تحلیل و بهینه‌سازی پارامتریک نورگیر سقفی سالن ورزشی اقلیم سرد و کوهستانی ایران بر اساس شاخص‌های نور روز (نمونه موردی مطالعه: شهر قزوین)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه معماری، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه قم، قم، ایران.

2 دانشجوی کارشناسی ارشد معماری، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه قم، قم، ایران.

10879643521/bonyan.2026.15213.1009

چکیده

ورزشگاه‌ها و سالن‌های ورزشی چندمنظوره برای برآورده‌کردن نیازهای جامعه امری ضروری است. در این پژوهش تلاش شده به‌منظور تأمین روشنایی مطلوب نور روز در سالن‌های ورزشی، ضمن بررسی تأثیر نورگیرهای سقفی سالن ورزشی در اقلیم سرد و کوهستانی ایران به تحلیل پارامتریک آن بر اساس شاخص‌های نور روز نیز پرداخته شود. در پژوهش حاضر، پس از انجام مطالعات پیشین، به بررسی شاخص‌های روشنایی پرداخته شد و شاخص روشنایی مفید نور روز (UDI 300-3000 Lux) به‌عنوان معیار اندازه‌گیری بهره‌مندی نور روز انتخاب گردید. پس از برداشت مقادیر میدانی با استفاده از دستگاه لوکسمتر، بررسی میزان خطای مقادیر برداشت شده با نتایج حاصل از شبیه‌سازی به کمک معادله ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) و ضریب تغییرات CV (RMSE) انجام پذیرفت و از این طریق اعتبارسنجی نرم‌افزار شبیه‌ساز مورد سنجش واقع شد. سپس با استفاده از یک رویکرد پارامتریک در نرم‌افزار راینو و افزونه گرس‌هاپر مدل تحقیق طراحی گردید و به کمک افزونه‌های هانی بی و گالاپاگوس و الگوریتم ژنتیک محاسبات تک‌هدفه تکاملی بهینه‌سازی بر روی متغیرهای تحقیق انجام پذیرفت. در این پژوهش، طول، عرض و زاویه نورگیرهای سقفی به‌صورت سقف خرپایی دندانه‌ای به‌عنوان متغیر‌های تحقیق در نظر گرفته شد و از انجام شبیه‌سازی مدل تحقیق و بهینه‌سازی محاسبات تک‌هدفه تکاملی این نتایج استخراج گردید که نورگیرهای سقفی نقش بسیار مؤثری در تأمین روشنایی نور روز سالن‌های ورزشی دارند و موجب توزیع نور یکنواخت داخل سالن و افزایش آسایش بصری تماشاگران و بازیکنان می‌شوند. دستیابی به ابعاد بهینه متغیر‌های تحقیق به روش الگوریتم ژنتیک از نتایج دیگر این پژوهش است. نتایج تحقیق نشان می‌دهد که در شرایط بهره‌مندی از ابعاد بهینه به‌دست‌آمده برای نورگیرهای سقفی در 83.57 درصد مواقع سال سطح سالن از روشنایی نور روز مناسب بر اساس شاخص روشنایی مفید نور روز (UDI 300-3000 Lux) برخوردار خواهد بود و همچنین خطر خیر‌گی در این مدت برای تماشاگران و ورزشکاران حداقل است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Parametric analysis and optimization of the roof skylight of a sports hall in a cold and mountainous climate in Iran based on daylight indicators (Case study: Qazvin city)Subtitle

نویسندگان [English]

  • Mahdi akhtarkavan 1
  • Maryam Ezatpour 2
1 Assistant Professor, Department of Architecture, Faculty of Engineering and Technology, Qom University, Qom, Iran.
2 Master of Architecture student, Faculty of Technology and Engineering, Qom University, Qom, Iran.
چکیده [English]

Multipurpose sports halls and stadiums are essential for meeting community needs. This research aims to provide optimal daylighting in sports halls by examining the impact of roof skylights in the cold and mountainous climate of Iran, using a parametric analysis based on daylight metrics. Following a review of prior studies, daylight indices were evaluated, and the Useful Daylight Illuminance (UDI 300-3000 Lux) was selected as the key performance metric. Field measurements were taken with a lux meter, and the error between measured and simulated results was assessed using Root Mean Square Error (RMSE) and the coefficient of variation CV(RMSE) to validate the simulation software. A parametric approach was then implemented in Rhino and Grasshopper, where the length , width, and angle of sawtooth roof skylights were defined as variables. Using the Honeybee and Galapagos plugins with a single - objective evolutionary genetic algorithm, the model was optimized. Results indicate that roof skylights significantly enhance daylight provision, ensuring uniform light distribution and improving visual comfort for both spectators and athletes. Optimization via the genetic algorithm yielded ideal skylight dimensions, enabling suitable daylight (based on UDI 300-3000 Lux) across 83.57% of the annual occupied hours, while minimizing glare risk throughout the year.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Skylight
  • sports hall
  • daylight
  • visual comfort
  • optimization
  • genetic algorithm

مراجع

Atzeri, A. M., Cappelletti, F., Tzempelikos, A., & Gasparella, A. (2016). Comfort metrics for an integrated evaluation of buildings performance. Energy and Buildings, 127, 411–424.
Chang, S. K. (2003). Data structures and algorithms (Vol. 13). World Scientific.
CIBSE, T. (2009). Chartered Institution of Building Services Engineers. London, UK.
Daneshi, M., Fard, R. T., Zomorodian, Z. S., & Tahsildoost, M. (2022). Development of a hybrid machine-learning and optimization tool for performance-based solar shading design. arXiv preprint arXiv:2201.03028.
Ebrahimnejad, M.-R. (2017). The status of the Verse of Light in Islamic philosophy. Ayeneh Marefat: Islamic Philosophy and Theology Quarterly, Shahid Beheshti University.
Fadaei Ardestani, M.-A., Naseri Mobaraki, H., Ayatollahi, M.-R., & Zomorrodian, Z.-S. (2018). Assessment of daylight and glare in classrooms using dynamic metrics. Journal of Architectural and Urban Research, (83), 25–40.
Fang, Y., & Cho, S. (2019). Design optimization of building geometry and fenestration for daylighting and energy performance. Solar Energy, 191, 7–18.
Gorji, Y. (2015). Lighting design for educational environments (M. Meiriniya, Trans.). Tahan Publishing.
Heydari, Sh. (2010). Architecture and lighting. Tehran University Press.
Jokar, R., & Maleki, M. (2022). Investigating the impact of parametric Voronoi shell design on improving daylight performance in an office building in Shiraz. Naghsh-e-Jahan: Journal of Theoretical Studies and New Technologies in Architecture and Urbanism, 12(4), 116–141.
Kashaf, M.-M. (2013). Management of sports facilities and spaces. Bamdad-e-Ketab Publishing.
Lakhdari, K., Sriti, L., & Painter, B. (2021). Parametric optimization of daylight, thermal and energy performance of middle school classrooms, case of hot and dry regions. Building and Environment, 204, 108173.
Maroufi, N., Mahdavi Nejad, M.-J., & Nasab, H. M. (2022). Daylight-friendliness in educational buildings: A case study on optimizing south-facing classroom envelopes in Semnan. Shahr va Memari-ye Bomi, 10. (16)
Marzouk, M., ElSharkawy, M., & Eissa, A. (2020). Optimizing thermal and visual efficiency using parametric configuration of skylights in heritage buildings. Journal of Building Engineering, 31, 101385.
Marzouk, M., ElSharkawy, M., & Mahmoud, A. (2022). Optimizing daylight utilization of flat skylights in heritage buildings. Journal of Advanced Research, 37, 133–145.
Soleimani, K., Abdollahzadeh, N., & Zomorodian, Z. S. (2021). Improving daylight availability in heritage buildings: A case study of below-grade classrooms in Tehran. Journal of Daylighting, 8(1), 120–133.
Zeynolzadeh, T., Nikghadam, N., & Fayyaz, R. (2021). The role of thermal conditions and lighting in optimizing north- and south-facing windows. Mechanical Engineering Journal, 30. (136)

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 12 آذر 1404
  • تاریخ بازنگری: 08 بهمن 1404
  • تاریخ پذیرش: 10 بهمن 1404
  • تاریخ انتشار: 01 فروردین 1405

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار