31963

شكل‌يابي مقطع هندسي سايه‌بان افقي در ساختمان‌هاي اداري شهر تهران

كارشناسي ارشد

معماري-پايداري

1401

1403/10/02

دكتر عباس تركاشوند- دكتر هانيه صنايعيان

-

معماري و شهرسازي

بهره‌وري انرژي يكي از الزامات اصلي است كه امروزه ساختمان‌ها چه در طراحي ساختمان‌هاي جديد و چه در زمان بازسازي بايد آن را برآورده كنند. عناصر نما ساختمان شامل جداره‌هاي نورگذر، سايه‌بان‌ها، بازشوها، عايق‌بندي مي‌شوند؛ طراحي سايه‌بان يكي از عناصر مهم در طراحي نما ساختمان است كه بر بار حرارتي ساختمان و شاخص‌هاي نور روز تأثيرگذار است. اين پژوهش به بررسي تأثير هندسه سطح مقطع‌هاي مختلف سايه‌بان بر عملكرد انرژي ساختمان‌هاي اداري در شرايط اقليمي تهران پرداخته است. درحالي‌كه مطالعات پيشين عنصر سايه‌بان را به‌عنوان يك عنصر دوبعدي در نظر گرفته و عمدتاً بر متغيرهاي هندسي ساده مانند عمق و زاويه سايه‌بان تمركز داشته‌اند، اين پژوهش با رويكردي نوآورانه به بررسي تأثير هندسه سطح مقطع بر ميزان نور طبيعي و مصرف انرژي مي‌پردازد. مدل‌سازي پارامتريك توسط نرم‌افزار Rhino و افزونه Grasshopper صورت‌گرفته و سپس با بهره‌گيري از موتورهاي محاسباتي Radiance و EnergyPlus، شبيه‌سازي شده و در نهايت، با استفاده از پلاگين Wallacie، بهينه‌سازي هندسه سايه‌بان‌ها انجام شده و نتايج به‌دست‌آمده به طور جامع تحليل شده است. تأثير بيش از 10 نوع مقطع سايه‌بان مختلف كه در 3 دسته‌بندي جامع قرار گرفته، بر عملكرد انرژي يك ساختمان اداري نمونه (ساختمان اداري ديدار) بررسي شده است. نتايج نشان مي‌دهند كه انتخاب بهينه هندسه مقطع سايه‌بان مي‌تواند به طور ميانگين 3.5 درصد در مصرف انرژي سرمايشي ساختمان صرفه‌جويي كند و به طور هم‌زمان، ميزان نور طبيعي داخل ساختمان را به طور ميانگين 2 درصد افزايش دهد. همچنين، با مقايسه نتايج با استانداردهاي موجود در مقررات ملي ساختمان، مشخص شد كه سايه‌بان‌هاي پيشنهادي در اين پژوهش، عملكردي به‌مراتب بهتر از سايه‌بان‌هاي متداول دارند. يافته‌هاي اين پژوهش، اهميت انتخاب مناسب هندسه سطح مقطع سايه‌بان در طراحي ساختمان‌هاي اداري را تأكيد مي‌كند. همچنين به معماران و مهندسان ساختمان در طراحي ساختمان‌هاي پايدار و كاهش مصرف انرژي كمك شاياني مي‌كند. تحقيقات آتي مي‌توانند به بررسي تأثير هندسه مقاطع پيچيده‌تر سايه‌بان بر عملكرد انرژي ساختمان‌ها در اقليم‌هاي مختلف بپردازند.

1403/11/13

Form-Finding the geometric cross-section of horizontal shade in office buildings in Tehran

12/22/2025 12:00:00 AM

Energy efficiency has emerged as a critical consideration in Sustainable architectural design, applicable to both new developments and retrofit projects. A central objective of sustainable and climate-responsive architecture is to decrease Energy demand and so mitigate environmental pollution. The design of shading elements plays a vital role in the facades of buildings, significantly affecting thermal loads and the effectiveness of daylighting. This study investigates the influence of different cross-sectional geometries of shading devices on the energy efficiency of office buildings situated in the climate of Tehran. Emphasizing novel shading designs, the research seeks to uncover effective strategies for minimizing energy usage while improving natural daylight within these structures. Unlike earlier studies that have largely focused on basic geometric parameters such as shade depth and angle, this research takes a pioneering approach by examining the impact of various cross-sectional shapes on both natural light availability and energy consumption. The main goal is to propose passive and optimized design solutions for shading, specifically adapted to the unique climatic conditions and functional requirements of the buildings. Using parametric modeling software, Grasshopper and Rhino, daylighting and energy simulations with Radiance and Energy Plus engine, and optimization using the Wallacie plugin, the geometric optimization of shades was performed. The research analyzed the energy performance of a sample office building with over 10 distinct shader cross-sections categorized into three comprehensive groups. The research findings suggest that the selection of an optimal shade cross-sectional geometry can yield an average energy savings of 3.5% in cooling energy consumption, while also improving natural light levels by approximately 2%. Additionally, when compared to the existing benchmarks set by the National Building Regulations, the shades created in this study demonstrate a marked superiority over conventional designs. The findings of this research emphasize the critical role of appropriate shading cross-sectional geometries in the design of office buildings. It presents significant insights for architects and engineers focused on developing sustainable buildings that lower energy consumption. Future investigations could examine how more complex shading geometries influence energy performance in diverse climatic conditions.

سايه بان , بهينه سازي انرژي , مدلسازي پارامتريك , ساختمان اداري , نور طبيعي

Shading system , Energy Optimization , Parametric modeling , Office building , Daylighting

Yasaman Nasrabadi

Dr. Abbas tarkashvand -Dr.Haniyeh Sanayean