RETROFITTING SHADING UNITS TO OPTIMIZE DAYLIGHTING IN THE GOVERNMENTAL SCHOOL BUILDING IN CAIRO | ||
| Journal of Al-Azhar University Engineering Sector | ||
| Article 12, Volume 18, Issue 66, January 2023, Pages 183-202 PDF (1.55 M) | ||
| Document Type: Original Article | ||
| DOI: 10.21608/auej.2023.283049 | ||
| Authors | ||
| Walaa Mahmoud Rakha; Ashraf Ali Nessim; Mostafa Refaat Ismail | ||
| Department of Architecture, Faculty of Engineering, Ain-Shams University, Cairo, Egypt | ||
| Abstract | ||
| Recently,the influence of building skinon daylighting performance has attracted great attention. therefore, many countries have adopted the retrofitting strategy for existing buildings to improve efficiency, the main concern of this work is to improvedaylighting performanceinsidea classroom in a publicschool in Cairo,through a retrofitting strategy.Multi-Objective Optimization (MOO) frameworkand Genetic algorithms methodology will be adopted to optimize daylighting performance.The investigations were carried out via the use of "Ladybug and Honeybee” which could gather many simulation engines, Radiance & Daysim will be adopted for daylighting computation, integrated with Rhino & Grasshopper for 3D parametric modeling, and with Octopus plug-in as a(MOO) tool. The investigatedbuilding was designed by the General Authority of Educational Buildings,representing an example of southern oriented classroomprototypein Cairo. Daylightingperformance wasevaluated byusing Dynamic Daylighting Performance Metrics as objective parameters.three variables for shading units’ configurationswere suggested as solution parameters, these variables were: shading units’ number of slats rows, depth, and inclination angle. Results indicated that the base case has sufficient daylightinglevelwhile suffering from nonuniformity and discomfortglare. The suggested shadings resulted in a 91% reduction in the area exposed to direct sunlight, as it reduces the aSE1000/250h on the occupied area from 31.5 % in the base case to 2.7 %, which is classified as a preferred value. Besides, helped efficiently in reducing glare probability and at the same time keeps the SDA300/50% within preferred limits. حظي تاثير تصميم الغلاف الخارجي للمبني علي أداء ضوء النهار بكثير من الاهتمام في الآونة الأخيرة، ولهذا السبب بدأت كثير من الدول في تبني بعض السياسات التحديثية للمباني القائمة من أجل تطوير كفاءتها. ولهذا كان الهدف الأساسي من هذا البحث هو تقييم ومن ثم تحسين أداء ضوء النهار داخل فصل دراسي في أحد المباني المدرسية الحكومية بالقاهرة ، من خلال سياسة تحديثية تتمثل في اضافة وحدات تظليل علي الواجهة الجنوبية لأحد النماذجالنمطية لهيئة الأبنية التعليمية. تم استخدام منهجية عمل معتمدة علي الخوارزميات الجينية في برنامج ضبط وتنسيق متعدد الاهداف لتحسين مستويات الاضاءة الطبيعية داخل فراغ الفصل محل الدراسة؛ باستخدام (Ladybug- Honeybee ) كبرامج محاكاة يمكنها التكامل مع (Radiance and Daysim) كأدوات لأداء حسابات ضوء النهار؛ بالتوازي مع(Rhino and Grasshopper) لتفعيل التصميم الباراميتري ثلاثي الابعاد ، وأخيرا استخدام ( Octopus) كأداة ضبط متعددة الأهداف للوصول لأفضل الحلول الممكنة لتحسين مستوي الراحة البصرية. تم تقييم أداء ضوء النهار باستخدام مقاييس أداء ضوء النهار الديناميكية ومنها : مقياس إتاحية ضوء النهار كنسبة مئوية من عدد ساعات الإشغال(Daylight Autonomy) ، وايضا مقياس آخر لحساب إتاحية ضوء النهار كنسبة مئوية من مسطح العمل(Spatial Daylight Autonomy)، وايضا قياس إحتمالية حدوث وهج (Daylight Glare Probability) ، واخيرامقياس اخر لحسابالنسبة المئوية من مسطح الإشغال المعرضة لضوء الشمس المباشر.(Annual Sunlight Exposure)واستخدمت هذه المقاييس لقياس الأهداف المطلوب الوصول اليها (Objective Parameters) طبقا للمعايير الدولية للمدارس. كما استخدمت معايير اخري كمحددات لتصميم وحدات التظليل المقترحة(Solution Parameters) تتمثل في عدد صفوف وحدات التظليل ، عمق الوحدة وزاوية ميلها. أتت نتائج المحاكاه لتؤكد ان الحالة الدراسية تحظي بشدة اضاءة كافية في حين انها تعاني من عدم إنتظام في توزيع الضوء واحتمالية وهج عالية تسببت في عدم الراحة البصرية . كما أوضحت النتائج فعالية وحدات التظليل المقترحة في تقليل المساحة المعرضة لضوء الشمس المباشر بمقدار إنخفاض يعادل 91% من المساحة المعرضة في حالة الدراسة الاصلية قبل تثبيت وحدات التظليل ، وايضا إنخفاض واضح في احتمالية حدوث الوهج وبالتالي تحسن في الراحة البصرية. | ||
| Keywords | ||
| Parametric Optimization; Genetic Algorithm; Daylighting levels; visual comfort. التصميم الباراميتري ، الخوارزميات الجينية، مستويات ضوء النهار ، الراحة البصرية | ||
|
Statistics Article View: 265 PDF Download: 338 |
||
