تأثير اختلاف عرض فتحة الإضاءة علي کمية الإضاءة الطبيعية

من خلال دراسة نموذج مصغر لقاعات الرسم

أحمد عبد الوهاب أحمد رزق

مدرس بقسم الهندسة المعمارية بکلية الهندسة – جامعة طنطا

مقدمة :

1- حول متطلبات الإضاءة الطبيعية الجيدة فى قاعات الرسم:

          لمعرفة هذه المتطلبات يستلزم معرفة جانبين، أولهما أن لا تقل شدة الإضاءة داخل قاعات الرسم عن 1000 لکس^[1] کمتوسط داخل الفراغ وهى کمية إضاءة مرتفعة إذا ما قورنت بغيرها من الأنشطة فتبلغ ضعفى کمية الإضاءة فى صالات القراءة وثلاثة أضعاف کمية الإضاءة فى الفصول الدراسية وخمسة أضعاف کمية الإضاءة فى المبانى السکنية. کما يشترط أن لا تقل کمية الإضاءة عن 6% من إجمالى الإضاءة الخارجية، وسيأتى تفصيله فى الأبعاد البحثية. وثانى هذه الجوانب هو ضرورة التوزيع المنتظم للإضاءة داخل القاعات سواء على المستوى الرأسى أو الأفقى ويکون بنسبة لا تزيد عن (1) عند أقل عمق و(0.3) عند منتصف عمق الفراغ و(0.1) عند أکبر عمق أى يکون معدل الإضاءة لا يزيد عند أقل عمق عن عشرة أضعاف معدل الإضاءة عند أکبر عمق.

ولتحقيق هذه المتطلبات يستلزم الآتى:

- فتحة إضاءة ذات مساحة لا تقل عن 20% من مساحة الصالة^[1]، وذات زجاج ذو معامل نفاذية يتجاوز 90% من الإضاءة^[4]، وذات توجيه محدد طويل بصورة عمودية على الشرق لضمان تخلل الإضاءة إلى أعماق الفراغ.

- عمق الفراغ الأقل ما يمکن ولا يتجاوز سواء السبعة أمتار أو نصف عرض الصالة^[1].

- نهو الأسطح الداخلية من الألوان الفاتحة لعکس وتوزيع الإضاءة بانتظام.

ومن هذه المتطلبات تم التوصل على خصائص نموذج التجربة المذکور فى الأبعاد البحثية.

2 – الأبعاد البحثية لنموذج الدراسة المصغر المراد عمل علية التجارب العملية :

تبلغ أبعاد النموذج المصغر (الماکيت) 100 سم عرض عمودي علي اتجاه الإشعاع الشمسي والموجود به الفتحة المراد تغييرها حسب التجربة العملية و50 سم عمق الفراغ الموازي لاتجاه الإشعاع الشمسي و16 سم ارتفاع داخلي للفراغ و10 سم کارتفاع ثابت للفتحة المتغيرة لتبلغ نسبة العرض ضعف العمق والارتفاع ثلث العمق، کما في شکل (1).

کما أن لون سطح النموذج المصغر (الماکيت) الداخلى للحوائط والأسقف والأرضيات هو اللون الأبيض وسطحه من النوع الأملس للاستفادة من أقصى انعکاس للإضاءة داخل الفراغ ليشکل کحد أدنى 83%^[1]، ومن المعلوم أن اللون الأبيض ذو السطح الأملس هو لون ومادة تشطيب قاعات الرسم فى الغالب.

کما تم عمل مديول شبکي داخل فراغ النموذج يحوي خمس محاور عبر العمق وسبعة محاور عبر العرض ليکون عدد النقاط المقاس عندها کمية الإضاءة 35 نقطة وهو عدد کاف ليعبر عن کمية الإضاءة داخل الفراغ وموضح هذا المديول في شکل (2-أ) کما نوضح طريقة قياس النقاط المختارة فى شکل (2- ب)^[4].

وتم اعتماد طريقة معامل ضوء النهار (Day Factor) لقياس الإضاءة الطبيعية داخل النموذج (شکل 2-ج).

          وتوجد أربعة طرق لقياس الإضاءة الطبيعية فى المبانى هى:

الطريقة الأولى: طريقة عامل ضوء النهار.

الطريقة الثانية: طريقة اللومن.

الطريقة الثالثة: طريقة القبة السماوية الاصطناعية.

الطريقة الرابعة: طريقة برامج الحاسب الآلى.

شکل (2 – ب) : يوضح طريقة القياس

أما الطريقة الأکثر واقعية ويمکن حسابها بسهولة لمختلف أجزاء المبانى فهى الطريقة الأولى، أى طريقة عامل ضوء النهار. أما الطرق الأخر مثل طريقة اللومن فإنها تتعامل مع النافذة، وکأنها لوح مضىء مثل کشافات الفلورسنت، وطريقة القبة السماوية الاصطناعية تحتاج على عمل نموذج لقبة السماء وإضاءتها بإضاءة مشابهة لضوء السماء ثم وضع النموذج بداخلها بما فيه من کاسرات شمس وألوان وقياس الإضاءة بالداخل. وهذه الطريقة تعنى أن يقاس الضوء بعد عمل تصميم وتنفيذ النموذج ويشترط ألا يقل قطر قبة السماء هذه عن 6 أمتار لإمکان دخول الإنسان بداخلها وقياس الإضاءة للنموذج المطلوب دراسته بطريقة صحيحة وسليمة مع استخدام الأجهزة الضوئية ذات الخلايا الضوئية الحساسة والدقيقة، لذلک فهو غير عملى. أما طريقة الحاسب الآلى فهى وإن کانت دقيقة إلا أن کل برنامج يتعامل مع نوع واحد من الفتحات، مثلاً الفتحات فى الحوائط الرأسية أو الفتحات على الأسقف الأفقية فقط ولذلک فإن معامل ضوء النهار هو الطريقة المثلى التى يستخدمها المصمم للحصول على قراءات تساعده على تصميم إضاءة طبيعية جيدة^[1]. ومعامل ضوء النهار، کما فى المعادلة التالية هو:

أ- الإضاءة الداخلية على مستوى الشغل عند نقطة المرجع وتشمل الإضاءة المباشرة والإضاءة المنعکسة.

ب- الإضاءة الطبيعية الخارجية وتتکون من شقين، مرکبة ضوء النهار وضوء النهار الناتج عن الانعکاسات الخارجية.

ج- معامل تصحيح النافذة، يشمل نفاذية الزجاج وإطار الفتحة^[2].

وطبقاً للمعادلة تم تلافى أى معوقات خارجية من مبانى أو أشجار نتلاشى الإضاءة المنعکسة سواء من أسطح المبانى أو الأشجار الخارجية کما تم تلافى وضع زجاج فى فتحة النموذج المصغر لضمان نفاذ الإضاءة الخارجية بالکامل کما تم تلافى أى إطارات للفتحة لتقليل مساحتها.

- کما تم عمل التجارب خلال الساعة التاسعة صباحاً – توقيت شمس – وتم توجيه المحور الطويل للفتحة بصورة عمودية على اتجاه الشرق لتکون زاوية سقوط الشمس عمودية على محور ارتفاع الفتحة لتلافى تأثير زاوية سقوط الشمس والشکل (2-ج) يوضح ذلک.

          وتم قياس شدة الإضاءة بجهاز Luxmeter المبين بشکل (3).

وصفه وأبعاده : هو جهاز محمول من قطعتين – الأولى عبارة عن جهاز مزود بشاشة رقمية لتوضيح قيمة شدة الإضاءة أبعاده 167 × 68 مم أما القطعة الثانية فهى عبارة عن شاشة بيضاء تبدو کعدسة مقعرة نصف قطرها 2.20 مم کرصد الإشعاع الشمسى، کما فى الشکل (3).

طريقة عمله: يتم تشغيله من مفتاح قياس شدة الإضاءة والمقسم إلى ثلاثة مستويات: أولها لقياس من مستوى صفر حتى 1999 لکس، وثانيها من مستوى 2000 حتى 199900 لکس، وثالثها من مستوى 2000000 حتى 5000000 لکس.

          کما أن شدة الإضاءة الخارجية فى ذلک الوقت من الصيف تقترب من 40.000 لکس حيث تنعدم السحب، والتى تؤدى إلى فقد فى الإضاءة الخارجية، کم تم القياس على مستوى الشغل بارتفاع 4 سم، والذى يرمز إلى ارتفاع 80 سم فى الواقع. کميات الإضاءة باللکس داخل النموذج لا تعبر عن القيمة الحقيقية للنقطة المقاسة داخل القاعات ويرجع ذلک إلى عمق نموذج الدراسة الـ50 سم والهدف من التجربة ليس تقدير کمية الإضاءة داخل القاعات وإنما استنتاج مستويات نسبية لتوضيح مدى تأثير العرض على کمية الإضاءة سواء عبر عمق الفراغ أو عرضه.

تأثير عرض فتحة الإضاءة علي کمية الإضاءة الطبيعية داخل الفراغ من خلال التجارب العملية :

من خلال دراسة نموذج مصغر لإحدى قاعات الرسم تراوحت فتحة الإضاءة ما بين کامل عرض الفراغ العمودي علي اتجاه الإشعاع الشمسي وثلاثة أرباع عرض الفراغ ونصف عرض الفراغ وأخيرا ربع عرض الفراغ .

وتنحصر دراسة تأثير عرض الفتحة علي الإضاءة الطبيعية داخل الفراغ علي ثلاثة جوانب أولها من خلال جداول قيم الإضاءة للنقاط المختارة والخروج من دراسة هذا الجانب بأعلى معدل إضاءة داخل الفراغ للحالات الأربعة لعرض الفتحة وثاني هذه الجوانب توقيع هذه القيم علي النقاط المختارة علي مستوي المسقط الأفقى والخروج بمعدلات الإضاءة فوق کل من 3000، 1500، 1000، 500، 300 لکس لبيان مساحة الفراغ الداخلي الأکبر من کل معدل من المعدلات السابقة وذلک لکل حالة من الحالات الأربعة. وثالث هذه الجوانب هو دراسة منحنيات الإضاءة لکل حالة من حالات التأثير الأربعة لعرض الفتحة والخروج بمدي الفارق بين اعلي کمية للإضاءة واقل کمية للإضاءة سواء علي مستوي عمق الفراغ أو عرضة.

1- تأثير عرض فتحة الإضاءة علي کمية الإضاءة الطبيعية داخل الفراغ :  

عند دراستنا للجداول من (1) إلى (4) توصلنا إلى:

- أعلى معدل إضاءة طبيعية عندما بلغت فتحة الإضاءة کامل عرض القاعة فتراوحت کمية الإضاءة ما بين حوالي 4000 لکس عند أقل عمق للفراغ (محور أ)، 1250 لکس عند اکبر عمق للفراغ (محور و)، حسب الجدول (1) .

- بلغ ثاني أعلى معدل للإضاءة الطبيعية داخل الفراغ عندما بلغت فتحة الإضاءة ثلاثة أرباع عرض القاعة فتراوحت کمية الإضاءة ما بين حوالي 3000 لکس عندأقل عمق للفراغ (محور أ)، 1000 لکس عند أکبر عمق للفراغ (محور و) حسب الجدول (2) .

- بلغ ثالث أعلي معدل للإضاءة الطبيعية داخل الفراغ عندما بلغت فتحة الإضاءة نصف عرض القاعة فتراوحت کمية الإضاءة ما بين حوالي 1300 لکس عند أقل عمق للفراغ (محور أ)، 700 لکس عند أکبر عمق للفراغ (محور و) حسب الجدول (3) .

- بلغ أقل معدل للإضاءة الطبيعية داخل الفراغ عندما بلغت فتحة الإضاءة ربع عرض القاعة فتراوحت کمية الإضاءة ما بين حوالي 700 لکس عند أقل عمق للفراغ (محور أ)، 300 لکس عند أکبر عمق للفراغ (محور و) حسب الجدول (4).

جدول (1) : کمية الإضاءة باللکس عندما کان عرض الفتحة بکامل عرض الفراغ

جدول (2) : کمية الإضاءة باللکس عندما کان عرض الفتحة ثلاثة أرباع عرض الفراغ

جدول (3) : کمية الإضاءة باللکس عندما کان عرض الفتحة نصف عرض الفراغ

جدول (4) : کمية الإضاءة باللکس عندما کان عرض الفتحة ربع عرض الفراغ

2- تأثير عرض فتحة الإضاءة علي کمية الإضاءة الطبيعية داخل الفراغ من خلال دراسة المستوي الأفقى للفراغ:

عند دراستنا لتوزيع کمية الإضاءة داخل الفراغ علي المستوي الأفقى أشکال من (4) إلى (7) تم التوصل إلى:

أ- بالنسبة لمستوي الإضاءة < 3000 لکس: بلغت مساحة الفراغ لهذا المستوي من الإضاءة اکبر ما يمکن لتصل إلى ثلث مساحة الفراغ الداخلى عندما بلغت فتحة الإضاءة کامل عرض القاعة بينما قلت مساحة الفراغ الأکبر من 3000 لکس أو المساوي لها لتصل إلى ربع مساحة الفراغ الداخلى عندما بلغت فتحة الإضاءة ثلاثة أرباع عرض القاعة وانعدمت الإضاءة الأکبر من أو المساوية ل 3000 لکس في حالتي الفتحة المساوية سواء لنصف عرض القاعة أو ربعها.

ب- بالنسبة لمستوي الإضاءة المحصور بين 1000 – 1500 لکس : بلغت مساحة الفراغ بالکامل في حالة الفتحة بکامل عرض القاعة بينما بلغت ثلاثة أرباع مساحة الفراغ في حالة الفتحة بثلاثة أرباع عرض القاعة بينما بلغت مساحة الفراغ لهذا المستوي من الإضاءة عشر مساحة فراغ القاعة في حالة الفتحة بنصف عرض القاعة وانعدمت کمية الإضاءة المحصورة ما بين 1000 – 1500 لکس في حالة الفتحة بربع عرض القاعة.

ج- بالنسبة لمستوي الإضاءة المحصورة بين 500 – 1000 لکس : بلغ حوالي نصف مساحة الفراغ في حالة الفتحة بنصف عرض الفراغ بينما بلغت حوالي ربع مساحة الفراغ في حالة الفتحة بربع عرض الفراغ وانعدم وجود هذا المستوي من الإضاءة في حالتي عرض الفتحة سواء بکامل العرض أو ثلاثة أرباع واللتان تتمتعان بمستوي إضاءة < 1000 لکس.

د- بالنسبة لمستوي الإضاءة المحصور بين 300 – 500 لکس: بلغ حوالي 40% من مساحة الفراغ في حالة الفتحة نصف عرض الفراغ وبلغ حوالي ربع مساحة فراغ القاعة في حالة الفتحة ربع عرض الفراغ بينما انعدم وجود هذا المستوي المحدود من الإضاءة في حالتي عرض الفتحة سواء کامل العرض أو ثلاثة أرباع والمتمتعتان بمستوى اکبر من الإضاءة تقرب من ال1000 لکس في حالة عرض الفتحة ثلاثة أرباع عرض القاعة وتتجاوز ال1000 لکس في حالة عرض الفتحة کامل عرض القاعة.

و-  بالنسبة لمستوي الإضاءة الأقل من أو يساوي 300 لکس : فبلغ حوالي نصف مساحة الفراغ في حالة فتحة الإضاءة ربع عرض القاعة بينما انعدم هذا المستوي المحدود من الإضاءة في الثلاثة حالات الأخرى وهي عرض الفتحة المساوي سواء لکامل عرض القاعة أو ثلاثة أرباعها أو نصفها.

3- تأثير عرض فتحة الإضاءة علي کمية الإضاءة الطبيعية داخل الفراغ من خلال دراسة المستوي الراسي للفراغ (المنحنيات) :

تنحصر دراستنا لکمية الإضاءة داخل الفراغ علي المستوي الراسي أشکال من (8–10) للتوصل إلي الفوارق في کمية الإضاءة بين الحالات الأربعة.

فمن دراستنا للمنحني (8) نجد أن اعلي منحني لکمية الإضاءة عبر عمق الفراغ للفتحة بکامل العرض – أفضل حالات الإضاءة الطبيعية – يليها الفتحة بثلاثة أرباع العرض ثم الفتحة بنصف العرض وأخيرا الفتحة بربع العرض. فتضاعفت کمية الإضاءة بزيادة الفتحة فبلغ الفارق بين کمية الإضاءة للفتحة بکامل العرض وکلا من الفتحات المتراوحة بين ثلاثة أرباع العرض ونصفه وربعة لصالح الفتحة بکامل العرض ليصل هذا الفارق إلى مرة وربع کمية الإضاءة للفتحة المساوية لثلاثة أرباع العرض ومرتين ونصف کمية الإضاءة للفتحة المساوية لنصف العرض وخمس مرات کمية الإضاءة للفتحة المساوية لربع العرض.

ونتيجة لوقوع فتحة الإضاءة في منتصف عرض الفراغ وتعامد اتجاه الإشعاع الشمسي مع عرض الفراغ فزادت کمية الإضاءة في منتصف عرض الفراغ وانخفضت في أرکان الفراغ، وهو ما يتضح في منحنى شکل (9) واحتلت الفتحة بکامل عرض الفراغ اقل الفوارق بين کمية الإضاءة في منتصف الفراغ وأرکانه – وهي افضل حالات الإضاءة فبلغ الفارق لصالح منتصف الفراغ حوالي مرة وربع کمية الإضاءة في أرکان الفراغ ثم احتلت الفتحة بثلاثة أرباع العرض ثاني اقل الفوارق بين کمية الإضاءة في منتصف الفراغ وأرکانه فبلغ الفارق لصالح منتصف الفراغ حوالي مرة ونصف کمية الإضاءة في أرکان الفراغ ثم احتلت الفتحة بنصف عرض الفراغ ثالث اقل الفوارق بين کمية الإضاءة في منتصف الفراغ وأرکانه لصالح منتصف الفراغ حوالي مرتين کمية الإضاءة في أرکان الفراغ ثم احتلت الفتحة بربع عرض الفراغ اکبر فارق لکمية الإضاءة بين منتصف الفراغ وأرکانه – حالة غير منفصلة – فبلغ الفارق لصالح منتصف الفراغ حوالي ثلاث مرات کمية الإضاءة في أرکان الفراغ.

ومن خلال دراستنا لمنحني (10) نجد أن معامل الإضاءة داخل الفراغ يتضاعف کلما تضاعف عرض الفتحة فعند الفتحة بکامل العرض بلغ معامل الإضاءة في المتوسط 6%، وهو ما تتطلبه قاعات الرسم – حالة منفصلة – ثم بدا هذا المعامل في التناقص کلما قل عرض الفتحة فانخفض إلى 4% في حالة الفتحة بثلاثة أرباع العرض ثم إلى 2% في حالة الفتحة بنصف العرض ثم إلى 1% في حالة الفتحة بربع العرض، وهو معدل اقل بکثير مما تتطلبه قاعات الرسم علما بان الحد الأدنى للإضاءة داخل قاعات الرسم 6%، وبالتالي فحالة الفتحة المساوية لربع العرض غير مفضلة.

النتائج :

1- وجد أن اکبر کمية للإضاءة الطبيعية داخل الفراغ کانت عندما بلغت فتحة الإضاءة کامل عرض القاعة ثم عندما بلغت فتحة الإضاءة ثلاثة أرباع عرض القاعة ثم عندما بلغت فتحة الإضاءة نصف عرض القاعة وأخيرا کانت أقل کمية للإضاءة الطبيعية داخل الفراغ عندما بلغت فتحة الإضاءة ربع عرض القاعة. فکلما زاد عرض الفتحة کلما زادت کمية الإضاءة داخل الفراغ فانحصرت کمية الإضاءة عبر العمق ما بين 1200 إلي 4000 لکس في حالة فتحة الإضاءة مساوية لکامل عرض الفراغ بينما تناقصت کمية الإضاءة إلى ما بين 1000 إلى 3000 لکس في حالة فتحة الإضاءة المساوية لثلاثة أرباع عرض الفراغ وتضاءلت بصورة اکبر في حالة فتحة الإضاءة المساوية لنصف عرض الفراغ لتصبح ما بين 700 إلى 1200 لکس وأخيراً، تضاءلت وبشدة في حالة الفتحة المساوية لربع عرض القاعة لتنحصر ما بين 300 إلى 700 لکس.

2- کلما زاد عرض الفتحة کلما زاد مستوي الإضاءة داخل الفراغ ففي حالة فتحة الإضاءة بکامل عرض القاعة تجاوز مستوي الإضاءة داخل فراغ القاعة الـ1500 لکس إلى < 3000 لکس وفي حالة تناقص فتحة الإضاءة إلى ثلاثة أرباع عرض القاعة فتناقص مستوي الإضاءة ليصبح 1000 إلى  > 3000 لکس وفي حالة تناقص الفتحة إلى نصف عرض القاعة فانحصر مستوي الإضاءة داخل فراغ القاعة ما بين 500 إلى > 1500 لکس، وعندما تضاءلت فتحة الإضاءة إلى أقل مستوياتها، وهو ربع عرض القاعة فتضاءل مستوي الإضاءة لمعظم مساحة فراغ القاعة إلى حوالي ما بين 300 لکس و > 1000 لکس فقط.

3- تضاعفت کمية الإضاءة کلما زاد عرض الفتحة بدءا من ربع عرض القاعة ومرورا بنصفها وثلاثة أرباعها حتى کامل عرض القاعة فبلغت کمية الإضاءة عند عرض الفتحة بکامل عرض القاعة بالنسبة إلى کل حالة من الحالات الثلاثة الأخرى فحوالي مرة وربع کمية الإضاءة عند الفتحة بثلاثة أرباع عرض الفراغ وحوالي مرتين ونصف لکمية الإضاءة عند الفتحة بنصف العرض وحوالي خمس مرات کمية الإضاءة عند الفتحة بربع عرض القاعة فازدادت کمية الإضاءة بزيادة عرض الفتحة في صورة متوالية حسابية متصاعدة ومتزايدة فمرة وربع ثم مرتين ونصف (2 ×مرة وربع) ثم خمس مرات (2×مرتين ونصف).

4- يقل الفارق في کمية الإضاءة بين أرکان الفراغ ومنتصفة کلما ازداد عرض الفتحة وکلما قل الفارق کلما کانت الحالة مفضلة إضائيا فبلغت کمية الإضاءة في منتصف الفراغ حوالي مرة وربع کمية الإضاءة عند الأرکان في حالة الفتحة بکامل العرض وحوالي مرة ونصف کمية الإضاءة عند الأرکان في حالة الفتحة بثلاثة أرباع العرض وحوالي مرتين کمية الإضاءة عند الأرکان في حالة الفتحة بنصف العرض وحوالي ثلاث مرات کمية الإضاءة عند الأرکان في حالة الفتحة بربع العرض فيقل الفارق بصورة متوالية حسابية متناقصة کلما ازداد عرض الفتحة فبلغ ثلاث مرات ثم مرتين ثم مرة ونصف ثم مرة وربع (حالة مفضلة عندما يکون عرض الفتحة مساوي لعرض القاعة).

5- يقل الفارق في کمية الإضاءة بين اقل عمق واکبر عمق لصالح اقل عمق کلما ازداد عرض الفتحة وکلما قل الفارق کلما کانت الحالة مفضلة إضائياً فبلغت کمية الإضاءة عن أقل عمق حوالي مرتين ونصف کمية الإضاءة عند اکبر عمق في حالة الفتحة بکامل العرض حوالي أربع مرات کمية الإضاءة عند اکبر عمق في حالة الفتحة بثلاثة أرباع العرض وحوالي خمس مرات کمية الإضاءة عند أکبر عمق في حالة الفتحة بنصف  العرض وحوالي ست مرات کمية الإضاءة عند اکبر عمق في حالة الفتحة بربع العرض بصورة متوالية حسابية متناقصة کلما ازداد عرض الفتحة، فبلغ ست مرات ثم خمس مرات ثم أربع مرات ثم ثلاث مرات (أفضل الحالات وهو عند تساوي عرض الفتحة مع عرض الفراغ).

6- يتضاعف متوسط معامل الإضاءة الطبيعية عبر عمق الفراغ کلما ازداد عرض الفتحة في صورة متوالية عددية تصاعدية فبلغ المعامل 1% في حالة الفتحة ربع العرض وتضاعف إلى 2% في حالة الفتحة نصف العرض وتتضاعف إلى 4% في حالة الفتحة ثلاثة أرباع العرض وأخيرا يرتفع إلى 6% في حالة الفتحة بکامل عرض القاعة.

جدول (5) : ملخص النتائج

التوصيات :

من منطلق تحقيق ثلاثة جوانب في الإضاءة الطبيعية داخل قاعات الرسم والجانب الأول، وهو إضاءة کافية لا تقل عن 6% من الإضاءة الخارجية (معامل الإضاءة 6%) والجانب الثاني إضاءة شبة منتظمة عبر عرض الفراغ بحيث يقل الفارق بين کمية الإضاءة في منتصف وأرکان عرض الفراغ إلى أقصى مدي ممکن وهو أن تکون کمية الإضاءة في منتصف الفراغ مرة وربع کمية الإضاءة عند أرکان الفراغ والجانب الثالث وهو أن تکون إضاءة شبة متدرجة عبر عمق الفراغ ليکون الفارق في کمية الإضاءة بين اقل واکبر عمق حوالي 3 مرات فقط .

فنوصي بعمل فتحات بعروض أکبر ما يکون في الضلع الکبير (عرض القاعة) من قاعات الرسم وان نقلل من عمق الفراغ بحيث لا يتجاوز نصف العرض مع توسعة عرض الفتحة بحيث لا تقل عن ثلاثة أرباع عرض القاعة وأن تکون منتصف الفتحة هو نفسه منتصف العرض مع تحقيق ارتفاع مناسب للفتحة لتحقيق هذه الجوانب الثلاثة.

المراجع :

1– جهاز تخطيط الطاقة - دليل العمارة والطاقة – يوليو 1997، صفحات 148، 158، 159، 165، 185.

2- د.محمد عبد الفتاح عبيد – أسس الإنارة المعمارية – مطابع جامعة الملک سعود – 1997، صفحات 181-214.

3-Claude L. Robbins- Daylighting, design and analysis- Van Nostrand Reinhold, New York - 1986

4-Fuller Moor- concepts and practice of architectural daylighting-Van Nostrand Reinhold, New York - 1991, P. 109 .

5-Grag Steffy- Time Saver standards for architectural day lighting- McGrow Hill- New York - 2000 .

6-IESNA Daylighting Committee (Illuminating Engineering Society of North America) -Recommended Practice Of Daylighting - New York - 1999 .

7-Institution of  Bulding Engineers - Daylighting and window design - London - 1999 .

8-Society of Light and Lighting - Code of Lighting-Butter Worth - Heinemann-Oxford , Boston - 2002 .

9- www.lib-berkeley.edu/envi/indexes.html.

10- windows.lbl.gov/daylighting .

THE EFFECT OF WIDTH OF THE OPENING ON THE AMOUNT
OF DAYLIGHTING INSIDE SPACES OF THE DRAWING HALLS
BY MEANS OF PHYSICAL SCALE MODEL

Ahmed Abdel-wahab Rizk

Lecture in Architectural Department, Faculty of Engineering, Tanta University

ABSTRACT:

The paper contains some practical experiments on the different width of the opening. This width of opining range from the complete width of the hall to quarter width of the hall.

The aim of this paper is to reduce electricity consumption for artificial lighting especially during solar duration.

The paper concludes that daylighting increases when the opening extend to the whole width of the hall, it achieves 3 times of daylighting more than when it is limited to the quarter of the hall width.

تأثير اختلاف عرض فتحة الإضاءة علي کمية الإضاءة الطبيعية

من خلال دراسة نموذج مصغر لقاعات الرسم

أحمد عبد الوهاب أحمد رزق

مدرس بقسم الهندسة المعمارية بکلية الهندسة – جامعة طنطا

مقدمة :

1- حول متطلبات الإضاءة الطبيعية الجيدة فى قاعات الرسم:

          لمعرفة هذه المتطلبات يستلزم معرفة جانبين، أولهما أن لا تقل شدة الإضاءة داخل قاعات الرسم عن 1000 لکس^[1] کمتوسط داخل الفراغ وهى کمية إضاءة مرتفعة إذا ما قورنت بغيرها من الأنشطة فتبلغ ضعفى کمية الإضاءة فى صالات القراءة وثلاثة أضعاف کمية الإضاءة فى الفصول الدراسية وخمسة أضعاف کمية الإضاءة فى المبانى السکنية. کما يشترط أن لا تقل کمية الإضاءة عن 6% من إجمالى الإضاءة الخارجية، وسيأتى تفصيله فى الأبعاد البحثية. وثانى هذه الجوانب هو ضرورة التوزيع المنتظم للإضاءة داخل القاعات سواء على المستوى الرأسى أو الأفقى ويکون بنسبة لا تزيد عن (1) عند أقل عمق و(0.3) عند منتصف عمق الفراغ و(0.1) عند أکبر عمق أى يکون معدل الإضاءة لا يزيد عند أقل عمق عن عشرة أضعاف معدل الإضاءة عند أکبر عمق.

ولتحقيق هذه المتطلبات يستلزم الآتى:

- فتحة إضاءة ذات مساحة لا تقل عن 20% من مساحة الصالة^[1]، وذات زجاج ذو معامل نفاذية يتجاوز 90% من الإضاءة^[4]، وذات توجيه محدد طويل بصورة عمودية على الشرق لضمان تخلل الإضاءة إلى أعماق الفراغ.

- عمق الفراغ الأقل ما يمکن ولا يتجاوز سواء السبعة أمتار أو نصف عرض الصالة^[1].

- نهو الأسطح الداخلية من الألوان الفاتحة لعکس وتوزيع الإضاءة بانتظام.

ومن هذه المتطلبات تم التوصل على خصائص نموذج التجربة المذکور فى الأبعاد البحثية.

2 – الأبعاد البحثية لنموذج الدراسة المصغر المراد عمل علية التجارب العملية :

تبلغ أبعاد النموذج المصغر (الماکيت) 100 سم عرض عمودي علي اتجاه الإشعاع الشمسي والموجود به الفتحة المراد تغييرها حسب التجربة العملية و50 سم عمق الفراغ الموازي لاتجاه الإشعاع الشمسي و16 سم ارتفاع داخلي للفراغ و10 سم کارتفاع ثابت للفتحة المتغيرة لتبلغ نسبة العرض ضعف العمق والارتفاع ثلث العمق، کما في شکل (1).

کما أن لون سطح النموذج المصغر (الماکيت) الداخلى للحوائط والأسقف والأرضيات هو اللون الأبيض وسطحه من النوع الأملس للاستفادة من أقصى انعکاس للإضاءة داخل الفراغ ليشکل کحد أدنى 83%^[1]، ومن المعلوم أن اللون الأبيض ذو السطح الأملس هو لون ومادة تشطيب قاعات الرسم فى الغالب.

کما تم عمل مديول شبکي داخل فراغ النموذج يحوي خمس محاور عبر العمق وسبعة محاور عبر العرض ليکون عدد النقاط المقاس عندها کمية الإضاءة 35 نقطة وهو عدد کاف ليعبر عن کمية الإضاءة داخل الفراغ وموضح هذا المديول في شکل (2-أ) کما نوضح طريقة قياس النقاط المختارة فى شکل (2- ب)^[4].

وتم اعتماد طريقة معامل ضوء النهار (Day Factor) لقياس الإضاءة الطبيعية داخل النموذج (شکل 2-ج).

          وتوجد أربعة طرق لقياس الإضاءة الطبيعية فى المبانى هى:

الطريقة الأولى: طريقة عامل ضوء النهار.

الطريقة الثانية: طريقة اللومن.

الطريقة الثالثة: طريقة القبة السماوية الاصطناعية.

الطريقة الرابعة: طريقة برامج الحاسب الآلى.

شکل (2 – ب) : يوضح طريقة القياس

أما الطريقة الأکثر واقعية ويمکن حسابها بسهولة لمختلف أجزاء المبانى فهى الطريقة الأولى، أى طريقة عامل ضوء النهار. أما الطرق الأخر مثل طريقة اللومن فإنها تتعامل مع النافذة، وکأنها لوح مضىء مثل کشافات الفلورسنت، وطريقة القبة السماوية الاصطناعية تحتاج على عمل نموذج لقبة السماء وإضاءتها بإضاءة مشابهة لضوء السماء ثم وضع النموذج بداخلها بما فيه من کاسرات شمس وألوان وقياس الإضاءة بالداخل. وهذه الطريقة تعنى أن يقاس الضوء بعد عمل تصميم وتنفيذ النموذج ويشترط ألا يقل قطر قبة السماء هذه عن 6 أمتار لإمکان دخول الإنسان بداخلها وقياس الإضاءة للنموذج المطلوب دراسته بطريقة صحيحة وسليمة مع استخدام الأجهزة الضوئية ذات الخلايا الضوئية الحساسة والدقيقة، لذلک فهو غير عملى. أما طريقة الحاسب الآلى فهى وإن کانت دقيقة إلا أن کل برنامج يتعامل مع نوع واحد من الفتحات، مثلاً الفتحات فى الحوائط الرأسية أو الفتحات على الأسقف الأفقية فقط ولذلک فإن معامل ضوء النهار هو الطريقة المثلى التى يستخدمها المصمم للحصول على قراءات تساعده على تصميم إضاءة طبيعية جيدة^[1]. ومعامل ضوء النهار، کما فى المعادلة التالية هو:

أ- الإضاءة الداخلية على مستوى الشغل عند نقطة المرجع وتشمل الإضاءة المباشرة والإضاءة المنعکسة.

ب- الإضاءة الطبيعية الخارجية وتتکون من شقين، مرکبة ضوء النهار وضوء النهار الناتج عن الانعکاسات الخارجية.

ج- معامل تصحيح النافذة، يشمل نفاذية الزجاج وإطار الفتحة^[2].

وطبقاً للمعادلة تم تلافى أى معوقات خارجية من مبانى أو أشجار نتلاشى الإضاءة المنعکسة سواء من أسطح المبانى أو الأشجار الخارجية کما تم تلافى وضع زجاج فى فتحة النموذج المصغر لضمان نفاذ الإضاءة الخارجية بالکامل کما تم تلافى أى إطارات للفتحة لتقليل مساحتها.

- کما تم عمل التجارب خلال الساعة التاسعة صباحاً – توقيت شمس – وتم توجيه المحور الطويل للفتحة بصورة عمودية على اتجاه الشرق لتکون زاوية سقوط الشمس عمودية على محور ارتفاع الفتحة لتلافى تأثير زاوية سقوط الشمس والشکل (2-ج) يوضح ذلک.

          وتم قياس شدة الإضاءة بجهاز Luxmeter المبين بشکل (3).

وصفه وأبعاده : هو جهاز محمول من قطعتين – الأولى عبارة عن جهاز مزود بشاشة رقمية لتوضيح قيمة شدة الإضاءة أبعاده 167 × 68 مم أما القطعة الثانية فهى عبارة عن شاشة بيضاء تبدو کعدسة مقعرة نصف قطرها 2.20 مم کرصد الإشعاع الشمسى، کما فى الشکل (3).

طريقة عمله: يتم تشغيله من مفتاح قياس شدة الإضاءة والمقسم إلى ثلاثة مستويات: أولها لقياس من مستوى صفر حتى 1999 لکس، وثانيها من مستوى 2000 حتى 199900 لکس، وثالثها من مستوى 2000000 حتى 5000000 لکس.

          کما أن شدة الإضاءة الخارجية فى ذلک الوقت من الصيف تقترب من 40.000 لکس حيث تنعدم السحب، والتى تؤدى إلى فقد فى الإضاءة الخارجية، کم تم القياس على مستوى الشغل بارتفاع 4 سم، والذى يرمز إلى ارتفاع 80 سم فى الواقع. کميات الإضاءة باللکس داخل النموذج لا تعبر عن القيمة الحقيقية للنقطة المقاسة داخل القاعات ويرجع ذلک إلى عمق نموذج الدراسة الـ50 سم والهدف من التجربة ليس تقدير کمية الإضاءة داخل القاعات وإنما استنتاج مستويات نسبية لتوضيح مدى تأثير العرض على کمية الإضاءة سواء عبر عمق الفراغ أو عرضه.

تأثير عرض فتحة الإضاءة علي کمية الإضاءة الطبيعية داخل الفراغ من خلال التجارب العملية :

من خلال دراسة نموذج مصغر لإحدى قاعات الرسم تراوحت فتحة الإضاءة ما بين کامل عرض الفراغ العمودي علي اتجاه الإشعاع الشمسي وثلاثة أرباع عرض الفراغ ونصف عرض الفراغ وأخيرا ربع عرض الفراغ .

وتنحصر دراسة تأثير عرض الفتحة علي الإضاءة الطبيعية داخل الفراغ علي ثلاثة جوانب أولها من خلال جداول قيم الإضاءة للنقاط المختارة والخروج من دراسة هذا الجانب بأعلى معدل إضاءة داخل الفراغ للحالات الأربعة لعرض الفتحة وثاني هذه الجوانب توقيع هذه القيم علي النقاط المختارة علي مستوي المسقط الأفقى والخروج بمعدلات الإضاءة فوق کل من 3000، 1500، 1000، 500، 300 لکس لبيان مساحة الفراغ الداخلي الأکبر من کل معدل من المعدلات السابقة وذلک لکل حالة من الحالات الأربعة. وثالث هذه الجوانب هو دراسة منحنيات الإضاءة لکل حالة من حالات التأثير الأربعة لعرض الفتحة والخروج بمدي الفارق بين اعلي کمية للإضاءة واقل کمية للإضاءة سواء علي مستوي عمق الفراغ أو عرضة.

1- تأثير عرض فتحة الإضاءة علي کمية الإضاءة الطبيعية داخل الفراغ :  

عند دراستنا للجداول من (1) إلى (4) توصلنا إلى:

- أعلى معدل إضاءة طبيعية عندما بلغت فتحة الإضاءة کامل عرض القاعة فتراوحت کمية الإضاءة ما بين حوالي 4000 لکس عند أقل عمق للفراغ (محور أ)، 1250 لکس عند اکبر عمق للفراغ (محور و)، حسب الجدول (1) .

- بلغ ثاني أعلى معدل للإضاءة الطبيعية داخل الفراغ عندما بلغت فتحة الإضاءة ثلاثة أرباع عرض القاعة فتراوحت کمية الإضاءة ما بين حوالي 3000 لکس عندأقل عمق للفراغ (محور أ)، 1000 لکس عند أکبر عمق للفراغ (محور و) حسب الجدول (2) .

- بلغ ثالث أعلي معدل للإضاءة الطبيعية داخل الفراغ عندما بلغت فتحة الإضاءة نصف عرض القاعة فتراوحت کمية الإضاءة ما بين حوالي 1300 لکس عند أقل عمق للفراغ (محور أ)، 700 لکس عند أکبر عمق للفراغ (محور و) حسب الجدول (3) .

- بلغ أقل معدل للإضاءة الطبيعية داخل الفراغ عندما بلغت فتحة الإضاءة ربع عرض القاعة فتراوحت کمية الإضاءة ما بين حوالي 700 لکس عند أقل عمق للفراغ (محور أ)، 300 لکس عند أکبر عمق للفراغ (محور و) حسب الجدول (4).

جدول (1) : کمية الإضاءة باللکس عندما کان عرض الفتحة بکامل عرض الفراغ

جدول (2) : کمية الإضاءة باللکس عندما کان عرض الفتحة ثلاثة أرباع عرض الفراغ

جدول (3) : کمية الإضاءة باللکس عندما کان عرض الفتحة نصف عرض الفراغ

جدول (4) : کمية الإضاءة باللکس عندما کان عرض الفتحة ربع عرض الفراغ

2- تأثير عرض فتحة الإضاءة علي کمية الإضاءة الطبيعية داخل الفراغ من خلال دراسة المستوي الأفقى للفراغ:

عند دراستنا لتوزيع کمية الإضاءة داخل الفراغ علي المستوي الأفقى أشکال من (4) إلى (7) تم التوصل إلى:

أ- بالنسبة لمستوي الإضاءة < 3000 لکس: بلغت مساحة الفراغ لهذا المستوي من الإضاءة اکبر ما يمکن لتصل إلى ثلث مساحة الفراغ الداخلى عندما بلغت فتحة الإضاءة کامل عرض القاعة بينما قلت مساحة الفراغ الأکبر من 3000 لکس أو المساوي لها لتصل إلى ربع مساحة الفراغ الداخلى عندما بلغت فتحة الإضاءة ثلاثة أرباع عرض القاعة وانعدمت الإضاءة الأکبر من أو المساوية ل 3000 لکس في حالتي الفتحة المساوية سواء لنصف عرض القاعة أو ربعها.

ب- بالنسبة لمستوي الإضاءة المحصور بين 1000 – 1500 لکس : بلغت مساحة الفراغ بالکامل في حالة الفتحة بکامل عرض القاعة بينما بلغت ثلاثة أرباع مساحة الفراغ في حالة الفتحة بثلاثة أرباع عرض القاعة بينما بلغت مساحة الفراغ لهذا المستوي من الإضاءة عشر مساحة فراغ القاعة في حالة الفتحة بنصف عرض القاعة وانعدمت کمية الإضاءة المحصورة ما بين 1000 – 1500 لکس في حالة الفتحة بربع عرض القاعة.

ج- بالنسبة لمستوي الإضاءة المحصورة بين 500 – 1000 لکس : بلغ حوالي نصف مساحة الفراغ في حالة الفتحة بنصف عرض الفراغ بينما بلغت حوالي ربع مساحة الفراغ في حالة الفتحة بربع عرض الفراغ وانعدم وجود هذا المستوي من الإضاءة في حالتي عرض الفتحة سواء بکامل العرض أو ثلاثة أرباع واللتان تتمتعان بمستوي إضاءة < 1000 لکس.

د- بالنسبة لمستوي الإضاءة المحصور بين 300 – 500 لکس: بلغ حوالي 40% من مساحة الفراغ في حالة الفتحة نصف عرض الفراغ وبلغ حوالي ربع مساحة فراغ القاعة في حالة الفتحة ربع عرض الفراغ بينما انعدم وجود هذا المستوي المحدود من الإضاءة في حالتي عرض الفتحة سواء کامل العرض أو ثلاثة أرباع والمتمتعتان بمستوى اکبر من الإضاءة تقرب من ال1000 لکس في حالة عرض الفتحة ثلاثة أرباع عرض القاعة وتتجاوز ال1000 لکس في حالة عرض الفتحة کامل عرض القاعة.

و-  بالنسبة لمستوي الإضاءة الأقل من أو يساوي 300 لکس : فبلغ حوالي نصف مساحة الفراغ في حالة فتحة الإضاءة ربع عرض القاعة بينما انعدم هذا المستوي المحدود من الإضاءة في الثلاثة حالات الأخرى وهي عرض الفتحة المساوي سواء لکامل عرض القاعة أو ثلاثة أرباعها أو نصفها.

3- تأثير عرض فتحة الإضاءة علي کمية الإضاءة الطبيعية داخل الفراغ من خلال دراسة المستوي الراسي للفراغ (المنحنيات) :

تنحصر دراستنا لکمية الإضاءة داخل الفراغ علي المستوي الراسي أشکال من (8–10) للتوصل إلي الفوارق في کمية الإضاءة بين الحالات الأربعة.

فمن دراستنا للمنحني (8) نجد أن اعلي منحني لکمية الإضاءة عبر عمق الفراغ للفتحة بکامل العرض – أفضل حالات الإضاءة الطبيعية – يليها الفتحة بثلاثة أرباع العرض ثم الفتحة بنصف العرض وأخيرا الفتحة بربع العرض. فتضاعفت کمية الإضاءة بزيادة الفتحة فبلغ الفارق بين کمية الإضاءة للفتحة بکامل العرض وکلا من الفتحات المتراوحة بين ثلاثة أرباع العرض ونصفه وربعة لصالح الفتحة بکامل العرض ليصل هذا الفارق إلى مرة وربع کمية الإضاءة للفتحة المساوية لثلاثة أرباع العرض ومرتين ونصف کمية الإضاءة للفتحة المساوية لنصف العرض وخمس مرات کمية الإضاءة للفتحة المساوية لربع العرض.

ونتيجة لوقوع فتحة الإضاءة في منتصف عرض الفراغ وتعامد اتجاه الإشعاع الشمسي مع عرض الفراغ فزادت کمية الإضاءة في منتصف عرض الفراغ وانخفضت في أرکان الفراغ، وهو ما يتضح في منحنى شکل (9) واحتلت الفتحة بکامل عرض الفراغ اقل الفوارق بين کمية الإضاءة في منتصف الفراغ وأرکانه – وهي افضل حالات الإضاءة فبلغ الفارق لصالح منتصف الفراغ حوالي مرة وربع کمية الإضاءة في أرکان الفراغ ثم احتلت الفتحة بثلاثة أرباع العرض ثاني اقل الفوارق بين کمية الإضاءة في منتصف الفراغ وأرکانه فبلغ الفارق لصالح منتصف الفراغ حوالي مرة ونصف کمية الإضاءة في أرکان الفراغ ثم احتلت الفتحة بنصف عرض الفراغ ثالث اقل الفوارق بين کمية الإضاءة في منتصف الفراغ وأرکانه لصالح منتصف الفراغ حوالي مرتين کمية الإضاءة في أرکان الفراغ ثم احتلت الفتحة بربع عرض الفراغ اکبر فارق لکمية الإضاءة بين منتصف الفراغ وأرکانه – حالة غير منفصلة – فبلغ الفارق لصالح منتصف الفراغ حوالي ثلاث مرات کمية الإضاءة في أرکان الفراغ.

ومن خلال دراستنا لمنحني (10) نجد أن معامل الإضاءة داخل الفراغ يتضاعف کلما تضاعف عرض الفتحة فعند الفتحة بکامل العرض بلغ معامل الإضاءة في المتوسط 6%، وهو ما تتطلبه قاعات الرسم – حالة منفصلة – ثم بدا هذا المعامل في التناقص کلما قل عرض الفتحة فانخفض إلى 4% في حالة الفتحة بثلاثة أرباع العرض ثم إلى 2% في حالة الفتحة بنصف العرض ثم إلى 1% في حالة الفتحة بربع العرض، وهو معدل اقل بکثير مما تتطلبه قاعات الرسم علما بان الحد الأدنى للإضاءة داخل قاعات الرسم 6%، وبالتالي فحالة الفتحة المساوية لربع العرض غير مفضلة.

النتائج :

1- وجد أن اکبر کمية للإضاءة الطبيعية داخل الفراغ کانت عندما بلغت فتحة الإضاءة کامل عرض القاعة ثم عندما بلغت فتحة الإضاءة ثلاثة أرباع عرض القاعة ثم عندما بلغت فتحة الإضاءة نصف عرض القاعة وأخيرا کانت أقل کمية للإضاءة الطبيعية داخل الفراغ عندما بلغت فتحة الإضاءة ربع عرض القاعة. فکلما زاد عرض الفتحة کلما زادت کمية الإضاءة داخل الفراغ فانحصرت کمية الإضاءة عبر العمق ما بين 1200 إلي 4000 لکس في حالة فتحة الإضاءة مساوية لکامل عرض الفراغ بينما تناقصت کمية الإضاءة إلى ما بين 1000 إلى 3000 لکس في حالة فتحة الإضاءة المساوية لثلاثة أرباع عرض الفراغ وتضاءلت بصورة اکبر في حالة فتحة الإضاءة المساوية لنصف عرض الفراغ لتصبح ما بين 700 إلى 1200 لکس وأخيراً، تضاءلت وبشدة في حالة الفتحة المساوية لربع عرض القاعة لتنحصر ما بين 300 إلى 700 لکس.

2- کلما زاد عرض الفتحة کلما زاد مستوي الإضاءة داخل الفراغ ففي حالة فتحة الإضاءة بکامل عرض القاعة تجاوز مستوي الإضاءة داخل فراغ القاعة الـ1500 لکس إلى < 3000 لکس وفي حالة تناقص فتحة الإضاءة إلى ثلاثة أرباع عرض القاعة فتناقص مستوي الإضاءة ليصبح 1000 إلى  > 3000 لکس وفي حالة تناقص الفتحة إلى نصف عرض القاعة فانحصر مستوي الإضاءة داخل فراغ القاعة ما بين 500 إلى > 1500 لکس، وعندما تضاءلت فتحة الإضاءة إلى أقل مستوياتها، وهو ربع عرض القاعة فتضاءل مستوي الإضاءة لمعظم مساحة فراغ القاعة إلى حوالي ما بين 300 لکس و > 1000 لکس فقط.

3- تضاعفت کمية الإضاءة کلما زاد عرض الفتحة بدءا من ربع عرض القاعة ومرورا بنصفها وثلاثة أرباعها حتى کامل عرض القاعة فبلغت کمية الإضاءة عند عرض الفتحة بکامل عرض القاعة بالنسبة إلى کل حالة من الحالات الثلاثة الأخرى فحوالي مرة وربع کمية الإضاءة عند الفتحة بثلاثة أرباع عرض الفراغ وحوالي مرتين ونصف لکمية الإضاءة عند الفتحة بنصف العرض وحوالي خمس مرات کمية الإضاءة عند الفتحة بربع عرض القاعة فازدادت کمية الإضاءة بزيادة عرض الفتحة في صورة متوالية حسابية متصاعدة ومتزايدة فمرة وربع ثم مرتين ونصف (2 ×مرة وربع) ثم خمس مرات (2×مرتين ونصف).

4- يقل الفارق في کمية الإضاءة بين أرکان الفراغ ومنتصفة کلما ازداد عرض الفتحة وکلما قل الفارق کلما کانت الحالة مفضلة إضائيا فبلغت کمية الإضاءة في منتصف الفراغ حوالي مرة وربع کمية الإضاءة عند الأرکان في حالة الفتحة بکامل العرض وحوالي مرة ونصف کمية الإضاءة عند الأرکان في حالة الفتحة بثلاثة أرباع العرض وحوالي مرتين کمية الإضاءة عند الأرکان في حالة الفتحة بنصف العرض وحوالي ثلاث مرات کمية الإضاءة عند الأرکان في حالة الفتحة بربع العرض فيقل الفارق بصورة متوالية حسابية متناقصة کلما ازداد عرض الفتحة فبلغ ثلاث مرات ثم مرتين ثم مرة ونصف ثم مرة وربع (حالة مفضلة عندما يکون عرض الفتحة مساوي لعرض القاعة).

5- يقل الفارق في کمية الإضاءة بين اقل عمق واکبر عمق لصالح اقل عمق کلما ازداد عرض الفتحة وکلما قل الفارق کلما کانت الحالة مفضلة إضائياً فبلغت کمية الإضاءة عن أقل عمق حوالي مرتين ونصف کمية الإضاءة عند اکبر عمق في حالة الفتحة بکامل العرض حوالي أربع مرات کمية الإضاءة عند اکبر عمق في حالة الفتحة بثلاثة أرباع العرض وحوالي خمس مرات کمية الإضاءة عند أکبر عمق في حالة الفتحة بنصف  العرض وحوالي ست مرات کمية الإضاءة عند اکبر عمق في حالة الفتحة بربع العرض بصورة متوالية حسابية متناقصة کلما ازداد عرض الفتحة، فبلغ ست مرات ثم خمس مرات ثم أربع مرات ثم ثلاث مرات (أفضل الحالات وهو عند تساوي عرض الفتحة مع عرض الفراغ).

6- يتضاعف متوسط معامل الإضاءة الطبيعية عبر عمق الفراغ کلما ازداد عرض الفتحة في صورة متوالية عددية تصاعدية فبلغ المعامل 1% في حالة الفتحة ربع العرض وتضاعف إلى 2% في حالة الفتحة نصف العرض وتتضاعف إلى 4% في حالة الفتحة ثلاثة أرباع العرض وأخيرا يرتفع إلى 6% في حالة الفتحة بکامل عرض القاعة.

جدول (5) : ملخص النتائج

التوصيات :

من منطلق تحقيق ثلاثة جوانب في الإضاءة الطبيعية داخل قاعات الرسم والجانب الأول، وهو إضاءة کافية لا تقل عن 6% من الإضاءة الخارجية (معامل الإضاءة 6%) والجانب الثاني إضاءة شبة منتظمة عبر عرض الفراغ بحيث يقل الفارق بين کمية الإضاءة في منتصف وأرکان عرض الفراغ إلى أقصى مدي ممکن وهو أن تکون کمية الإضاءة في منتصف الفراغ مرة وربع کمية الإضاءة عند أرکان الفراغ والجانب الثالث وهو أن تکون إضاءة شبة متدرجة عبر عمق الفراغ ليکون الفارق في کمية الإضاءة بين اقل واکبر عمق حوالي 3 مرات فقط .

فنوصي بعمل فتحات بعروض أکبر ما يکون في الضلع الکبير (عرض القاعة) من قاعات الرسم وان نقلل من عمق الفراغ بحيث لا يتجاوز نصف العرض مع توسعة عرض الفتحة بحيث لا تقل عن ثلاثة أرباع عرض القاعة وأن تکون منتصف الفتحة هو نفسه منتصف العرض مع تحقيق ارتفاع مناسب للفتحة لتحقيق هذه الجوانب الثلاثة.

المراجع :

1– جهاز تخطيط الطاقة - دليل العمارة والطاقة – يوليو 1997، صفحات 148، 158، 159، 165، 185.

2- د.محمد عبد الفتاح عبيد – أسس الإنارة المعمارية – مطابع جامعة الملک سعود – 1997، صفحات 181-214.

3-Claude L. Robbins- Daylighting, design and analysis- Van Nostrand Reinhold, New York - 1986

4-Fuller Moor- concepts and practice of architectural daylighting-Van Nostrand Reinhold, New York - 1991, P. 109 .

5-Grag Steffy- Time Saver standards for architectural day lighting- McGrow Hill- New York - 2000 .

6-IESNA Daylighting Committee (Illuminating Engineering Society of North America) -Recommended Practice Of Daylighting - New York - 1999 .

7-Institution of  Bulding Engineers - Daylighting and window design - London - 1999 .

8-Society of Light and Lighting - Code of Lighting-Butter Worth - Heinemann-Oxford , Boston - 2002 .

9- www.lib-berkeley.edu/envi/indexes.html.

10- windows.lbl.gov/daylighting .

THE EFFECT OF WIDTH OF THE OPENING ON THE AMOUNT
OF DAYLIGHTING INSIDE SPACES OF THE DRAWING HALLS
BY MEANS OF PHYSICAL SCALE MODEL

Ahmed Abdel-wahab Rizk

Lecture in Architectural Department, Faculty of Engineering, Tanta University

ABSTRACT:

The paper contains some practical experiments on the different width of the opening. This width of opining range from the complete width of the hall to quarter width of the hall.

The aim of this paper is to reduce electricity consumption for artificial lighting especially during solar duration.

The paper concludes that daylighting increases when the opening extend to the whole width of the hall, it achieves 3 times of daylighting more than when it is limited to the quarter of the hall width.