ارزيابي عملكرد حرارتي بناهاي زمين پناه در مواقع سرد سال (نمونه موردي: اقليم گرم و خشك يزد)

Evaluating Thermal performance of Earth-sheltered Buildings in Heating Season(Case Study: Hot-Arid Climate of Yazd)

پژوهش حاضر با هدف ارزيابي ميزان اتلاف حرارت بناهاي زمين پناه در مواقع سرد سال و مقايسه آن با بناهاي رايج روي زمين انجام شده است. پيشينه پژوهش پيرامون ايده معماري در پناه زمين نشان مي­دهد عليرغم قدمت طولاني اين ايده در معماري و شهرسازي ايران، تاكنون تحقيقات محدودي در رابطه با ارزيابي عملكرد حرارتي اين نوع ساختارها صورت گرفته است. نكته قابل ذكر ديگر اينكه تحقيقات فوق غالباً رفتار حرارتي بناهاي زمين پناه را در مواقع گرم سال مورد توجه قرار داده و از تاثير ثبات حرارتي زمين بر كاهش اتلاف حرارت آن­ها در مواقع سرد سال غفلت نموده­اند. لذا در اين پژوهش با استفاده از روش محاسباتي، حالت‌هاي مختلف ارتباط با خاك، در يك بناي زمين پناه در شهر يزد مدل­سازي شده و از نظر اتلاف حرارت با بناي روي زمين در مواقع سرد سال مقايسه مي­گردد. همچنين به منظور محاسبه دماي زمين كه محيط پيرامون بناي زمين پناه محسوب مي­گردد، از معادله پيشنهادي لبز استفاده شده است. يافته­ها نشان مي­دهد كه اتلاف حرارت مدل در پناه زمين با افزايش سطح تماس با خاك كاهش مي­يابد تا جايي كه اتلاف حرارت در مدلي كه از سه جبهه شمال، شرق و غرب در مجاورت با خاك مي­باشد حدود %44 مدل رايج روي زمين ارزيابي شده است. در مجموع مي­توان گفت با بهره ­مندي از ايده معماري در پناه زمين، مي­توان صرفه‌جويي قابل ملاحظه­ اي در مصرف انرژي در مواقع سرد سال در اقليم گرم و خشك ايجاد نمود.

This study is done with the aim of evaluating heat loss of earth-sheltered buildings in heating season in comparison with conventional buildings above the ground. Literature review of earth-sheltered architecture shows that although this idea has a long rich history in Iranian architecture and urban design, limited researches related to evaluating thermal performance of this kind of structures has been done. Additionally, previous researches have usually considered thermal behavior of earth-sheltered buildings in cooling season and neglected the effect of earth’s thermal stability on mitigating heat loss in heating season. In this research, different modes of contact with earth are modeled for an earth-sheltered building in the city of Yazd and the heat loss in heating season is calculated and compared with buildings above the ground. In addition, to calculate soil temperature, the formula developed by Labs, is employed. The findings show that heat losses of earth sheltered models decrease with increasing contact with earth’s surface, insomuch that heat loss in a model with three surfaces in contact with earth (North, East & West), was estimated about 44% of the model above the ground. Altogether, it can be concluded that earth-sheltered architecture can make considerable energy savings during heating season in hot arid climates.