ارزیابی مصرف انرژی در مسکن زمین پناه به عنوان الگویی پایدار در محیط شهری ( مطالعه موردی: شهر شیراز)

الموضوعات : فصلنامه علمی و پژوهشی پژوهش و برنامه ریزی شهری

علی اقتداری ¹ (دانشجوی دکتری؛ گروه معماری، دانشگاه آزاد اسلامی واحد شیراز، شیراز، ایران)
طاهره نصر ² (گروه معماری، واحد شیراز، دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران)
خسرو موحد ³ (دانشیار؛ گروه معماری، دانشگاه آزاد اسلامی واحد شیراز، شیراز، ایران)
زهرا برزگر مروستی ⁴ (استاد مدعو، گروه معماری، دانشگاه آزاد اسلامی واحد شیراز، شیراز، ایران)

تاريخ الإرسال : 07 الجمعة , ربيع الثاني, 1443 تاريخ التأكيد : 20 الإثنين , رجب, 1443 تاريخ الإصدار : 08 الأربعاء , جمادى الأولى, 1445

الکلمات المفتاحية: برنامه ریزی شهری, الگوی پایدار, مسکن زمین پناه, صرفه جویی در مصرف انرژی,

ملخص المقالة :

در دوران معاصر، توجه به کنترل مصرف انرژی در شهر و اجزاء تشکیل‌دهنده آن از جمله ساختمان‌ها در مقیاس‌های کوچک و بزرگ از اهمیت ویژه‌ای برخوردار بوده و نگاهی جامع به برنامه‌ریزی شهری می‌تواند در راه رسیدن به این هدف تأثیر گذار باشد. تامین انرژی مورد نیاز سرمایش و گرمایش ساختمان ها از دغدغه های اصلی مدیریت مصرف انرژی است و در این راستا مسکن زمین‌پناه به عنوان الگویی پایدار با ایجاد کیفیت دمایی ثابت در فضای داخلی، می تواند سهم مؤثری در کاهش مصرف انرژی ساختمان و در مقیاسی بالاتر مصرف انرژی شهر داشته باشد. هدف از انجام این پژوهش مقایسه مصرف انرژی گرمایشی و سرمایشی بنای زمین پناه حیاط مرکزی با مدل غیر زمین پناه است روش انجام پژوهش از نوع کمی بوده و در روند کلی آن، پس از انجام مطالعات اولیه، مدل‌سازی ساختمان با نرم‌افزار اسکچاپ انجام شد و دمای خاک در شهر شیراز، در اعماق متفاوت تعیین گردید. در مرحله بعد داده‌های اقلیمی شهر شیراز از نرم‌افزار متئونورم استخراج گردید و کلیه داده های به دست آمده، جهت شبیه‌سازی حرارتی در نرم ‌افزار انرژی‌ پلاس مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد که از میان تمامی حالات فرورفتگی مدل در اعماق خاک، نمودار مربوط به انرژی سرمایشی در عمق 6 متری زمین، صرفه‌جویی سالیانه به میزان تقریبی 44 درصد را نسبت به مدل غیر زمین ‌پناه و نمودار انرژی گرمایشی بنا در همان عمق، افزایش 18 درصدی سالیانه، نسبت به مدل مستقر بر سطح زمین را نشان می‌دهد؛ اما در نهایت، مجموع انرژی گرمایشی و سرمایشی سالیانه مدل در عمق 6 متری زمین، کاهشی به اندازه 32 درصد را نسبت به مدل مستقر بر سطح زمین نشان می‌دهد که بیشترین میزان صرفه جویی در میان سایر حالات است. لذا بهره گیری از این تکنیک ساخت و ساز می تواند در کاهش مصرف انرژی موثر باشد.

المصادر:

References

 

 

1. Akrami, F., & Nasrollahi, N. (2016). Investigating the Effect of Energy Efficiency for the Earth-Sheltered Buildings in Different Uses (Case Study: Hot-arid Climate of Yazd). Scientific Journal of Maremat & Me'mari-e Iran, 6(11), 41-50. [In Persian]


2. Al-Neama, B. (2011). Energy Performance of Earth Sheltered Spaces in Hot Arid Regions. MSc Dissertation. The British University in Dubai, Faculty of Engineering & It.


3. Al-Temeemi, A., & Harris, D. J. (2004). A guideline for assessing the suitability of earth sheltered mass-housing in hot-arid climates. Energy and Buildings, 36, 251–260. doi.org/10.1016/j.enbuild.


4. Anselm, A. J. (2008). Passive annual heat storage principles in earth sheltered housing, a supplementary energy saving system in residential housing. Energy and Buildings, 40(7), 1214-1221. doi.org/10.1016/j.enbuild.


5. Anselm, A. J. (2012). A Review of Energy Conservation Properties in Earth Sheltered Housing. Itec publication. dx.doi.org/10.5772/51873.


6. Arab, M., & Farokhzaad, M. (2017). Design of Earthen Buildings Based on Sustainable Architecture Principles to Reduce Building Energy Consumption in Hot and Dry Climates: Case study: Shahroud. Energy Policy and Planning Research, 3(2), 147-173. [In Persian]


7. Barakpour, N., & Mosananzadeh, F. (2011). A comparative study of energy consumption optimization policies in the field of land use planning in Iran and the United Kingdom. Motaleaat E Shahri, 1(1), 41-60. [In Persian]


8. Barzegar, Z., & Heydari, S. (2013). Investigating the Effect of Solar Radiation on Building Bodies on Energy Consumption of the Home Sector (A Case Study of Southwest and Southeast Orientation in Shiraz). Journal of Fine Arts, 18(1), 45-56.


9. Benardos, I., Athanasiadis, N., & Katsoulakos F. (2014). Modern Earth Sheltered Constructions: A Paradigm of Green Engineering. Tunnelling and Underground Space Technology, 41, 46–52. doi.org/10.1016/j.tust.2013.11.008.


10. Carey, T. (2016). The Thermal Performance of An Earth Sheltered Shipping Container. BA Dissertation, The University of Southern Queensland. DOI:10.18517/ijaseit.7.4.2235.


11. Eghtedari, A., Nasr, T., Movahed, K., & Barzegar Marvasti, Z. (2020). Investigating the Energy Saving Rate of Earth sheltered Housing in Comparison with the Land-based Model (Case Study: Shiraz). Tunneling and Underground Space Engineering, 9(2), 185-206. [In Persian]


12. Eskin, N., & Turkmen, H. (2008). Analysis of Annual Heating and Cooling Energy Requirements for Office Buildings in Different Climates in Turkey. Journal of Energy and Building, 40(7), 763-773. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2007.05.008.


13. Foggia, G. D. (2018). Energy Efficiency Measures in Buildings for Achieving Sustainable Development Goals. Heliyon, 4(11). https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2018.e00953


14. Ghiabakloo, Z. (2014). Passive cooling, Tehran, Jahad Daneshgahi Publications. [In Persian] .ISNB:879-964-210-143-6.


15. Hassan, H., & Sumiyoshi, D. (2018). Earth-sheltered Buildings in Hot-Arid Climates: Design Guidelines. Beni-Suef University Journal of Basic and Applied Sciences, 7(4), 397-406. https://doi.org/10.1016/j.bjbas.2017.05.005.


16. Imani, F., & Heydari, S. (2018). Investigating the Energy Consumption of An Underground Building Compared to A Similar Model On the Ground in Climates Tehran, Yazd, and Tabriz. Motaleat E Memari E Irani, 13(7), 89-105. [In Persian]


17. Karimi, B., Peyvastehgar, Y., & Taghvai, M. (2020). Analysis and evaluation of the spatial development trend of Shiraz metropolis on the horizon of 1410 using the Earth transformation model and Holderin technique. Journal Research and Urban Planning, 11(40), 123-136. [In Persian]


18. Khodabakhshian, M., & Mofidi, M. (2014). Underground Spaces in Arid Climate Architecture of Iran. Hoviat e Shahr, 8(17), 35-44. [In Persian]


19. Kumara, R., Sachdevab, S., & Kaushik, S. C. (2007). Dynamic Earth-Contact Building: A Sustainable Low-Energy Technology. Building and Environment, 42(6), 2450-2460. DOI:10.1016/j.buildenv.2006.05.002


20. Maddahi, M., & Tavanaii, F. (n.d.). Optimizing the thermal performance of the exterior walls of an intermediate residential building in cold and dry climates using energy simulator software (Case study: Mashhad city). Energy Engineering and Management, 9(3), 108-121. [In Persian]


21. Maftouni, N., & Motaghedi, K. (2020). Optimization of cooling and heating loads in a residential building in hot and dry climate. Mohandesi E Mechanic, 5(3), 215-224. [In Persian]


22. Mirmoghtadai, M., Mousavian, M. F., & Gomarian, P. (2016). Comparative comparison of the position of energy in the urban planning system of Germany and Iran. Baagh E Nazar, 13(43), 91-100. [In Persian]


23. Nasr, T. (2019). The significance of future studies in sustainable development Scenarios (case study: Shiraz city). Modiriat E Shahri, 55, 189-208. [In Persian]


24. Neto, A., & Fiorelli, F. (2008). Comparison Between detailed model simulation and artificial neural network for forecasting building energy consumption. Journal of Energy and Building, 40(12), 2169-2176. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2008.06.013


25. Parker, H. (2004). Underground Space: Good for Sustainable Development, and Vice Versa. International Tunnelling Association (ITA) Open Session World Tunnel Congress, Singapore.


26. Parsafar, N., & Maroufi, S. (2011). Estimation of temperature of different soil depths from air temperature using regression relations, neural network and neural-fuzzy network (Case study: Kermanshah region). Journal of Soil and Water Knowledge, 21(3), 140-152. [In Persian]


27. Saqaff, A., Alkaff, S. A., & Sim, S. C. (2016). A review of underground building towards thermal energy efficiency and sustainable development. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 60, 692-713. DOI: 10.1016/j.rser.2015.12.085


28. Sean Kim, B., & Kim, K. (2018). Analyses on Thermal Insulation Performance of Earth-Covered Wall for Residential Underground Space by Using a Numerical Simulation Program. Journal of Asian Architecture and Building Engineering, 3(2), 259-266. 10.3130/jaabe.3.259


29. Staniec, M., & Nowak, H. (2011). Analysis of the earth-sheltered buildings’ heating and cooling energy demand depending on the type of soil. Civil and Mechanical Engineering (1), 221–235. https://doi.org/10.1016/S1644-9665(12)60185-X


30. Van Dronkelaar, C., Costola, D., Mangkuto, R., & Hensen J. (2014). Heating and cooling energy demand in underground buildings; potential for saving compared to aboveground buildings for various climates and buildings functions. Energy and Buildings, 71, 129-136. 10.1016/j.enbuild.2013.12.004


31. Wright, J. (2016). Earth Integration and Thermal Mass (for Global Energy Use Reduction). MSc Thesis, The University of Arizona.


32. Yu, J., Yang, Ch., & Tian, L. (2008). Low-Energy Envelope Design of Residential Building in Hot Summer and Cold Winter in China. Journal of Energy and Building, (40), 1536-1546. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2008.02.020


33. Zomordian, Z., Tahsildoost, M. (2015). Validation of energy simulation software in buildings: with an experimental and comparative approach. Iranian Journal of Energy, 18(4), 115-132. [In Persian]