شناخت متغیرهای هندسی سایه اندازها به طراحان کمک میکند تا بهتر بتوانند تاثیر تغییر این متغیرها را بر عملکرد ساختمان بررسی نمایند و در بهینه سازی‌ها از آن بهره ببرند. برای شناخت این متغیرها ابتدا باید انواع سایه اندازها را از هم تفکیک نمود. سایه اندازها عمدتا در سه گروه قابل تقسیم‌بندی هستند:
- ساختمان‌ها و موانع اطراف
- پوسته‌های خورشیدی
- سایبان‌های خارجی
سایه اندازی ساختمان‌ها و موانع اطراف عمدتا در رابطه با مفاهیم شهری به ویژه مبحثی با عنوان “حق تابش” مطرح می‌شود. برخی آیین‌نامه‌های خارجی ضوابطی را برای حق تابش تدوین نموده‌اند که با رعایت آن‌ها میتوان فاصله بین ساختمان‌ها را به گونه‌ای تعیین نمود که دریافت کافی تابش آفتاب برای هر ساختمان تضمین شود. متغیرهای هندسی موثر در این حوزه شامل ارتفاع، فاصله و زاویه تابش خورشید می‌باشد. تصویر I در شکل ۱ متغیرهای هندسی در رعایت حق تابش را نشان می‌دهد.
گروه دوم سایه اندازها، پوسته‌ها یا احجام خورشیدی هستند که جهت کنترل تابش بر پوسته‌های ساختمان طراحی می‌شوند و در واقع سازه‌های خودسایه انداز محسوب می‌شوند. متغیرهای هندسی این گروه شامل زوایای برش هستند که فرم ساختمان را تعیین می‌کنند. هدف از طراحی این پوسته‌ها بسته به استراتژی دریافت تابش متفاوت است. این اهداف شامل خود سایه اندازی در دوره‌ای مشخص، دریافت تابش بی‌وقفه، و یا دریافت حداکثر تابش و همزمان پرهیز از سایه اندازی بر ساختمان‌های مجاور می‌باشد. مطالعات نشان می‌دهد که پوسته‌های خورشیدی می‌توانند بار حرارتی را ۳۰% تا ۴۰% و ضریب هدایت را تا ۷۱.۱% کاهش دهند.
سایبان‌های خارجی، گروه سوم سایه‌اندازها، خود شامل انواع سیستم‌های غیر فعال، فعال، و هیبریدی هستند. طبق تحقیقات المسرانی و همکاران، با اینکه هر گروه از سیستم‌ها دارای ویژگی‌های متمایزی هستند اما همگی متغیرهای هندسی مشترکی دارند. این متغیرها شامل زاویه، ابعاد و فاصله سایبان تا نما هستند. ترکیب‌های متفاوت از این متغیرها، الگوهای سایه‌اندازی متنوعی را بر روی نمای ساختمان ایجاد میکند. سیستم‌های سایبانی نفوذ تابش مستقیم را کنترل می‌کنند و میانگین دمای تشعشعی را کاهش می‌دهند که موجب کاهش بار حرارتی، رسیدن به استانداردهای نور روز و در نهایت افزایش مدت زمان آسایش حرارتی در کل سال می‌شوند.
متغیرهای هندسی انواع سایه‌اندازها.
- متغیرهای هندسی موانع اطراف شامل H (ارتفاع)، D (فاصله)، و a (زاویه تابش).
- متغیرهای هندسی پوسته‌های خورشیدی شامل a (زاویه برش).
- متغیرهای هندسی سایه‌بان شامل a (زاویه)، L و W (ابعاد سایبان) و D (فاصله تا نما).
به طور کلی، تنوع متغیرهای هندسی انواع سایه‌اندازها می‌تواند در چند متغیر مشترک از جمله ابعاد، زاویه، جهت، و فاصله خلاصه شوند. آشنایی با متغیرهای هندسی انواع سایه‌اندازها توانایی بهینه نمودن عملکرد و کارایی انرژی ساختمان را افزایش می‌دهد.
منابع علمی ۱۹ منبع
Hashemi, Rahbar, Heidari & Mansourimajoumerd — 2025
Hashemi N, Rahbar M, Heidari S, Mansourimajoumerd P. Useful shadow: A new independent metric to evaluate the overshadowing buildings. Solar Energy Advances. 2025;5:100086.
Wang, Liu, Zhang, Shen, Jing & Xu — 2021
Wang W, Liu K, Zhang M, Shen Y, Jing R, Xu X. From simulation to data-driven approach: A framework of integrating urban morphology to low-energy urban design. Renewable Energy. 2021;179:2016–2035.
Yi & Kim — 2015
Yi YK, Kim H. Agent-based geometry optimization with Genetic Algorithm (GA) for tall apartment’s solar right. Solar Energy. 2015;113:236–250.
Alzoubi & Dwairi — 2015
Alzoubi HH, Dwairi S. Re-assessment of national energy codes in Jordan in terms of energy consumption and solar right in residential buildings. Sustainable Cities and Society. 2015;15:161–165.
Capeluto & Shaviv — 2001
Capeluto IG, Shaviv E. On the use of ‘solar volume’ for determining the urban fabric. Solar Energy. 2001;70(3):275–280.
Knowles — 2003
Knowles RL. The solar envelope: its meaning for energy and buildings. Energy and Buildings. 2003;35(1):15–25.
Okeil — 2010
Okeil A. A holistic approach to energy efficient building forms. Energy and Buildings. 2010;42(9):1437–1444.
Van Esch, Looman & de Bruin-Hordijk — 2012
Van Esch MM, Looman RH, de Bruin-Hordijk GJ. The effects of urban and building design parameters on solar access to the urban canyon and the potential for direct passive solar heating strategies. Energy and Buildings. 2012;47:189–200.
Vartholomaios — 2015
Vartholomaios A. The residential solar block envelope: A method for enabling the development of compact urban blocks with high passive solar potential. Energy and Buildings. 2015;99:303–312.
Capeluto — 2003
Capeluto IG. Energy performance of the self-shading building envelope. Energy and Buildings. 2003;35(3):327–336.
Bakmohammadi & Noorzai — 2020
Bakmohammadi P, Noorzai E. Optimization of the design of the primary school classrooms in terms of energy and daylight performance considering occupants’ thermal and visual comfort. Energy Reports. 2020;6:1590–1607.
Kandar, Nimlyat, Abdullahi & Dodo — 2019
Kandar MZ, Nimlyat PS, Abdullahi MG, Dodo YA. Influence of inclined wall self-shading strategy on office building heat gain and energy performance in hot humid climate of Malaysia. Heliyon. 2019;5(7):e02077.
Tabadkani, Roetzel, Li & Tsangrassoulis — 2020
Tabadkani A, Roetzel A, Li HX, Tsangrassoulis A. A review of automatic control strategies based on simulations for adaptive facades. Building and Environment. 2020;175:106801.
Carlucci, Loonen, Fiorito & Hensen — 2023
Carlucci F, Loonen RC, Fiorito F, Hensen JL. A novel approach to account for shape-morphing and kinetic shading systems in building performance simulations. Journal of Building Performance Simulation. 2023;16(3):346–365.
de Vries, Loonen & Hensen — 2021
de Vries SB, Loonen RC, Hensen JL. Simulation-aided development of automated solar shading control strategies using performance mapping and statistical classification. Journal of Building Performance Simulation. 2021;14(6):770–792.
Al-Obaidi, Ismail, Hussein & Rahman — 2017
Al-Obaidi KM, Ismail MA, Hussein H, Rahman AM. Biomimetic building skins: An adaptive approach. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2017;79:1472–1491.
Al-Masrani & Al-Obaidi — 2019
Al-Masrani SM, Al-Obaidi KM. Dynamic shading systems: A review of design parameters, platforms and evaluation strategies. Automation in Construction. 2019;102:195–216.
Al-Masrani, Al-Obaidi, Zalin & Isma — 2018
Al-Masrani SM, Al-Obaidi KM, Zalin NA, Isma MA. Design optimisation of solar shading systems for tropical office buildings: Challenges and future trends. Solar Energy. 2018;170:849–872.
Amini, Ghaffarianhoseini, Ghaffarianhoseini & Berardi — 2021
Amini R, Ghaffarianhoseini A, Ghaffarianhoseini A, Berardi U. Numerical investigation of indoor thermal comfort and air quality for a multi-purpose hall with various shading and glazing ratios. Thermal Science and Engineering Progress. 2021;22:100812.
