نازنین نصراللهی

افزایش مصرف انرژی در ساختمان‌های آموزشی و هم‌زمان ضرورت تأمین کیفیت محیطی مناسب برای فضاهای یادگیری، توجه به طراحی اقلیمی مدارس را بیش از پیش آشکار ساخته است. مدارس به‌عنوان فضاهایی با ساعات بهره‌برداری طولانی و جمعیت‌پذیری بالا، نقش مهمی در الگوی مصرف انرژی شهری دارند و کیفیت نور روز و شرایط آسایش حرارتی در آن‌ها می‌تواند تأثیر مستقیمی بر سلامت، تمرکز و عملکرد کاربران داشته باشد. این پژوهش با تمرکز بر شهر ایلام به‌عنوان منطقه‌ای با تابستان‌های گرم و خشک و حساس از نظر کنترل تابش خورشیدی و بار سرمایشی به بررسی هم‌زمان عملکرد انرژی، کیفیت نور روز و آسایش حرارتی مدارس می‌پردازد. روش تحقیق به‌صورت ترکیبی و شامل مطالعات میدانی و شبیه‌سازی است. در بخش میدانی، اندازه‌گیری روشنایی، دمای هوا و دمای سطوح با استفاده از لوکس‌متر، دیتالاگر و دماسنج صورت گرفت تا داده‌های واقعی برای تحلیل شرایط محیطی فراهم شود. در بخش شبیه‌سازی، عملکرد نور روز، آسایش حرارتی و مصرف انرژی با بهره‌گیری از افزونه‌های هانی‌بی و لیدی‌باگ در محیط گرس‌هاپر مورد ارزیابی قرار گرفت. شاخص‌های نور روز شامل DA ، sDA، UDIو DGP و شاخص‌های آسایش حرارتی PMV و PPD به‌عنوان معیارهای اصلی تحلیل انتخاب شدند. نمونه‌های موردی پژوهش شامل 14 مدرسه ابتدایی، دبیرستان و هنرستان (دخترانه و پسرانه) در شهر ایلام با ویژگی‌های مورفولوژیکی متفاوت است. در بخش مطالعات میدانی هنرستان فاطمیه که طی روزهای 27 تا 29 آبان 1404 انجام شد، نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که عملکرد نور روز در اغلب مدارس در سطح متوسط تا مطلوب قرار دارد؛ به‌طوری‌که مقادیر میانگین UDI در بازه 46 تا 69 درصد و میانگین sDA در برخی نمونه‌ها بیش از 90 درصد ثبت شده است. در مقابل، مدارس با پلان‌های عمیق و نسبت پنجره به دیوار نامتوازن، ضعف قابل توجهی در کیفیت نور روز نشان داده‌اند. از منظر آسایش حرارتی، هنرستان بسیج که شدت همبستگی بین شاخص نور روز و آسایش حرارتی آن 0.87 بوده، نسبت به دبیرستان آقا حسین‌ابن علی با همبستگی 0.93، شرایط نزدیک‌تری به وضعیت آسایش حرارتی خنثی نشان داده‌اند. در مقیاس فضای باز، شدت روشنایی حیاط مدارس در بازه‌ای بین 1000 تا 74000 لوکس و شاخص PET در دامنه‌ای از 6.8 تا حدود 40 درجه سانتی‌گراد متغیر بوده است؛ به‌گونه‌ای که مقادیر اوج در ساعات میانی روز (ساعت 13) و در نواحی آفتاب‌گیر ثبت شده‌اند. تحلیل مصرف انرژی بیانگر آن است که بار گرمایشی سهم غالب مصرف انرژی مدارس را تشکیل داده و حتی کم‌مصرف‌ترین نمونه با شدت مصرف 153.24 کیلووات‌ساعت بر مترمربع فاصله قابل‌توجهی با معیارهای مرجع جهانی دارد. تحلیل همبستگی نشان داد که افزایش نفوذ نور روز بدون به‌کارگیری راهبردهای کنترلی می‌تواند به تشدید ناپایداری حرارتی منجر شود. همچنین نتایج بیانگر آن است که نسبت سطح پوسته به حجم (S/V) به‌عنوان اثرگذارترین شاخص مورفولوژی، بیشترین ارتباط را با شاخص‌های آسایش حرارتی، نورروز و مصرف انرژی داشته است. در حالی‌که طراحی بهینه مورفولوژیکی با نسبت کشیدگی پلان (AR=1.41)، نسبت سطح به حجم پایین (S/V =0.279) و نسبت پنجره به دیوار کنترل‌شده در جهات شمال (0.0887)، جنوب (0.0936)، شرق (0.003) و غرب (0.0211)، امکان برقراری تعادل میان بهره‌گیری مؤثر از نور طبیعی و کاهش مصرف انرژی را فراهم می‌سازد. در مجموع، یافته‌های پژوهش فرضیه تحقیق را حمایت کرده و بر ضرورت اتخاذ رویکردی یکپارچه در طراحی مدارس اقلیمی با هدف ارتقای هم‌زمان کیفیت نور روز، آسایش حرارتی و بهینه‌سازی مصرف انرژی تأکید می‌کند.