مطالعه پارامتریک بازشوهای خارجی برای معماری معاصر اقلیم گرم و خشک (مطالعه موردی: خانه های تاریخی کاشان)

پژوهش حاضر با هدف مطالعه پارامتریک بازشوهای خارجی برای معماری معاصر اقلیم گرم و خشک ایران، با بهره گیری از الگوهای مستخرج از خانه های تاریخی کاشان انجام شده است. این مطالعه در پی کمی سازی تاثیر همزمان نسبت پنجره به کف (WFR)، نوع شیشه و نوع سایه انداز بر عملکرد حرارتی و نور روز و ارائه الگوی بهینه طراحی است. پژوهش از نوع کاربردی با رویکرد طراحی مبتنی بر شبیه سازی (Simulation-based Design) است. ابتدا با طراحی پارامتریک در Grasshopper، ۶۴ گزینه طراحی بازشو (ترکیبی از ۴ سطح WFR: ۱۵، ۲۰، ۲۵ و ۳۰ درصد؛ ۴ نوع شیشه: شفاف، رنگی ارسی، دودی و Low-E؛ و ۴ نوع سایه انداز: بدون سایه، سایبان افقی، شناشیل ثابت و شناشیل متحرک) تولید شد. شبیه سازی حرارتی با EnergyPlus ۲۲.۲ و شبیه سازی نور روز با Radiance ۵.۴ (از طریق پلاگین های Honeybee و Ladybug) انجام گردید. معیارهای ارزیابی شامل شاخص روشنایی مفید روز (UDI)، شاخص خیرگی (DGP)، بار سرمایش و گرمایش سالانه بودند. پس از تشکیل ماتریس تصمیم ۶۴×۶، گزینه ها با روش AHP-TOPSIS رتبه بندی و تحلیل حساسیت یک بعدی بر روی وزن معیار UDI انجام شد. گزینه بهینه (ارسی سنتی + شناشیل متحرک + WFR=۲۵%) با ضریب نزدیکی ۰/۸۹۲ دارای UDI=۷۱.۲%، DGP=۲۸.۱%، بار سرمایش=۳۸.۵ kWh/m²•yr و بار گرمایش=۲۵.۴ kWh/m²•yr بود. WFR بهینه در محدوده ۲۵-۳۰ درصد تعیین شد. شیشه رنگی ارسی با SHGC≈۰.۴۲ بهترین تعادل بین نور روز و کنترل حرارت را ایجاد کرد. شناشیل متحرک، DGP را ۲۰ درصد نسبت به حالت بدون سایه کاهش داد. تحلیل حساسیت نشان داد گزینه بهینه در تمام سناریوهای تغییر وزن UDI (از ۵۰- تا ۵۰+ درصد) رتبه اول را حفظ می کند (پایداری ۱۰۰ درصد). گزینه شفاف بدون سایه (WFR=۳۰%) علیرغم UDI=۶۹.۸%، بار سرمایش ۷۴ درصد بالاتر و DGP=۴۵.۷% (خیرگی آزاردهنده) داشت. الگوی بهینه طراحی بازشو برای اقلیم گرم و خشک شامل WFR=۲۵-۳۰%، شیشه رنگی با SHGC≈۰.۴۲ و سایه انداز داخلی پویا (شناشیل متحرک) است. این الگو با الهام از معماری سنتی کاشان می تواند مصرف انرژی ساختمان های معاصر را تا ۳۴ درصد کاهش و آسایش بصری و حرارتی را بهبود بخشد