تحلیل کیفیت نورپردازی در دانشگاه‏های منطقۀ 6 تهران و پیشنهاد راه‌حل برای ارتقای آن بر اساس استانداردها و روش ارزیابی هزینۀ چرخۀ زندگی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده معماری و شهرسازی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

2 دانشکده مدیریت صنعتی و فناوری، دانشکدگان مدیریت، دانشگاه تهران، تهران، ایران

چکیده

نورپردازی آموزشی برای ایجاد محیط خوشایند، ارتقای شرایط سلامتی، صرفه‌جویی در مصرف انرژی،  ارتقای عملکرد آموزشی فضا و یادگیری بهتر اهمیت دارد؛ بنابراین، تحلیل سیستم نورپردازی در ساختمان‏های آموزشی بر اساس الزامات و استانداردهای بین‌المللی و پیشنهاد راه‏حل برای ارتقای آن، هدف اصلی این پژوهش است. دانشگاه‏های منطقۀ 6 تهران شامل سه دانشگاه دولتی تهران، تربیت‌مدرس و امیرکبیر به عنوان نمونه انتخاب شده‏اند. با استفاده از روش‌های پژوهش شامل مرور ادبیات، تحلیل اسناد و نقشه‌های معماری و الکتریکی، مشاهده و مقایسه، این هدف دنبال شده است. همچنین، برای پیشنهاد راه‌حل‌های کاربردی، نمونه‌های موردی ساخته‌شدۀ موفق و هماهنگ با روش‌ها و فناوری‌های نورپردازی در کشور ایران بررسی شده‌اند. در نهایت، راه‏حل‏ها با روش ارزیابی هزینۀ چرخۀ زندگی اعتبارسنجی شده‏اند. یافته‌های پژوهش نشان داده‌اند (1) طراحی سیستم نورپردازی با توجه به عملکردهای موجود و تنظیم شدت روشنایی مناسب، (2) توجه به نور طبیعی و استفاده از سیستم کنترل برای استفادۀ بهینه از آن، (3) طراحی سیستم نورپردازی بر اساس هندسه، آرایش فضایی، تناسبات و مبلمان برای به حداقل رساندن خیرگی مستقیم و انعکاسی و (4) انعطاف‌پذیری فضاها در ارتباط با سیستم نورپردازی، از راه‌حل‌های موجود برای ارتقای کیفیت نورپردازی آموزشی هستند. همچنین، نتایج نشان داد با جایگزین کردن لامپ‏های فلورسنت با دیودهای نورگسیل در راهروی ساختمان آموزشی و استفاده از حسگر حرکتی به‌جای سوییچ روشن و خاموش، میزان مصرف برق به میزان 1/91 درصد کاهش می‌یابد. همچنین، با استفاده از ترکیب نور طبیعی و روشنایی الکتریکی و کنترل فعال آن، میزان کاهش مصرف برق 3/95 درصد است. 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

An Analysis of Lighting Quality in University Buildings in District 6 of Tehran: Proposing Improvement Strategies Aligned with Relevant Requirements and Life Cycle Cost Assessment

نویسندگان [English]

  • Mohammad Kazemi 1
  • Aliyeh Kazemi 2
1 Department of Architecture and Urban Planning, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
2 School of Industrial and Technology Management, College of Management, University of Tehran, Tehran, Iran
چکیده [English]

Lighting within educational environments is critical in establishing an optimal atmosphere that supports health, conserves energy, enhances the utility of educational spaces, and fosters effective learning. This study aims to assess the lighting quality in educational institutions, considering international standards and criteria and providing recommendations for improvements. The research focuses specifically on universities located in District 6 of Tehran, including the University of Tehran, Tarbiat Modares University, and Amirkabir University of Technology. To achieve these objectives, a mixed-method research approach has been adopted. This approach encompasses a comprehensive literature review, architectural and electrical documentation analysis, direct observations, and comparative assessments. Additionally, relevant strategies are proposed based on an examination of successful case studies that align with Iran’s lighting methodologies and technologies. A life cycle cost assessment has also been conducted to validate these proposed solutions. The findings indicated that strategies aimed at enhancing the quality of educational lighting include (1) designing lighting systems tailored to various functions while ensuring sufficient illumination levels, (2) emphasizing the integration of daylight considerations alongside the implementation of control systems, (3) designing lighting systems following geometry, spatial configurations, proportions, and furniture arrangements, and (4) ensuring that environments retain adaptability concerning the lighting systems implemented. Replacing fluorescent lamps with LED lighting and installing motion sensors in educational corridors can lead to a significant annual energy consumption reduction of 91.1%. Additionally, integrating daylight with electric lighting and utilizing active control mechanisms could achieve an even greater reduction of 95.3%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Educational environments
  • Indoor lighting
  • Spatial configurations
  • Lighting requirements

مقدمه

نورپردازی شامل واکنش­های بصری و اثرات غیربصری است و بر کارآمدی، روحیه و میزان توجه تأثیر دارد. نورپردازی بر انطباق با ساعت بیولوژیکی نیز اثر می­گذارد (Mills et al., 2007). مدت، زمان، شدت و توزیع نوری که به چشم­ها می‌رسد بر ریتم شبانه‌روزی و سلامت افراد، مؤثر است (Cajochen et al., 2005). به دلیل تأثیرات بصری و غیربصری نور بر میزان آسایش و حس خوب بودن افراد، تحلیل و ایجاد امکان پیش­بینی آن برای طراحان نورپردازی یک هدف اصلی است.

دانشجویان برای یادگیری، تولید اندیشه­ها و ایده­های نو و افزایش توانایی برای یادگیری مؤثر، مدت زمان جالب توجهی را در فضاهای آموزشی سپری می­کنند. کیفیت محیط داخلی در فضاهای آموزشی نقشی مهم در فرآیند یادگیری دارد (Duijnhoven et al., 2019). آسایش حرارتی، کیفیت هوای داخلی، آسایش بصری و آسایش آکوستیکی چهار عامل کیفیت محیط داخلی هستند که نورپردازی در میان آن‌ها، تأثیری بسیار مهم بر کارآمدی یادگیری و حس خوب بودن دارد (Ricciardi & Buratti, 2018). پشتیبانی از امور بصری دانشجویان و کارآمدی آموزشی از عملکردهای اصلی و مهم محیط­های نورپردازی هستند. محیط­های نورپردازی بر جنبه­های غیربصری دانشجویان همچون خواب­آلودی، هوشیاری و ریتم شبانه­روزی نیز تأثیرگذار هستند (Souman et al., 2018). به دلیل اهمیت شرایط نورپردازی در فضاهای آموزشی، در این پژوهش بر کیفیت سیستم نورپردازی در دانشگاه‏ها تمرکز شده است. معمولاً دانشگاه‏ها در تهران نسبت به شهرستان دارای سیستم‏ها و امکانات بیشتر هستند. همچنین، منطقۀ 6 تهران یکی از مراکز مهم برای دانشگاه‏های بزرگ دولتی و غیر دولتی است. بر این اساس، سه دانشگاه دولتی و بزرگ شامل دانشگاه تهران، دانشگاه تربیت‌مدرس و دانشگاه صنعتی امیرکبیر در منطقۀ 6 تهران به عنوان نمونه انتخاب شده‏اند. پرسش­های پژوهش حاضر به شرح زیر تعریف شده­اند:

  • الزامات و استانداردهای بین­المللی برای سیستم نورپردازی در ساختمان­های دانشگاهی و بخش­های مختلف آن همچون کلاس درس، کارگاه، لابراتور رایانه، آزمایشگاه، گالری هنری، سالن سخنرانی و سالن ورزشی چیستند؟
  • سیستم نورپردازی در ساختمان­های دانشگاهی منطقۀ 6 تهران به چه میزان با الزامات و استانداردهای بین­المللی هماهنگ است؟
  • چه ضعف­هایی در سیستم نورپردازی در ساختمان­های دانشگاهی منطقۀ 6 تهران وجود دارند؟
  • چگونه می­توان ضعف­های موجود در سیستم نورپردازی در ساختمان­های دانشگاهی منطقۀ 6 تهران را کاهش داد یا برطرف کرد؟

بنابراین، هدف این پژوهش، بررسی و تحلیل سیستم نورپردازی در ساختمان‏های آموزشی منتخب در منطقۀ 6 تهران با توجه به استانداردها و الزامات بین‏المللی، شناسایی نقاط ضعف این سیستم‏ها و ارائۀ راهکارهای متناظر برای ارتقای آن‌ها است. با استفاده از ترکیبی از روش­های مروری، تحلیلی، مشاهده­ای و مقایسه­ای و همچنین، روش ارزیابی هزینۀ چرخۀ زندگی (LCCA)[i]، این هدف دنبال شده است. پیشینۀ پژوهش، روش پژوهش، مبانی نظری، یافته­ها و نتیجه­گیری بخش­های مختلف این پژوهش را تشکیل می‌دهند.

 

پیشینۀ پژوهش

بر اساس مرور ادبیات، سه نوع پژوهش در زمینۀ کیفیت نورپردازی در فضاهای آموزشی، انجام شده‌اند. این مطالعات بر (1) کیفیت محیط داخلی با در نظر گرفتن نورپردازی به عنوان عامل اصلی، (2) آزمایش کردن با در نظر گرفتن فضاهای آموزشی به عنوان آزمایشگاه و (3) بررسی مستقیم کیفیت نورپردازی تأکید کرده­اند.

مطالعات مختلف از طریق جمع­آوری بازخوردهای ذهنی و کمیت­های محیط فیزیکی، کیفیت محیط داخلی در فضاهای آموزشی را بررسی کرده­اند. همچنین، محاسبه‌کننده­های شدت روشنایی افقی و عمودی، به طور گسترده در این مطالعات به کار رفته­اند (Trivedi & Badarla, 2019). هیل و ایپس[ii] در سال 2010 میلادی مشخص کرده­اند محیط­های نورپردازی تأثیری مهم بر ارزیابی­های دانشجویان از فضاهای آموزشی دارند (Hill & Epps, 2010). لی[iii] و همکارانش در سال 2012 میلادی با بررسی رابطۀ کیفیت محیط داخلی و کارآمدی یادگیری دانشجویان، نشان داده­اند آسایش حرارتی، کیفیت هوای داخلی و شرایط نورپردازی از عوامل اصلی هستند (Lee et al., 2012). ریسیاردی و بوراتی[iv] در سال 2018 میلادی بر وابستگی بین متوسط مقادیر شدت روشنایی و آسایش بصری ادراک شده در فضاهای آمورشی، تأکید کرده­اند (Ricciardi & Buratti, 2018).

مطالعات آزمایشگاهی از فضاهای آموزشی به عنوان آزمایشگاه برای بررسی پرسش اصلی پژوهش خود همچون کارایی نور طبیعی و نورپردازی الکتریکی، استفاده کرده‌اند. در این مطالعات، ارزیابی‍‍‌‌‌‌‌‌‌‌‌های ذهنی و اطلاعات فیزیکی نورپردازی نیز بررسی شده­اند، هرچند هدف از پژوهش، بررسی کیفیت نورپردازی در فضاهای آموزشی نبوده است. یان[v] و همکاران در سال 2012 میلادی، اثرات دمای رنگ منابع نور الکتریکی و میزان سطوح روشنایی بر کارآمدی یادگیری دانشجویان، ضعف بینایی و خستگی ذهنی را بررسی کرده­اند (Yan et al., 2012). بیان و ما[vi] در سال 2018 میلادی از فضاهای آموزشی برای بررسی رابطۀ بین ادراک ناراحتی و خیرگی، با افزایش مدت زمان در معرض نور بودن، استفاده کرده­اند (Bian & Ma, 2018).

تعداد مطالعات کیفیت نور محدود هستند، به ویژه مطالعاتی که انواع مختلف فضاهای آموزشی را پوشش داده­اند یا از محاسبه‌کننده­های سطوح روشنایی و شدت روشنایی استفاده کرده‌اند. چیئو[vii] و همکاران در سال 2020 میلادی دربارۀ آسایش بصری در چهار فضای آموزشی پژوهش کرده­اند. در این مطالعه، پروژکتور و تخته­سیاه برای بررسی میزان خیرگی استفاده شده­اند (Chiou et al, 2020). ئیلدیز[viii] و همکارانش در سال 2018 میلادی، آسایش بصری در 16 فضای آموزشی دانشگاهی را از طریق شبیه­سازی کمیت­های نورپردازی و جمع­آوری ارزیابی­های دانشجویان، بررسی کرده­اند (Yildiz et al., 2018). جدول (1) روش­ها و نتایج مطالعات اخیر را مشخص کرده است.

بر اساس مرور ادبیات در زمینۀ نورپردازی آموزشی، شکافی عمیق در مطالعات انجام‌شده در داخل کشور وجود دارد؛ به همین دلیل، در این پژوهش به طور مشخص کیفیت نورپردازی در ساختمان­های آموزشی ایران به ویژه دانشگاه‏های منطقۀ 6 تهران بررسی و با الزامات و استانداردهای بین­المللی مقایسه شده است. همچنین، در مطالعات موجود در کشورهای دیگر، به نقش معماری فضا و چیدمان مبلمان در کیفیت نورپردازی آموزشی کمتر توجه شده است؛ به همین دلیل، در این مطالعه در کنار معرفی و بررسی الزامات نورپردازی در فضاهای مختلف آموزشی، به تأثیر هندسه، آرایش فضایی، تناسبات و مبلمان بر کیفیت نورپردازی نیز توجه شده است. علاوه بر این، تحلیل نمونه­های موردی در این مطالعه باعث افزایش ارتباط طراحان فضاهای آموزشی با الزامات نورپردازی آن می­شود.

روش پژوهش

در این پژوهش از ترکیبی از روش­های مروری، تحلیلی، مشاهده­ای و مقایسه­ای استفاده شده است. کتاب­ها، آیین­نامه­ها، استانداردها، دفترچه­های راهنما و توصیه­های طراحی در زمینۀ سیستم نورپردازی آموزشی در کشورهای مختلف بررسی شده­اند. بر این اساس، الزامات نورپردازی برای ساختمان­های آموزشی و بخش­های مختلف آن همچون کلاس درس، کارگاه، سالن سخنرانی، سالن ورزشی و گالری هنری استخراج شده­اند. همچنین، بیش از 200 مقاله با توجه به واژه­های کلیدی سیستم نورپردازی آموزشی، بهره­وری انرژی، حفاظت انرژی، محیط بصری و ساختمان­های آموزشی جست‌وجو شده­اند. بعد از بررسی عنوان، چکیده و واژه­های کلیدی آن‌ها، 25 مقاله برای مطالعۀ دقیق و عمیق انتخاب شده­اند. 10 مقاله از این مقاله‌ها در جدول (1) در بخش پیشینۀ پژوهش، 10 مقالۀ دیگر در جدول (2) در این بخش و 5 مقالۀ دیگر در جدول (3) در بخش یافته‏های پژوهش ارائه شده‏اند. گفتنی است، بررسی این مقاله‌ها با توجه به زمینۀ جغرافیایی، فرهنگی و اقتصادی آن‌ها انجام شده است. از این مقاله‌ها، راه‌حل‌های مختلف برای افزایش کیفیت محیط بصری در ساختمان‌های آموزشی به ویژه با توجه به سیستم نورپردازی استخراج شده­اند.

علاوه بر این، نمونه­های موردی مختلف در زمینۀ نورپردازی آموزشی در سراسر جهان جست‌وجو شده­اند. نمونه­های موردی موفق با فناوری‌های قابل استفاده در کشور ایران، از این مجموعه، انتخاب و از لحاظ معماری، تأسیسات الکتریکی و سیستم نورپردازی تحلیل شده­اند. مدارس مختلف در کالی[ix]  کلمبیا، مؤسسۀ انرژی دانشگاه صنعتی استانبول در ساریر[x]  ترکیه، کلاس‏های آموزشی در دانشکدۀ مهندسی خدمات ساختمان در دانشگاه فنی کلوژ- نپوکای[xi]  رومانی و دانشکدۀ ایستیکلال[xii]  در دانشگاه مهمت آکیف ارسوی[xiii]  در بوردور[xiv]  ترکیه از نمونه‏های موردی بررسی‌شده هستند. بر این اساس، راه­حل­های عملیاتی و به‌روز برای ارتقای سیستم نورپردازی آموزشی جمع‌آوری و تحلیل شده­اند. در این مطالعه، نمونۀ موردی از فضاهای آموزشی در دانشگاه فناوری و طراحی سنگاپور (SUTD)[xv] به طور ویژه معرفی و تحلیل شده است. این پروژه به دلیل ارائۀ طیف گسترده از رویکردها و راه­حل­های نورپردازی آموزشی انتخاب شده است. تحلیل این نمونۀ موردی بر اساس ترکیب راه­حل­های نورپردازی با عناصر معماری و آرایش فضایی انجام شده است. یافته­های تحلیل با تصاویر و ترسیمات مختلف ارائه شده­اند.

در مرحلۀ بعد، محیط­های بصری در دانشگاه‏های منطقۀ 6 تهران شامل دانشگاه تهران، دانشگاه تربیت‌مدرس و دانشگاه صنعتی امیرکبیر بررسی شده­اند و کیفیت نورپردازی در آن‌ها تحلیل شده است. همچنین، سیستم نورپردازی آن‌ها با الزامات بین­المللی استخراج‌شده از مرحلۀ مرور ادبیات مقایسه شده است تا نقاط ضعف آن‌ها شناسایی شوند. با مقایسه و تحلیل راه­حل­های جمع‌آوری‌شده از مقاله‌های مختلف و نمونه­های موردی خارجی، راه­حل­های ارتقای کیفیت نورپردازی در دانشگاه‏های منطقۀ 6 تهران پیشنهاد شده­اند. این راه‏حل‏ها با استفاده از روش ارزیابی هزینۀ چرخۀ زندگی که روش ارزیابی اقتصادی گزینه‏های پیشنهادشده بر اساس در نظر گرفتن تمام هزینه‏ها‏ در طول عمر اقتصادی است، اعتبارسنجی شده‏اند. شکل (1) خلاصه­ای از مراحل مختلف روش پژوهش را نشان داده است.



جدول 1- مطالعات اخیر دربارۀ کیفیت نورپردازی در محیط­های آموزشی (منبع: نویسندگان)

نویسندگان

سال انتشار

روش

نتایج

پرادهان و همکاران (Pradhan et al., 2024)

2024

مجهز کردن 17 دانشجو در شرایط آزمایشگاهی و ارزیابی با آزمون­های شناختی

بین دما و نور و کارایی یادگیری، توجه کردن و حافظۀ عملیاتی رابطه وجود دارد.

کاستیلا و همکاران (Castilla et al., 2024)

2024

بازخورد روان­شناختی از 192 شرکت­کننده

تأثیر متقابل بین شدت روشنایی و دمای رنگ همبسته وجود دارد و امکان تحلیل مجزای آن‌ها وجود ندارد. همچنین، سطوح مختلف روشنایی بر بهره­وری انرژی مراکز آموزشی تأثیری قابل ملاحظه­ دارند.

گرگولو و کوکابی (Gorgulu & Kocabey, 2020)

2020

تحلیل کمّی پتانسیل صرفه­جویی انرژی بر اساس چهار سناریوی ارتقای نورپردازی

ترکیب ارتقای نورپردازی و استفاده از سیستم­های کنترل نور در دانشگاه مدنظر ممکن است باعث صرفه­جویی به میزان 672 مگاوات­ساعت انرژی الکتریکی در سال شود.

ریسیاردی و بوراتی (Ricciardi & Buratti, 2018)

2018

اندازه­گیری ذهنی و عینی با پرسشنامه در 7 فضای آموزشی دانشگاه پاویای ایتالیا

بین متوسط شدت روشنایی و آسایش بصری ادراک‌شده همبستگی وجود دارد.

کاستیلا و همکاران (Castilla et al., 2018)

2018

ارزیابی ذهنی از 427 دانشجوی دانشگاه طی 4 سال

ارتقای کیفیت نورپردازی داخلی به طور مستقیم باعث افزایش کارآمدی و هوشیاری مدرسان و دانشجویان می­شود. همچنین، بر بهره­وری انرژی ساختمان­های آموزشی مؤثر است.

میکائیل و هراکلئوس (Michael & Heracleous, 2016)

2017

پژوهش میدانی از طریق پرسشنامه و شبیه­سازی ایستا و پویا

بر اساس ارزیابی نور طبیعی و آسایش بصری در فضاهای آموزشی اروپای جنوبی، رویکرد جامع برای بررسی کارایی نورپردازی آموزشی و آسایش بصری آن ارائه شده است.

کاظمی و کاظمی، 1403

1403

مرور ادبیات، مشاهده، مقایسه و روش تحلیل هزینه - فایده

ترکیب نور طبیعی و روشنایی الکتریکی و تنظیم شدت روشنایی با سیستم کنترل باعث صرفه‏جویی در مصرف انرژی و ارتقای آسایش بصری می‏شود.

موحدی، 1398

1398

طرح تحلیلی توصیفی به روش رگرسیون و استفاده از پرسشنامه

تنوع در رنگ‏پردازی، نورپردازی و جزئیات فضا به همراه استفاده از مصالح طبیعی و گل و گیاه باعث ارتقای خلاقیت در فضاهای آموزشی می‏شود.

مهدوی‌نژاد و همکاران، 1397

1397

روش تحلیلی و توصیفی و مصاحبه

نورپردازی ساختمان­های شهری به ویژه خانه­های تاریخی و فرهنگی بیشترین تأثیر را در ایجاد تصویر شبانۀ شهری دارد.

مهدوی‌نژاد و پورفتح‌اله، 1394

1394

پژوهش پیمایشی و پرسشنامه

فناوری­های جدید نورپردازی در رونق معماری شبانه و ارتقای حس تعلق شهروندان تهرانی سهمی به‌سزا دارد.

 

جدول 2- مقاله‌های بررسی‌شده در زمینۀ کیفیت نورپردازی در محیط­های آموزشی (منبع: نویسندگان)

نویسندگان

سال انتشار

پایگاه داده‏ای

روش

ایمارا و همکاران

(Emara et al., 2024)

2024

Sciencedirect

ارزیابی تأثیر منبع نور بر رضایت دانشجویان از طریق تکمیل 854 پرسشنامه و اندازه‏گیری اهمیت نور طبیعی به عنوان عامل طراحی

روی و همکاران

(Roy et al., 2024)

2024

Sciencedirect

استفاده از پرسشنامه برای 24 دانشجو در سه گروه 8نفره

البلاهی و همکاران

(Elbellahy et al., 2024)

2024

Sciencedirect

اندازه‏گیری در محل و پرسشنامۀ برخط

کنگ و همکاران

(Kong et al., 2022)

2022

Sciencedirect

استفاده از شاخص نور طبیعی، اندازه‏گیری در محل و جمع‏آوری 113 واکنش ذهنی به آسایش بصری و تأثیرات نورپردازی از طریق پرسشنامۀ برخط

سامیو و همکاران

(Samiou et al., 2022)

2022

Sciencedirect

شبیه‏سازی و مدل‏سازی نور طبیعی بر پایۀ اقلیم

لسس و همکاران

(Leccese et al., 2020)

2020

Sciencedirect

روش تحلیل سلسله‏مراتبی[xvi]

میکائیل و هیراکلئوس

(Michael & Heracleous, 2017)

2017

Sciencedirect

پژوهش میدانی بر پایۀ پرسشنامه و شبیه‏سازی ایستا و پویا

بنوملو و همکاران

(Bonomolo et al., 2017)

2017

Sciencedirect

روشی بر پایۀ تحلیل شرایط نور طبیعی و محاسبۀ هزینۀ بهینه برای سناریوهای مختلف

بلیا و همکاران

(Bellia et al., 2015)

2015

Sciencedirect

تحلیل نقشه‏های روشنایی و ارزیابی اثرات غیربصری نور

کابریرا و زارعی‏پور

(Cabrera & Zareipour, 2013)

2013

Sciencedirect

پژوهش آزمایشگاهی در زمینۀ کمّی‏سازی و درک الگوهای اتلاف انرژی نورپردازی

            

 

یافته­های پژوهش

الزامات بین‌المللی برای سیستم نورپردازی آموزشی و مقایسۀ سیستم نورپردازی در دانشگاه‏های منطقۀ 6 تهران با آن‌ها

در این بخش، ابتدا با مرور کتاب­ها، آیین­نامه­ها، استانداردها، دفترچه­های راهنما و توصیه­های طراحی در زمینۀ نورپردازی آموزشی، الزامات سیستم نورپردازی در ساختمان­های آموزشی تعیین شده­اند. به طور کلی، ساختمان­های آموزشی به استثنای دانشگاه­های خصوصی، از طریق بودجۀ عملیاتی محدود نگهداری می­شوند. در این صورت، تمام تأسیسات در این ساختمان­ها باید بادوام باشند. همچنین، لازم است تا حد امکان بدون نیاز به نگهداری و با مصرف انرژی کم همراه باشند. (1) استفاده از منابع نور با بیشترین اثربخشی همچون سدیم پرفشار، فلورسنت و متال‌هالید، (2) رعایت الزامات جایگزینی برای تجهیزات نورپردازی، (3) استفاده از منابع دارای عمر طولانی همچون لامپ‌های فلورسنت و تخلیه با شدت زیاد به ویژه برای راهروها و پلکان‌ها و (4) کنترل دقیق بر سروصدا و لرزش بالاست‌ها و پخش­کننده­های نور، در فضاهای آموزشی توصیه می­شوند. روش‌های نورپردازی مناسب در فضاهای آموزشی مختلف در زیر تبیین شده­اند.

  • کلاس درس در گذشته با صندلی­های ثابت، راستای دید ثابت و موقعیت ثابت معلم همراه بود؛ اما بسیاری از کلاس­های درس مدرن دارای قابلیت حرکت معلم، امکان انجام فعالیت‌های مختلف در یک فضا و آرایش انعطاف­پذیر صندلی­ها هستند. سیستم نورپردازی غیرمستقیم با پراکندگی خوب برای به حداقل رساندن خیرگی انعکاسی در راستای دید و استفاده از کنترل­کننده­ها در کلاس درس اهمیت دارند. به طور کلی، تجهیزات فلورسنت با لامپ‌های فسفری T8 و دمای رنگ از 3500 تا 4100 کلوین مناسب هستند.

 

 

مرور ادبیات

تحلیل

مشاهده

مقایسه

بررسی کتاب­ها، آیین­نامه­ها، استانداردها، دفترچه‌های راهنما و توصیه­های طراحی

جست‌وجوی بیش از 200 مقاله و انتخاب 25 مقاله برای مطالعۀ دقیق

بررسی نمونه­های موردی خارجی و نقشه­های معماری و الکتریکی آن‌ها

ارزیابی سیستم نورپردازی در دانشگاه‏های منطقۀ 6 تهران بر اساس الزامات بین­المللی

 

ارزیابی سیستم نورپردازی در دانشگاه‏های منطقۀ 6 تهران بر اساس نمونه­های موردی موفق

الزامات سیستم نورپردازی آموزشی

ارائۀ راه­حل­های ارتقای کیفیت سیستم نورپردازی آموزشی

تعیین نقاط‌ضعف سیستم نورپردازی در دانشگاه‏‌های منطقۀ 6 تهران

ارزیابی هزینۀ چرخۀ زندگی

اعتبارسنجی راه‏حل‏های مختلف ارائه‌شده

شکل 1- مراحل اجرای پژوهش (منبع: نویسندگان)

  • کارگاه: اگر در کارگاه­ها نیمی از افراد دارای سن 25 سال یا کمتر باشند، شدت روشنایی 500 لوکس برای کار با ماشین، بازرسی، ساخت و کار با چوب نیاز است. نورپردازی ایمن جنبۀ دیگر در طراحی نورپردازی کارگاه­ها است.
  • فضای موسیقی: انجمن مهندسی روشنایی آمریکای شمالی (IESNA)[xvii] برای سطوح افقی، شدت روشنایی 150 لوکس و برای سطوح عمودی، شدت روشنایی 100 لوکس را توصیه کرده است. سن افراد، کمتر از 25 سال فرض شده است. نورپردازی مستقیم-غیرمستقیم، میزان پراکندگی زیاد را فراهم می­کند که برای این فضا مناسب است.
  • گالری هنری: الزامات اصلی نورپردازی در این فضا بر اساس نور طبیعی با رنگ ثابت تنظیم شده‌اند. در این صورت، پنجره­های شمالی و سقفی بسیار مطلوب هستند. در نورپردازی الکتریکی، به دلیل اهمیت بسیار زیاد رنگ، به لامپ­های فلورسنت با شناسۀ نمود رنگ زیاد نیاز است. شدت روشنایی عمومی باید از طریق نورپردازی موضعی، تقویت شود. اگر الگوهای نورپردازی ویژه پیش‌بینی شده باشند، استفاده از منابع نور قابل تنظیم مطلوب است.
  • فضای چندمنظوره: فعالیت­های مختلف در این فضا به نورپردازی انعطاف­پذیر نیاز دارند. لامپ­های رشته­ای به دلیل هزینۀ کم تضعیف نور و دوره­های عملیاتی کوتاه­مدت، منابع توصیه‌شده در این زمینه هستند. لامپ­های فلورسنت سقفی و تخلیه با شدت زیاد برای مطالعه در این فضاها استفاده می­شوند. ترکیب­هایی بسیار زیاد در این زمینه وجود دارند.
  • سالن ورزشی کاربردهای مختلف دارد و تمام تجهیزات نورپردازی آن باید محکم و حفاظت‌شده باشند. لامپ­های جیوه­ای با روکش فسفری، لامپ‌های سدیم پرفشار و لامپ­های متال­هالید با شناسۀ نمود رنگ زیاد به دلیل رنگ، طول عمر، قابلیت کنترل و اثربخشی مناسب توصیه شده­اند. سالن ورزشی به چند سطح درخشندگی از طریق تضعیف نور نیاز دارد.
  • سالن سخنرانی: نورپردازی سالن سخنرانی از لحاظ منابع و ملاحظات دیگر مشابه کلاس­های درس است. لامپ­های فلورسنت قابل تنظیم برای نمایش­ها و فیلم­ها لازم هستند. برای نمایش میزها و تخته­سیاه­ها باید از نورپردازی موضعی استفاده کرد.
  • آزمایشگاه متفاوت از کلاس درس است. میزها در آزمایشگاه ثابت و سطوح آن‌ها معمولاً بسیار تیره هستند. اگر ارتفاع سقف­ها کافی باشد، سیستم نورپردازی غیرمستقیم به دلیل به حداقل رساندن خیرگی انعکاسی و تأمین درجۀ زیاد درخشندگی برای سطوح عمودی مناسب است. اگر ارتفاع سقف­ها کم باشد، باید از سیستم نورپردازی مستقیم استفاده کرد.
  • کتابخانه: در فضای مطالعۀ عمومی کتابخانه، می‌توان از نورپردازی عمومی منابع نور فلورسنت و متال­هالید برای تمام سطوح استفاده کرد؛ اما استفاده از نورپردازی عمومی با سطح کم و نورپردازی موضعی برای میزها و اتاقک­های مطالعه راه­حلی با بهره‌وری انرژی بیشتر است. شدت روشنایی قفسه­ها از طریق لامپ­های فلورسنت با ارتفاع کمتر از 6/0 متر از بالای آن‌ها بهتر تأمین می‌شود.
  • محل تحویل غذا: سطوح تحویل غذا برای تأکید بر نظافت و افزایش جذابیت غذاها باید به‌خوبی روشن باشند. نمود رنگ غذاها برای افزایش ظاهر اشتهاآور مهم است. در این صورت، باید از لامپ‌های فلورسنت یا لامپ­های متال­هالید با دمای رنگ 3100 کلوین در سطوح تهیه، تحویل و صرف غذا استفاده کرد.

با مقایسۀ سیستم نورپردازی در دانشگاه‏های منطقۀ 6 تهران شامل دانشگاه تهران، دانشگاه تربیت‌مدرس و دانشگاه صنعتی امیرکبیر با این الزامات، کمبودها و نقاط ضعف این سیستم­ها شناسایی شده­اند. یکی از ضعف­های سیستم نورپردازی در دانشگاه‏های این منطقه، برای مثال در دانشکدگان مدیریت دانشگاه تهران، طراحی نشدن سیستم نورپردازی بر اساس هماهنگی با عملکردهای مختلف موجود است. در کلاس­های درس، کتابخانه، سالن سخنرانی، پلکان، راهرو­ها و فضاهای دیگر، از یک آرایش ثابت نورپردازی استفاده شده است؛ در حالی که ارزش این فضاها و خدماتی که ارائه می­دهند یکسان نیستند (شکل‌های 2 تا 4). این آرایش از تجهیزات دارای دو لامپ فلورسنت Tشکل با نور رو به پایین ساخته شده است. همچنین، به طراحی سیستم نورپردازی بر اساس فعالیت­های مختلف موجود در یک فضای ویژه همچون کلاس درس نیز توجه نشده است و برای تمام آن فعالیت­ها، همین آرایش تکرار شده است. در برخی از ساختمان­های آموزشی دیگر، همچون دانشکدۀ هنر دانشگاه تربیت مدرس، از تجهیزات دارای دو لامپ فلورسنت Uشکل به صورت توکار استفاده شده است؛ اما همچنان به هماهنگی با بخش­های مختلف و فعالیت­های متفاوت موجود در هر بخش توجه نشده است (شکل 5).

 

شکل 2- دانشکدگان مدیریت دانشگاه تهران (منبع: نویسندگان)

 

شکل 3- کلاس درس در دانشکدگان مدیریت دانشگاه تهران (منبع: نویسندگان)

شکل 4- راهرو­ها در دانشکدگان مدیریت دانشگاه تهران (منبع: نویسندگان)

شکل 5- نمایشگاه طرح و رنگ در دانشکدۀ هنر دانشگاه تربیت مدرس (http://tech.modares.ac.ir)

 ضعف دیگر سیستم نورپردازی در دانشگاه‏های منطقۀ 6 تهران فراهم کردن شدت روشنایی افقی و عمودی یکسان در تمام بخش­ها و فضاها است، هرچند فضاهای حساس با امور بینایی دشوار و دقیق همچون کارگاه­ها، آزمایشگاه­ها و آتلیه­های ترسیم فنی، به‌شدت به روشنایی بیشتر و سیستم نورپردازی بدون سایه نیاز دارند.

عدم استفادۀ بهینه از نور طبیعی برای کاهش مصرف انرژی ضعف دیگر است. حتی در برخی از فضاهای آموزشی این منطقه از نور طبیعی به طور نامناسب استفاده شده است که باعث ایجاد خیرگی شدید در محیط می­شود و حتی امور بینایی ساده را نیز مختل می­کند. برای نمونه، این خیرگی در دانشکدگان مدیریت دانشگاه تهران قابل مشاهده است (شکل‌های 6 و 7). علاوه بر این، در بیشتر دانشگاه‏های منطقۀ 6 تهران، سیستم کنترل برای ایجاد هماهنگی بین نور طبیعی و نورپردازی الکتریکی وجود ندارد؛ به همین دلیل، لامپ­های الکتریکی معمولاً با وجود نور شدید از پنجره­ها روشن هستند. برای استفادۀ بهینه از نور طبیعی، توجه به جهت­گیری، سایه­بان­ها و پوشش گیاهی اهمیت دارد و میزان نور طبیعی باید با کرکره­های خودکار و هوشمند تنظیم شود تا باعث خیرگی نشود. همچنین، سیستم­های کنترل می­توانند بر اساس نور طبیعی موجود در ساعت‌های مختلف، شدت روشنایی سیستم نورپردازی الکتریکی را تنظیم کنند.

ضعف دیگر سیستم نورپردازی در دانشگاه‏های منطقۀ 6 تهران عدم طراحی بر اساس هندسه، آرایش فضایی، تناسبات و مبلمان هر بخش است. این موضوع به ویژه موقع استفاده از لپ­تاپ­ها و تبلت­ها و سایر تجهیزات دارای صفحه‌نمایش دیجیتال محسوس است؛ زیرا نور می­تواند از این صفحات منعکس شود و خیرگی انعکاسی را ایجاد کند. انعطاف­ناپذیری در فضاهای آموزشی این ضعف را تشدید می­کند.

شکل 6- خیرگی در سالن اصلی دانشکدگان مدیریت دانشگاه تهران (منبع: نویسندگان)

شکل 7- خیرگی در پلکان دانشکدگان مدیریت دانشگاه تهران  (منبع: نویسندگان)

در طراحی سیستم نورپردازی در دانشگاه‏های منطقۀ 6 تهران، از نور به عنوان یک ملاحظۀ مهم در طراحی معماری استفاده نشده است. اگر نورپردازی در طراحی معماری لحاظ شود، می­تواند حس­های مختلف همچون پذیرش، حرکت، سکون، سکوت و جنبش را ایجاد کند.

راه‌حل‌های ارتقای کیفیت نورپردازی بر اساس تحلیل فضاهای آموزشی در دانشگاه فناوری و طراحی سنگاپور

برای ارائۀ راه­حل برای ضعف­های موجود در سیستم نورپردازی در دانشگاه‏های منطقۀ 6 تهران، نمونه‏های موردی بسیاری بررسی و تحلیل شده‏اند. جدول (3) پنج نمونۀ بررسی‌شده را ارائه کرده است. به دلیل جامع بودن راه‏حل‏های به‌کاررفته و هماهنگی با فناوری‏های کشور ایران، سیستم نورپردازی در سه نوع فضای آموزشی شامل لابراتورهای رایانه، فضاهای یادگیری مشارکتی و سالن­های سخنرانی در دانشگاه فناوری و طراحی سنگاپور به طور ویژه معرفی و تحلیل شده‏ است. این دانشگاه دارای دو ساختمان هفت‌طبقه است. هر ساختمان دارای دو حیاط مرکزی به شکل هشت­ضلعی است (شکل‌های 8 و 9). هر حیاط با فضاهای آموزشی و فضاهای اداری احاطه شده است. شکل (10) ویژگی­های تمام هشت فضای آموزشی شامل ابعاد، آرایش فضایی و جهت­گیری را ارائه کرده است. تمام هشت فضای آموزشی دارای مصالح داخلی مشابه هستند؛ زیرا در دانشگاه یکسان قرار گرفته­اند. دو لابراتور رایانه، سه فضای یادگیری مشارکتی و سالن سخنرانی 6 دارای دیوارهای سفید یکسان، ستون­های سفید، سقف­های معلق سفید و سقف­های مشکی فوقانی هستند. سالن­های سخنرانی 7 و 8 دارای دیوارها و سقف­های ارغوانی و صندلی­های مشکی هستند. دو لابراتور رایانه و سه فضای مشارکتی با راهروهای باز محدود شده­اند. این راهروها دارای کف­های بتنی، دیوارهای سفید و قطعات ارغوانی و سبز هستند.

جدول 3- نمونه‏های موردی بررسی‌شده در زمینآ کیفیت نورپردازی در محیط­های آموزشی (منبع: نویسندگان)

نویسندگان

سال انتشار

پایگاه داده‏ای

نمونۀ موردی

میونز گالیانو و همکاران (Munoz-Galeano et al., 2025)

2025

Sciencedirect

301 مدرسه در کالی کلمبیا

زعفرانچی و سوزر (Zafaranchi & Sozer, 2024)

2024

Sciencedirect

مؤسسۀ انرژی دانشگاه صنعتی استانبول در ساریر ترکیه

البو و همکاران (Albu et al., 2023)

2023

Sciencedirect

کلاس‏های آموزشی در دانشکدۀ مهندسی خدمات ساختمان در دانشگاه فنی کلوژ-نپوکای رومانی

خانی و همکاران (Khani et al., 2022)

2022

Sciencedirect

مدارس اقلیم گرم و مرطوب جزیرۀ قشم

گورگولو و همکاران (Gorgulu & Kocabey, 2020)

2020

Sciencedirect

دانشکدۀ ایستیکلال در دانشگاه مهمت آکیف ارسوی در بوردور ترکیه

 

شکل 8- موقعیت هشت فضای آموزشی در دانشگاه فناوری و طراحی سنگاپور (Kong & Jakubiec, 2021)

 

شکل 9- نمایی از حیاط مرکزی در دانشگاه فناوری و طراحی سنگاپور (https://archello.com)

شکل 10- آرایش هشت فضای آموزشی در دانشگاه فناوری و طراحی سنگاپور (Kong & Jakubiec, 2021)

یکی از ضعف­های سیستم نورپردازی در دانشگاه‏های منطقۀ 6 تهران استفادۀ نامناسب از نور طبیعی است که باعث ایجاد خیرگی شدید در فضاها می­شود؛ در حالی که حیاط‌های مرکزی، جهت گیری مناسب فضاها نسبت به نور مطلوب، پنجره­ها با نسبت مناسب، سایه­بان­های کاربردی و پوشش گیاهی باعث استفادۀ بهینه و بدون خیرگی از نور طبیعی در فضاهای آموزشی دانشگاه فناوری و طراحی سنگاپور شده­اند. دو لابراتور رایانه (شکل 11) و سه فضای یادگیری مشارکتی (شکل‌های 12 و 13) در جبهه­های روبه‌رو دارای پنجره هستند. نسبت پنجره به دیوار آن‌ها از 48 تا 73 درصد و قابلیت انتقال نور مرئی مصالح شیشه­ای آن‌ها از 42 تا 84 درصد است. این پنج فضای آموزشی دارای سایه­بان با عمق 1/2 تا 5/2 متر هستند که به طور مؤثر مانع تابش مستقیم خورشید می­شود. هیچ کدام از پنج فضای آموزشی دارای سیستم کنترل نور طبیعی برای طراحی نورپردازی الکتریکی نیستند. نماهای شمال­شرقی در فضاهای یادگیری مشارکتی 3 و 5، رو به شهر و بدون مانع دید از ساختمان­های مجاور هستند. سه فضای آموزشی دیگر در مرکز بلوک­های ساختمان قرار گرفته­اند. در این صورت، دو جبهۀ آن‌ها دارای پنجرۀ رو به نمای حیاط مرکزی هستند. سالن­های سخنرانی 7 و 8 (شکل 14) دارای آرایش یکسان هستند؛ اما در طبقات مختلف قرار گرفته­اند. سه سالن سخنرانی دارای پنجرۀ خارجی نیستند و به نور طبیعی دسترسی ندارند. آن‌ها فقط از لامپ­های فلورسنت سقفی استفاده می­کنند.

شکل 11- لابراتور رایانه در دانشگاه فناوری و طراحی سنگاپور (https://archello.com)

 

شکل 12- فضای یادگیری مشارکتی در دانشگاه فناوری و طراحی سنگاپور (https://archello.com)

 شکل 13- فضای یادگیری مشارکتی در دانشگاه فناوری و طراحی سنگاپور (https://archello.com)

طراحی سیستم نورپردازی بدون توجه به هندسه، آرایش فضایی، تناسبات و مبلمان، یکی از ضعف­های سیستم نورپردازی در دانشگاه‏های منطقۀ 6 تهران است؛ در حالی که سیستم نورپردازی در دانشگاه فناوری و طراحی سنگاپور بر این اساس، طراحی و در صورت لزوم اصلاح شده است. برای نمونه، ابتدا صفحه‌نمایش­ها در دو لابراتور رایانه به موازات پنجره­ها آرایش یافته بودند. در این صورت، دانشجویان رو به یک جبهه از پنجره­ها و پشت به جبهۀ دیگر بودند. دانشجویان در این لابراتورها، سخنرانی‌های برخط را دریافت و بر تکالیف درسی برخط به صورت فردی یا گروهی کار می­کردند. کنگ و جاکوبیس[xviii] در سال 2021 میلادی، کیفیت ذهنی و عینی نورپردازی در هشت فضای آموزشی به ویژه لابراتورهای رایانه را ارزیابی کرده­اند. بر اساس اطلاعات فضایی و نورپردازی، مدل­های نور طبیعی و تحلیل پاسخ­های 333 دانشجو به پرسشنامه­ها، در لابراتورهای رایانه، نور طبیعی همراه با خیرگی توزیع یافته بود. در این لابراتورها، متوسط شدت روشنایی افقی 6/128 لوکس و متوسط شدت روشنایی عمودی 4/120 لوکس بود. 60 درصد از دانشجویان میزان نور طبیعی را کافی دانسته­اند؛ اما 36 درصد از دانشجویان افزایش سطوح روشنایی را مطلوب دانسته­اند و 6/24 درصد از دانشجویان خیرگی غیرقابل تحمل را تجربه کرده­اند. صفحه‌نمایش­ها به موازات پنجره‌های دوجبهه بودند. انعکاس نور در صفحه‌نمایش­ها منبع اصلی خیرگی بود که 3/71 درصد از دانشجویان به آن اشاره کرده‌اند. در این صورت، آرایش مجدد صفحه‌نمایش­ها عمود بر پنجره­ها توانست خیرگی انعکاسی را به طور مؤثر کاهش دهد (شکل 11).

انعطاف­پذیری در فضاهای آموزشی راه­حلی برای خیرگی مستقیم و انعکاسی است که در دانشگاه‏های منطقۀ 6 تهران لحاظ نشده است؛ در حالی که در دانشگاه فناوری و طراحی سنگاپور، آرایش میزها در سه فضای یادگیری مشارکتی بر اساس نیازهای سخنرانی، انعطاف­پذیر است. موقعیت دانشجویان در ارتباط با پنجره­ها در هر درس ممکن است متفاوت باشد. دانشجویان سخنرانی­ها را دریافت می­کنند و بر تکالیف درسی به صورت فردی یا گروهی کار می­کنند. فضاهای یادگیری مشارکتی بدون صفحه‌نمایش­ها با اندکی توزیع نور طبیعی بیشتر همراه هستند. متوسط شدت روشنایی افقی آن‌ها 1/110 لوکس و متوسط شدت روشنایی عمودی آن‌ها 2/184 لوکس است. 60 درصد از دانشجویان شرایط نور طبیعی را مناسب دانسته­اند. 37 درصد از دانشجویان افزایش سطوح روشنایی را مطلوب دانسته­اند. دانشجویان توانایی بازآرایش میزها و صندلی­ها را دارند. در این صورت، فقط 2/15 درصد از آنان خیرگی ناراحت­کننده را تجربه کرده­اند. پنجره­ها بر اساس گزارش 3/58 درصد از ساکنان، منبع اصلی خیرگی هستند (Kong & Jakubiec, 2021).

شکل 14- سالن سخنرانی در دانشگاه فناوری و طراحی سنگاپور (https://archello.com)

سالن­های سخنرانی نورپردازی الکتریکی ثابت دارند؛ به گونه­ای که متوسط شدت روشنایی افقی آن‌ها 2/372 لوکس و متوسط شدت روشنایی عمودی آن‌ها 2/187 لوکس است. 6/26 درصد از دانشجویان شرایط نورپردازی الکتریکی را بسیار درخشان و 24 درصد از آنان این شرایط را با عدم راحتی همراه دانسته­اند. 7/55 درصد از دانشجویان کاهش سطوح روشنایی را مطلوب دانسته­اند. 2/15 درصد از دانشجویان خیرگی ناراحت­کننده یا غیرقابل تحمل را تجربه کرده­اند. لامپ­های موجود بر اساس گزارش 57 درصد از دانشجویان، منبع اصلی خیرگی هستند. در این صورت، برای ایجاد شرایط نورپردازی راحت و حفاظت انرژی، می­توان لامپ­های الکتریکی را کمتر به کار برد (Kong & Jakubiec, 2021).

اعتبارسنجی راه‏حل‏های ارائه‌شده برای ارتقای کیفیت سیستم نورپردازی آموزشی با روش ارزیابی هزینۀ چرخۀ زندگی

در این بخش، راه‏حل‏های ارائه‌شده در بخش قبل به ویژه در ارتباط با استفادۀ بهینه از نور طبیعی، اعتبارسنجی شده‏اند. یک راهرو معمول در ساختمان آموزشی دارای جهت‏گیری شمالی - جنوبی با طول 26 متر، عرض 5/2 متر و ارتفاع 3 متر در نظر گرفته شده است. کلاس‏های درس در دو طرف این راهرو فرض شده‏اند. از روش ارزیابی هزینۀ چرخۀ زندگی برای مقایسۀ سه گزینۀ نورپردازی در این راهرو استفاده شده است. گزینۀ اول شامل سیستم نورپردازی متداول در این راهروهاست. گزینه‌های دوم و سوم بر اساس نظریۀ بهبود سیستم نورپردازی تعریف شده‏اند. در این نظریه، بهره‏وری انرژی، تجهیزات نورپردازی، هزینه‏های نگهداری و کیفیت و نمود نورپردازی در نظر گرفته شده‏اند. یکی از این دو گزینه از تغییر وضعیت سیستم نورپردازی بر اساس حرکت افراد در راهرو و گزینۀ دیگر از حسگر نور طبیعی و حفظ شدت روشنایی در سطح مورد نیاز استفاده کرده است. 

ارزیابی هزینۀ چرخۀ زندگی به عنوان روش اقتصادی برای ارزیابی پروژه لحاظ می‏شود و می‌توان از آن برای پشتیبانی از تصمیم‌های هزینه‌محور بلندمدت استفاده کرد (Sanchez-Silva & Klukte, 2016). هزینۀ کل پروژه به سه عامل بستگی دارد. عامل اول شامل سرمایه‏گذاری در سیستم مدنظر از طراحی تا اجرای کامل است. عامل دوم هزینه‏های لازم برای بهره‏برداری و نگهداری از سیستم را پوشش می‏دهد. عامل سوم هزینۀ انرژی مصرف‌شده توسط سیستم را در بر می‏گیرد (Sanchez-Silva & Klukte, 2016). در این صورت، هزینۀ کل چرخۀ زندگی برای سیستم نورپردازی با معادلۀ (1) تعیین می‏شود. در این معادله، Total cost هزینۀ کل چرخۀ زندگی، Investment هزینۀ سرمایه‏گذاری، Maintenance هزینۀ نگهداری، Annual energy هزینۀ برق سالانه و Fpv ضریب ارزش فعلی است (International Commission on Illumination, 1996).

(1)

Total cost = ∑Investment+

∑Fpv*Maintenance+∑Fpv*Annual energy

 

هزینۀ نگهداری و مصرف برق معمولاً به تغییر زمانی ارزش پول وابسته است. این تغییر با استفاده از ضریب Fpv لحاظ شده است. این کمیت شامل تغییر ارزش پول در دورۀ زمانی معین است و بر اساس معادلۀ (2) محاسبه می‏شود. در این معادله، Dr نرخ تورم برحسب درصد، Eapch تغییر قیمت برق سالانه برحسب درصد و tu مدت زمان استفاده برحسب سال است.

(2)

Fpv=1/Dr*(1-(1+Eapch)/(1+Dr))tu

 

هزینۀ سرمایه‏گذاری بر اساس معادلۀ (3) محاسبه می‏شود. در این معادله، Investment cost هزینۀ سرمایه‏گذاری، Nrst تعداد فضاهای دارای کاربری یکسان، N1 تعداد تجهیزات نورپردازی، P1 هزینۀ هر کدام از تجهیزات نورپردازی، MLI هزینۀ مصالح و کارگران به‌ازای هر کدام از تجهیزات و Cecd هزینۀ وسایل کنترل خارجی است.

(3)

Investment cost=

Nrst*(N1*(P1 + ML1))+Cecd

 

هزینۀ برق مصرفی بر اساس معادلۀ (4) محاسبه می‏شود. در این معادله، Annual energy هزینۀ برق سالانه، Ep هزینۀ برق، E1 توان تجهیزات نورپردازی برحسب وات، TRFc ضریب کاهش کل با کنترل و ho ساعت‌های عملیات است.

(4)

Annual energy= Ep*(Nrst*N1*E1*TRFc*ho)/1000

 

TRFc در معادلۀ بالا شامل تأثیر درجه‏های مختلف کنترل نورپردازی است و بر اساس معادلۀ (5) محاسبه می‏شود. در این معادله، Rm ضریب کاهش کنترل دستی، Rp ضریب کاهش کنترل تشخیص حضور افراد و Rd ضریب کاهش کنترل نور طبیعی است.

(5)

TRFc = Rm * Rp * Rd

 

ارزیابی هزینۀ چرخۀ زندگی اطلاعاتی دربارۀ تأثیر سیستم بر محیط‏زیست را فراهم می‏کند. امکان محاسبۀ تأثیر کل بهره‏برداری سیستم وجود دارد. ارزش این تأثیر با معادلۀ (6) محاسبه می‏شود. در این معادله، Climate impact تأثیر اقلیمی سیستم برحسب کیلوگرم دی‏اکسیدکربن، Energy usage مصرف انرژی در فضاهای مدنظر برحسب کیلووات‏ساعت و CIeu تأثیر اقلیمی مصرف انرژی برحسب کیلوگرم دی‏اکسیدکربن بر کیلووات‏ساعت است.

(6)

Climate impact = ∑Energy usage*CIeu

 

در معادلۀ بالا، Energy usage با استفاده از معادلۀ (7) محاسبه می‏شود.

(7)

Energy usage= Nrst*N1*E1*TRFc*ho/1000

 

ضریب مهم دیگر شاخص عددی انرژی نورپردازی (LENI)[xix] است. این شاخص با معادلۀ (8) محاسبه می‏شود که A در آن، مساحت فضای مدنظر برحسب متر مربع است.

(8)

LENI=∑Nrst*N1*E1*TRFc*ho/1000/A

 

بر اساس این معادلات، در نرم‏افزار اکسل، مدلی ساخته شده است که نتایج ارزیابی هزینۀ چرخۀ زندگی برای گزینه‏های نورپردازی منتخب را ارائه می‌کند. گزینۀ اول شامل 6 مورد از تجهیزات نورپردازی است که هر کدام از این تجهیزات شامل 4 لامپ فلورسنت با توان 18 وات است؛ بنابراین، توان هر کدام از این تجهیزات 72 وات و توان کل سیستم نورپردازی نصب‌شده 432 وات است. شار نوری هر لامپ 1350 لومن است. در این صورت، شار نوری هر کدام از تجهیزات برابر 5400 لومن است. این سیستم نورپردازی فاقد کنترل ویژه است و فقط با دو سوییچ راهرو روشن و خاموش می‏شود. بر اساس محاسبات انجام‌شده، مصرف برق سالانه در این گزینۀ نورپردازی برابر 8/1576 کیلووات ساعت است.

دو گزینۀ بهبود سیستم نورپردازی بر اساس استفاده یا عدم استفاده از نور طبیعی تعریف شده‏اند. گزینۀ دوم بر اساس عدم وجود نور طبیعی و استفاده از دیودهای نورگسیل (LED)[xx] و حسگرهای حرکتی تعریف شده است. حسگرهای حرکتی بین لامپ‏ها توزیع شده‏اند و پوشش فضایی کافی برای تشخیص حرکت را فراهم کرده‏اند. اگر بعد از 60 ثانیه حرکتی ثبت نشود، لامپ‏ها خاموش می‏شوند. در این صورت، هر گونه تغییر شخصی در سیستم روشنایی حذف می‌شود و لامپ‏ها فقط با تشخیص حضور افراد در راهرو روشن می‏شوند. بر اساس محاسبات انجام‌شده، مصرف برق سالانه در این گزینۀ نورپردازی تقریباً برابر 140 کیلووات ساعت است.

گزینۀ سوم بر اساس وجود نور طبیعی، استفاده از دیودهای نورگسیل، اندازه‏گیری شدت روشنایی و کنترل فعال آن تعریف شده است. سه پنجرۀ سقفی در یک طرف راهرو فرض شده‏اند. در این سیستم، شدت روشنایی راهرو در سطح ثابت 100 لوکس کنترل می‏شود. طراحی کنترل بر اساس اطلاعات منابع نور موجود، نور طبیعی و حرکت افراد در راهرو است. بر اساس محاسبات انجام‌شده، مصرف برق سالانه در این گزینۀ نورپردازی تقریباً برابر 74 کیلووات ساعت است. جدول (4) خلاصه‏ای از ویژگی‏های مختلف لامپ‏های استفاده‌شده در سه سیستم نورپردازی را ارائه کرده است.

بر اساس محاسبات انجام‌شده، شاخص عددی انرژی نورپردازی برای گزینه‌های اول تا سوم به‌ترتیب برابر 11، 2 و 1 است. همچنین، استفاده از دیود نورگسیل و حسگر حرکتی میزان مصرف برق را از 8/1576 به 140 کیلووات‏ساعت در سال و اضافه شدن وسیلۀ کنترل نور طبیعی میزان مصرف برق را از 140 به 74 کیلووات‏ساعت در سال کاهش می‏دهد. بر اساس تعرفۀ برق در سال 1403، هزینۀ انرژی برای گزینۀ اول به طور تقریبی برابر 130،000 تومان، برای گزینۀ دوم برابر 12،000 تومان و برای گزینۀ سوم برابر 6،100 تومان است. 

 

 

جدول 4- ویژگی‏های لامپ‏های استفاده‌شده در سه سیستم نورپردازی (Belany et al., 2021)

انواع

لامپ فلورسنت گزینۀ اول

دیود نورگسیل گزینۀ دوم

دیود نورگسیل گزینۀ سوم

توان برحسب وات

18

10

10

شار نوری برحسب لومن

1350

1000

1000

طول عمر برحسب ساعت

20000

40000

50000

شناسۀ نمود رنگ

85

80

80

دمای رنگ برحسب کلوین

4000

4000

3500

نتیجه ­گیری

هدف از این تحقیق، بررسی کیفیت نورپردازی در دانشگاه‏های منطقه 6 تهران و بخش­های مختلف آن همچون کلاس درس، کارگاه، فضای چند منظوره، سالن سخنرانی و سالن ورزشی، بر اساس الزامات و استانداردهای بین­المللی بود. بر اساس یافته­های تحقیق، سیستم نورپردازی در دانشگاه‏های منطقه 6 تهران دارای کمبودها و ضعف­های بسیار است. این کمبودها و ضعف­ها عبارتند از: (1) طراحی سیستم نورپردازی بدون توجه به عملکردهای مختلف و در نظر گرفتن آرایش ثابت برای تمام بخش­ها، (2) طراحی سیستم نورپردازی ثابت در هر فضای آموزشی همچون کلاس درس بدون توجه به فعالیت­های مختلف موجود در آن، (3) استفاده نامناسب از نور طبیعی بدون توجه به الزامات آن و ایجاد خیرگی شدید ناشی از آن، (4) طراحی سیستم نورپردازی بدون توجه به هندسه، آرایش فضایی، تناسبات و مبلمان هر بخش، (5) انعطاف­ناپذیری در بخش­های آموزشی در ارتباط با سیستم نورپردازی و (6) عدم استفاده از پتانسیل سیستم نورپردازی برای ایجاد محیط بصری خوشایند و مفهوم­سازی.

همچنین، در این تحقیق مشخص شد که آرایش فضایی و چیدمان مبلمان می­توانند تأثیر قابل توجه­ای بر کیفیت نورپردازی داشته باشند. اگر صفحه نمایش­ها در لابراتور رایانه به موازات پنجره­ها، قرار گیرند یابند منبع خیرگی خواهند بود اما اگر عمود بر پنجره­ها، قرار گیرند این مشکل رفع خواهد شد. لامپ­ها در سالن سخنرانی می­توانند منبع خیرگی باشند اما با انتخاب تعداد و موقعیت مناسب آنها، کیفیت نورپردازی افزایش می‌یابد. در کلاس درس، انعطاف­پذیر بودن صندلی­ها و میزها می­تواند باعث حذف خیرگی شود.

همچنین، در این پژوهش الزامات نورپردازی برای فضاهای مختلف آموزشی مشخص شدند. برای کلاس درس و سالن سخنرانی، سیستم نورپردازی غیرمستقیم با پراکندگی خوب و استفاده از کنترل­کننده­ها، توصیه می­شود. برای کارگاه، نورپردازی مستقیم-غیرمستقیم و برای گالری هنری، ترکیب نورپردازی عمومی و موضعی، کاربرد دارد. فضای چند منظوره و سالن ورزشی به دلیل فعالیت­های مختلف به نورپردازی انعطاف­پذیر از طریق تضعیف نور، نیاز دارند. در آزمایشگاه، در صورت ارتفاع کافی سقف می­توان از سیستم نورپردازی غیرمستقیم برای کاهش خیرگی و تأمین درخشندگی مناسب، استفاده کرد. در کتابخانه، استفاده از ترکیب نورپردازی عمومی و موضعی، تأکید می­شود.

یافته­های این تحقیق، نتایج مطالعه هیل و ایپس در سال 2010 میلادی را تأیید می‏کند که بر تأثیر شرایط نورپردازی بر ارزیابی­های دانشجویان از فضاهای آموزشی تأکید کرده­اند (Hill & Epps, 2010). همچنین، یافته­های این مطالعه، نتایج پژوهش انجام شده توسط ریسیاردی و همکارانش در سال 2018 میلادی را تأیید می­کند که به همبستگی بین متوسط شدت روشنایی و آسایش بصری در فضاهای آموزشی، تأکید کرده­اند (Ricciardi & Buratti, 2018). لازم به ذکر است که یافته‏های این دو مطالعه و مطالعات ذکرشده دیگر در بخش پیشینه تحقیق، مربوط به مناطق جغرافیایی دیگر است؛ یافته‏های تحقیق حاضر با عیب‏یابی سیستم‏های نورپردازی در دانشگاه‏های تهران، تربیت مدرس و صنعتی امیرکبیر بدست آمده است و منحصر به کشور ایران است و راه‏حل‏های مناسب برای نقاط ضعف موجود در این سیستم‏های نورپردازی ارائه شده‏اند. علاوه بر این، راه‏حل‏های ارائه شده مربوط به کشورهای دیگر بر اساس شرایط خاص جغرافیایی، اقتصادی، اجتماعی و فرهنگی ایران و موانع موجود (Kazemi & Kazemi, 2022 ; Kazemi & Udall, 2023)، اعتبارسنجی شده‏اند. 

برای تحقیقات آینده، بررسی دقیق کیفیت نورپردازی در بخش­های ساختمانی دیگر همچون ساختمان‌های اداری و تجاری، پیشنهاد می­شود. 

 

[i] Life Cycle Cost Assessment

[ii] Hill & Epps

[iii] Lee

[iv] Ricciardi & Buratti

[v] Yan

[vi] Bian & Ma

[vii] Chiou

[viii] Yildiz

[ix] Cali

[x] Sariyer

[xi] Cluj-Napoca

[xii] Istiklal

[xiii] Mehmet Akif Ersoy

[xiv] Burdur

[xv] The Singapore University of Technology and Design

[xvi] Analytic Hierarchy Process

[xvii] Illuminating Engineering Society of North America

[xviii] Kong & Jakubiec

[xix] Lighting Energy Numeric Indicator

[xx] Lighting Emitting Diode

مهدوی­نژاد، محمدجواد، و پورفتح‌اله، مائده (1394). فناوری­های جدید نورپردازی و ارتقای حس تعلق شهروندان (مطالعۀ موردی: بدنه­های شهری تهران). پژوهش­های جغرافیای انسانی، 47(1)، 131-141.
مهدوی­نژاد، محمدجواد، ارباب­زاده، مژگان، و ارباب، مریم (1397). نقش معماری نور و نورپردازی ابنیه در آوازه­سازی و مدیریت چشم­انداز شبانۀ شهری. مدیریت شهری، 53 (17)، 290-269.
موحدی، یزدان (1398). تأثیر طراحی بهینۀ فضای آموزشی بر ارتقای خلاقیت. نشریۀ علمی - پژوهشی فناوری آموزش، 13(3)، 529-535.
کاظمی، محمد، و کاظمی، عالیه (1403). بررسی سیستم نورپردازی در شهرک صنعتی چرمشهر بر اساس الزامات بین‏المللی و پیشنهاد راه‏حل برای ارتقای آن. فصلنامۀ پژوهش‏های سیاست‏گذاری و برنامه‏ریزی انرژی، 10(2)، 91-65.
Albu, H., Beu, D., Rus, T., Moldovan, R., Domnitam F., & Vilcekova, S. (2023). Life cycle assessment of LED luminaire and impact on lighting installation – A case study. Alexandria Engineering Journal, 80, 282-293.
Belany, P., Hrabovsky, P., & Kolkova, Z. (2021). Combination of lighting retrofit and life cycle cost analysis for energy efficiency improvement in buildings. Energy Reports, 7, 2470-2483.
Bellia, L., Spado., G., Pedace, A., & Fragliasso, F. (2015). Methods to evaluate lighting quality in educational environments. Energy Procedia, 78, 3138-3143. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2015.11.770
Bian, Y., & Ma, Y. (2018). Subjective survey & simulation analysis of time-based visual comfort in daylit spaces. Build Environ, 131, 63-73.
Bonomolo, M., Baglivo, C., Bianco, G., Congedo, P.M., & Beccali, M. (2017). Cost optimal analysis of lighting retrofit scenarios in educational buildings in Italy.  Energy Procedia, 126, 171-178.
Cabrera, D. F. M., & Zareipour, H. (2013). Data association mining for identifying lighting energy waste patterns in educational institutions. Energy and Buildings, 62, 210-216.
Cajochen, C., Munch, M., Kobialka, S., Krauchi, K., Streiner, R., Oelhafen, P., et al. (2005). High sensitivity of human melatonin, alertness, thermoregulation, and heart rate to short wavelength light. The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism, 90(3), 1311-1316.
https://doi.org/10.1210/jc.2004-0957
Castilla, N., Higuera-Trujillo, J., & Llinares, C. (2024). Virtual reality-based study assessing the impact of lighting on attention in university classrooms. Journal of Building Engineering, 86.
Castilla, N., Llinares, C., Bisegna, F., Blanca-& Gimenez, V. (2018). Emotional evaluation of lighting in university classrooms: A preliminary study. Frontiers of Architectural Research, 7, 600-609. https://doi.org/10.1016/j.foar.2018.07.002
Chiou, Y. S., Saputro, S., & Sari, D. P. (2020). Visual comfort in modern university classrooms. Sustainability, 12(9). https://doi.org/10.3390/su12093930
Duijnhoven, J., Aartsm M., Aries, M., Rosemann, A., & Kort, H. (2019). Systematic review of the interaction between office light conditions and occupational health: Elucidating gaps and methodological issues. Indoor Built Environ, 29(2), 152-174.
Elbellahy, S., Alotaibi, B. S., & Abuhussain, M. A. (2024). Field measurements of post-operation evaluation of daylighting and thermal comfort in hot and arid climates: A pilot study of three educational buildings on the Najran University campus in Saudi Arabia. Journal of Building Engineering, 82.
Emara, M. E., Mayhoub, M., Mahmoud, H. A., Mesloub, A., & Alnaim, M. M., (2024). Lighting impact on architecture student experience in higher education buildings in Egypt.  Alexandria Engineering Journal, 108, 108-121.
Gorgulu, S., & Kocabey, S. (2020). An energy saving potential analysis of lighting retrofit scenarios in outdoor lighting systems: A case study for a university campus. Journal of Cleaner Production, 260.
Hill, M. C., & Epps, K. K. (2010). The impact of physical classroom environment on student satisfaction and student evaluation of teaching in the university environment. Academy of Educational Leadership Journal, 14(4), 65-79.
International Commission on Illumination. (1996). Calculations for interior lighting: Basic Method. CIE publications. https://cie.co.at/
Kazemi, M., & Kazemi, A. (2022). Financial barriers to residential buildings' energy efficiency in Iran. Energy Efficiency, 15(5), Article 30, 1-15.
Kazemi, M., & Kazemi, A. (2024). Assessment of lighting systems in Charmshar industrial estate, in compliance with current requirements and standards, and proposed solutions for enhancement. Quarterly Journal of Energy Policy and Planning Research, 10(2), 65-91. [In Persian]
Kazemi, M., & Udall, J. (2023). Behavioral barriers to the use of renewable and energy-efficient technologies in residential buildings in Iran. Energy Efficiency, 16(7), 79, 1-16.
Khani, A., Khakzand, M., & Faizi, M. (2022). Multi-objective optimization for energy consumption, visual and thermal comfort performance of educational building (case study: Qeshm Island, Iran). Sustainable Energy Technologies and Assessments, 54, 102872.
Kong, Z., Jakubiec, J. A. (2021). Instantaneous lighting quality within higher educational classrooms in Singapore. Frontiers of Architectural Research, 10, 787-802.
Kong, Z., Zhang, R., Ni, J., Ning, P., Kong, X., & Wang, J. (2022). Towards an integration of visual comfort and lighting impression: A field study within higher educational buildings. Buildings and Environment, 216. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2022.108989
Leccese, F., Salvadori, G., Rocca, M., Buratti, C., & Belloni, E. (2020).  A method to assess lighting quality in educational rooms using analytic hierarchy process. Building and Environment, 168. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2019.106501
Lee, M. C., Mui, K. W., Wong, L. T., Chan, W. Y., Lee, E. W. M., & Cheung, C. T. (2012). Student learning performance and indoor environmental quality (IEQ) in air-conditioned university teaching rooms. Build. Environ, 48, 238-244.
Mahdavinejad, M. J., Arbab, M., & Arbab, M. (2019). The role of lighting architecture in nocturnal city branding and management. International Journal of Urban and Rural Management, 17(53), 269-290. [In Persian]
Mahdavinejad, M. J., & Pourfatollah, M.  (2015). New lighting technologies and enhancement in sense of belonging (Case study: Tehran buildings).   Human Geography Research ,  47(1), 131-141. [In Persian]
Michael, A., & Heracleous, C. (2017). Assessment of natural lighting performance and visual comfort of educational architecture in southern Europe: The case of typical educational school premises in Cyprus. Energy and Buildings, 140, 443-457.
Mills, P., Tomkins, S., & Schlangen, L. (2007). The effect of high correlated colour temperature office lighting on employee wellbeing and work performance. The Journal of Circadian Rhythms, 5(2), 45-48.
Movahedi, Y. (2019). The effect of optimal design of the learning space on creativity promoting. Technology of Education Journal, 13(3), 529-535. [In Persian]
Munoz-Galeano, A., Lopez-Estrada, S., & Arbona, A. (2025). High-crime environments and educational efficiency: A spatial case study. International Journal of Educational Research, 129.
Pradhan, S., Jang, Y., & Chauhan, H. (2024). Investigating effects of indoor temperature and lighting on university students’ learning performance considering sensation, comfort, and physiological responses. Building and Environment, 253.
Ricciardi, P., & Buratti, C. (2018). Environmental quality of university classrooms: Subjective and objective evaluation of the thermal, acoustic, and lighting comfort condition. Buil. Environ, 127, 23-36.
Roy, S., Satvaya, P., & Bhattacharya, S. (2024). Effects of indoor lighting conditions on subjective preferences of task lighting and room aesthetics in an Indian tertiary educational institution. Building and Environment, 249, 11119.
Samiou, A. I., Doulos, L. T., & Zerefos, S. (2022). Daylighting and artificial lighting criteria that promote performance and optical comfort in preschool classrooms. Energy and Buildings, 258.
Sanchez-Silva, M., & Klutke, G. A. (2016). Reliability and life-cycle analysis of deteriorating systems. Springer International Publishing.
https://doi.org/10.1007/978-3-319-20946-3
Souman, J. L., Tinga, A. M., Te Pas, S. F., Ee, R., & Vlaskamp, B. N. S. (2018). Acute alerting effects of light: A systematic literature review. Behave. Brain. Res., 337, 228-239.
Trivedi, D., & Badarla, V. (2019). Occupancy detection systems for indoor environments: A survey of approaches and methods. Indoor and Built Environment, 29(8), 1053-1069.
Yan, Y., Lee, T., Guan, Y., & Liu, X. (2012). Evaluation index study of students’ physiological rhythm effects under fluorescent lamp and LED. Adv. Mater. Res., 433-440, 4757-4764.
Yildiz, Y., Caner, I., Ilten, N., & Karaoglan, AD. (2018). Field study to analyse luminous comfort in classrooms. Proc. Instit. Civil Eng. Eng. Sustain., 171(3), 151-165. https://doi.org/10.1680/jensu.16.00001
Zafaranchi, M., & Sozer, H. (2024). Enhancing energy efficiency through hourly assessments of passive interventions in educational-office buildings: A case study in a Mediterranean climate. Energy Reports, 11, 423-441.