باسمه تعالی

معماری نور طبیعی در ساختمان و رابطه آن با سلامت

بی شک رابطه ای تنگاتنگ میان محیط داخلی ساختمان و سلامتی انسان وجود دارد. در اواسط قرن نوزدهم که شهرنشینی رواج یافت مشخص شد که بسیاری از بیماری­های شایع در آن زمان در اثر محدودیت­های ایجاد شده برای انسان در فضاهای محصور فیزیکی است. طراحی ضعیف ساختمان­ها از لحاظ ورود نور طبیعی و کیفیت نامناسب هوای داخلی باعث گردید تا اثرات منفی ماندگاری در سلامتی ساکنین پدیدار شود. این مشکل به صورت جدی وجود داشته بطوریکه گزارش سازمان بهداشت جهانی (WHO) در سال ۱۹۹۸ نشان داد که احتمالا بیش از ۳۰درصد از ساختمان­های جدید و بازسازی شده در سرتاسر دنیا با مشکلات سلامتی مرتبط است.

سندروم ساختمان بیمار (SBS) اصطلاحی است که برای بیان شرایطی بکار می­رود که  در آن شرایط ساکنین ساختمان عدم آسایش و یا حتی مشکلات حادی را در مورد سلامتی خود تجربه می­کنند. معمولا سندروم ساختمان بیمار از پارامترهای مختلفی ناشی می­شود. از جمله این عوامل می­توان به آلودگی هوای داخل ساختمان، عدم وجود نور طبیعی، تهویه نامناسب، ضعف عایق بندی صوتی و وجود آزبست اشاره کرد.  برخی از علائم SBS ممکن است آشکار بوده و به آسانی درمان شوند و برخی دیگر ممکن است در طولانی مدت به صورت بیماری­های مزمن ظهور پیدا کنند. برای مثال کمبود نور خورشید  می­تواند منجر به بیماری­هایی به علت کمبود دریافت ویتامین D در بدن شود. ما نیازمندیم که ۱۵ تا ۳۵ دقیقه در روز در معرض نور خورشید باشیم. به این علت که شیشه در حدود ۹۵% از اشعه UV  را فیلتر می­کند. زمانی که باید در فضای داخلی ساختمان در معرض نور خورشید قرار بگیریم باید ۹ تا ۱۰ برابر بیشتر از زمانی باشد  که به طور مستقیم و در فضای خارج از ساختمان در معرض خورشید قرار می­گیریم.

در زمانیکه ما در ساختمان هستیم نور خورشید پل ارتباطی ما با جهان خارج است. ساختمانهایی که بشر برای در امان بودن از شرایط سخت طبیعت( باران، باد،…) بنا میکند خود به عنوان یک فیلتر میان او و طبیعت عمل میکند. این جدایی از طبیعت موجب می­شود که انسان احساس آسایش کامل نداشته باشد.

مایکل کوهن که بر روی پروژه ارتباط با طبیعت تحقیقاتی انجام داده است می­گوید: “بسیاری از مشکلات روانشناسی مانند اضطراب، فشار مزمن عصبی و بی اشتهایی به علت ایزوله بودن ما از شرایط طبیعی است. ما بیشترین زمان روزانه خود را در فضاهای بسته می­گذرانیم که غیر طبیعی و غیر سالم است”

افزایش شهرنشینی در اواخر قرن بیستم منجر به بنا شدن آسمان خراش­هایی از بتن، فولاد و شیشه گردید که خیابان ها را تحت الشعاع قرار داده و حرکت هوای تازه را محدود کردند و ارتباط انسان با محیط طبیعی را بیش از پیش کاهش دادند.

در سه یا چهار دهه اخیر تصمیم گیری در مورد لحاظ کردن عنصر نور طبیعی به عنوان یک پارامتر حیاتی در طراحی ساختمان با بحث صرفه جویی در مصرف انرژی گره خورده است. افزایش نگرانیها در مورد گرمایش جهانی، لایه ازون، اتمام سوختهای فسیلی و قیمت حامل­های انرژی انگیزه ای برای طراحی بهینه معماری و همچنین تحقیقات متعدد در این زمینه شد. بر اساس اطلاعات منتشر شده توسط دپارتمان انرژی آمریکا، سهم بخش ساختمان از مصرف انرژی در آمریکا ۳۶درصد می­باشد که این مقدار بیشتر از سهم قسمت حمل و نقل(۲۷%) و تقریبا مشابه با سهم بخش صنعتی (۳۸%) می­باشد. بین ۳۰ تا ۵۰ درصد از تمام انرژی مصرفی در ساختمان­های تجاری و اداری مربوط به بخش روشنایی است. مطالعات نشان می­دهد که برای ساختمان­های تجاری و اداری که در طول روز مورد استفاده قرار می­گیرند میتوان با استفاده صحیح از نور طبیعی روز  در حدود ۲۰ تا ۴۰ درصد در مصرف انرژی الکتریکی صرفه جویی کرد.

اکثر سیستم های نور طبیعی موجود به گونه ای طراحی شده اند که نور خورشید را دریافت کرده و به درون ساختمان هدایت کنند. چالش اصلی اینجاست که کدام سیستم می­تواند بازده بیشتری داشته باشد. طراحی نورطبیعی تنها به معنی زیاد کردن میزان نور نیست. نور بیش از حد در فضای داخلی می­تواند بسیار ناخوشایند باشد. نکته کلیدی در طراحی نور کنترل نور از طریق تعیین جهت و نحوه توزیع آن است.

این سیستم ها به دو گروه تقسیم می­شوند:

۱- سیستم های نوردهی جانبی:

این سیستم های با استفاده از برخی تجهیزات به گونه ای عمل میکنند که میزان نور طبیعیِ اضافی در نزدیکی پنجره را کاهش داده و آن را به فواصل دورتر برساند. بنابراین هدف رسیدن به یک توزیع متعادل در فضاست. نمونه هایی از این تجهیزات عبارتند از:

۱-۱- پنجره جانبی:

این پنجره ها به دو نوع دارای چشم انداز و بدون چشم انداز تقسیم می­شوند. پنجره های جانبی رایج منجر به ایجاد محیطی بسیار روشن درنزدیکی پنجره و محیطی تاریک در نقطه مقابل آن می­شوند. تعداد پنجره های جانبی بکار رفته میتواند در توزیع یکنواخت تر نور تاثیرگذار باشد (شکل۱)

شکل۱- استفاده از دو پنجره جانبی

تجریه نشان می­دهد که عمق مفید روشنایی در داخل بین ۵/۱ تا ۲ برابر ارتفاع راس پنجره است

شکل۲- پنجره جانبی و عمق روشنایی در فضا

۱-۲- پنجره های بدون چشم انداز:

این پنجره ها معمولا در ارتفاع بالا از دیوار اجرا شده و چشم اندازی به فضای خارجی ندارند. در این حالت نور ورودی دارای نفوذ عمیق تری به داخل فضاست. از آنجاییکه محل ورود نور خارج از محدوده دید می­باشد، ورود نور خورشید در این پنجره ها به اندازه پنجره های عادی مشکل ساز نیست.

شکل۳- ترکیب پنجره های جانبی و بدون چشم انداز

۱-۳- سیستم قفسه نور[۱]:

این سیستم به گونه ای طراحی شده که نور ورودی را با هدایت مجدد از طریق انعکاس آن از سقف به انتهای اتاق برساند. این سیستم در مقایسه با یک پنجره جانبی عادی منجر به توزیع نور بیشتری در فضا می­شود (شکل ۶-۸). یکی دیگر از فواید استفاده از این سیستم ایجاد سایه­بانی در برابر نور مستقیم خورشید است . سطح بالای قفسه باید از جنس ماده ای با خاصیت انعکاسی زیاد باشد اما نباید آینه ای باشد. چرا که منجر به ایجاد نقاط نورانی و درخشان روی سقف می­شود. سطح نیمه آینه ای بهترین حالت برای آن است.

شکل۴- سیستم قفسه نور

در صورتی که این سیستم به صورت متحرک طراحی شود وضعیت آن در هر زمان متناسب با موقعیت خورشید تنظیم می­شود

شکل۵- سیستم قفسه نور متحرک

۱-۴- سیستم لوور:

لوورها که در دو نوع ثابت و متحرک طراحی شده­اند، مانند سایر سیستم ها میزان نور در کنار پنجره را کاهش داده و در فواصل دورتر افزایش میدهند.

شکل۶- سیستم لوور

۱-۵- سیستم های منشوری و آینه ای:

در این سیستم ها جهت نور ورودی خورشید تغییر کرده و از طریق انعکاس به درون فضا هدایت می­شود. هنگامی که اشعه نور به منشور یا آینه برخورد میکند جهت آن تغییر یافته، قسمتی به سقف منعکس شده و قسمتی به درون فضا وارد می­شود.

شکل۷- سیستم آینه ای[۲]

۲- سیستم های نوردهی از بالا:

۲-۱- پنجره سقفی:

پنجره سقفی یکی از ساده ترین انواع نوردهی از بالاست. استفاده همزمان از چند پنجره سقفی موجب توزیع یکنواخت نور در داخل فضا می­شود. در این حالت فاصله پیشنهادی میان این پنجره ها برابر ارتفاع آنها از کف می­باشد. (شکل۸) همچنین می­توان از یک انعکاس دهنده در زیر پنجره­ها استفاده کرد تا توزیع یکنواخت نور در فضا بیشتر شود (شکل۹).

شکل ۸- فاصله پیشنهادی برای پنجره های سقفی

شکل۹- استفاده از انعکاس دهنده برای یکنواختی توزیع نور

۲-۲- سیستم مجرای نور:

این سیستم برای انتقال نور به طبقات پایینی در ساختمان­های چند طبقه طراحی شده است. اجزای عمومی این سیستم شامل کلکتور خورشیدی برای جمع آوری نور خورشید، متمرکز کننده که انرژی خورشیدی را در یک سطح کوچک متمرکز میکند، سیستم انتقال و سیستم توزیع می­باشد (شکل۱۰)

شکل۱۰- سیستم مجرای نور

طراحان ساختمان علاوه بر استفاده از سیستم های فوق میتوانند با ایجاد فضاهایی مانند سولاریوم، بالکن و آتریوم این امکان را به ساکنین ساختمان ها داده که دسترسی مستقیم و بدون فیلتراسیون به نور خورشید داشته باشند.