بررسي ميزان مصرف انرژي ساختمان زيرزميني در مقايسه با مدل مشابه بر روي سطح زمين در اقليمهاي تهران، يزد و تبريز

A Comparison of Energy Consumption in an Underground Building with a Similar On-ground Model in the Climates of Tehran, Yazd, and Tabriz

امروزه محدوديت‌هاي منابع انرژي، رشد چشمگير مصرف آن و آثار مخربي كه مصرف بالاي انرژي بر محيط زيست تحميل مي‌كند، لزوم صرفه‌جويي و بهينه‌سازي مصرف انرژي را دو چندان كرده ‌است. براي به حداقل رساندن وابستگي به انرژي، لازم است كه ساختارهاي نوآورانه‌اي با مصرف انرژي كمتر ساخته ‌شوند. از آنجا كه بيشترين ميزان مصرف انرژي مربوط به بخش ساختمان است )حدود 40درصد) و بخش عمدۀ آن صرف سرمايش، گرمايش و تهويه مي‌شود، راهكارهاي طراحي غيرفعال، كمك قابل توجهي به كاهش مصرف انرژي مي‌كنند. يكي از روش‌هاي كاهش كل انرژي مورد نياز، جايگزيني ساختمان‌هاي زيرزميني با ساختمان‌هاي معمولي بالاي سطح زمين است. اين مطالعه به بررسي الگوي تبادل حرارت، دريافت و اتلاف گرما، براي شناسايي اصولي كه باعث مي‌شود يك ساختمان زيرزميني به‌عنوان يك سيستم ذخيرۀ انرژي عمل كند، مي‌پردازد. استفاده از ديوارهاي زيرزميني در اعماق مختلف، تأثيري مستقيم بر ميزان مصرف انرژي و محيط‌‌زيست دارد. در اين پژوهش، دماي خاك در سه اقليم تهران و يزد و تبريز با استفاده از يك مدل حرارتي محاسبه گرديده و سپس تجزيه و تحليل جداگانه‌اي با استفاده از شبيه‌سازي در نرم‌افزار انرژي پلاس از يك ساختمان بالاي سطح زمين و يك ساختمان زمين‌پناه با جبهۀ باز رو به جنوب در اعماق 1- متري تا 6- متري انجام مي‌گيرد تا مشخص شود در اعماق مختلف، ساختمان به‌لحاظ مصرف انرژي چگونه رفتار مي‌كند و در نهايت در كدام اقليم عملكرد بهتري دارد. نتايج شبيه‌سازي نشان دادند كه با توجه به پارامتر‌هاي خاك در نظر گرفته‌شده براي هر سه اقليم، ميزان صرفه‌جويي در مصرف انرژي در شهر يزد بيشتر از تهران و تبريز بوده است و به‌طور كلي، ساختمان‌هاي زيرزميني در اقليم گرم‌و‌خشك و در فصول گرم سال عملكرد بهتري دارند، تا جايي كه بار سرمايشي را در بعضي از اعماق به صفر مي‌رسانند.

The limited resources of energy, the significant rise in energy consumption, and its devastating effects on the environment are among reasons to save and optimize energy consumption. To minimize the dependence on energy, innovative low-energy structures can be built. Since the maximum amount of energy (about 40 percent) is consumed in the building sector and most of it is spent in cooling, heating, and ventilation systems, passive design solutions can help reduce this amount. One of the ways to reduce the total energy requirement of a building is to replace conventional above-ground buildings with underground structures. This study examines the pattern of heat exchange, heat gains and losses to identify the principles that make earth-sheltered buildings significant energy conservation systems. The subsurface walls at varying depths have a direct impact on energy consumption and the environment. In this study, soil temperatures in Tehran, Yazd, and Tabriz were calculated by using a thermal model. Separate analyses of an above-ground building and an earth-sheltered building exposed on its south side at depths of 1-6 meters were carried out in Energy Plus to determine the energy consumption and ultimately the energy efficiency. The simulation results showed that due to soil parameters considered for each climate, the amount of energy savings in Yazd is more than Tehran and Tabriz. In general, underground buildings in the hot and dry climates are more efficient especially during the summer, to the extent that the cooling load reaches zero at some depths.