محدودیتها
به ما گفته شده بود که هندسهی ایستگاه ثابت است و قابل ویرایش نیست. یعنی نمیتوانستیم سقف یا فضاهای اداری را مطابق نیاز خود جابجا کنیم یا تغییر جهت دهیم. تنها راه تنظیم نور، طراحی یک سیستم حفرهدار مناسب بود. در ابتدا، برای تمامی سقف حفرههای یکسانی به کار بردیم. به راحتی توانستیم به ضریب آفتابگیری 0.5 برسیم اما، فضاهای اداری هنوز به شدت کم نور بودند. همچنین، با الگوی ثابت، سقف متناسب با جهت نور نبود و اجازهی ورود میزان بالایی از نور مستقیم را به فضا میداد.
@parametric
به ما گفته شده بود که هندسهی ایستگاه ثابت است و قابل ویرایش نیست. یعنی نمیتوانستیم سقف یا فضاهای اداری را مطابق نیاز خود جابجا کنیم یا تغییر جهت دهیم. تنها راه تنظیم نور، طراحی یک سیستم حفرهدار مناسب بود. در ابتدا، برای تمامی سقف حفرههای یکسانی به کار بردیم. به راحتی توانستیم به ضریب آفتابگیری 0.5 برسیم اما، فضاهای اداری هنوز به شدت کم نور بودند. همچنین، با الگوی ثابت، سقف متناسب با جهت نور نبود و اجازهی ورود میزان بالایی از نور مستقیم را به فضا میداد.
@parametric
لذا طراحی ما باید دو چالش را مرتفع مینمود:
۱- حفرهها به اندازه ی کافی بزرگ طراحی شوند تا به ضریب آفتابگیری 1.0 برای فضاهای اداری برسیم.
۲- پاسخ دادن به جهت گیری نسبت به خورشید و مینیمم کردن گرمای ورودی تابش خورشید.
@parametric
۱- حفرهها به اندازه ی کافی بزرگ طراحی شوند تا به ضریب آفتابگیری 1.0 برای فضاهای اداری برسیم.
۲- پاسخ دادن به جهت گیری نسبت به خورشید و مینیمم کردن گرمای ورودی تابش خورشید.
@parametric
فضاهای اداری
آنچه کار را بسیار سخت کرد فضاهای اداری بود چون جعبه ای بودند و فقط یک سطح برای دریافت نور داشتند، پنجرهای که رو به پلتفرم بود، دیگر سطوح همگی دیوارهای مات بودند. برای وارد کردن نور به این محدودهها، باید حفرههای تقریبا بزرگی را به صورت هدفمند در سقف جایگذاری میکردیم. مکان دقیق این حفرههای بزرگ غالبا نامعلوم بود و باید برای یافتن بهترین مکان آزمایش میکردیم. تصویر زیر نشان دهندهی دو پیکربندی مناسب ممکن برای قراردادن پنل بزرگ حفرهها است.
@parametric
آنچه کار را بسیار سخت کرد فضاهای اداری بود چون جعبه ای بودند و فقط یک سطح برای دریافت نور داشتند، پنجرهای که رو به پلتفرم بود، دیگر سطوح همگی دیوارهای مات بودند. برای وارد کردن نور به این محدودهها، باید حفرههای تقریبا بزرگی را به صورت هدفمند در سقف جایگذاری میکردیم. مکان دقیق این حفرههای بزرگ غالبا نامعلوم بود و باید برای یافتن بهترین مکان آزمایش میکردیم. تصویر زیر نشان دهندهی دو پیکربندی مناسب ممکن برای قراردادن پنل بزرگ حفرهها است.
@parametric
جهتگیری نسبت به خورشید
بعلاوه، لازم بود اندازه ی حفرهها را مطابق جهت تابش نور خورشید تنظیم کنیم. برای حل همهی این مشکلات یک مدل پارامتریک از تمام سقف ایجاد کردیم و حفرههای تک تک سطوح را مطابق جهت تابش نور خورشید تغییر دادیم.
@parametric
بعلاوه، لازم بود اندازه ی حفرهها را مطابق جهت تابش نور خورشید تنظیم کنیم. برای حل همهی این مشکلات یک مدل پارامتریک از تمام سقف ایجاد کردیم و حفرههای تک تک سطوح را مطابق جهت تابش نور خورشید تغییر دادیم.
@parametric
مدل پارامتریک
هندسه ی سقف در دو جهت متقارن است و از 5 دهانهی طولی تشکیل شدهاند که یک قوس ایجاد میکنند. هر دهانه از ردیفی از پنلهای بتنی 4 طرفه تشکیل شده. گرچه همهی پنلهای بتنی از نظر هندسی مشابه بودند، با توجه به موقعیت خورشید، هرکدام جهت متفاوتی داشتند.
میتوانستیم با استفاده از DIVA میزان اشعهی خورشیدی که به هر کدام از این پنلها میتابید را شبیهسازی کنیم. سپس از مقادیر تابش برای تعیین اندازهی حفرهها برای هر پنل استفاده شد. برای نمونه، کنارهی پنل که دارای بیشترین میزان تابش بود کوچکترین حفرهها را داشت (که بیشتر نور را مسدود می کرد) و کنارهی پنل که دارای کمترین میزان تابش بود بزرگترین حفرهها را داشت (که منجر به عبور بیشتر نور میشد).
@parametric
هندسه ی سقف در دو جهت متقارن است و از 5 دهانهی طولی تشکیل شدهاند که یک قوس ایجاد میکنند. هر دهانه از ردیفی از پنلهای بتنی 4 طرفه تشکیل شده. گرچه همهی پنلهای بتنی از نظر هندسی مشابه بودند، با توجه به موقعیت خورشید، هرکدام جهت متفاوتی داشتند.
میتوانستیم با استفاده از DIVA میزان اشعهی خورشیدی که به هر کدام از این پنلها میتابید را شبیهسازی کنیم. سپس از مقادیر تابش برای تعیین اندازهی حفرهها برای هر پنل استفاده شد. برای نمونه، کنارهی پنل که دارای بیشترین میزان تابش بود کوچکترین حفرهها را داشت (که بیشتر نور را مسدود می کرد) و کنارهی پنل که دارای کمترین میزان تابش بود بزرگترین حفرهها را داشت (که منجر به عبور بیشتر نور میشد).
@parametric
میتوانیم از اسکریپت گرس هاپر خود برای تعیین اتوماتیک اندازهی حفرهها با توجه به نتیجهی شبیه سازی استفاده کنیم. اسکریپت به گونهای تنظیم شده بود که میتوانستیم اندازهای برای مینیمم و ماکزیمم حفرهها به صورت درصد تعیین کنیم. برای مثال میتوانستیم حفرههایی را به کار بگیریم که همانطور که در بالا مشاهده میکنید در محدودهی 8 تا 25 درصد قرار میگرفتند.
قدم بعد گذراندن این مدل سقف حفرهدار از شبیه سازی بود که ضریب آفتابگیری پلتفرم را محاسبه کند. بر اساس این نتایج، ما محدودهی حفرههای سقف را تغییر دادیم. برای نمونه، اگر نور بیشتری نیاز داشتیم میتوانستیم محدوده را از 8 تا 25 درصد به 15 تا 30 درصد تغییر دهیم. چون مدل پارامتریک است، هندسهی آن به صورت اتوماتیک آپدیت میشود و میتوانیم به سرعت شبیه سازی بعدی را اجرا کنیم.
@parametric
قدم بعد گذراندن این مدل سقف حفرهدار از شبیه سازی بود که ضریب آفتابگیری پلتفرم را محاسبه کند. بر اساس این نتایج، ما محدودهی حفرههای سقف را تغییر دادیم. برای نمونه، اگر نور بیشتری نیاز داشتیم میتوانستیم محدوده را از 8 تا 25 درصد به 15 تا 30 درصد تغییر دهیم. چون مدل پارامتریک است، هندسهی آن به صورت اتوماتیک آپدیت میشود و میتوانیم به سرعت شبیه سازی بعدی را اجرا کنیم.
@parametric
آفتابگیری برای فضاهای اداری
اسکریپت را به گونه ای طراحی کردیم که بتوانیم بخش های خاصی از سقف که محدودهی حفرهدار بودن متفاوتی داشتند را بزرگتر از بقیهی قسمتهای سقف انتخاب کنیم. این محدودهها فضاهای اداری را هدف قرار دادند و ما تستهای مختلفی انجام دادیم تا مطمئن شویم با به کارگیری کمترین تعداد پنلهای دارای حفرهی بزرگ به ضریب آفتابگیری 1.0 میرسیم. تصاویر زیر اسکرین شاتهایی از گرس هاپر هستند که بخشهای دارای محدودهی حفرههای کوچکتر (خاکستری رنگ) و بخشهایی که حفرههای بزرگتری داشت تا امکان ورود نور بیشتر به فضاهای اداری فراهم شود را نشان میدهند(آبی رنگ).
@parametric
اسکریپت را به گونه ای طراحی کردیم که بتوانیم بخش های خاصی از سقف که محدودهی حفرهدار بودن متفاوتی داشتند را بزرگتر از بقیهی قسمتهای سقف انتخاب کنیم. این محدودهها فضاهای اداری را هدف قرار دادند و ما تستهای مختلفی انجام دادیم تا مطمئن شویم با به کارگیری کمترین تعداد پنلهای دارای حفرهی بزرگ به ضریب آفتابگیری 1.0 میرسیم. تصاویر زیر اسکرین شاتهایی از گرس هاپر هستند که بخشهای دارای محدودهی حفرههای کوچکتر (خاکستری رنگ) و بخشهایی که حفرههای بزرگتری داشت تا امکان ورود نور بیشتر به فضاهای اداری فراهم شود را نشان میدهند(آبی رنگ).
@parametric
بهینه سازی
تا اینجا اسکریپت به گونهای تنظیم شده که همهی پنلهای حفرهدار متناسب با جهت تابش نور خورشید باشند. همچنین، ما میتوانیم محدودهی حفرهها (به صورت درصد) و مناطقی که امکان درصد حفرههای بیشتری میدهند را نیز انتخاب کنیم.
این پارامترها، محدودهی حفرهها و مناطق، پس از هر شبیه سازی دست کاری میشوند تا به ضریب آفتابگیری مورد نظر خود برسیم. مباحثی در مورد استفاده از الگوریتمهای ژنتیکی مانند Galapagos برای حل بهینهی مساله نیز مطرح بود، اما استفاده از این روش موانعی نیز داشت.
@parametric
تا اینجا اسکریپت به گونهای تنظیم شده که همهی پنلهای حفرهدار متناسب با جهت تابش نور خورشید باشند. همچنین، ما میتوانیم محدودهی حفرهها (به صورت درصد) و مناطقی که امکان درصد حفرههای بیشتری میدهند را نیز انتخاب کنیم.
این پارامترها، محدودهی حفرهها و مناطق، پس از هر شبیه سازی دست کاری میشوند تا به ضریب آفتابگیری مورد نظر خود برسیم. مباحثی در مورد استفاده از الگوریتمهای ژنتیکی مانند Galapagos برای حل بهینهی مساله نیز مطرح بود، اما استفاده از این روش موانعی نیز داشت.
@parametric
با توجه به سنگینی مدل، شبیه سازی یک ضریب آفتابگیری حدود 40 دقیقه زمان میبرد. اگر از Galapagos استفاده میکردیم، چندین روز زمان میبرد تا برای ارزیابی یک نتیجهی بهینه به اندازهی کافی اطلاعات جمع کنیم. در این مورد خاص، بهتر بود براساس دانستههای خودمان، شرایط ابتدایی خاصی تعریف کنیم و سپس به سمت تنظیم پارامترها حرکت کنیم.
نتیجه
سقف نهایی به گونهای حفره دار شده که نور مسقیم ورودی به بخش ابتدایی ایستگاه را مینیمم میکند، به خصوص در ماههای تابستانی که فضای داخلی باید دمای پایین و مناسبی داشته باشد. در عین حال، حفرهها به گونهای هستند که امکان ورود نور محیطی زیادی را به ایستگاه برای روشن کردن فضا فراهم میکنند. مناطق دارای حفرههای بزرگتر به گونهای جایگذاری شدهاند که میزان نور محیطی ورودی به فضاهای اداری ماکزیمم شود.
@parametric
نتیجه
سقف نهایی به گونهای حفره دار شده که نور مسقیم ورودی به بخش ابتدایی ایستگاه را مینیمم میکند، به خصوص در ماههای تابستانی که فضای داخلی باید دمای پایین و مناسبی داشته باشد. در عین حال، حفرهها به گونهای هستند که امکان ورود نور محیطی زیادی را به ایستگاه برای روشن کردن فضا فراهم میکنند. مناطق دارای حفرههای بزرگتر به گونهای جایگذاری شدهاند که میزان نور محیطی ورودی به فضاهای اداری ماکزیمم شود.
@parametric