Optimizing the window size and depth of a south-facing room with prismatic panels for a better daylight performance

Abstract

In a conventional side-lit room, light levels decrease rapidly as room gets deeper, resulting in excessive daylight exposure near the perimeter zones and need for artificial lighting at the back of the room. Therefore, it is not possible to achieve good lighting performance throughout the room unless any daylight strategy is developed. Advanced daylighting systems are developed to figure out this problem. Prismatic daylight-redirecting panels, for instance, improve daylight distribution through sun shading and redirection. This study mainly focuses on the performance of daylight redirecting prismatic panels attached in a south-facing, side-lit room with different room depths and windowto- wall-ratios (WWR). A deep-plan classroom was chosen as a reference case. The methodology is based on simulating the base model in Relux and testing it with alternative models composed of incrementally defined WWR and room depth values. The on-site measurements were performed to evaluate current daylight conditions and validate the simulation model. Illuminance values obtained throughout the room were evaluated in terms of the latest daylighting metrics and visual performance recommendations. Furthermore, simulation findings were used as inputs in constructing a multiple regression model to analyse the relation between room depth, window-towall- ratio and daylight illuminance. The study presents the optimal window-to-wall ratios in relation with varying room depths when prismatic panels are attached. It is considered that the requirements mentioned in standards can be revised taking account of advanced daylighting systems. Besides, the prediction model estimating illuminance in such design alternatives would be integrated in the initial design phase.

Geleneksel bir yandan aydınlatılan odada, pencereden uzaklaştıkça aydınlık seviyeleri hızla düşer, bu da pencereye yakın bölgelerde aşırı gün ışığına maruz kalınırken odanın arka kısmında yapay aydınlatma kullanılmasına sebep olur. Bu nedenle, herhangi bir doğal aydınlatma stratejisi geliştirilmediği sürece oda genelinde iyi bir aydınlatma performansı elde etmek mümkün değildir. Bu sorunu çözmek için inovatif doğal aydınlatma sistemleri geliştirilmiştir. Örneğin prizmatik paneller, aşırı gün ışığına karşı gölgeleme sağlarken, gün ışığını iç mekana yönlendirme yoluyla oda genelindeki aydınlatma dağılımını iyileştirir. Bu çalışma temel olarak, görsel koşulların iyileştirilmesi açısından, farklı oda derinliklerine ve pencere-duvar oranlarına sahip, güneye bakan ve yandan aydınlatılan odaya yerleştirilmiş prizmatik panellerin gün ışığını yönlendirmedeki performansına odaklanmaktadır. Bu bağlamda, derin planlı bir sınıf örnek mekan olarak seçilmiştir. Araştırma yöntemi Relux aydınlatma programında örnek odanın modellenmesine ve aşamalı olarak tanımlanmış pencere-duvar oranı ve oda derinliği değerlerinden oluşan alternatif modellerle test edilmesine dayanır. Tasarım alternatifleri belirlenirken, mevcut doğal aydınlatma standartlarında belirtilen gereksinimler dikkate alınmıştır. Odada genelinde elde edilen aydınlık değerleri güncel doğal aydınlatma metriklerine ve görsel performans önerilerine göre değerlendirilmiştir. Ek olarak, simülasyon sonuçları oda derinliği, pencere-duvar oranı ve aydınlık değerleri arasındaki ilişkiyi analiz etmek için çoklu regresyon modelinin oluşturulmasında girdi olarak kullanılmıştır. Çalışma, prizmatik paneller uygulandığında farklı oda derinliklerine bağlı olarak en uygun pencere-duvar oranlarını sunmaktadır. Daha iyi bir doğal aydınlatma performansı için, standartlarda belirtilen gereksinimlerin gelişmiş doğal aydınlatma sistemleri dikkate alınarak revize edilebileceği düşünülmektedir. Ayrıca, bu tür tasarım alternatiflerindeki aydınlık değerlerinin öngörülebildiği tahmin modeli tasarım sürecinde bilgisayar simülasyon programlarına alternatif olarak kullanılabilir.