بهره وری انرژی و کاهش مصرف انرژی در ساختمان با معماری زمین پناه

• کاهش مصرف انرژی با ساختارهای زمین پناه :

موضوع بهره برداری از زمین و استفاده از قابلیت های آن همواره از مهمترین دغدغه های مدیران کشور بوده است . استفاده از زمین به عنوان یک ماده ساختمانی، می تواند ابزاری قوی در جنگ با افزایش مصرف انرژی و اثرات مخرب محیطی آن باشد و در این راستا، ساختارهای زمین پناه به عنوان یک نوع طراحی خلاقانه و جایگزینی برای بناهای متعارف ساخته شده بر سطح زمین ، جهت کاهش مصرف انرژی تعریف می شوند .

این بناها از توده زمین به عنوان محافظ تعدادی از دیوارهای خارجی خود یا همه آنها استفاده می کنند و به واسطه جرم حرارتی زمین، از شرایط دمایی پایداری در فضای داخلی برخوردار هستند .

• ماهیت معماری زمین پناه :

ماهیت اینگونه ساختمانی، بنایی است که برای بهره گیری از طبیعت و تامین مقاصد خود به دل زمین و خاک فرو می رود.

 استفاده از نام خاک پناه یا زمین پناه، لزوما به این معنا نیست که ساختمان بایستی در زیرزمین احداث گردد، بلکه زاییده نحوه ارتباط او با محیط پیرامونش است.

به عبارت دیگر، ساختمان خاک پناه، همان سازه معمول و رایج خود را دارد با این تفاوت که بخشی یا تمام پوسته آن با لایه ضخیمی از خاک پوشیده می شود .

یک ساختمان می تواند زمین پناه توصیف شود، چنان که سطح بیرونی آن در تماس با حجم مناسبی از خاک بوده و سهمی قابل توجه در بازده حرارتی ساختمان داشته باشد.

• تکنیک های معماری زمین پناه :

1- مدل آتریوم (حیاط مرکزی) :

الگوی آتریوم Atrium و یا حیاط مرکزی، گونه ای است که در آن ساختار کلی زیرسطح زمین ساخته می شوند و دیوارهای اطراف و سقف کاملا با خاک پوشیده شده اند.  فضاها در اطراف یک حیاط یا پاسیو مرکزی سازماندهی می شوند و آتریوم امکان نور رسانی، چشم انداز، دسترسی و تهویه را برای کلیه فضاهای اطرافش را فراهم می سازد . آتریوم دار یا حیاط مرکزی بیشتر برای یک زمین مسطح مناسب است . دسترسی اصلی به فضاهای زیرین از طریق راه پله مرتبط با سطح زمین شکل می گیرد .

2- مدل درون تپه ای:

در این گونه، ساختمان درون کوه و یا شیب تپه مستقر میشود . در این نوع از معماری زمین پناه، معمولا تنها یک دیوار نمایان برای دسترسی به نور طبیعی و چشم انداز وجود دارد و سایر دیوارها درون شیب کوه یا تپه مدفون است . جبهه نمادار و کلیه بازشوها به منظور بهره گیری از انرژی خورشیدی معمولا رو به استوا ( جنوب در نیمکره شمالی و شمال در نیمکره جنوبی ) هستند .

3- مدل تپه – خاکریز :

این گونه بر سطح زمین یا عمق کمی از خاک ساخته می شود و خاک در پشت دیوارهای خارجی انباشته و به سمت اطراف خانه شیب بندی می شود. این تکنیک ساخت و ساز با ریختن و انباشتن خاک فشرده شده در اطراف بنا و روی سقف شکل می گیرد و خاک به تدریج از جداره های بنا به سمت محیط پیرامون شیب بندی می شود ، بام ممکن است، به طور کامل با خاک پوشانده شده و یا آزاد بماند و پنجره ها و بازشوها می توانند در یک یا چند سمت ساختمان در نظر گرفته شوند.  از آنجا که ساختمان در بالای زمین قرار می گیرد، در معرض مشکلات کمتری از نظر رطوبت نسبت به ساختارهای کاملا زیرزمینی است .

• سیستم ذخیره سازی حرارتی فصلی خاک :

سیستم ذخیره فصلی خاک بدین شکل است که انرژی در یک فصل دریافت و در فصل سردتر توزیع میشود و بدین معناست که انرژی در ایامی که تابش شدید آفتاب وجود دارد جمع آوری میشود و در ایام سرد سال که با کاهش انرژی تابشی خورشید مواجه هستیم توزیع می گردد . اما برای بهبود کارآیی این سیستم استفاده از عایق حرارتی ضروری است.

بر اساس مسأله ثبات دمای خاک، خانه زمین پناه در تابستان حرارت داخلی را به خاک با دمای پایین تر پس می دهد و در زمستان خاک گرم، دمای بیشتری را نسبت به سطح زمین دارد و آن را به درون فضای زمین پناه پس می دهد .

مستقل بودن از شرایط جوی از محاسن این سامانه بوده و در مناطقی کاربرد دارد که دارای اختلاف دمای تابستانی و زمستانی زیادی باشند. با پایین رفتن در عمق زمین (بیش از  6 متر)، دمای خاک به دمای سالانه منطقه نزدیک شده و همین امر موجب آن می شود که این دمای ثابت، در تابستان خنکتر و در زمستان گرمتر از متوسط دمای هوا باشد .

• مقایسه نیاز حرارتی :

ساختمان های زيرزمينی می توانند با بهره گيری از مزايايی كه دمای خاك و همچنين پوشش زمين به عنوان نوعی عايق فراهم می كند، ميزان تقاضای انرژی را در مقايسه با ساختمان های روی سطح زمين كاهش دهند . ساختمان های زیرزمینی در اقلیم گرم و خشک و در فصول گرم سال عملکرد بهتری دارند تا جایی که بار سرمایشی را در بعضی از اعماق به صفر می رسانند.

ساختمان در پناه زمين بهترين پتانسيل صرفه جويی انرژی در هر طراحی را دارد. اين پتانسيل تنها به علت كاهش اختلاف دما بين محيط داخلی و محيط خارجی نيست، بلكه به اين دليل نيز می باشد كه ساختمان از تابش مستقيم خورشيد محافظت می شود .

ساختارهای در تماس با زمين سيستم های غيرفعال ذخيره انرژی هستند كه می توانند برای صرفه جويی در انرژی و توسعه ساختمانهای صفر انرژی مورد بهره برداری قرار گيرند.

در زمستان، ميزان از دست رفتن گرما در ساختمان در پناه زمين در مقايسه با ساختارهای روی زمين كمتر است و نتايج نشان می دهد كه دمای سطح زمين به ازای  2 متر در عمق رفتن،  3 درجه سانتیگراد افزايش می يابد كه اين منجر به كاهش انتقال حرارت از اجزای ساختمان به زمين می شود. بنابراين تأمين غيرفعال حرارت از زمين حتی در دماهای پايين در سرمای شديد زمستان، عاملی برای صرفه جويی در انرژی در ساختمانهای در پناه زمين می باشد .

به صورت کلی زندگی در بنای زمین پناه در مقایسه با روی زمین، دارای آسایش دمایی بیشتر و در نتیجه مصرف میزان کمتر انرژی است که این برتری در واقع به دلیل پایداری دمای خاک و ظرفیت ذخیره سازی حرارتی، کنترل نفوذ هوا، کاهش دریافت گرما و کاهش انتقال حرارت است .

استفاده از  فضاهای زمین پناه در دنیا به صورت مداوم رو به افزایش بوده که قیمت بالای زمین در شهرها و پیشرفتهای تکنولوژیک در زمینه حفاری از دلایل عمده آن می باشند. پیش بینی میشود که تا سال  20۵0 حدود  66 درصد از جمعیت مردم جهان در مناطق شهری زندگی خواهند کرد و این پدیده، افزایش تراکم شهری و استفاده از فضاهای زیرزمینی را با خود به همراه خواهد داشت .

• منابع اصلی تهیه این پاورپوینت :

1- مقاله ای با عنوان " بررسی میزان صرفه جویی در مصرف انرژی مسکن زمین پناه در مقایسه با مدل مستقر بر سطح زمین "

2- مقاله ای با عنوان  " ارزیابی مصرف انرژي در مسکن زمین پناه به عنوان الگویی پایدار در محیط شهري "

3- مقاله ای با عنوان " بررسی میزان مصرف انرژی ساختمان زیرزمینی در مقایسه با مدل مشابه بر روی سطح زمین در اقلیم های تهران، یزد و تبریز "

توجه : سه فایل  پی دی اف مربوط به مقاله های  منبع  نیز همراه با پاورپوینت برای دانلود قرار داده شده است .