تعیین نسبت بهینه پنجره به دیوار در بیمارستان‌‌های شهر مشهد با هدف افزایش بهره‌‌وری انرژی ساختمان

مطالعات گسترده‌‌ای نشان می‌‌دهند افزایش دسترسی به نور طبیعی از طریق پنجره‌‌های بزرگ‌تر،کیفیت محیط داخلی فضاهای بیمارستانی را بهبود خواهد بخشید؛ در حالی‌که از منظر افزایش بهره‌‌وری انرژی ساختمان، با بزرگ‌ترشدن اندازه پنجره‌‌ها، انتقال حرارت به‌وسیله شیشه‌‌ها و نیاز به بار سرمایشی در تابستان‌‌ها، افزوده شده و عملکرد انرژی ساختمان کاهش می‌‌یابد ‌‌و با کوچک‌تر شدن اندازه پنجره‌‌ها، ضمن افزایش مصرف انرژی به طریقی دیگر، کیفیت محیطی بیمارستان نیز کاهش می‌‌یابد. در شرایط اقلیمی مانند مشهد که اختلاف دمای بیرون و درون ساختمان زیاد است، طراحی پنجره‌‌‌‌ها جهت افزایش بهره‌‌وری انرژی ساختمان از حساسیت بیش‌تری برخوردار است. این تحقیق در پی پاسخ به این سوال است که پنجره‌‌های بیمارستان‌‌ها در مشهد از چه مشخصات کالبدی می‌‌بایست برخوردار باشند تا از طریق جذب بهینه انرژی خورشیدی علاوه بر ایجاد آسایش حرارتی، بهره‌‌وری انرژی در ساختمان افزایش یابد؟ به این منظور شیوه‌های ساختمانی مرسوم در طراحی بیمارستان‌‌ها؛ شیوه‌‌های منتج از دستورالعمل‌‌های مبحث نوزدهم مقررات ملی ساختمان ایران و شیوه‌‌های پیشنهادی این مطالعه مبتنی بر افزایش عایق‌‌کاری، با یکدیگر مقایسه شدند. تحقیق به وسیله شبیه‌‌سازی الگوریتمیک شرایط ساختمان، در پلاگین‌‌های تحلیل انرژی و نور (هانی‌‌بی و لیدی‌‌باگ)، در بستر نرم‌‌افزار گرس‌‌هاپر انجام پذیرفت و داده‌‌ها به شیوه مقایسه‌‌ای، توصیف و تحلیل گشت. به عنوان نتیجه؛ ضمن این‌که فضاهایی که بر اساس دستورالعمل‌‌های مبحث 19 شکل گرفته‌‌اند، صرفه‌‌جویی بیش‌تری نسبت به ساختمان‌‌های وضع موجود دارند، کاربست روش‌‌های پیشنهادی این مطالعه، تاثیر بیش‌تری در کاهش مصرف انرژی به همراه دارد. نقش ملاحظاتی مانند عایق‌‌کاری در کاهش اتلاف انرژی، تعیین‌‌کننده اما محدود است. لذا با وجود این‌که در کلیه حالت‌‌ها با پنجره‌‌هایی با نسبت 40-32 درصد روشنایی مفید حاصل می‌‌شود، لزوم در نظرگرفتن حد پایین این بازه جهت افزایش بهره‌‌وری انرژی ساختمان ضروری است. نتایج این تحقیق در طراحی بیمارستان‌‌هایی واقع در اقلیم‌های مشابه و روش آن در طراحی فضاهایی با کارکرد زمانی مشابه کاربرد خواهد داشت.

measuring optimal window-to-wall ratio in hospitals located in mashhad city to increase the energy efficiency of the building

many studies have shown that increased access to daylight through larger windows would improve the interior quality of hospital spaces; in terms of higher energy efficiency of the building, heat transmission through glasses is added when the size of windows becomes larger, which leads to less energy function of the building and more need for cooling load in summer. the smaller size of windows not only increases energy consumption in another way but also reduces the environmental quality of the hospital. in a climatic condition like mashhad with a considerable temperature difference between interior and exterior spaces, windows’ design is highly significant for increasing the energy efficiency of the building. this study aims to find those physical features of hospitals’ windows in mashhad that can create thermal comfort and increase energy efficiency in the building through optimal solar energy absorption. for this purpose, the conventional construction techniques for the design of hospitals, the methods resulting from the instructions of the 19th topic of national construction regulations of iran, and the proposed methods of this study for insulation increase were compared. the study is conducted using algorithmic simulation of building conditions within energy and light plugins (honeybee and ladybug) through grasshopper software and data are described and analyzed through comparative method. as a result, the spaces shaped based on the instructions of topic 19 provide more energy saving than the existing building; moreover, the methods proposed by this study can highly reduce energy consumption. the role of some considerations such as insulation is determining but limited in decreasing energy loss. although the windows with 32-40% would bring useful light in all modes, it is necessary to consider the lower limit of this range to increase the energy efficiency of the building. the results of this study apply to the design of hospitals located in similar climates and this technique can be used in design of the spaces with similar time functions.