رسم توضیحی۱- روند بررسی عملکرد حرارتی ساختمان­های خاک­پناه
۱-۸-محدودیت ها
در ساختمان­های خاک پناه، رفتار خاک تعیین کننده­ رفتار حرارتی بنا است. همچنین ویژگی های فیزیکی متفاوت خاک تعیین کننده­ نحوه­­ی انتقال حرارت پیرامون بنا و نحوه­ مصرف انرژی سرمایشی و گرمایشی می­باشد. از طرف دیگر خاک هر منطقه نسبت به منطقه­ دیگر از کره ی زمین ویژگی­های متفاوتی دارد. چه بسا در سطح یک شهر و در قطعات متفاوت، خاک­های متفاوتی از لحاظ دانه بندی، رطوبت، چگالی و سایر پارامترهای فیزیکی تعیین کننده­ انتقال حرارت وجود داشته باشد. این موضوع یکی از عواملی است که در مسیر دستیابی به رفتار دقیق خاک، اخلال ایجاد می­ کند. در واقع تغییر پارامترهای فیزیکی خاک به منزله­ی تغییر دمای هوای پیرامون یک بنا است که از اقلیمی به اقلیم دیگر متفاوت است. بنابر تمام عوامل ذکر شده، روند بررسی دقیق تغییر رفتار حرارتی ساختمان خاک­پناه، با دستیابی به ویژگی­های فیزیکی دقیق بستر ساختمان به­دست می ­آید.
موضوع مهم دیگر که محدودیتی برای عملی شدن شبیه سازی خاک پیرامون بنا ایجاد می­ کند، شناساندن رفتار حرارتی خاک برای نرم­افزارهای شبیه­سازی انرژی است. ارتباط میان محاسبات انتقال حرارت زمین و ساختمانی که با آن ارتباط دارد یکی از چالش برانگیزترین روش­های محاسبات نرم افزاری است. غالب نرم افزارهای شبیه­سازی انرژی معادلات هدایت حرارتی را به صورت تک بعدی حل می­نمایند. در صورتی­که انتقال حرارتی در توده­ی خاک زمین به صورت سه­بعدی صورت می­گیرد (Mazarrón & Cañas, 2012 ). شناساندن نحوه­ انتقال حرارت سه طرفه­ی خاک از طریق هدایت، یکی از چالش­هایی است که پژوهشگران را وادار به ابتکار مدل­های متفاوت برای شناساندن ویژگی انتقال حرارتی خاک پیرامون بنا کرده است. لذا انتخاب صحیح روش شبیه سازی از جمله چالش هایی است که پژوهشگران در این موضوع بایستی آن را مدنظر قرار دهند.
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت nefo.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

۱-۹- ساختار فصول رساله
رساله­ حاضر با هدف بررسی عملکرد حرارتی ساختمان­های خاک­پناه در پنج فصل نگاشته شده است. فصل اول به شرح کلیات موضوع پرداخته است. در فصل دوم تحقیقات انجام شده و عوامل تاثیرگذار بر عملکرد حرارتی ساختمان­های خاک­پناه شرح داده شده است. در این فصل علاوه بر واکاوی عوامل تاثیرگذار، مزایا و معایب این ساختمان­ها نیز به تفصیل بیان شده است. جهت مطالعات حرارتی این گونه­ ساختمانی در ابتدا بایستی عوامل اقلیمی و بستر طرح به خوبی شناخته شود. لذا فصل سوم به بررسی نمونه­ مورد مطالعه (شهر یزد) و مطالعه­ بستر طرح می ­پردازد. فصل چهارم نیز به شرایط انجام تحقیق و بررسی نرم­افزار شبیه سازی آن می ­پردازد. همچنین مدل طرح و اعتبار سنجی آن در این فصل سنجیده می­ شود. در نهایت با توجه به الزامات و شرایط سنجیده شده مدل طرح با چهار عامل تاثیرگذار نوع خاک، نوع کاربری، جهت­گیری و نرخ تهویه شبانه شبیه سازی می­گردد. نتایج و گزارش این شبیه سازی ها به طور مفصل در پایان فصل چهار بحث می­گردد. فصل آخر (پنجم) نیز با جمع­بندی تمامی مطالب به ارائه­ راهکار و پیشنهاد می ­پردازد.
۱-۱۰- نتیجه گیری
بحث علمی و بررسی جدی بر روی ساختمان­های خاک پناه قدمت چندانی ندارد. پژوهشگران معدودی در سرتاسر جهان بر روی این موضوع تمرکز کرده ­اند. تاثیر این گونه­ ساختمانی و نحوه مصرف انرژی آن در پژوهش­هایی در کشورهای مختلف، به خصوص مناطق خشک، بررسی شده است. یکی از مسائل بسیار چالش برانگیز در این رابطه نحوه­­ی شبیه سازی و رفتار حرارتی خاک است. شناساندن رفتار حرارتی خاک برای نرم افزارهای شبیه­سازی انرژی، باید به دقت و با کنترل بسیار انجام گیرد. این چالش­، پژوهشگران را وادار به ابتکار مدل­های متفاوت برای شناساندن ویژگی انتقال حرارتی خاک پیرامون بنا نموده است که بایستی با آزمودن هوشمندانه مورد بررسی قرار گیرد.
فصل دوم- مرور تحقیقات انجام شده
۲-۱-مقدمه
بحث ساختمان­های خاک پناه و نحوه­ رفتار حرارتی آن، در ابتدا نیازمند شناخت پیشینه­ی تاریخی و انسانی آن است. با مطالعه­ اسناد تاریخی و معاصر، ساختمان­های خاک پناه از حیث نیازهای انسانی و معماری به گونه­ های مختلفی تقسیم می­گردند.
بحث مهم دیگری که در زمینه­ شناخت موثر این ساختمان­ها مطرح می­گردد، مزایا و معایب همزاد این گونه­ معماری است. این ساختمان­ها از حیث بهره وری سطح زمین و محیط زیست و همچنین مسائل زیست محیطی، نیازهای انسانی و چرخه­ی زندگی بنا ویژگی­هایی را ایجاب می­نمایند که بایستی به دقت مد نظر قرار بگیرند. تامین شرایط آسایش درساختمان­های خاک پناه همچنین از موارد دیگری نیز تاثیر می­پذیرد. جهت گیری، تهویه و بهره گیری از نور طبیعی موارد بسیار تعیین کننده ای در رفتار حرارتی این ساختمان­ها است. از آن گذشته ویژگی­هایی که خاک پیرامون بنا از لحاظ حرارتی و اثرات آن ایجاد می­ کند، پژوهش را ملزم به شناخت دقیق ویژگی های این ماده می­نماید.
۲-۲- چالش انرژی
امروزه انرژی به عنوان یکی از اصلی­ترین عوامل برای شکل­ گیری و پیشرفت جوامع صنعتی شناخته شده است. به­ طوری­که میزان دسترسی کشو­رها به منابع گوناگون انرژی نشانگر پیشرفت و قدرت سیاسی اقتصادی آنان می­باشد. قیمت بالای انرژی و هزینه­ های بسیار زیاد بخش سرمایه ­گذاری از یک طرف و رشد بی­پروای صنعتی شدن جوامع و نیاز روز­افزون آن­ها به انرژی از طرف دیگر، کشورها را بر آن داشته است که برای جلوگیری از مصرف بی­رویه و غیر بهینه انرژی و همچنین کاهش هزینه­ های تولید و افزایش رفاه عمومی، سیاست­هایی را تحت عنوان بهینه سازی مصرف انرژی به مرحله اجرا درآورند[۱]. برای بهینه سازی مصرف انرژی ابتدا باید یک سری از استانداردهای مصرف در بخش­های مختلف را با توجه به آخرین سطح تکنولوژی و دیگر عوامل تاثیرگذار بر مصرف انرژی تعیین کرد. سپس آن­ها را در قالب راهکارهایی که قابلیت اجرایی داشته باشند به تولیدکنندگان و مصرف­­کنندگان بخش­های مختلف ارائه نمود (نصراللهی، ۲۰۰۶).
۲-۲-۱- چالش انرژی در ساختمان­ها و مشکلات زیست محیطی
بحث بحران منابع تجدید­ناپذیر­انرژی­­ ­و آسیب­های زیست محیطی، نگرانی گسترده­­­ای برای حفظ محیط زیست و منابع تامین انرژی بشری مطرح کرده است. از زمانی که این موضوع مطرح شد، تمام زمینه­هایی که با این امر درگیر بودند به چالش کشیده شدند. یکی از مهمترین منابع مصرف انرژی، ساختمان­ها هستند. بحث پایین­آوردن مصرف­ انرژی ساختمان­ها و همچنین سازگا­ر­کردن هرچه بیشتر آن­ها با محیط زیست از چالش­های بزرگی است که باعث ایجاد موجی از فعالیت­ها در زمینه­ ساخت و ساز شده است (همان). مفاهیمی چون معماری پایدار، معماری اکولوژیک، معماری سبز و غیره از جمله جنبش­هایی در زمینه­ معماری و شهرسازی است که امروزه در بسیاری از مجامع توجه صاحب­نظران و مجریان را به خود جلب کرده­است. به­ طور کلی هدف مشترک بسیاری از این مفاهیم بررسی و تهیه استاندارد برای طراحی و اجرای ساختمان­هایی است که علاوه بر بهره­وری انرژی، کاهش تولید co2 و حداکثر سازگاری با محیط زیست را در پی داشته­باشند ­­­­­­(خداکرمی و اکرمی، ۱۳۹۲).
۲-۲-۲- مصرف انرژی در دنیای امروز
در سال­های اخیر با افزایش جمعیت و توسعه صنایع و تکنولولوژی روند استفاده از انرژی روبه افزایش است[۲]. همانطور که در نمودار منتشر شده از سوی دپارتمان انرژی آمریکا مشاهده می­کنیم شیب مصرف انرژی در کشورهای جهان در سال­های کنونی رو به افزایش است و این میزان برای کشورهای در حال توسعه چندین برابر است. این موضوع یک هشدار بزرگ جهانی است که تمام کشورها را تهدید می­ کند (نمودار ۱). گرم شدن کره زمین در پی مصرف بی رویه و همچنین پیامدهای زیست محیطی حاصل از آن پدیده­ جدی است که چالش­های فراوانی برای تمامی جهان ایجاد کرده است[۳]. از آن گذشته این موضوعی است که هر کس را به سهم خود درگیر می­ کند و برای پیشگیری از تهدیدات آن باید تمهیداتی بنیادین اندیشیده شود.
نمودار ۱- مصرف جهانی انرژی در کشورهای مختلف سالهای ۱۹۹۰- ۲۰۳۰ (۳)
۲-۲-۳- چالش ­های انرژی ایران و میزان مصرف انرژی در بخش ساختمان
تلاش و توسعه ایران در سال­های اخیر و همگام شدن با توسعه صتعتی مصرف انرژی زیادی را در پی داشته است۳. چنان­که در سال­های اخیر طبق نمودار ۲ میزان مصرف انرژی در بخش­های مختلف کشور چندین و چند برابر شده است. روند افزایشی مصرف انرژی در کشورمان یک هشدار جدی برای تمام اقشار جامعه است (نمودار ۲۳).
نمودار ۲- مصرف انرژی در بخش­های مختلف در سال­های اخیر کشور ایران[۴]
طبق آخرین آمار منتشرشده از سوی شرکت بهینه سازی مصرف سوخت، میزان مصرف انرژی در بخش­های مختلف بررسی شده است. مطابق نمودار۳ سهم مصارف خانگی و تجاری که­­­ در­­آن سکونت بلند مدت صورت می­گیرد، از سایر بخش­های مصرفی بیشتر است. این امر نشان می­دهد که عمده مصرف کننده انرژی نیاز به بازنگری و بررسی در لایه­ های مختلف دارد. بخش ساختمان یکی از عمده علل مصرف بی رویه بخش خانگی و تجاری است که با ملاحظات و مطالعات گسترده باید گامی موثرتر در حل این معضل برداشت .
نمودار ۳- سهم سالانه مصرف انرژی ایران در بخشهای مختلف در سال ۱۳۸۶ (راهبرد، ۱۳۸۸)
برای کاهش مصرف انرژی در بخش ساختمان تمهیدات مختلفی اندیشیده می­ شود که از رایج­ترین آن بهسازی پوسته ها، تاسیسات، سیستم روشنایی و لوازم خانگی است (براتی و حوری، ۱۳۸۸). از رایج­ترین و ارزان­ترین روش­های بهینه سازی انرژی در بخش ساختمان، بهسازی و طراحی درست جداره­هاست (کاری، ۱۳۹۱). این امر به صورت قابل ملاحظه­ای بار انرژی مصرفی ساختمان را می­کاهد. اما کوشش­ها و تلاش­ های خلاق محققان در امر کاهش مصرف انرژی تنها منوط به بهسازی پوسته­ها نمی­گردد. استفاده از منابع جدید انرژی تجدید­پذیر، استفاده از سیستم­های انرژی غیرفعال و همچنین طراحی خلاق معماری همساز با اقلیم از مواردی است که امروزه به عنوان اصولی تعیین کننده مورد توجه قرار می­گیرد. اگرچه بسیاری از این روش­ها هزینه بر هستند اما مزیت بلند مدت آنها نمی­تواند مورد غفلت واقع شود.
۲-۳- ساختمان خاک پناه چیست؟
بشر برای در امان ماندن از آسیب­ها و ناملایمات محیط زندگی همیشه در راه حل­های آسان و مناسب جهت حفظ خود بوده است. برای تحقق این هدف او همواره راه حلی آسان را جستجو می­ کند. یکی از روش­هایی که سرپناهی ­­امن و مستحکم برای انسان فراهم می­ کند پناه بردن به دل زمین است که از گذشته دور تاکنون در بسیاری از مناطق دنیامرسوم بوده است. فضاهای زمین پناه و یا خاک پناه[۵] لزوما به این معنا نیست که باید در زیز زمین احداث گردد بلکه در واقع اطلاق نام خاک پناه به این گونه­ ساختمانی ، زاییده­ی نحوه­ ارتباط او با محیط پیراموون است. در مورد این گونه­، ساختمان همان سازه­ی معمولی و رایج خود را دارد با این تفاوت که بخشی یا تمام پوسته­ی آن با لایه­ی ضخیمی از خاک پوشیده می­ شود. به عبارت دیگر گویی پتویی ضخیم از جنس خاک بر روی ساختمان کشیده شده است.
۲-۴- دلیل اصلی استفاده از ساختمان­های خاک پناه
پناه بردن به خاک یکی از قدیمی­­ترین­ روش­های معماری است که به تکنولوژی جدید و خا­­صی نیاز ندارد. با توجه به بحران انرژی و سیاست­های پیش­ رو امروزه تمرکز زیادی بر روی کاهش مصرف انرژی به همراه تامین آسایش حرارتی می شود. تکنولوژی­های ساختمان می ­تواند به­ طور خاصی دو هدف را تامین کند. ساختمان­های خاک پناه یکی از نمونه­هایی است که می ­تواند این دو نقش را با هم بازی کند. تحقیقات زیادی با هدف ارزیابی نحوه عملکرد و برهمکنش ساختمان و محیط از جنبه­ های مختلف بر روی این­ گونه ساختمان صورت گرفته است.
با قرار­­­دادن به طور کامل در عمق زمین و یا بردن بخشی­ از ­آن به زیر خاک و یا بالا آوردن سطح خاک و خاکریزی[۶] می­توان از مزایای تماس مستقیم بنا با زمین بهره جست. این ساختمان­ها معمولا رو به جنوب باز بوده تا ورود نور خورشید موجب روشنایی و گرما در فصول سرد شود (قیابکلو،۱۳۹۲). این روش کم هزینه و ساده است که معمولا به تکنیک پیشرفته ای نیاز ندارد. همچنین نورگیرهای مستقر در سمت شمالی می­توانند تهویه مناسب و نور در قسمت شمالی بنا را تضمین کنند. در مواردی که بخشی از ساختمان داخل زمین بوده و یا در سطح زمین بنا شده ولی اطراف آن را با خاک می­پوشانند، این قابلیت وجود دارد که تهویه عبوری از طریق پنجره­ها صورت پذیرد.
۲-۵- طبقه بندی ساختمان­های خاک پناه و اصطلاحات تخصصی
در مطالعه­ بهره برداری از فضای خاک پناه لازم است تقسیم بندی تخصصی جهت سازماندهی گونه­ های موجود انجام گردد تا اصطلاحات علمی استاندارد برای تعریف واضح­تر این گونه­ ها بیان گردد. همچنین این تقسیم بندی، پایه ای مناسب برای تفسیر، تحلیل و تحقیق در این زمینه را فراهم می­ کند. همچنین این موضوع امکان انطباق موضوعات جدید با زمینه­ دانش قبلی را به وجود می ­آورد. علاوه بر تمام موارد ذکر شده، تقسیم بندی امکان تفسیر ویژگی­های مهم یک پدیده را به روشی فراهم می­ کند که دیگران می­­توانند بدون بررسی تفصیلی، درک بهتری از آن داشته باشند.
محققان در گذشته تقسیم بندی خاصی از دید اصول مورد نظرشان انجام داده اند. با این­حال اکثر این طبقه بندی­ها، مفاهیم وسیع و گسترده را در بر­می گیرد و در برخی موارد ذهنیات موجود در مورد کاربری­های خاک پناه تطابقی با هدف احداث اینگونه ساختمان­ها را ندارد. (Baggs,1991) یکی از مشکلاتی که برای مطالعات طراحی فضای زیرزمینی (همچون بسیاری از فعالیت­های میان رشته ای) وجود دارد، کاربرد بسیار گسترده آن است چرا که می­توان از جنبه­ های مختلف آن را طبقه بندی کرد. این کاربردها گستره­ی وسیعی از تاسیسات شهری تا مراکز مذهبی را در بر­می­گیرد. پروژه­ های زیرزمینی از میکروتونل­ها تا عملیات گسترده متغیراند و مقیاس فضاها از نمونه­های نیمه مدفون کوچک تا سیستم تونل­ها در مقیاس شهر را در بر می­گیرد. همچنین طیف گسترده ای از انواع حرفه­ها چون معماران، برنامه ریزان و مهندسین با تخصص­های مختلف در این زمینه فعالیت دارند. اصول مکان­ یابی و طرح این بناها که بسته به نوع کاربری و پارامتر­های طراحی متنوع است، از اهمیت بسیاری برخوردار است. بعنوان مثال واژه ی “عمیق” در فضای زیرزمینی به نظر معماران، فضایی است که حدود ۸ تا ۱۰ طبقه (حدودا ۳۰ متر) در زیر زمین قرار گیرد، در حالیکه عمیق در فضای زیرزمینی برای مهندسین معدن، زمانی است که به حدود ۱۰۰۰ متر زیر زمین رسیده باشد. در نتیجه، هیچ طرح و نقشه و سلسله مراتب مشخصی متناسب با تنوع کاربری­های وجود ندارد (ابراهیمی،۱۳۸۸).
با توجه به هدف این رساله، تمرکز اصلی بر روی بررسی نمونه های ساختمانی خاک پناه است که با فرو رفتن در دل خاک از مزیت­های بهره وری انرژی آن سود می­برد. لذا پیش از آغاز بحث عملکرد حرارتی این بناها نیاز به شناخت واژه­ های همزاد این بحث و گونه­ های موجود است تا مسیر روشن­تری جهت گام برداشتن با این هدف پیش رو قرارگیرد.
۲-۵- ۱- گونه بندی از حیث معماری
همان­گونه که پیش­تر عنوان شد منظور از ساختمان­های خاک پناه بنایی است که برای بهره گیری از طبیعت و تامین مقاصد خود­­­، به دل زمین و خاک آن پناه می­برد. این پناهندگی می ­تواند به طور کامل در دل خاک مطرح گردد (گونه کاملا مدفون) و یا اینکه سطوح نورگذر خاصی، آن را با محیط بیرون مرتبط گرداند( گونه نیمه مدفون). از سوی دیگر، نحوه­ برخورد بشر برای احداث این­گونه­ ساختمانی نیز مطرح است. در اعصار گذشته مطابق آنچه در متون تاریخی مشاهده می­گردد، بشر از ظرفیت نساخته طبیعت بهره گرفته و بنای خود را با آن همساز می­کرده است ( غارهای کافر کلی بابل). این نمونه­های طبیعی به ندرت در مناطق خاص که بستر زمین مهیا بوده است، دیده می­ شود. در نمونه­های غیر طبیعی جهت احداث این­گونه بناها با مداخله دست و ابزار حفره­ی قرارگیری بنا احداث می­شده است. بقایای این نمونه­ها به­ صورت گونه­ نیمه مدفون در زمین مشاهده می­ شود ( گودال باغچه­های فلات مرکزی، نمونه معماری دستکند میمند و کندوان ). نمونه­های امروزی، بنا به مصالح زمین و موقعیت احداث و به مدد ابزا­رهای پیشرفته راه حل آسان­تری را یافته است. در این نمونه­ها احداث بستر ساختمان توامان با خاکبرداری و خاکریزی صورت می­گیرد. یعنی به­جای قرار گیری کل زمین در محدوده خاکبرداری شده، اطراف ساختمان خاکریزی می­ شود که به آن نمونه­ خاک پناه دارای خاکریز می­گویند (تصویر ۱).

تصویر ۱- نمونه ساختمان خاکپناه (نمونه معاصر: سمت راست ، نمونه گذشته: سمت چپ) (منبع: نگارنده)
محققان زیادی که بر روی این گونه معماری و بهره گیری از مزایای آن فعالیت می­ کنند، طبقه بندی متنوعی را ارائه داده اند (van Dronkelaar, 2013) و( (Sterling & Carmody,1993. با این وجود باتوجه به نکات مشترک و تعیین کننده، هم از جهت معماری و هم از جهت بررسی عملکرد حرارتی گونه های خاک پناه، ارائه ی طبقه بندی کامل­تری که ویژگی گونه­ های متفاوت را روشن­تر بیان کند، ضروری است. جدول شماره ۱ دو گونه ی اصلی ساختمان­های خاک پناه را از دید معماری و نحوه­ تماس با خاک نشان می­دهد. با توجه به ملاک تماس با سطح خاک دو گونه ی نیمه مدفون و نیمه مدفون دارای خاکریز می­توانند وضعیت نمونه های مطرح شده را به خوبی ساماندهی کنند.
جدول ۵- گونه بندی بندی ساختمان­های خاک پناه از جهت سطح تماس با خاک بر اساس مطالعات موجود (منبع: نگارنده)

نوع ساختمان نیمه مدفون در زمین نیمه مدفون با خاکریز
بدون ارتباط مستقیم
موضوعات: بدون موضوع  لینک ثابت


فرم در حال بارگذاری ...