Retrofitting shading units to optimize daylighting in the governmental school building in Cairo
Other Title(s)
إضافة وحدات التظليل لتحسين أداء ضوء النهار: حالة الدراسة: مبني مدرسة حكومية بالقاهرة
Joint Authors
Nasim, Ashraf Ali Ibrahim
Rakha, Wala Mahmud
Ismail, Mustafa Rafat
Source
Journal of Al-Azhar University Engineering Sector
Issue
Vol. 18, Issue 66 (31 Jan. 2023), pp.183-202, 20 p.
Publisher
al-Azhar University Faculty of Engineering
Publication Date
2023-01-31
Country of Publication
Egypt
No. of Pages
20
Main Subjects
Topics
Abstract AR
حظي تأثير تصميم الغلاف الخارجي للمبني على أداء ضوء النهار بكثير من الاهتمام في الآونة الأخيرة، ولهذا السبب بدأت كثير من الدول في تبني بعض السياسات التحديثية للمباني القائمة من أجل تطوير كفاءتها.
ولهذا كان الهدف الأساسي من هذا البحث هو تقييم ومن ثم تحسين أ داء ضوء النهار داخل فصل دراسي في أحد المباني المدرسية الحكومية بالقاهرة، من خلال سياسة تحديثية تتمثل في إضافة وحدات تظليل على الواجهة الجنوبية لأحد النماذج النمطية لهيئة الأبنية التعليمية.
تم استخدام منهجية عمل معتمدة على الخوارزميات الجينية في برنامج ضبط وتنسيق متعدد الأهداف لتحسين مستويات الإضاءة الطبيعية داخل فراغ الفصل محل الدراسة؛ باستخدام (Ladybug-Honeybee) كبرامج محاكاة يمكنها التكامل مع (Radiance and Daysim) كأدوات لأداء حسابات ضوء النهار؛ بالتوازي مع (Rhino and Grasshopper) لتفعيل التصميم الباراميتري ثلاثي الأبعاد، وأخيرا استخدام (Octopus) كأداة ضبط متعددة الأهداف للوصول لأفضل الحلول الممكنة لتحسين مستوي الراحة البصرية.
تم تقييم أداء ضوء النهار باستخدام مقاييس أداء ضوء النهار الديناميكية ومنها: مقياس إتاحية ضوء النهار كنسبة مئوية من عدد ساعات الإشغال (Daylight Autonomy)، وأيضا مقياس آخر لحساب إتاحية ضوء النهار كنسبة مئوية من مسطح العمل (Spatial Daylight Autonomy)، وأيضا قياس احتمالية حدوث وهج (Daylight Glare Probability)، وأخيرا مقياس أخر لحساب النسبة المئوية من مسطح الإشغال المعرضة لضوء الشمس المباشر (Annual Sunlight Exposure).
واستخدمت هذه المقاييس لقياس الأهداف المطلوب الوصول إليها (Objective Parameters) طبقا للمعايير الدولية للمدارس.
كما استخدمت معايير أخرى كمحددات لتصميم وحدات التظليل المقترحة (Solution Parameters) تتمثل في عدد صفوف وحدات التظليل، عمق الوحدة وزاوية ميلها.
أتت نتائج المحاكاة لتؤكد أن الحالة الدراسية تحظي بشدة إضاءة كافية في حين أنها تعاني من عدم انتظام في توزيع الضوء واحتمالية وهج عالية تسببت في عدم الراحة البصرية.
كما أوضحت النتائج فعالية وحدات التظليل المقترحة في تقليل المساحة المعرضة لضوء الشمس المباشر بمقدار انخفاض يعادل 91 % من المساحة المعرضة في حالة الدراسة الأصلية قبل تثبيت وحدات التظليل، وأيضا انخفاض واضح في احتمالية حدوث الوهج وبالتالي تحسن في الراحة البصرية.
Abstract EN
Recently, the influence of building skin on daylighting performance has attracted great attention.
therefore, many countries have adopted the retrofitting strategy for existing buildings to improve efficiency, the main concern of this work is to improve daylighting performance inside a classroom in a public school in Cairo, through a retrofitting strategy.
multi-objective optimization (MOO) framework and genetic algorithms methodology will be adopted to optimize daylighting performance.
the investigations were carried out via the use of "ladybug and honeybee” which could gather many simulation engines, Radiance & Daysim will be adopted for daylighting computation, integrated with rhino & grasshopper for 3d parametric modeling, and with octopus plug-in as a (MOO) tool.
the investigated building was designed by the general authority of educational buildings, representing an example of southern oriented classroom prototype in Cairo.
daylighting performance was evaluated by using dynamic daylighting performance metrics as objective parameters.
three variables for shading units’ configurations were suggested as solution parameters, these variables were: shading units’ number of slats rows, depth, and inclination angle.
results indicated that the base case has sufficient daylighting level while suffering from nonuniformity and discomfort glare.
the suggested shadings resulted in a 91% reduction in the area exposed to direct sunlight, as it reduces the ASE 1000 / 250 h on the occupied area from 31.5% in the base case to 2.7%, which is classified as a preferred value.
besides, helped efficiently in reducing glare probability and at the same time keeps the SDA 300 / 50% within preferred limits.
American Psychological Association (APA)
Rakha, Wala Mahmud& Nasim, Ashraf Ali Ibrahim& Ismail, Mustafa Rafat. 2023. Retrofitting shading units to optimize daylighting in the governmental school building in Cairo. Journal of Al-Azhar University Engineering Sector،Vol. 18, no. 66, pp.183-202.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-1519839
Modern Language Association (MLA)
Rakha, Wala Mahmud…[et al.]. Retrofitting shading units to optimize daylighting in the governmental school building in Cairo. Journal of Al-Azhar University Engineering Sector Vol. 18, no. 66 (Jan. 2023), pp.183-202.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-1519839
American Medical Association (AMA)
Rakha, Wala Mahmud& Nasim, Ashraf Ali Ibrahim& Ismail, Mustafa Rafat. Retrofitting shading units to optimize daylighting in the governmental school building in Cairo. Journal of Al-Azhar University Engineering Sector. 2023. Vol. 18, no. 66, pp.183-202.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-1519839
Data Type
Journal Articles
Language
English
Notes
Includes bibliographical references: p. 201-202
Record ID
BIM-1519839
