بهره مندی از نور طبیعی در ساختمان

در طول روز نورپردازی در ساختمان‌ها معمولا با استفاده از پنجره‌ها یا چراغ‌های سقفی انجام می شود. علاوه بر این روش ها، امروزه برای راحتی در دید و صرفه‌جویی در مصرف انرژی از تکنیک‌هایی از جمله قفسه‌های سبک نورانی شده، لوله‌های نور و انواع شیشه با ویژگی‌های مختلف به منظور صرفه‌جویی، توسعه داده شده است. از پرکاربردترین تکنیک‌های معاصر در بهره‌مندی از نور طبیعی در ساختمان‌ها می‌توان استفاده از این سیستم‌ها را نام برد که در دنیای امروز استفاده از آن‌ها رشد پیدا کرده است: برای طراحی مناسب ترین سیستم روشنایی طبیعی بر اساس متغیرهایی مانند طرح ساختمان، منطقه جغرافیایی، شرایط اقلیمی و جهت گیری در پروسه‌ی ساخت و ساز،باید این تکنیک ها را در نظر گرفت و گزینه‌های مختلف را با هم مقایسه کرد و همچنین در طول طراحی، ساختمان مورد ارزیابی قرار بگیرد.
افزایش میزان نور طبیعی وارد شده به ساختمان‌ها با روش‌های مناسبی که به این ترتیب تعیین می‌شود، تنها زمانی نتایج بهینه را از نظر آسایش بصری و صرفه‌جویی در انرژی خواهد داشت که یک سیستم کنترل مناسب و یکپارچه ایجاد شود.
بهره مندی از نور طبیعی قرن هاست که نقش فعالی در طراحی ساختمان‌ها داشته است. در نتیجه پیشرفت‌ تکنولوژیکی، انرژی الکتریکی برای مصارف روشنایی مورد استفاده قرار گرفته و رواج یافته است. این وضعیت معماران را قادر ساخت که در طراحی آزاد باشند. با این حال، ضرورت مصرف آگاهانه منابع انرژی به عنوان یک واقعیت مطرح شده است که باید مورد قبول همگان قرار گیرد. به همین دلیل استفاده موثر از نور طبیعی و تولید راهکارهایی برای کاهش مصرف انرژی به یکی از مهم ترین مسائل معماری امروزی تبدیل شده است.

 هدف از استفاده از نور طبیعی در ساختمان

هدف اصلی روشن کردن محیط با نور طبیعی به منظور کاهش مصرف انرژی و همچنین تامین آسایش دید و آرامش روانی کاربران است.
• استفاده موثر از نور طبیعی
• ارائه حد الامکان روشنایی یکنواخت
• ارائه کنترل تابش نور با محافظت از نور مستقیم خورشید
• ایجاد رابطه بصری با محیط خارجی
• احساس تفاوت های کمی و کیفی سطح روشنایی بیرون در طول روز
• اجرای طرحی که با سایر مسائل فیزیکی محیطی مانند کنترل آب و هوا و کنترل نویز سازگار باش.
• نور مصنوعی را می توان به عنوان کاهش بارهای گرمایش و سرمایش ذکر کرد
این اهداف بسته به متغیرهایی مانند شرایط اقلیمی، طرح ساختمان و ساعات استفاده ممکن است اولویت های متفاوتی داشته باشند. برای دستیابی به این اهداف، روش های مختلفی برای بهره مندی از نور طبیعی ابداع شده است.

چگونه با نور طبیعی ساختمان را نورپردازی کنیم؟

نورپردازی ساختمان ها با نور طبیعی معمولاً با استفاده از پنجره ها یا چراغ های سقفی انجام می شود.

پنجره ها

پنجره‌ها را می توان به عنوان مهمترین عامل بهره مندی از نور طبیعی تعریف کرد که به صورت عمودی یا تقریباً عمودی متمایل هستند و بر روی دیوارهای بیرونی ساختمان نصب می‌شوند و با هدف ارائه سطح مورد نظر از روشنایی در صفحه کار می باشند. پنجره ها برای هر منطقه‌ی آب و هوایی مناسب هستند و باید در اولین مراحل طراحی مورد توجه قرار بگیرند. پنجره هایی در سطح بینایی چشم که دید خارجی را فراهم می کنند و پنجره های مرتفعی که دید خارجی را فراهم نمی کنند را می توان در این عنوان بررسی کرد.
مهمترین ویژگی پنجره های هم سطح چشم این است که ارتباط بصری با محیط بیرون ایجاد می کنند. به ویژه پنجره هایی که به سمت طبیعت باز می شوند جنبه های مثبتی مانند بهبود شرایط روحی فرد و آرامش عضلات چشم در جهت بهره مندی از نور طبیعی دارند. بارزترین ویژگی این پنجره ها این است که سطح روشنایی داخلی به سرعت از مناطق نزدیک به پنجره تا مناطق دورتر از پنجره کاهش می یابد. در این توزیع مشخصه، جهت پنجره و شرایط آسمان تأثیر کمی و کیفی زیادی دارد. از آنجایی که پنجره ها در میدان دید کاربران قرار دارند، لازم است از لحاظ آسایش بصری در مقابل تابش مستقیم نور خورشید احتیاط شود. با توجه به حرکت خورشید در طول روز و در طول سال، متغیر جهت ساختمان، نقش مهمی در طراحی طرح پنجره و ابزار سایه‌اندازی که بر روی پنجره اعمال می‌شود، دارد.

پنجره های مرتفع معمولاً پنجره های عمودی هستند که بر روی دیوار بیرونی در ارتفاع ۲.۵ متری از سطح زمین طراحی می شوند. مستلزم این است که دیوارهای بیرونی ساختمان به صورت بلند طراحی شوند. آنها را می توان جهت شمال یا جنوب قرار داد و زمانی که جهت جنوب باشد نیاز به سایه دارند.

نورگیرهای سقفی

چراغ‌های سقفی، دهانه های افقی در سقف هستند، مانند دهانه های پیوسته، فانوس‌ها و پنجره‌های شیب‌دار و فقط برای روشنایی کافی و کنترل‌شده در روز جهت بهره مندی از نور طبیعی در نظر گرفته شده‌اند و دید بیرون را فراهم نمی‌کنند. تأثیر هر یک از این انواع در فرم ساختمان و چیدمان داخلی متفاوت است و توزیع نور روز که در داخل ایجاد می کنند نیز با یکدیگر متفاوت است. دهانه های افقی، روشنایی یکنواخت و امکان بهره مندی از نور طبیعی و نور خورشید را فراهم می کنند. در استفاده از نور مستقیم خورشید باید از نظر کنترل خورشیدی و پخش نور احتیاط کرد. نور خورشید برای روشن کردن محیط داخلی، برای محیط‌ هایی که نور طبیعی مورد نیاز است، برای روشن کردن اجسام داخل محیط و برای دیوارها مناسب هستند. از نظر شرایط اقلیمی برای آسایش بصری در مکان‌های ابری که نور طبیعی کمتر است، مناسب‌تر هستند.

دهانه های پیوسته، دهانه های دندانه ای شکل هستند که با طراحی دهانه های عمودی یا شیب دار همراه با صفحه سقف شیبدار ایجاد می شوند. معمولا فقط یک سطح شفاف هستند. بسته به ابعاد، توزیع و میزان نور خورشید در محیط داخل بنا متفاوت است. اگر چه آنها به طور گسترده در ساختمان های صنعتی استفاده می شوند، اما برای تامین یکنواخت نور طبیعی در مناطق بزرگ مانند ادارات، مدارس، بیمارستان ها، کتابخانه ها و لابی ها استفاده می شوند.
یک چراغ سقفی که به درستی انتخاب و نصب شده باشد، محیطی راحت از نظر گرمایش، سرمایش و روشنایی ایجاد می کند و در عین حال تلفات انرژی را به حداقل می رساند. منطقه اقلیمی که ساختمان در آن قرار دارد، عملکرد و مفهوم طراحی ساختمان و نورگیر سقف باید به درستی همبستگی داشته باشند. با چراغ های سقف رو به شمال، نور خورشید مستقیما وارد ساختمان نمی شود و به صورت نورگیر پراکنده وارد ساختمان می شود. چراغ های سقفی که به سمت شرق هستند حداکثر روشنایی و افزایش گرمای خورشیدی را در صبح ارائه می دهند. چراغ های سقف رو به غرب، نور خورشید و افزایش گرما را در بعدازظهر فراهم می کنند. در زمستان، چراغ‌های سقفی جهت جنوب بهترین گرمای خورشیدی مطلوب را در مقایسه با سایر جهت‌ها ارائه می‌کنند، اما می‌توانند باعث افزایش گرمای ناخواسته در تابستان شوند.
به منظور بهره مندی از نور طبیعی در ساختمان  و افزایش بهره وری انرژی ساختمان در حین استفاده از چراغ های سقفی باید به انتخاب شیشه توجه ویژه ای شود. آب و هوا و جهت گیری نیز باید بر انتخاب شیشه تاثیر بگذارد. در چراغ های سقفی از شیشه یا پلاستیک استفاده می شود. فناوری های پیشرفته شیشه ای را می توان برای نورگیرهای سقفی نیز به کار برد. شیشه ای که در ساخت چراغ سقفی استفاده می شود باید شیشه ایمن باشد مانند شیشه های سکوریت یا لمینت برای این سیستم ها بسیار مناسب هستند.
برخی از چراغ های سقفی جهت استفاده از نور خورشید استفاده می شوند، در حالی که برخی دیگر می توانند برای تهویه و کنترل رطوبت استفاده شوند. با پیشرفت‌ تکنولوژی امروزه استفاده از نور طبیعی جهت حداکثر نورگیری ممکن گردیده‌است.

اگرچه فانوس ها مانند دهانه های پیوسته به نظر می رسند، اما زمانی که دارای سطوح شفاف در بیش از یک جهت هستند، باید از نظر نسبت روشنایی و محافظت در برابر اشعه‎های خورشید به آنها توجه شود. در آب و هوای آفتابی، فانوس های جهت شمال یا جنوب مناسب تر از دهانه های افقی هستند. فانوس های دو طرفه که به سمت شرق و غرب هدایت می شوند برای تامین روشنایی یکنواخت در طول روز مناسب هستند.