بايد در محلي قرار گرفته باشد كه سايه ساختمانهاي مجاور يا درختان روي آن نيفتد تا بتواند در زمستان انرژي گرمايي خورشيدي را دريافت كند. ايجاد سايه براي ساختمانها در اقليم سرد بر هزينه ي گرمايش ميافزايد. البته افزايش هزينه ي گرمايش در شرايط خاص ممكن است با كاهش هزينه ي سرمايشي در صورتيكه از سيستم تهويه مطبوع استفاده شود جبران شود.

براي اقليمهاي گرم كه سرمايش اهميت بيشتري دارد، بهترين محل جهت ايجاد سايه روي يك پنجره، نصب سايبان ساختماني خارج از پنجره ميباشد. به گونه اي که نور خورشيد قبل از برخورد به سطح پنجره به سايبان برخورد کند. سالهاست كه استفاده از ابزار ايجاد سايه روي سطوح بيروني پنجره مورد توجه واقع شده است و اين مؤثرترين راه براي كاهش ورود تابش خورشيدي به داخل ساختمان است. براي اينكه به مقدار زيادي، ورود انرژي خورشيدي به داخل كم شود از سايبان ساختماني يا پرده اي كه ضريب انعكاسي بالا و ضريب انتقال كم داشته باشد استفاده ميشود.


اندازه ي سطح پنجره

در اقليمهايي كه سرمايش اهميت بيشتري دارد عرضهاي جغرافيائي كم راه حل معمولي براي كاهش جذب حرارت خورشيدي كاهش اندازه ي سطح كلي پنجره ها ميباشد. اين راهكار زماني انتخاب ميشود كه پنجره هايي با كارايي پايين پنجره هاي معمولي تكجداره به كار گرفته شوند .

جهت گيري

در اقليمهايي كه سرمايش بسيار اهميت دارد بهتر است كه بيشتر پنجره ها به سمت شمال جهتگيري شوند و درجايي كه امكان برخورد نور مستقيم وجود دارد يا پنجره ها به سمت جنوب هستند، سايبانها ميتوانند مانع از ورود بيشتر نور خورشيد به داخل فضا شوند. سايبان ها در مقابل نورهايي كه با زاويه ي كم تابيده ميشوند نور غرب و شرق كارآيي پاييني دارند. بنابراين بهترين راهكار كاهش تعداد و اندازه ي پنجره هاي موجود در جبهه هاي شرقي و غربي ساختمان است. در اقليمهايي كه هم گرمايش و هم سرمايش اهميت دارند، جهت گيري پنجره ها به سمت جنوب ميتواند باعث جذب بيشتر گرما در زمستان شده و سايبان نيز ميتواند براي كاهش دريافت حرارت در تابستان مورد استفاده قرار گيرد. لازم به ذکر است که در حال حاضر جهت گيري پنجره ها در يك منزل مسكوني معمولا با توجه به جهت منظره هاي موجود و عوامل ديگر ديكته ميشود و مسأله استفاده ي بهينه از انرژي خورشيدي در درجه دوم اهميت قرار ميگيرد.


ادامه دارد.....

 

mpb

مدیر تالار مهندسی معماری
مدیر تالار
ادامه - کارایی یا راندمان سایه بان در جهت های اقلیمی

ادامه - کارایی یا راندمان سایه بان در جهت های اقلیمی

روش تعیین عمق سایه بان

مثال: در مناطق گرمسیر و خشک که تابش عموما مزاحمت دارد و رطوبت فراوانی نیز وجود ندارد موضوع با بدست آوردن ساعات فوق و با استفاده از دیاگرام موقعیت خورشید در عرض
جغرافیایی 31 درجه شمالی زاویه تابش و جهت تابش آفتاب را در روز اول تیر ماه و در ساعات فوق بدست می آوریم. با در دست داشتن کلیه اطلاعات فوق و استفاده از فرمول ذیلعمق سایه بان پنجره ها را محاسبه می نمائیم











در شکل زیرارتباط بین عمق سایه بان ، ارتفاع سایه ایجاد شده و زوایای موقعیت خورشید نشان داده شده است. با قرار دادن اطلاعات بدست آمده در فرمول فوق عمق سایه بان برای پنجره هائی به ارتفاع یک متر به شکل زیر بدست خواهد آمد.





برای اطمینان از اینکه سایه بانهای فوق ، بخصوص سایه بان های جنوبی ، در زمستان مانع نفوذ مستقیم آفتاب بداخل نشوند باید ارتفاع سایه ای که در نتیجه عمق سایه بان پنجره جنوبی در این فصل بر روی شیشه ایجاد میشود و همچنین عمق نفوذ آفتاب بداخل اطاق را در سردترین روز سال محاسبه و بررسی نمود. برای مثال محاسبه ارتفاع سایه و عمق نفوذ تابش آفتاب ( بداخل اطاق در روز اول دیماه، ساعت 12 ، در همان عرض جغرافیایی، به طریق ذیل محاسبه می گردد.


















طبق این محاسبه نتیجه می گردد که سایه بان فوق در زمستان مانع از نفوذ آفتاب بداخل اطاق نمیگردد. برای محاسبه مقدار سایه ای که سایه بان های عمودی بر روی پنجره ها میاندازند نیز می توان از فرمول زیر استفاده نمود :





سايبانهاي ساختماني و ايجاد سايه

تمام پنجره ها كم و بيش بر اثر وجود ساختمانها و اشياء نزديك به آنها سايه ميگيرند. اين سايه باعث ميشود كه از دريافت حرارت حاصل از خورشيد به دليل ممانعت از برخورد اشعه مستقيم آفتاب به تمام يا قسمتي از پنجره، كاسته شود و فقط مؤلفه هاي پراكنده اشعه خورشيد به قسمتهاي سايه دار برخورد كند .


انواع برخورد انرژي خورشيدي به يك پنجره





دو عدد پنجره به ابعاد 170 * 120 در دیوار به طول 11 متر در نظر گرفته شده است پنجره در سه وضعيت جنوبي، شرقي و غربي مورد بررسي قرار خواهد گرفت. براي سادگي كار فرض شده است.

محلهاي مجاور و زير اتاق مورد نظر، فضاهاي تهويه شده باشند. مصالح و مواد به كار رفته در اتاق از روي جداول مرجع انتخاب شده اند . با توجه به موقعيت محل، فقط از دو ديوار خارجي انتقال حرارت انجام ميگيرد. لذا فقط مشخصات ديوارهاي خارجي، پنجره و سقف در جدول ( ١) ارائه شده است .

ساختمان مورد نظر در شهرهاي نمونه درعرضهاي جغرافيايي مختلف با اقليمهاي آب و هوايي متفاوت در نظر گرفته شده است. مشخصات طرح خارج اين شهرها در جدول ( ۲) ارائه شده است








سايه ها به دو دسته سايه هاي عرضي ناشي از ديوارها و حاشيه ها و سايه هاي ارتفاعي ناشي از سايبانها و طاقچه ها تقسيم و زاويه (Azimuth) ميشوند. مساحت هر يك از اين سايه ها در هر ساعت به زواياي تابشي خورشيد يعني زاويه سمت بستگي دارد. با تعيين زواياي تابشي با توجه به عرض جغرافيائي محل طرح در ماه و ساعت مورد نظر با (Altitude) فراز توجه به نحوه قرارگيري ديوار يا پنجره مورد نظر، ضريب سايه هاي عرضي و ارتفاعي محاسبه ميشود و با توجه به عمق سايبان و ارتفاع يا طول سايبان مساحت سايه عرضي يا سايه ارتفاعي بدست ميآيد لازم به ذكر است كه با توجه به مساحت پنجره ميتوان عمق و طول سايبان افقي و عمق و ارتفاع حاشيه هاي عمودي را طراحي نمود.


مدل نمودن چند نمونه سايبان

در اين قسمت كلياتي در مورد ابعاد پنجره، وضعيت قرارگيري آن، شرايط آب و هوائي محلهاي مورد نظر، و انواع سايبان مورد نظر ارائه ميگردد. بدين منظور اتاقي به ابعاد ft ×10 ft × 20 ft حدود m× 6m×3m 11 در يك ساختمان مطابق شکل درنظر گرفته شده است. سه وضعيت مختلف اتاق بصورت زير ميباشد:

• اتاق با پنجره هاي جنوبي كه در قسمت جنوب شرقي ساختمان قرار دارد.
• اتاق با پنجره هاي شرقي كه در قسمت شمال شرقي ساختمان قرار دارد.
• اتاق با پنجره هاي غربي كه در قسمت جنوب غربي ساختمان قرار دارد .








6نوع سايبان ساختماني خارجي براي شهرهاي مختلف در نظر گرفته شده است و اثرات آن بر باراکتسابي خورشيدي استفاده شده است توسط پنجره محاسبه و مقايسه شده است. براي محاسبه بارها از نرم افزار 99 carrier مشخصات و پارامترهاي سايبان كه درشکل زیرمشخص شد ه اند. شش نوع سايبان انتخابي به طور شماتيك در شکل زیر نشان داده شده اند. البته لازم به ذكر است كه لبه سايبان شماره ۶ براي همه شهرها يكسان نيست. براي شهرهاي با عرض جغرافيايي كمتراز ۳۵ درجه برابر با ۳۰ اينچ و براي شهر هاي با عرض جغرافيايي بيش از ۳۵ درجه ۴۰ اينچ در نظر گرفته شده است.


نمایش پارامتر های سایه بان







ادامه دارد.....





 
آخرین ویرایش:

mpb

مدیر تالار مهندسی معماری
مدیر تالار
ادامه - کارایی یا راندمان سایه بان در جهت های اقلیمی

ادامه - کارایی یا راندمان سایه بان در جهت های اقلیمی

نمای شماتیک سایه بانهای انتخابی




مشخصات و پارامتر های سایه بانهای انتخابی




کارآيي يا راندمان سايبان


منظور از كارآيي يا راندمان سايبان، بررسي و حسابرسي انرژي صرفه جوئي شده در اثر ايجاد سايبان ميباشد. نسبت اشعه ي مهار شده به اشعهاي كه ميتواند از پنجره بدون سايبان وارد اتاق گردد، بعنوان ضريب كارآيي سايبان تعريف وبه صورت درصد بيان ميشود و ميزان صرفه جوئي انرژي را نشان ميدهد .جهت انجام محاسبه كارائي سايبان از اين تعريف استفاده شده است. لازم به ذكر است كه اين تعريف صرفه جوئي واقعي را نشان نميدهد، چرا كه در اثر وجود سايبان، بخشي از پنجره در فصل سرد در سايه قرار خواهد گرفت و موجب كاهش ورود تابش خورشيدي به محل و افزايش انرژي مصرفي جهت گرمايش خواهد شد. بنابراين اگر كل صرفه جويي ساليانه مطرح باشد، ناگزير بايد اثر افزايش انرژي مصرفي اخير در ميزان صرفه جويي كل لحاظ شود.


مقايسه بار اكتسابي از پنجره شرقي در شهر هاي مختلف









مقايسه بار اكتسابي از پنجره غربي در شهر هاي مختلف






مقايسه بار اكتسابي از پنجره جنوبی در شهر هاي مختلف











بررسي نتايج

در اين قسمت تاثير بكارگيري سايبانهاي مختلف و همچنين تركيب سايبانهاي داخلي (پرده عمودي) و خارجي(سايبان شماره ۴) بر بار اكتسابي خورشيدي در شهرهاي نمونه مورد بررسي قرار ميگيرد. نتايج محاسبات انجام شده بطور كامل در مرجع [ ۷] ارائه شده است. باراكتسابي خورشيدي محل مورد نظر در حالت بدون سايبان، بكارگيري سايبانهاي ۱ تا ۵ و سايبان تركيبي براي پنجره شرقي(وضعيت ۲) و غربي (وضعيت ۳) در شهرهاي مختلف در شکلهاي مقايسه شده است. همچنين باراكتسابي خورشيدي محل مورد نظر در حالت بدون سايبان، بكارگيري سايبانهاي ۱ تا ۶ و سايبان تركيبي براي پنجره جنوبي (وضعيت ۱) در شهرهاي مختلف درشکل زیرمقايسه شده است. با توجه به شکلهاي قبل مشاهده ميشود كه براي پنجره هاي شرقي و غربي، سايبانهاي شماره ۱ تا ۵ انرژي خيلي كمي را مهار ميكنند و اين به دليل وضعيت زواياي تابش خورشيد نسبت به پنجره است. پس در اين حالات اگر بخواهيم از سايبان خارجي استفاده كنيم، با توجه به شكل بالا بايد از سايبان خارجي عمودي استفاده كنيم كه با استفاده از اين سايبان تمام ديد به بيرون از بين ميرود و اين مطلوب نميباشد. لازم به ذکر است كه در قسمت شرق و غرب ساختمان نميتوان با استفاده از تكنيكهاي معماري سايبان ساختماني مطلوب طراحي كرد و بايد حتي الامكان در اين دو جهت پنجره تعبيه نشود. بهرحال در صورت وجود پنجره در اين جهات، بهتر است از سايبان داخلي و يا شيشه هاي انعكاسي استفاده شود. همچنين اگر براي اين پنجره ها از تركيب سايبان هاي داخلي و خارجي استفاده شود، مشاهده ميشود كه مقدار زيادي از بار اكتسابي كاهش مييابد.


جمع بندي و نتيجه گيري

بهترين سايبان براي پنجره هاي جنوبي در اكثر شهرهاي ايران، استفاده از تركيب سايبانهاي داخلي و خارجي است.
چون تركيب اين سايبانها نسبت به ديگر وضعيتها راندمان بهتري دارد. البته در مواردي كه كاهش بار خورشيدي براي تمام طول سال مورد نظر باشد مانند مناطق گرمسير ايران بخصوص مناطق با عرض جغرافيايي كم، ميتوان بجايشيشه معمولي از شيشه انعكاسي استفاده كرد كه در اين صورت مقدار بار خورشيدي كاهش بيشتری خواهد داشت.براي پنجرههاي شرقي و غربي، استفاده از سايبان خارجي به تنهايي اثر زيادي بر کاهش بار خورشيدي ندارد. چون زاويه و موقعيت خورشيد نسبت به اين پنجرهها در مقايسه با پنجرههاي جنوبي متفاوت است. پس براي اين پنجره ها روش ديگري مثل استفاده از شيشههاي انعكاسی و پرده داخلي براي نواحي جنوبي و استفاده از سايبان خارجي شماره ۴ و پرده داخلي براي نواحي شمالي توصيه میشود. به نظر ميرسد استفاده از سايبانهای غيرساختمانی مثل كركرههاي خارجي براي پنجرههاي شرقي و غربي، راندمان بهتری نسبت به سايبانهاي ساختمانی بررسي شده داشته باشد.


فهرست مراجع

1.
دانلد واتسون و كنت لبز، طراحي اقليمي، اصول نظري و اجرايي كاربرد انرژي در ساختمان، ترجمه وحيد قباديان و محمد فيضمهدوي، انتشارات دانشگاه تهران، ۱۳۷۲
2. سايت سازمان بهينه سازي مصرف سوخت
3. شركت تهويه مطبوع كرير، راهنماي طراحي سيستمهاي تهويه مطبوع، ترجمه غلامرضا ملك زاده و محمد حسين كاشانيحصار، انتشارات . استاد، مشهد، جلد اول، چاپ سوم، ۱۳۷۳
4. هسته تحقيقاتي تبديل انرژي، گروه مکانيک دانشگاه کاشان، جهت گيري ساختمان و اثر سايه بان در کاهش مصرف انرژي، گزارش شماره3 .۱۳۸۴
5.طباطبايي، م، محاسبات تاسيسات ساختمان، چاپ هشتم، روزبهان، تهران، ۱۳۸۱
6.عظمتي، ع، طراحي سيستمهاي حرارت مركزي و تهويه مطبوع با استفاده از نرم افزار كرير، مركز خدمات و فرهنگي سالكان، تهران، ص ۱ .۱۳۸۱ ،۱۰۰
7. هسته تحقيقاتي تبديل انرژي، گروه مکانيک دانشگاه کاشان، جهت گيري ساختمان و اثر سايه بان در کاهش مصرف انرژي، گزارش شماره4 .۱۳۸۴
8. رازجويان، م، آسايش بوسيله معماري همساز با اقليم، انتشارات دانشگاه شهيد بهشتي، ۱۳۶۷




دوستان گرامی در صورت مشاهده نشدن عکس ها فایل زیر را دانلود فرمائید.

http://s5.picofile.com/file/8130800442/کارایی_یا_راندمان_سایه_بان_در_جهت_های_اقلیمی.zip.html
 
آخرین ویرایش:

mpb

مدیر تالار مهندسی معماری
مدیر تالار
بررسی جهت گیری ساختمان و اثر سایبان در کاهش مصرف انرژی

بررسی جهت گیری ساختمان و اثر سایبان در کاهش مصرف انرژی

همکاران پروژه:دکتر حسین خراسانی زاده،دکتر قنبر شیخ زاده،دکتر مجید سبزپوشانی

گروه مهندسی مکانیک،دانشکده مهندسی،دانشگاه کاشان/آذر ماه 1385


دریافت فایل:
http://s5.picofile.com/file/8130803800/sayeban.zip.html
 
بالا