تأثير توجيه فتحات قاعات الرسم علي کمية الإضاءة الداخلية دراسة تطبيقية بقسم العمارة - کلية الهندسة بطنطا THE EFFECT OF THE VARIETY ORIENTATIONS ACCORDING TO SOLAR CHART OF THE DRAWING HALLS ON THE AMOUNT OF THE INTERNAL DAYLIGHTING | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Assiut University Bulletin for Environmental Researches | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Article 15, Volume 7.2, Issue 7.2, October 2004, Pages 1-16 PDF (931.1 K) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Document Type: Original Article | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DOI: 10.21608/auber.2004.150747 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Abstract | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| الملخص : تتمثل المشکلة البحثية في عدم وجود مسطرة قياس لفارق الإضاءة الطبيعي الناتج عن اختلاف توجيه الفتحات بمحورها الطويل طبقا للمسار الشمسي وتوقيته وتصحيح المنقلة الضوئية للفتحات الناتج عن اختلاف کلاً من عمق الفراغ وعرضه الموجهان لاتجاه المسار الشمسي. والهدف من مسطرة القياس وتصحيح المنقلة الضوئية هو تقدير کمية الإضاءة الطبيعية لکل توجيه مختلف للفتحات طبقا للمسار الشمسي وتوقيته وعلي أعماق مختلفة من الفراغ وأماکن مختلفة من عرض الفراغ المواجه للإشعاع الشمسي والواقع به فتحات الإضاءة في مرحلة التصميم الابتدائي؛ وذلک ضمن الهدف العام من حيث توفير إضاءة طبيعية وکافية داخل قاعات الرسم معتجنبکلاً من: (العتمة – نقص الإضاءة الطبيعية - الإبهار – زيادة الإضاءة الطبيعية عن الحد المريح للعين) مع تقليل استخدام الإضاءة الصناعية وترشيد استهلاک الطاقة في ظل وجود ثلاثة عوامل مشجعة، أولها ارتفاع کمية الإضاءة الخارجية وعدم وجود ما يعوق وصولها إلي الأرض من سحب وخلافه وانخفاضمعدل السماء الملبدة بالغيوم Over cast في القطر المصري، وثانيها توافق ساعات نشاط قاعات الرسم مع ساعات الدوام الشمسي، وثالثها تباعد مباني الکلية عن بعضها بما يسمح بزيادة الإضاءة الطبيعية Day lighting الداخلة إلي هذه القاعات . ولحل هذه المشکلة تم اختيار قاعات رسم متوافقة في کافة خصائصها سواء الخارجية من أرضية محيطة بها أو الداخلية من فتحات بأبعادها وطرق معالجتها ونوع زجاجها ومن أسطح داخلية من حيث المساحة واللون ونوع مادة النهو، ويکون المتغير الوحيد هو التوجيه ونقصد به المسار الشمسي المتغير علي مدار اليوم والساقط علي فتحات القاعة سواء علي أعماق مختلفة للفراغ الموازي للمسار الشمسي أو علي أماکن متنوعة لعرض الفراغ العمودي علي المسار الشمسي، وتم اخذ قياسات سواء خارج الفتحات أو داخلية في منتصف الفتحة وأعماق وأماکن مختلفة من الفراغ، وذلک کل ساعة شمسية في فصل مناخي معتدل هو شهر أبريل . فوجد تأثر کمية الإضاءة داخل القاعات،وذلک عند توحيد الخصائص الخارجية والداخلية للقاعة عدا توجيه الفتحات بثلاث مؤثرات : 1- ساعات الدوام الشمسي : فتزداد کمية الإضاءة داخل القاعة في الساعة الثامنة صباحا (توقيت شمسي) في الفتحاتالواقعة في الواجهة الشرقية والرابعة عصراً في الفتحات الواقعة في الواجهة الغربية والثانية عشر ظهرا في الفتحات الواقعة في کلا من الواجهتين الجنوبية و الشمالية 2- توجيه الفتحة طبقا للمسار الشمسي : فتزداد کمية الإضاءة داخل الفتحات الواقعة في کلاً من الواجهتين الشرقية والغربية يليهما الفتحات الواقعة في الواجهة الجنوبية واقلهم الفتحات الواقعة في الواجهة الشمالية . 3- عرض الفراغ وعمقه : فتزداد کمية الإضاءة في منتصف الفراغ عن أرکانه، وکلما اقتربنا في العمق من فتحات الإضاءة. ومن هذه النتائج نتوصل إلي الفوارق في کمية الإضاءة الناشئة عن هذه العوامل الثلاثة التي تستخلص المنقلة الضوئية أو مسطرة القياس. ABSTRACT: The aim of this research is evaluating the amount of daylighting for each orientation according to solar chart on both different depths and widths of interior space . This evaluation is to achieve enough daylighting avoiding to both the darkness and the glare. This enough daylighting aims to decrease the use of the artificial lighting especially in attendance of three factors; The first factor is increasing the amount of external daylighting; The second factor is decreasing the clouds in the sky that prevent daylighting from reaching to the earth ; The third factor is agreement the hour of solar duration with the hours of activity drawing halls . The procedure of this research is to choose drawing halls that agree with all geometrical characteristics such as internal area, volume , height , color , windows and only variable characteristic is orientation . We find that three factors affect on the daylighting inside drawing halls . The first factor is the solar hours ; we find that the amount of daylighting increases in eight o’clock in the east elevation , four o’clock in the west elevation , twelve o’clock in both of the south and north elevation . The second factor is the orientation according to solar chart ; we find that the amount of daylighting increases in both of the east and west elevations then the south elevation then the north elevation . the third factor is the width and the depth of interior space ; we find that the amount of daylighting increases in the center of the width and the near depth of the window . | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Highlights | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
تأثير توجيه فتحات قاعات الرسم علي کمية الإضاءة الداخلية دراسة تطبيقية بقسم العمارة - کلية الهندسة بطنطا أحمد عبد الوهاب أحمد رزق، محمد عبد الموجود عبد الغفار مدرسان بقسم العمارة - کلية الهندسة - جامعة طنطا
أولاً- تأثير توجيه المحور الطويل للفتحات طبقا للمسار الشمسى على کمية الإضاءة داخل الفراغ عبر أعماق الفراغ المتنوعة : من خلال الجدول (1) والشکل (1) اللذان يمثلان متوسط کمية الإضاءة داخل الفراغ على أعماق مختلفة هى : 0.5، 2.40، 4.8، 7.2م، ووجد الآتى : 1- أعلى کمية إضاءة تدخل الفراغ على أقل عمق وهو 0.5 تکون عند توجيه المحور الطويل للفتحة بصورة متعامدة على الاتجاه الجنوبي فبلغت أکثر من 6000 لاکس بينما احتل توجيه المحور الطويل للفتحة بصورة متعامدة على الاتجاه الشرقي المرتبة الثانية من حيث کمية الإضاءة الداخلية إلى الفراغ واقتربت من 3000 لاکس واحتل المرتبة الأخيرة من حيث کمية الإضاءة الداخلية إلى الفراغ توجيه المحور الطويل للفتحة بصورة متعامدة على الاتجاه الشمالي، وهو ما يتلاءم مع کمية الإضاءة الخارجية التى تحتل فيها الواجهة الجنوبية المرتبة الأولى يليها الواجهة الشرقية وأخيرا الواجهة الشمالية التى تتسم بأقل کمية إضاءة خارجية . 2- تقارب متوسط کمية الإضاءة للواجهات الثلاثة عل عمق 2.4 م، واحتل توجيه المحور الطويل للفتحة بصورة متعامدة على الاتجاه الشمالى المرتبة الأولى وبلغت 1200 لاکس بنسبة استغلال لکمية الإضاءة الداخلة إلى الفراغ ما يقرب من 90% بينما بلغت نسبة الاستغلال لکمية الإضاءة الداخلة إلى الفراغ في توجيه المحور الطويل إلى الفتحة بصورة متعامدة على الاتجاه الشرقي ما يقرب من 30% فقط وبلغت نسبة استغلال کمية الإضاءة الداخلية في حالة توجيه المحور الطويل للفتحة بصورة متعامدة على الاتجاه الجنوبي إلى 16% فقط، ويرجع السبب في انخفاض نسبة استغلال کمية الإضاءة الداخلة لکلا من الواجهتين الجنوبية والشرقية إلى زاوية ميل الشمس الرأسية والتي تقترب من التعاقد في الواجهة الجنوبية مما يقلل من تخلل الإضاءة داخل الفراغ مما يؤدي إلى حدوث عدم انتظام في منحنى الإضاءة عبر أعماق الفراغ بخلاف منحنى الإضاءة في الواجهة الشمالية . 3- تقارب متوسط کمية الإضاءة للواجهات الثلاثة وبشدة على أعماق 4.8، 7.2م من الفتحات وظهر الفارق بين الواجهات الثلاثة حوالي 50 لاکس لصالح الواجهة الشمالية و الشرقية. ومما سبق يتضح تعاظم دور الأسطح الداخلية العاکسة سواء من حيث اللون ونوع مادة النهو وملمسها منحيث استغلال کمية الإضاءة الداخلة وخاصة في الواجهة الجنوبية، والتي سجلت اقل نسبة استغلال لکمية الإضاءة ويليها کل من الواجهتين الشرقية والغربية وأخيراً الواجهة الشمالية، وبالإضافة إلى تأثير تنوع التوجيه على کمية الإضاءة داخل الفراغ فيوجد مؤثرات أخرى منها موقع الفتحة في عرض الفراغ العمودي على اتجاه الشمس ومنها ساعات اليوم.
جدول (1) : متوسط کمية الإضاءة داخل الفراغ على أعماق مختلفة
ثانياُ - تأثير موقع الفتحة الواقعة في عرض الفراغ العمومي على الإشعاع الشمسى على کمية الإضاءة داخل الفراغ: 1-الواجهة الشرقية: يتضح من الجدول (2) والشکل (2) اللذان يمثلان متوسط کمية الإضاءة عبر الفراغ العمودي على الإشعاع الشمسي فنجد أن النقاط الواقعة أمام فتحات منتصف الفراغ تتسم بکمية إضاءة اکبر من النقاط الواقعة أمام الفتحات الواقعة في أرکان عرض الفراغ. فعند الساعة التاسعة صباحا بلغت کمية الإضاءة في الفتحات الواقعة في المنتصف ما بين 2400–2500 لاکس بينما بلغت کمية الإضاءة في الفتحات الواقعة في أرکان عرض الفراغ ما بين 900–2000 لاکس، وبلغت الزيادة في کمية الإضاءة لصالح نقاط منتصف العرض حوالي 30% بينما عند الساعة العاشرة صباحا بلغت کمية الإضاءة عند الفتحات الواقعة فيمنتصف عرض الفراغ ما بين 1800 –2200 لاکس وکمية الإضاءة عند الفتحات الواقعة في أرکان عرض الفراغ ما بين 1400–1700 لاکس وبلغت الزيادة في کمية الإضاءة لصلح نقاط منتصف العرض حوالي 24%، وعند الساعة الحادية عشر صباحا فان متوسط کمية الإضاءة في الفتحات الواقعة في منتصف عرض الفراغ عبر عمق الفراغ ما بين 1100–1300 لاکس، ومتوسط کمية الإضاءة في الفتحات الواقعة في أرکان عرض الفراغ عبر عمق الفراغ ما بين 1000 – 1100 لاکس، وبلغت الزيادة في کمية الإضاءة بين کلا من نقاط منتصف عرض الفراغ ونقاط أرکانه لصالح نقاط منتصف العرض حوالي 7% ، وبلغ متوسط الزيادة في کمية الإضاءة خلال ساعات اليوم حوالي20% لصالح نقاط منتصف العرض أي نلاحظ أن الفارق بين نقاط منتصف العرض وأرکانه يتناقص کلما تناقصت کمية الإضاءة في الفراغ الداخلي .
جدول (2) : تأثير موقع الفتحة الواقعة فى عرض الفراغ العمودى على الإشعاع الشمسى على کمية الإضاءة داخل الواجهة الشرقية
شکل (1) شکل (2)
2- الواجهة الجنوبية : من الجدول (3) والشکل (3) اللذان يمثلان متوسط کمية الإضاءة عبر عرض الفراغ العمومي على الإشعاع الشمسي يتضح أن النقاط الواقعة أمام فتحات منتصف الفراغ تتسم بکمية أکبر من النقاط الواقعة أمام فتحات أرکان عرض الفراغ مثل الواجهة الشرقية ، فعند الساعة العاشرة بلغت کمية الإضاءة في الفتحات الواقعة في المنتصف ما بين 3250–3339 لاکس بينما بلغت کمية الإضاءة في الفتحات الواقعة فى الأرکان ما بين 2000 – 2268، وبلغت الزيادة في کمية الإضاءة لصالح نقاط منتصف العرض حوالي 54% بينما عند الساعة الثانية عشر ظهرا فبلغت کمية الإضاءة في الفتحات الواقعة في المنتصف ما بين 3600–4000 لاکس بينما بلغت کمية الإضاءة في الفتحات الواقعة في الأرکان ما بين 3600–3700 لاکس، وبلغت الزيادة في کمية الإضاءة لصالح نقاط منتصف العرض حوالي 3.5%. وبلغت متوسط الزيادة في کمية الإضاءة خلال ساعات اليوم حوالي 22% لصالح نقاط منتصف العرض ومنه نتوصل إلى أنه الفارق في کمية الإضاءة ما بين منتصف العرض وأرکانه شبه ثابتة حوالي 2% لصالح نقاط منتصف العرض سواء في الواجهة الجنوبية، والتى تکون کمية الإضاءة الداخلة أکبر من الواجهة الشرقية ولا ترتبط بشدة أو بزيادة کمية الإضاءة الداخلة .
جدول (3) : تأثير موقع الفتحة الواقعة فى عرض الفراغ العمودى على الإشعاع الشمسى لکمية الإضاءة داخل الفراغ للواجهة الجنوبية
شکل (3)
مقارنة کمية الإضاءة الداخلية بيـن کل من الواجهة الشرقية والجنوبية : 1- الواجهة الشرقية: يوضح الشکل (4) يوضح کمية الإضاءة الداخلية على المستوى الأفقي، ويلاحظ وجود فارق في کمية الإضاءة بين منتصف الفراغ وأرکانه لصالح منتصف الفراغ، ولذلک فقد ظهرت الخطوط الکنتورية التى تمثل کمية الإضاءة سواء 1000 لاکس أو 500 لاکس أو 400 لاکس مقعرة من اتجاه الفتحة، ويتلاشي تأثير انعکاس الإضاءة من الأسطح الجانبية للأرکان الفراغ، ويرجع السبب إلى کبر عرض الفراغ المواجه للإشعاع الشمسي، ونلاحظ أن الفارق في کمية الإضاءة بين منتصف الفراغ وأرکانه يقل کلما اتجهنا نحو الداخل، عند عمق 0.5 م کان الفارق لصالح منتصف العرض بمقدار 27%، وعند عمق 2.4م کان الفارق لصالح منتصف العرض بمقدار 26%، وعند عمق 4.8م کان الفارق لصالح منتصف العرض بمقدار 24%، وعند عمق 7.2م کان الفارق لصالح منتصف العرض بمقدار 19%.
2- الواجهة الجنوبية: يوضح الشکل (5) کمية الإضاءة الداخلية على المستوى الأفقي فنلاحظ اختلاف کمية الإضاءة بين منتصف الفراغ وأرکانه وتارة تکون لصالح منتصف العرض، وتارة أخرى تکون لصالح أرکان الفراغ، ولذلک فقد ظهرت الخطوط الکنتورية التي تمثل مستوى الإضاءة ما بين التقعير والتحديب فعند الأعماق الصغيرة وخلف الفتحة کانت خطوط الکنتور مقعرة من اتجاه الفتحة لأن کمية الإضاءة کانت أکبر في منتصف العرض عن أرکان الفراغ، وعند الأعماق الکبيرة من فتحة الإضاءة کانت خطوط الکنتور محدبة من اتجاه الفتحة لأن کمية الإضاءة کانت أکبر في أرکان الفراغ عن منتصف العرض، ويرجع السبب في تحدب خطوط مستوى الإضاءة إلى صغر عرض الفراغ المواجهة للإشعاع الشمسي، وظهور تأثير الأسطح الجانبية في عکس الإضاءة . وبالتالي نلاحظ أن الفارق في کمية الإضاءة عند الأعماق الصغيرة بلغ 26% لصالح منتصف العرض بينما عند الأعماق الکبيرة کان الفارق 10% لصالح أرکان عرض الفراغ . ونتوصل إلى أن اختلاف الخطوط الکنتورية لکمية الإضاءة بين کل من الواجهة الشرقية والجنوبية يرجع إلى اختلاف عرض الفراغ لکل منها فعندما کان العرض کبيرا کانت الخطوط الکنتورية مقعرة من اتجاه الفتحات کما في الواجهة الشرقية وعندما کان العرض صغيرا کانت الخطوط الکنتورية محدبة من اتجاه الفتحات کما في الواجهة الجنوبية.
3- تأثير عمق الفراغ على کمية الإضاءة داخل الفراغ : من الجدول (4) والشکل (6)يلاحظ أنه کلما زاد العمق کلما انخفضت الإضاءة داخل الفراغ فعند عمق 0.5 م من فتحة الإضاءة بلغ متوسط کمية الإضاءة 10% من کمية الإضاءة الخارجية، وعند عمق 2.4 بلغ متوسط کمية الإضاءة 1.2%، وعند عمق 4.8 بلغ متوسط کمية الإضاءة 0.675%، عند عمق 7.2 بلغ متوسط کمية الإضاءة 0.45 %، أي تضاءلت الإضاءة، وبشدة ما بين عمق 0.5 م من فتحة الإضاءة وعمق 2.4 من فتحة الإضاءة مما يجعل کمية الإضاءة غير منتظمة فخلف الفتحة مباشرة تکون کمية الإضاءة قوية وتصل إلى حد الإبهار وعند أعماق الفراغ تکون کمية الإضاءة غير کافية وتصل إلى درجة العتمة وهو ما ظهر في الواجهة الجنوبية أما الواجهة الشمالية فکانت کمية الإضاءة مندرجة عبر عمق الفراغ . ومن العوامل التي ساعدت على زيادة تأثير العمق في انخفاض کمية الإضاءة وعدم تدرجها : 1- تضاؤل فاعلية الأسطح الجانبية والأرضيات والأسقف في انعکاس الإضاءة سواء من حيث عدم ملائمة أبعادها الداخلية ومن حيث کبر هذه الأبعاد ومن حيث ألوانها ونوع مادتها وملمسها . 2- وجود لوحات الرسم الخشبية بلونها الداکن في قاعات الرسم مما يساعد على عدم القدرة على انعکاس الإضاءة داخل الفراغ . ومن الجدول (4) والشکل (6) يلاحظ تأثير ساعات اليوم على کمية الإضاءة داخل الفراغ و هو ما سوف نقوم بدراسته في البند التالي .
جدول (4) : تأثير سقوط الشمس على عمق الفراغ للواجهة الشرقية الأخرى
شکل (6)
ثالثاً - تأثير ساعات الدوام الشمسي على کمية الإضاءة داخل الفراغ : 1- الواجهة الشرقية : من الجدول (5) والشکلين (7، 8) يلاحظ أن أعلى کمية إضاءة داخل الفراغ کانت الساعة التاسعة صباحا بمتوسط کمية إضاءة داخل الفراغ حوالي 2100 لاکس يليها الساعة 10 صباحا بمتوسط کمية إضاءة داخل الفراغ 1700 لاکس ثم الساعة الحادية عشر ظهرا بمتوسط کمية إضاءة داخل الفراغ حوالي 1200 لاکس وأخيراً الساعة الثانية عشر ظهرا بمتوسط کمية إضاءة داخل الفراغ حوالي 600 لاکس. 2- الواجهة الجنوبية: من الجدول (6) والشکلين (9، 10) يلاحظ أن أعلى کمية إضاءة داخل الفراغ کانت الساعة الثانية عشر ظهرا بمتوسط کمية إضاءة داخل الفراغ حوالي 4000 لاکس يليها الساعة الحادية عشر صباح بمتوسط کمية إضاءة داخل الفراغ 3600 لاکس ثم الساعة العاشرة صباحا والثانية ظهرا بمتوسط کمية إضاءة داخل الفراغ حوالي 2700 .
جدول (5) : تأثير سقوط الشمس على عمق الفراغ للواجهة الشرقية عبر ساعات اليوم
جدول (6) : تأثير سقوط الشمس على عمق الفراغ للواجهة الجنوبية عبر ساعات اليوم
شکل (7) شکل (8) شکل (9) شکل (10)
رابعاً - الفارق في تقدير کمية الإضاءة الطبيعية داخل الفراغ الناتج عن کل من المنقلة الضوئية والقياسات الميدانية الهادفة لمعرفة مدى تأثير التوجيه على کمية الإضاءة داخل الفراغ : يوجد العديد منطرق قياس کمية الإضاءة داخل الفراغ ومنها طريقة معامل ضوء النهار The daylight factor method باستخدام المنقلة الضوئية Daylight protractor ، وتعتمد على قياس کمية الإضاءة على کل من المستوى الأفقي والمستوى الرأسي وتتأثر المنقلة بأبعاد الفتحة والمسافة بين النقطة المراد قياسها وفتحة الإضاءة ولم تؤخذ في الاعتبار تأثير توجيه الفتحة طبقا للمسار الشمسي على کمية الإضاءة داخل الفتحة والشکلان (11، 12) يوضحان هذه الطريقة[1، 2].
1-القياسات الميدانية لمعرفة مدى تأثير التوجيه على کمية الإضاءة داخل الفراغ: تزداد نسبة استغلال الإضاءة داخل الفراغ وخاصة في الأعماق القريبة من فتحة الإضاءة کلما ازدادت کمية الإضاءة المباشرة الساقطة على فتحة الإضاءة الخارجية وهو ما يتضح في منحنى الإضاءة (شکل 6) فنجد أن أعلى نسبة لاستغلال الإضاءة داخل الفراغ کانت في الساعة الثامنة صباحا يليها الساعة العاشرة صباحا يليها الساعة الثانية عشر ظهراً ، وأخيرا الساعة الرابعة عصرا وهو ما يتناسب مع المسار الشمسي للواجهة الشرقية والشکل (6) يوضح وسيلة قياس کمية الإضاءة، وتتراوح داخل الفراغ للواجهة الشرقية، وهو ما يعتبر إضافة للمنقلة الضوئية، لنأخذ الواجهة الشرقية کمثال، ويتضح فيه مدى تأثير ساعات اليوم على نسبة استغلال الإضاءة داخل الفراغ . فعند عمق 0.5 متر تتراوح نسبة استخدام کمية الإضاءة ما بين 22 – 28% بمتوسط 10% من کمية الإضاءة الخارجية، وعند عمق 2.4 متر تتراوح نسبة استخدام کمية الإضاءة ما بين 0.4–2.3% بمتوسط 1% من کمية الإضاءة الخارجية، وعند عمق 4.8 متر تتراوحنسبة استخدام کمية الإضاءة ما بين 0.2–1% بمتوسط 0.67% من کمية الإضاءة الخارجية، وعند عمق 7.2 متر تتراوح نسبة استخدام کمية الإضاءة ما بين 0.12–0.85% بمتوسط 0.45% من کمية الإضاءة الخارجية.
2- تأثير التوجيه على کمية الإضاءة داخل الفراغ: تزداد نسبة استغلال الإضاءة وخاصة في الأعماق القريبة من فتحة الإضاءة في الواجهة الشرقية يليها الواجهة الجنوبية وأخيراً الواجهة الشمالية، وهو ما يتضح من شکل (13)، ويرجع السبب في زيادة نسبة استغلال الإضاءة في الواجهة الشرقية إلى ميل زاوية الشمس الرأسية بصورة کبيرة مما يجعلها تتخلل أعماق الفراغ بخلاف الواجهة الجنوبية، والشکل (13) يوضح وسيلة قياس کمية الإضاءة داخل الفراغ لمختلف أنواع التوجيه وهو ما يعتبر إضافة للمنقلة الضوئية . ولنأخذ تأثير التوجيه على النسبة المئوية لکمية الإضاءة داخل الفراغ بالنسبة للإضاءة الخارجية . فعند عمق 0.5 متر بلغت کمية الإضاءة داخل الفراغ حوالي 10% للواجهة الشرقية، 6% للواجهة الجنوبية، 2% للواجهة الشمالية، فعند عمق 2.4 متر بلغت کمية الإضاءة داخل الفراغ حوالي 2% للواجهة الشرقية، وما بين 1–1.5% للواجهتين الجنوبية والشمالية .ويرجع السبب في زيادة نسبة استغلال الإضاءة في الواجهة الشرقية إلى ميل زاوية الشمس بصورة کبيرة مما يجعلها تتخلل أعماق الفراغ بخلاف الواجهة الجنوبية، وما تتسم به من زاوية شمس راسية شبة عمودية (شکل 14).
شکل (11) : منقلة الإضاءة الطبيعية
شکل (12) : قياس مرکبة السماء
شکل (14) : يوضح زاوية الشمس الرأسية
النتائج: 1-تأثير التوجيه على کمية الإضاءة داخل الفراغ : تبلغ کمية الإضاءة الداخلة للواجهة الجنوبية مرتين وربع کمية الإضاءة الداخلة لکلا من الواجهتين الشرقية والغربية وخمسة أضعاف الإضاءة کمية الإضاءة الداخلة للواجهة الشمالية بينما على عمق 2.40 تتساوى تقريبا کمية الإضاءة لکل من الواجهة الجنوبية والشمالية وتأتي بعدها الواجهة الشرقية بمعدل 80% من کمية الإضاءة بکل من الواجهتين الشمالية والجنوبية. ويرجع السبب في الانخفاض وبشدة في الواجهة الجنوبية على أعماق الفراغ المختلفة على الرغم من ارتفاع کمية الإضاءة الداخلة إلى کبر أبعاد الفراغ الداخلي للواجهة الجنوبية، وبالتالي عدم تفعيل قدرة الأسطح الداخلية على عکس الإضاءة بخلاف صغر أبعاد الفراغ الداخلي للواجهة الشمالية، مما أدى إلى ارتفاع کمية الإضاءة عبر أعماق الفراغ على الرغم من انخفاض کمية الإضاءة الداخلة إلى هذه الواجهة الشمالية . 2- تأثير موقع الفتحة طبقا لعرض الفراغ العمودي على الإشعاع الشمسي من خلال محوره الطويل : تزداد کمية الإضاءة في الفتحات الواقعة في منتصف العرض عن أرکانه بنسبة في المتوسط 20%، کما يتناقص هذا الفارق کلما اتجهنا نحو عمق الفراغ، ويقل تماما عندما يتعاظم تأثير الأسطح الجانبية للفراغ في عکس الإضاءة ة ينتج هذا التعاظم عن صغر أبعاد الفراغ، وکلما ازداد لون الأسطح انفتاحا نحو البياض ازدادت نعومة ملمس هذه الأسطح . 3- تأثير مسافة عرض الفراغ على کمية الإضاءة داخل الفراغ : کلما صغر العرض کلما کانت کمية الإضاءة في الأرکان أکبر من المنتصف والعکس صحيح.
4- تأثير عمق الفراغ على کمية الإضاءة داخل الفراغ : تقل کمية الإضاءة کلما اتجهنا نحو عمق الفراغ فعند عمق 2.40 م تبلغ کمية الإضاءة 1/10 من کمية الإضاءة الداخلة عند عمق 0.50 م، وعند عمق 4.8م تبلغ کمية الإضاءة 1/20 من کمية الإضاءة الداخلة عند عمق 0.50 م . 5-تأثير ساعات الدوام الشمسي على کمية الإضاءة داخل الفراغ : تتأثر ساعات اليوم بالمسار الشمسي فعند الواجهة الشرقية تکون أعلى کمية إضاءة في الساعات المبکرة في الدوام الشمسي أما عند کلا من الواجهتين الجنوبية والشماليةفتکون أعلى کمية إضاءة في منتصف فترة الدوام الشمسي .
التوصيات : 1- نوع الزجاج الموجود بالفتحات: أ- الواجهة الجنوبية : يفضل استخدام زجاج عاکس للتحکم في کمية الإضاءة الداخلة حيث ان کمية الإضاءة الساقطة على هذه الواجهة تکون کبيرة مما تسبب کمية من الإبهار خلف الفتحة مباشرة . ب- الواجهة الشرقية: فيفضل استخدام زجاج شبه عاکس للإشعاع الشمسي نظرا لانخفاض کمية الإضاءة الساقطة على هذه الواجهة عن مثيلتها الجنوبية . ج- الواجهة الشمالية :فيفضل استخدام زجاج شفاف نافذ لکامل کمية الإضاءة نظرا لانخفاض کمية الإضاءة الساقطة على هذه الواجهة .
2- حماية الفتحة بکاسرات الشمس : أ- الواجهة الجنوبية: يفضل عمل کاسرات شمس أفقية بهدف تقليل کمية الإضاءة المباشرة وزيادة کمية الإضاءة المنعکسة . ب- الواجهة الشرقية: يفضل عمل کاسرات شمس راسية بهدف تقليل کمية الإضاءة المباشرة وزيادة کمية الإضاءة المنعکسة . ج- الواجهة الشمالية: يفضل عدم وجود أيا من کاسرات الشمس سواء الأفقية أو الرأسية نظرا لانخفاض کمية الإضاءة والإشعاع الشمسي الساقط على هذه الواجهة .
3- خصائص أسطح الفراغ الداخلي من أبعاد ولون وملمس : أ- الواجهتان الجنوبية والشرقية : يفضل صغر أبعاد الفراغ الداخلي من عرض عمودي على الإشعاع الشمسي وعمق موازي للإشعاع الشمسي وارتفاع وذلک لتفعيل دور أسطح الفراغ لعکس الإضاءة بالإضافة إلى استخدام الألوان الفاتحة کنمو لهذه الأسطح من أسقف وأرضيات وحوائط . ب- الواجهة الشمالية :يفضل کبر أبعاد عرض الفراغ العمودي على الإشعاع الشمسي مع تقليل العمق والارتفاع لتفعيل دور أسطح الفراغ لعکس الإضاءة مع استخدام الألوان الفاتحة کنمو لهذه الأسطح الداخلية . المراجع : 1- دليل العمارة والطاقة – جهاز الطاقة – 1998، 133-135. 2- د. شفيق العوضي الوکيل , د. محمد عبد الله سراج- المناخ وعمارة المناطق الحارة – القاهرة – اغسطس 1985. 3-koenigsberger – manual of tropical housing – part one – Longman group limited – London 1974. 4- Robbins , C_ Daylighting ,Design & Analysis _Van Nostrand Reinhold, PP 172-200 - New York , 1986
THE EFFECT OF THE VARIETY ORIENTATIONS ACCORDING TO SOLAR CHART OF THE DRAWING HALLS ON THE AMOUNT OF THE INTERNAL DAYLIGHTING Ahmed Abdel-Wahab Ahmed Rizk and Dr. Mohamed Abd Elmawgoud Abd Elghaffar Lecturer, Department of architecture, Tanta University
ABSTRACT: The aim of this research is evaluating the amount of daylighting for each orientation according to solar chart on both different depths and widths of interior space . This evaluation is to achieve enough daylighting avoiding to both the darkness and the glare. This enough daylighting aims to decrease the use of the artificial lighting especially in attendance of three factors; The first factor is increasing the amount of external daylighting; The second factor is decreasing the clouds in the sky that prevent daylighting from reaching to the earth ; The third factor is agreement the hour of solar duration with the hours of activity drawing halls . The procedure of this research is to choose drawing halls that agree with all geometrical characteristics such as internal area, volume , height , color , windows and only variable characteristic is orientation . We find that three factors affect on the daylighting inside drawing halls . The first factor is the solar hours ; we find that the amount of daylighting increases in eight o’clock in the east elevation , four o’clock in the west elevation , twelve o’clock in both of the south and north elevation . The second factor is the orientation according to solar chart ; we find that the amount of daylighting increases in both of the east and west elevations then the south elevation then the north elevation . the third factor is the width and the depth of interior space ; we find that the amount of daylighting increases in the center of the width and the near depth of the window .
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Full Text | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
تأثير توجيه فتحات قاعات الرسم علي کمية الإضاءة الداخلية دراسة تطبيقية بقسم العمارة - کلية الهندسة بطنطا أحمد عبد الوهاب أحمد رزق، محمد عبد الموجود عبد الغفار مدرسان بقسم العمارة - کلية الهندسة - جامعة طنطا
أولاً- تأثير توجيه المحور الطويل للفتحات طبقا للمسار الشمسى على کمية الإضاءة داخل الفراغ عبر أعماق الفراغ المتنوعة : من خلال الجدول (1) والشکل (1) اللذان يمثلان متوسط کمية الإضاءة داخل الفراغ على أعماق مختلفة هى : 0.5، 2.40، 4.8، 7.2م، ووجد الآتى : 1- أعلى کمية إضاءة تدخل الفراغ على أقل عمق وهو 0.5 تکون عند توجيه المحور الطويل للفتحة بصورة متعامدة على الاتجاه الجنوبي فبلغت أکثر من 6000 لاکس بينما احتل توجيه المحور الطويل للفتحة بصورة متعامدة على الاتجاه الشرقي المرتبة الثانية من حيث کمية الإضاءة الداخلية إلى الفراغ واقتربت من 3000 لاکس واحتل المرتبة الأخيرة من حيث کمية الإضاءة الداخلية إلى الفراغ توجيه المحور الطويل للفتحة بصورة متعامدة على الاتجاه الشمالي، وهو ما يتلاءم مع کمية الإضاءة الخارجية التى تحتل فيها الواجهة الجنوبية المرتبة الأولى يليها الواجهة الشرقية وأخيرا الواجهة الشمالية التى تتسم بأقل کمية إضاءة خارجية . 2- تقارب متوسط کمية الإضاءة للواجهات الثلاثة عل عمق 2.4 م، واحتل توجيه المحور الطويل للفتحة بصورة متعامدة على الاتجاه الشمالى المرتبة الأولى وبلغت 1200 لاکس بنسبة استغلال لکمية الإضاءة الداخلة إلى الفراغ ما يقرب من 90% بينما بلغت نسبة الاستغلال لکمية الإضاءة الداخلة إلى الفراغ في توجيه المحور الطويل إلى الفتحة بصورة متعامدة على الاتجاه الشرقي ما يقرب من 30% فقط وبلغت نسبة استغلال کمية الإضاءة الداخلية في حالة توجيه المحور الطويل للفتحة بصورة متعامدة على الاتجاه الجنوبي إلى 16% فقط، ويرجع السبب في انخفاض نسبة استغلال کمية الإضاءة الداخلة لکلا من الواجهتين الجنوبية والشرقية إلى زاوية ميل الشمس الرأسية والتي تقترب من التعاقد في الواجهة الجنوبية مما يقلل من تخلل الإضاءة داخل الفراغ مما يؤدي إلى حدوث عدم انتظام في منحنى الإضاءة عبر أعماق الفراغ بخلاف منحنى الإضاءة في الواجهة الشمالية . 3- تقارب متوسط کمية الإضاءة للواجهات الثلاثة وبشدة على أعماق 4.8، 7.2م من الفتحات وظهر الفارق بين الواجهات الثلاثة حوالي 50 لاکس لصالح الواجهة الشمالية و الشرقية. ومما سبق يتضح تعاظم دور الأسطح الداخلية العاکسة سواء من حيث اللون ونوع مادة النهو وملمسها منحيث استغلال کمية الإضاءة الداخلة وخاصة في الواجهة الجنوبية، والتي سجلت اقل نسبة استغلال لکمية الإضاءة ويليها کل من الواجهتين الشرقية والغربية وأخيراً الواجهة الشمالية، وبالإضافة إلى تأثير تنوع التوجيه على کمية الإضاءة داخل الفراغ فيوجد مؤثرات أخرى منها موقع الفتحة في عرض الفراغ العمودي على اتجاه الشمس ومنها ساعات اليوم.
جدول (1) : متوسط کمية الإضاءة داخل الفراغ على أعماق مختلفة
ثانياُ - تأثير موقع الفتحة الواقعة في عرض الفراغ العمومي على الإشعاع الشمسى على کمية الإضاءة داخل الفراغ: 1-الواجهة الشرقية: يتضح من الجدول (2) والشکل (2) اللذان يمثلان متوسط کمية الإضاءة عبر الفراغ العمودي على الإشعاع الشمسي فنجد أن النقاط الواقعة أمام فتحات منتصف الفراغ تتسم بکمية إضاءة اکبر من النقاط الواقعة أمام الفتحات الواقعة في أرکان عرض الفراغ. فعند الساعة التاسعة صباحا بلغت کمية الإضاءة في الفتحات الواقعة في المنتصف ما بين 2400–2500 لاکس بينما بلغت کمية الإضاءة في الفتحات الواقعة في أرکان عرض الفراغ ما بين 900–2000 لاکس، وبلغت الزيادة في کمية الإضاءة لصالح نقاط منتصف العرض حوالي 30% بينما عند الساعة العاشرة صباحا بلغت کمية الإضاءة عند الفتحات الواقعة فيمنتصف عرض الفراغ ما بين 1800 –2200 لاکس وکمية الإضاءة عند الفتحات الواقعة في أرکان عرض الفراغ ما بين 1400–1700 لاکس وبلغت الزيادة في کمية الإضاءة لصلح نقاط منتصف العرض حوالي 24%، وعند الساعة الحادية عشر صباحا فان متوسط کمية الإضاءة في الفتحات الواقعة في منتصف عرض الفراغ عبر عمق الفراغ ما بين 1100–1300 لاکس، ومتوسط کمية الإضاءة في الفتحات الواقعة في أرکان عرض الفراغ عبر عمق الفراغ ما بين 1000 – 1100 لاکس، وبلغت الزيادة في کمية الإضاءة بين کلا من نقاط منتصف عرض الفراغ ونقاط أرکانه لصالح نقاط منتصف العرض حوالي 7% ، وبلغ متوسط الزيادة في کمية الإضاءة خلال ساعات اليوم حوالي20% لصالح نقاط منتصف العرض أي نلاحظ أن الفارق بين نقاط منتصف العرض وأرکانه يتناقص کلما تناقصت کمية الإضاءة في الفراغ الداخلي .
جدول (2) : تأثير موقع الفتحة الواقعة فى عرض الفراغ العمودى على الإشعاع الشمسى على کمية الإضاءة داخل الواجهة الشرقية
شکل (1) شکل (2)
2- الواجهة الجنوبية : من الجدول (3) والشکل (3) اللذان يمثلان متوسط کمية الإضاءة عبر عرض الفراغ العمومي على الإشعاع الشمسي يتضح أن النقاط الواقعة أمام فتحات منتصف الفراغ تتسم بکمية أکبر من النقاط الواقعة أمام فتحات أرکان عرض الفراغ مثل الواجهة الشرقية ، فعند الساعة العاشرة بلغت کمية الإضاءة في الفتحات الواقعة في المنتصف ما بين 3250–3339 لاکس بينما بلغت کمية الإضاءة في الفتحات الواقعة فى الأرکان ما بين 2000 – 2268، وبلغت الزيادة في کمية الإضاءة لصالح نقاط منتصف العرض حوالي 54% بينما عند الساعة الثانية عشر ظهرا فبلغت کمية الإضاءة في الفتحات الواقعة في المنتصف ما بين 3600–4000 لاکس بينما بلغت کمية الإضاءة في الفتحات الواقعة في الأرکان ما بين 3600–3700 لاکس، وبلغت الزيادة في کمية الإضاءة لصالح نقاط منتصف العرض حوالي 3.5%. وبلغت متوسط الزيادة في کمية الإضاءة خلال ساعات اليوم حوالي 22% لصالح نقاط منتصف العرض ومنه نتوصل إلى أنه الفارق في کمية الإضاءة ما بين منتصف العرض وأرکانه شبه ثابتة حوالي 2% لصالح نقاط منتصف العرض سواء في الواجهة الجنوبية، والتى تکون کمية الإضاءة الداخلة أکبر من الواجهة الشرقية ولا ترتبط بشدة أو بزيادة کمية الإضاءة الداخلة .
جدول (3) : تأثير موقع الفتحة الواقعة فى عرض الفراغ العمودى على الإشعاع الشمسى لکمية الإضاءة داخل الفراغ للواجهة الجنوبية
شکل (3)
مقارنة کمية الإضاءة الداخلية بيـن کل من الواجهة الشرقية والجنوبية : 1- الواجهة الشرقية: يوضح الشکل (4) يوضح کمية الإضاءة الداخلية على المستوى الأفقي، ويلاحظ وجود فارق في کمية الإضاءة بين منتصف الفراغ وأرکانه لصالح منتصف الفراغ، ولذلک فقد ظهرت الخطوط الکنتورية التى تمثل کمية الإضاءة سواء 1000 لاکس أو 500 لاکس أو 400 لاکس مقعرة من اتجاه الفتحة، ويتلاشي تأثير انعکاس الإضاءة من الأسطح الجانبية للأرکان الفراغ، ويرجع السبب إلى کبر عرض الفراغ المواجه للإشعاع الشمسي، ونلاحظ أن الفارق في کمية الإضاءة بين منتصف الفراغ وأرکانه يقل کلما اتجهنا نحو الداخل، عند عمق 0.5 م کان الفارق لصالح منتصف العرض بمقدار 27%، وعند عمق 2.4م کان الفارق لصالح منتصف العرض بمقدار 26%، وعند عمق 4.8م کان الفارق لصالح منتصف العرض بمقدار 24%، وعند عمق 7.2م کان الفارق لصالح منتصف العرض بمقدار 19%.
2- الواجهة الجنوبية: يوضح الشکل (5) کمية الإضاءة الداخلية على المستوى الأفقي فنلاحظ اختلاف کمية الإضاءة بين منتصف الفراغ وأرکانه وتارة تکون لصالح منتصف العرض، وتارة أخرى تکون لصالح أرکان الفراغ، ولذلک فقد ظهرت الخطوط الکنتورية التي تمثل مستوى الإضاءة ما بين التقعير والتحديب فعند الأعماق الصغيرة وخلف الفتحة کانت خطوط الکنتور مقعرة من اتجاه الفتحة لأن کمية الإضاءة کانت أکبر في منتصف العرض عن أرکان الفراغ، وعند الأعماق الکبيرة من فتحة الإضاءة کانت خطوط الکنتور محدبة من اتجاه الفتحة لأن کمية الإضاءة کانت أکبر في أرکان الفراغ عن منتصف العرض، ويرجع السبب في تحدب خطوط مستوى الإضاءة إلى صغر عرض الفراغ المواجهة للإشعاع الشمسي، وظهور تأثير الأسطح الجانبية في عکس الإضاءة . وبالتالي نلاحظ أن الفارق في کمية الإضاءة عند الأعماق الصغيرة بلغ 26% لصالح منتصف العرض بينما عند الأعماق الکبيرة کان الفارق 10% لصالح أرکان عرض الفراغ . ونتوصل إلى أن اختلاف الخطوط الکنتورية لکمية الإضاءة بين کل من الواجهة الشرقية والجنوبية يرجع إلى اختلاف عرض الفراغ لکل منها فعندما کان العرض کبيرا کانت الخطوط الکنتورية مقعرة من اتجاه الفتحات کما في الواجهة الشرقية وعندما کان العرض صغيرا کانت الخطوط الکنتورية محدبة من اتجاه الفتحات کما في الواجهة الجنوبية.
3- تأثير عمق الفراغ على کمية الإضاءة داخل الفراغ : من الجدول (4) والشکل (6)يلاحظ أنه کلما زاد العمق کلما انخفضت الإضاءة داخل الفراغ فعند عمق 0.5 م من فتحة الإضاءة بلغ متوسط کمية الإضاءة 10% من کمية الإضاءة الخارجية، وعند عمق 2.4 بلغ متوسط کمية الإضاءة 1.2%، وعند عمق 4.8 بلغ متوسط کمية الإضاءة 0.675%، عند عمق 7.2 بلغ متوسط کمية الإضاءة 0.45 %، أي تضاءلت الإضاءة، وبشدة ما بين عمق 0.5 م من فتحة الإضاءة وعمق 2.4 من فتحة الإضاءة مما يجعل کمية الإضاءة غير منتظمة فخلف الفتحة مباشرة تکون کمية الإضاءة قوية وتصل إلى حد الإبهار وعند أعماق الفراغ تکون کمية الإضاءة غير کافية وتصل إلى درجة العتمة وهو ما ظهر في الواجهة الجنوبية أما الواجهة الشمالية فکانت کمية الإضاءة مندرجة عبر عمق الفراغ . ومن العوامل التي ساعدت على زيادة تأثير العمق في انخفاض کمية الإضاءة وعدم تدرجها : 1- تضاؤل فاعلية الأسطح الجانبية والأرضيات والأسقف في انعکاس الإضاءة سواء من حيث عدم ملائمة أبعادها الداخلية ومن حيث کبر هذه الأبعاد ومن حيث ألوانها ونوع مادتها وملمسها . 2- وجود لوحات الرسم الخشبية بلونها الداکن في قاعات الرسم مما يساعد على عدم القدرة على انعکاس الإضاءة داخل الفراغ . ومن الجدول (4) والشکل (6) يلاحظ تأثير ساعات اليوم على کمية الإضاءة داخل الفراغ و هو ما سوف نقوم بدراسته في البند التالي .
جدول (4) : تأثير سقوط الشمس على عمق الفراغ للواجهة الشرقية الأخرى
شکل (6)
ثالثاً - تأثير ساعات الدوام الشمسي على کمية الإضاءة داخل الفراغ : 1- الواجهة الشرقية : من الجدول (5) والشکلين (7، 8) يلاحظ أن أعلى کمية إضاءة داخل الفراغ کانت الساعة التاسعة صباحا بمتوسط کمية إضاءة داخل الفراغ حوالي 2100 لاکس يليها الساعة 10 صباحا بمتوسط کمية إضاءة داخل الفراغ 1700 لاکس ثم الساعة الحادية عشر ظهرا بمتوسط کمية إضاءة داخل الفراغ حوالي 1200 لاکس وأخيراً الساعة الثانية عشر ظهرا بمتوسط کمية إضاءة داخل الفراغ حوالي 600 لاکس. 2- الواجهة الجنوبية: من الجدول (6) والشکلين (9، 10) يلاحظ أن أعلى کمية إضاءة داخل الفراغ کانت الساعة الثانية عشر ظهرا بمتوسط کمية إضاءة داخل الفراغ حوالي 4000 لاکس يليها الساعة الحادية عشر صباح بمتوسط کمية إضاءة داخل الفراغ 3600 لاکس ثم الساعة العاشرة صباحا والثانية ظهرا بمتوسط کمية إضاءة داخل الفراغ حوالي 2700 .
جدول (5) : تأثير سقوط الشمس على عمق الفراغ للواجهة الشرقية عبر ساعات اليوم
جدول (6) : تأثير سقوط الشمس على عمق الفراغ للواجهة الجنوبية عبر ساعات اليوم
شکل (7) شکل (8) شکل (9) شکل (10)
رابعاً - الفارق في تقدير کمية الإضاءة الطبيعية داخل الفراغ الناتج عن کل من المنقلة الضوئية والقياسات الميدانية الهادفة لمعرفة مدى تأثير التوجيه على کمية الإضاءة داخل الفراغ : يوجد العديد منطرق قياس کمية الإضاءة داخل الفراغ ومنها طريقة معامل ضوء النهار The daylight factor method باستخدام المنقلة الضوئية Daylight protractor ، وتعتمد على قياس کمية الإضاءة على کل من المستوى الأفقي والمستوى الرأسي وتتأثر المنقلة بأبعاد الفتحة والمسافة بين النقطة المراد قياسها وفتحة الإضاءة ولم تؤخذ في الاعتبار تأثير توجيه الفتحة طبقا للمسار الشمسي على کمية الإضاءة داخل الفتحة والشکلان (11، 12) يوضحان هذه الطريقة[1، 2].
1-القياسات الميدانية لمعرفة مدى تأثير التوجيه على کمية الإضاءة داخل الفراغ: تزداد نسبة استغلال الإضاءة داخل الفراغ وخاصة في الأعماق القريبة من فتحة الإضاءة کلما ازدادت کمية الإضاءة المباشرة الساقطة على فتحة الإضاءة الخارجية وهو ما يتضح في منحنى الإضاءة (شکل 6) فنجد أن أعلى نسبة لاستغلال الإضاءة داخل الفراغ کانت في الساعة الثامنة صباحا يليها الساعة العاشرة صباحا يليها الساعة الثانية عشر ظهراً ، وأخيرا الساعة الرابعة عصرا وهو ما يتناسب مع المسار الشمسي للواجهة الشرقية والشکل (6) يوضح وسيلة قياس کمية الإضاءة، وتتراوح داخل الفراغ للواجهة الشرقية، وهو ما يعتبر إضافة للمنقلة الضوئية، لنأخذ الواجهة الشرقية کمثال، ويتضح فيه مدى تأثير ساعات اليوم على نسبة استغلال الإضاءة داخل الفراغ . فعند عمق 0.5 متر تتراوح نسبة استخدام کمية الإضاءة ما بين 22 – 28% بمتوسط 10% من کمية الإضاءة الخارجية، وعند عمق 2.4 متر تتراوح نسبة استخدام کمية الإضاءة ما بين 0.4–2.3% بمتوسط 1% من کمية الإضاءة الخارجية، وعند عمق 4.8 متر تتراوحنسبة استخدام کمية الإضاءة ما بين 0.2–1% بمتوسط 0.67% من کمية الإضاءة الخارجية، وعند عمق 7.2 متر تتراوح نسبة استخدام کمية الإضاءة ما بين 0.12–0.85% بمتوسط 0.45% من کمية الإضاءة الخارجية.
2- تأثير التوجيه على کمية الإضاءة داخل الفراغ: تزداد نسبة استغلال الإضاءة وخاصة في الأعماق القريبة من فتحة الإضاءة في الواجهة الشرقية يليها الواجهة الجنوبية وأخيراً الواجهة الشمالية، وهو ما يتضح من شکل (13)، ويرجع السبب في زيادة نسبة استغلال الإضاءة في الواجهة الشرقية إلى ميل زاوية الشمس الرأسية بصورة کبيرة مما يجعلها تتخلل أعماق الفراغ بخلاف الواجهة الجنوبية، والشکل (13) يوضح وسيلة قياس کمية الإضاءة داخل الفراغ لمختلف أنواع التوجيه وهو ما يعتبر إضافة للمنقلة الضوئية . ولنأخذ تأثير التوجيه على النسبة المئوية لکمية الإضاءة داخل الفراغ بالنسبة للإضاءة الخارجية . فعند عمق 0.5 متر بلغت کمية الإضاءة داخل الفراغ حوالي 10% للواجهة الشرقية، 6% للواجهة الجنوبية، 2% للواجهة الشمالية، فعند عمق 2.4 متر بلغت کمية الإضاءة داخل الفراغ حوالي 2% للواجهة الشرقية، وما بين 1–1.5% للواجهتين الجنوبية والشمالية .ويرجع السبب في زيادة نسبة استغلال الإضاءة في الواجهة الشرقية إلى ميل زاوية الشمس بصورة کبيرة مما يجعلها تتخلل أعماق الفراغ بخلاف الواجهة الجنوبية، وما تتسم به من زاوية شمس راسية شبة عمودية (شکل 14).
شکل (11) : منقلة الإضاءة الطبيعية
شکل (12) : قياس مرکبة السماء
شکل (14) : يوضح زاوية الشمس الرأسية
النتائج: 1-تأثير التوجيه على کمية الإضاءة داخل الفراغ : تبلغ کمية الإضاءة الداخلة للواجهة الجنوبية مرتين وربع کمية الإضاءة الداخلة لکلا من الواجهتين الشرقية والغربية وخمسة أضعاف الإضاءة کمية الإضاءة الداخلة للواجهة الشمالية بينما على عمق 2.40 تتساوى تقريبا کمية الإضاءة لکل من الواجهة الجنوبية والشمالية وتأتي بعدها الواجهة الشرقية بمعدل 80% من کمية الإضاءة بکل من الواجهتين الشمالية والجنوبية. ويرجع السبب في الانخفاض وبشدة في الواجهة الجنوبية على أعماق الفراغ المختلفة على الرغم من ارتفاع کمية الإضاءة الداخلة إلى کبر أبعاد الفراغ الداخلي للواجهة الجنوبية، وبالتالي عدم تفعيل قدرة الأسطح الداخلية على عکس الإضاءة بخلاف صغر أبعاد الفراغ الداخلي للواجهة الشمالية، مما أدى إلى ارتفاع کمية الإضاءة عبر أعماق الفراغ على الرغم من انخفاض کمية الإضاءة الداخلة إلى هذه الواجهة الشمالية . 2- تأثير موقع الفتحة طبقا لعرض الفراغ العمودي على الإشعاع الشمسي من خلال محوره الطويل : تزداد کمية الإضاءة في الفتحات الواقعة في منتصف العرض عن أرکانه بنسبة في المتوسط 20%، کما يتناقص هذا الفارق کلما اتجهنا نحو عمق الفراغ، ويقل تماما عندما يتعاظم تأثير الأسطح الجانبية للفراغ في عکس الإضاءة ة ينتج هذا التعاظم عن صغر أبعاد الفراغ، وکلما ازداد لون الأسطح انفتاحا نحو البياض ازدادت نعومة ملمس هذه الأسطح . 3- تأثير مسافة عرض الفراغ على کمية الإضاءة داخل الفراغ : کلما صغر العرض کلما کانت کمية الإضاءة في الأرکان أکبر من المنتصف والعکس صحيح.
4- تأثير عمق الفراغ على کمية الإضاءة داخل الفراغ : تقل کمية الإضاءة کلما اتجهنا نحو عمق الفراغ فعند عمق 2.40 م تبلغ کمية الإضاءة 1/10 من کمية الإضاءة الداخلة عند عمق 0.50 م، وعند عمق 4.8م تبلغ کمية الإضاءة 1/20 من کمية الإضاءة الداخلة عند عمق 0.50 م . 5-تأثير ساعات الدوام الشمسي على کمية الإضاءة داخل الفراغ : تتأثر ساعات اليوم بالمسار الشمسي فعند الواجهة الشرقية تکون أعلى کمية إضاءة في الساعات المبکرة في الدوام الشمسي أما عند کلا من الواجهتين الجنوبية والشماليةفتکون أعلى کمية إضاءة في منتصف فترة الدوام الشمسي .
التوصيات : 1- نوع الزجاج الموجود بالفتحات: أ- الواجهة الجنوبية : يفضل استخدام زجاج عاکس للتحکم في کمية الإضاءة الداخلة حيث ان کمية الإضاءة الساقطة على هذه الواجهة تکون کبيرة مما تسبب کمية من الإبهار خلف الفتحة مباشرة . ب- الواجهة الشرقية: فيفضل استخدام زجاج شبه عاکس للإشعاع الشمسي نظرا لانخفاض کمية الإضاءة الساقطة على هذه الواجهة عن مثيلتها الجنوبية . ج- الواجهة الشمالية :فيفضل استخدام زجاج شفاف نافذ لکامل کمية الإضاءة نظرا لانخفاض کمية الإضاءة الساقطة على هذه الواجهة .
2- حماية الفتحة بکاسرات الشمس : أ- الواجهة الجنوبية: يفضل عمل کاسرات شمس أفقية بهدف تقليل کمية الإضاءة المباشرة وزيادة کمية الإضاءة المنعکسة . ب- الواجهة الشرقية: يفضل عمل کاسرات شمس راسية بهدف تقليل کمية الإضاءة المباشرة وزيادة کمية الإضاءة المنعکسة . ج- الواجهة الشمالية: يفضل عدم وجود أيا من کاسرات الشمس سواء الأفقية أو الرأسية نظرا لانخفاض کمية الإضاءة والإشعاع الشمسي الساقط على هذه الواجهة .
3- خصائص أسطح الفراغ الداخلي من أبعاد ولون وملمس : أ- الواجهتان الجنوبية والشرقية : يفضل صغر أبعاد الفراغ الداخلي من عرض عمودي على الإشعاع الشمسي وعمق موازي للإشعاع الشمسي وارتفاع وذلک لتفعيل دور أسطح الفراغ لعکس الإضاءة بالإضافة إلى استخدام الألوان الفاتحة کنمو لهذه الأسطح من أسقف وأرضيات وحوائط . ب- الواجهة الشمالية :يفضل کبر أبعاد عرض الفراغ العمودي على الإشعاع الشمسي مع تقليل العمق والارتفاع لتفعيل دور أسطح الفراغ لعکس الإضاءة مع استخدام الألوان الفاتحة کنمو لهذه الأسطح الداخلية . المراجع : 1- دليل العمارة والطاقة – جهاز الطاقة – 1998، 133-135. 2- د. شفيق العوضي الوکيل , د. محمد عبد الله سراج- المناخ وعمارة المناطق الحارة – القاهرة – اغسطس 1985. 3-koenigsberger – manual of tropical housing – part one – Longman group limited – London 1974. 4- Robbins , C_ Daylighting ,Design & Analysis _Van Nostrand Reinhold, PP 172-200 - New York , 1986
THE EFFECT OF THE VARIETY ORIENTATIONS ACCORDING TO SOLAR CHART OF THE DRAWING HALLS ON THE AMOUNT OF THE INTERNAL DAYLIGHTING Ahmed Abdel-Wahab Ahmed Rizk and Dr. Mohamed Abd Elmawgoud Abd Elghaffar Lecturer, Department of architecture, Tanta University
ABSTRACT: The aim of this research is evaluating the amount of daylighting for each orientation according to solar chart on both different depths and widths of interior space . This evaluation is to achieve enough daylighting avoiding to both the darkness and the glare. This enough daylighting aims to decrease the use of the artificial lighting especially in attendance of three factors; The first factor is increasing the amount of external daylighting; The second factor is decreasing the clouds in the sky that prevent daylighting from reaching to the earth ; The third factor is agreement the hour of solar duration with the hours of activity drawing halls . The procedure of this research is to choose drawing halls that agree with all geometrical characteristics such as internal area, volume , height , color , windows and only variable characteristic is orientation . We find that three factors affect on the daylighting inside drawing halls . The first factor is the solar hours ; we find that the amount of daylighting increases in eight o’clock in the east elevation , four o’clock in the west elevation , twelve o’clock in both of the south and north elevation . The second factor is the orientation according to solar chart ; we find that the amount of daylighting increases in both of the east and west elevations then the south elevation then the north elevation . the third factor is the width and the depth of interior space ; we find that the amount of daylighting increases in the center of the width and the near depth of the window .
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| References | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
المراجع : 1- دليل العمارة والطاقة – جهاز الطاقة – 1998، 133-135. 2- د. شفيق العوضي الوکيل , د. محمد عبد الله سراج- المناخ وعمارة المناطق الحارة – القاهرة – اغسطس 1985. 3-koenigsberger – manual of tropical housing – part one – Longman group limited – London 1974.
4- Robbins , C_ Daylighting ,Design & Analysis _Van Nostrand Reinhold, PP 172-200 - New York , 1986 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Statistics Article View: 133 PDF Download: 153 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
