بررسی و تحلیل کارایی شاخص‌های پویای ارزیابی عملکرد نور روز (کفایت نور روز و روشنایی مفید نور روز) از طریق تحلیل حساسیت، مورد مطالعاتی: کلاس درس ابتدایی در تهران

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دکتری معماری، دانشکده هنر و معماری، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران

2 استادیار گروه شهرسازی، دانشکده معماری و شهرسازی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

3 دانشیار گروه معماری، دانشکده معماری و شهرسازی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

چکیده

حرکت به سوی ساختمان‌های پایدار وکم انرژی نیازمند تأکید بیشتری بر ارزیابی دقیق عملکرد نور روز است. بدین منظور محققین در چند سال گذشته جهت غلبه بر محدودیت‌های ‌شاخص‌های ارزیابی ایستا به‌طور قابل ملاحظه‌ای به سمت شاخص‌های پویای پیشرفته‌تر حرکت کرده‌اند. در حال حاضر شاخص‌های کفایت نور روز (DA)1 و روشنایی مفید نور روز (UDI)2 و شاخص‌های توسعه‌یافته مبتنی بر این دو به‌عنوان شناخته‌شده‌ترین شاخص‌های پویای ارزیابی شدت روشنایی نور روز در سطح بین‌المللی هستند که دارای اعتبار یکسانی از نظر کارایی در میان متخصصین مختلف نیستند. هدف از این مقاله مقایسه توانایی این شاخص‌ها جهت به‌کارگیری در ارزیابی نور روز در ساختمان‌های آموزشی است. برای رسیدن به این هدف تجزیه و تحلیل پارامتریک با استفاده از شبیه‌سازی در نرم‌افزار گرسهاپر با استفاده از پلاگین لیدی باگ3 و هانی بی4، جهت نشان دادن رابطه بین شاخص‌های UDI ،sUDI ،DA ،sDA ،cDA از طریق نحوه تأثیر آن‌ها از تغییرات مؤلفه نسبت مساحت پنجره به دیوار (WWR)5 در مدل کلاس درس یک دبستان نمونه در شهر تهران انجام شد. نتایج نشان می‌دهند عدم وجود حد بالا برای شاخص DA و شاخص‌های مبتنی بر آن ارتباط آن‌ها را با مؤلفه‌های مربوط به آسایش ساکنین از بین می برد. در مقایسه شاخص UDI به علت همبستگی با شاخص‌های خیرگی و انرژی می‌تواند نشان‌دهنده میزان تمایل به وقوع عدم آسایش ساکنین و همچنین میزان مصرف انرژی باشد. همچنین در میان شاخص‌های مبتنی بر UDI شاخص sUDI جهت دستیابی به دقتی مشابه شاخص UDI avg به افزایش تراکم شبکه نقاط حسگر نیازمند است که زمان محاسبه را به‌طور قابل توجهی افزایش می‌دهد. بنابراین شاخص UDI avg برای واحد‌های کوچک فضایی که تعداد نقاط سنور کاملاً محدود است مناسب‌تر است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation and Analysis of the Efficiency of Dynamic Metrics Evaluating Daylight Performance (Daylight Autonomy and Useful Daylight Illuminance) through Sensitivity Analysis; Case Study: Elementary Classroom in Tehran

نویسندگان [English]

  • Firoozeh Mohammadi 1
  • Seyed Majid Mofidi Shemirani 2
  • Mansoureh Tahbaz 3
1 Ph.D. of Architecture, Faculty of Architecture and Art, Islamic Azad University, Science and Research Branch,Tehran, Iran.
2 Assistant Professor of Urban Planning, Department of Urban Planning, Faculty of Architecture and Environmental Design, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
3 Associate Professor of Architecture, Department of Architecture, Faculty of Architecture and Urban Planning, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
چکیده [English]

To achieve sustainable, low-energy buildings, it is required to further emphasize on accurate evaluation of daylight performance. To this end, over the last few years, researchers have considerably developed more advanced dynamic metrics to overcome the limitations of static metrics. Nowadays, Daylight Autonomy (DA) and Useful Daylight Illuminance (UDI) metrics and those metrics developed based on these two are the most well-known dynamic daylight performance metrics, which do not have the same credit in terms of efficiency among different experts. The present study aims to compare the abilities of these metrics to be used in evaluating daylight performance in educational buildings. To this end, a parametric analysis is performed through simulation in Grasshopper software using Ladybug and Honeybee plugins. This analysis is performed to show the relationship between UDI, sUDI, DA, sDA, cDA metrics by examining the effects of the variations of Window-to-Wall Ratio (WWR) on them in a typical Classroom of an elementary school in Tehran. The results show that the lack of a high limit for DA and DA-based metrics, i.e. sDA and cDA, eliminates their correlations with the components related to the occupant comfort. Among various daylight metrics, UDI, due to its correlation with glare and energy consumption, can indicate the propensity for the occurrence of occupant discomfort as well as the energy consumption. Also, among UDI-based metrics, sUDI needs to increase the density of sensor points in the grid to achieve the same accuracy as UDIavg, significantly increasing the computation time. Therefore, the UDIavg metric is more suitable to use for small spatial units where the number of sensors is quite limited.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Daylight Performance
  • Dynamic Metrics
  • Daylight Autonomy
  • Useful Daylight Illuminance
  • Classroom
Bourgeois, D., Reinhart, C., & Ward, G. (2008). Standard Daylight Coefficient Model Fordynamic Daylighting Simulations, Build. Res. Inf, 36(1), 68-82. DOI: 10.1080/09613210701446325
Cantin, F., & Dubois. M.C. (2011). Daylighting Metrics Based on Illuminance, Distribution,Glare and Directivity, Light. Res. Technol, 43(3), 291-307. DOI: 10.1177/1477153510393319
Carlucci, S., Causone, F., De Rosa, F., & Pagliano, L. (2015). A Review of Indices for Assessingvisual Comfort With a View to Their Use in Optimization Processes to Supportbuilding Integrated Design, Renew. Sustainable Energy Rev, 47, 1016-1033. https://ideas.repec.org/a/eee/rensus/v47y2015icp1016-1033.html
Costanzo, V., Evola, G., Marletta, L., & Panarelli, D. (2017). Static and Dynamic Strategies for Improving Daylight use in Side-Lit Classrooms: A Case Study, In Proceedings of the BSA 2017-3rd IBPSA Italy Conference, Bozen, Italy, 8-10.
Gherri, B. (2015). Assessment of Daylight Performance in Buildings (Methods and Design Strategies), University of Parma, Italy,WIT Press, 100-220.
Ibarra, D. (2013). Teaching Daylight Simulations Improving Modeling Workflows for Simulation Novices, Proceeding of BS2013, 13th Conference of International Building Performance Simulation Association, (Chambery, France), 1126-1135.
Konis, K., Gamas, A., & Kensek, K. (2016). Passive Performance and Building Form: Anoptimization Framework for Early-Stage Design Support, Sol. Energy, 125, 161-179.
Mardaljevic, J., Heschong, L., & Lee, E. (2009). Daylight Metrics and Energy Savings, Light.Res. Technol, 41(3), 261-283. https://wem.lbl.gov/sites/default/files/lbnl-4585e.pdf
Nabil, A., & Mardaljevic, J. (2005). Useful Daylight Illuminance: A New Paradigm Forassessing Daylight in Buildings, Light. Res. Technol, 37(1), 41-57. DOI: 10.1191/1365782805li128oa
Piderit Moreno, M.B., & Labarca, C.Y. (2015). Methodology for Assessing Daylightingdesign Strategies in Classroom with a Climate-Based Method. Sustainability, 7(1), 880-897. DOI: 10.3390/su7010880
Reinhart, C., Mardaljevic, J., & Rogers, Z. (2006). Dynamic Daylight Performance Metricsfor Sustainable Building Design. Leukos, 3(1), 7-31. https://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.458.8133&rep=rep1&type=pdf
Reinhart, C., Rakha, T., & Weissman, D. (2014). Predicting the Daylit Area-a Comparison of Students Assessments and Simulations At Eleven Schools of Architecture. Leukos, 10(4), 193-206. DOI: 10.1080/15502724.2014.929007
Reinhart, C., & Walkenhorst, O. (2001). Validation of Dynamic Radiance-Based Daylight Simulations for a Test Office with External Blinds. Energy Build, 33(7), 683-697. https://doi.org/10.1016/S0378-7788(01)00058-5
Reinhart, C., & Weissman, D. (2012). The Daylit Area–Correlating Architecturalstudent Assessments with Current and Emerging Daylight Availability Metrics, Build. Environ, 50, 155-164. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2011.10.024
Ruck, N., Aschehoug, O., Aydinli, A., Christoffersen, J., Courret, G., Edmonds, I., Jakobiak, R., Kischkoweit-Lopin, M., Klinger, M., Lee, E., Michel, L., Scartezzini, J.L., & Selkowitz, S. (2000). Daylight in Buildings: A Source Book on Daylighting Systems and Components, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, USA, 103-1030.
Standard IES LM-83–1. (2012). Approved Method: IES Spatial Daylight Autonomy (sDA) and Annual Sunlight Exposure, (ASE), Illuminating Engeneering Society: New York, NY, USA.
U. ASHRAE, CIBSE. (2010). Performance Measurement Protocols for CommercialBuildings.
Zomorodian, Z.S., & Tahsildoost, M. (2017). Assessment of Window Performance in Classrooms by Long Term Spatial Comfort Metrics. Energy Build, 134, 80-93. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2016.10.018
http://www.tehran.climatemps.com/graph.ph