مقاله خانه های زمین پناه ، الگویی برای طراحی شهر پایدار

بخشی از مقاله

خانه های زمین پناه، الگویی برای طراحی شهر پایدار

چکیده

از ابتدای زندگی بشر در روی کره خاکی تا به امروزه توجه به زمین و انرژیهای زمین گرمایی بسیار مورد توجه بوده است. بهگونهای که در خانههای زمینپناه، از زمین به عنوان عنصر سازنده ساختمان به شکل طبیعی خود استفاده شده است. همچنین به تجربه حاصل شده است که طراحی خانهها در زیر زمین به بسیاری از نیازها و مشکلات مربوط به آب و هوا از جمله حفاظت در مقابل باد، کنترل حرارتی مصالح، حفاظت در مقابل شرایط غیر عادی نظیر آتشسوزی، پایداری در مقابل اثر رطوبت بر مواد و مصالح، طوفان و صداهای شدید پاسخگو میباشد. در این مقاله سعی شده با نگاهی به تاریخچه شکلگیری سرپناه در طول تاریخ، اصول توسعه پایدار و معماری پایدار، انواع خانههای زمینپناه و مزایا و معایب آنها معرفی گردد و با مقایسه تطبیقی ارکان توسعه پایدار با الگوی خانههای زمینپناه،این گونه از معماریِ خاکپناه به عنوان الگویی برای طراحان شهری برای ساخت شهرهای مدرن امروزی پیشنهاد گردد. روش تحقیق در این مقاله تفسیری-تاریخی و مقایسهای است که در آن، با توجه به نمونههایموردیِخانههای زمین پناهِ سنتی ساخته شده در ایران و دیگر نقاط دنیا سعی در بازشناسی الگوهای مناسب برای دستیابی به عوامل غنی معماری پایدار در این نوع از معماری و قابلیت تعمیم آن به شهرسازی پایدار امروز شده است. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد که خانه های دستکند از بهترین نمونههای معماری پایدار در جهان هستند که به صورت طبیعی شکل گرفته اندو عاملِ جرم حرارتی خاک موجب تاخیر زمانی در انتقال حرارت، عملکرد حرارتی مناسب و محافظت در مقابل دشمنان بوده است. بنابراین با لحاظ نمودن این معیارها، میتوان الگوی معماری خانه های زمین پناه را برای شهرسازی پایدار امروز پیشنهاد داد.

واژههای کلیدی: معماری پایدار، شهرسازی پایدار، خانههای زمینپناه، انرژی زمینگرمایی

-1 مقدمه

مهمترین عامل حیات از ابتدای زندگی بشــر تا به امروزه مقولهی انرژی میباشــد که انرژیهای طبیعی و رایگان از جمله حیاتی ترین این انرژیها میباشد که رابطهی مستقیمی با تولید مثل و ادامهی زندگی موجودات زنده دارد. اولین گزینهی انتخاب بشر برای سکونت گاهها غارها بوده است که خواسته و یا ناخواسته برای حفاظت آنها در برابر گرما و سرما و همچنین حیوانات درنده بوده که به جز سـرپناه جنبهی دفاعی برای آنان داشـته است. سپس با ابداع کشاورزی زندگی انسانها دگرگون شد و از غارها به دشت ها رفته و ساخت سکونت گاههای بشری به دلیل نیاز انسانها آغاز شد. در مکانهایی که محصولات بیشتری تولید می شد تمدن های بزرگتری شـکل گرفت و همچنین مکانهایی که افراد بیشـتری به کار مشغول باشند محصول بیشتری تولید شد و این بارآوری محصـولات و حاصـل خیزی باعث توجه دیگر مردمان به مناطق آنان شـده و در نتیجه مسئلهی امنیت بیش از هر چیزی مورد توجه قرار گرفت. یکی از این نمونه سـکونت گاهها چتل هویوک در ترکیه است که به دلیل نزدیکی به اقوام وحشی و طغیانگرامنیتِرفت و آمد از طریق ســقف خانه ها بوده و جنبهی انرژی که در آن زمان مد نظر بوده به کلی فراموش شــده اسـت. چه بسا که به جز امنیت برای ذخیره انرژی نقشهی خانه ها به گونه ای که امروز برداشت شده بوده است. می توان گفت ایرانیان و رومیان و حتی مصریان جزو اولین تمدن هایی بودند که در معماری و شهرسازی خود از انرژی های طبیعی بیشترین بهره را جسته و از فرصت ها استفاده کردند. برای مثال آب انبار و یخچال ها و یا اهرام ثلاثه در مصر که به جز عظمت جنبه ی انرژی دیده شــده و حتی اســتفاده از انرژی خاک و ســاختن خانه و یا حمام ها و غیره برای تجمیع و حفظ انرژی طبیعی برای اقلیم مربوط به خود بوده است.

بعد از انقلاب صـنعتی و در پی آن بعد از جنگ جهانی دوم، کمبود زمین برای سـاخت و سـاز مسکن در اروپا مطرح شد (انبوه سـازی) و به دلیل کمبود فضـای سـاخت و سـاز، سـاختمانها از حیطهی گسترش افقی به حیطهی عمودی تغییر رویه دادند و معماری سـنتی کم کم رنگ و لعاب خود را در پی زرق و برگ مدرن از دست میداد تا آنجا که استفاده از انرژی های فسیلی رو به افزایش رفت و انرژی های طبیعی کمتر دیده و و به طبع اسـتفاده از سـوخت ها و انرژی های فسـیلی باعث آسیب جدی به حیاط طبیعی کرهی زمین شـد تا جایی که باعث کمتر شدن انرژی های فسیلی و افزایش دمای هوای کرهی زمین و در پی آن آلوگی های وسـیع زیسـت محیطی شـد. دانشـمندان و نویسندگان جزو اولین کسانی بودند که توجه جوامع بشری را نسبت به خطرات و عواقب روند تخریب محیط زیسـت و آلودگی که بیشـترین تاثیر آن از طریق سـوخت های فسیلی بود جلب کردند و همچنین تجدید ناپذیری این انرژی های نیز مد نظر قرار گرفت , حال که همگان در حال آشـنایی با کمبود انرژی های فسیلی هســتند، انتظار میرود که جامعهی جهانی نگاهی ژرف به انرژی های طبیعی داشــته باشــد. بشــر در آینده نه چندان دور با دو بحران بزرگ روبرو خواهد بود یکی آلودگی محیط زیســت در اثر احتراق ســوخت فســیلی و دیگری شــتاب فزاینده درجهت به پایان بردن این منابع(.(4
چنانچه دولتها خواهان توســعه مطلوب و پایدار بدون لطمه زدن به توانایی نســلهای آینده باشــند لازم اســت از دو ســیاســت مشـــخص پیروی کنند: اعمال مدیریت مصـــرف انرژی و بهکارگیری ســـایر منابع انرژی که همگام با توان اکولوژیکی محیط، تکنولوژیهای موجود، نیروی انسانی و منابع مالی توسعه باشد.

_2طراحی اقلیمی ساختمان در جهت کاهش مصرف سوخت

واژه پایداری برای نخسـتین بار در سال 1986 توسط کمیته جهانی گسترش محیط زیست مطرح شده است و هر روز بر ابعاد و دامنه آن افزوده می شــود و در جهان کنونی، معماران همســو و با ســایر دســت اندرکاران در تکاپوی یافتن راهکارهای جدیدی برای ایجـاد زنـدگی مطلوب انســـان می بـاشـــند. در واقع طراحی پایدار را می توان نوعی حرکت در جهت طول چرخه حیات موجودات زنده که با بوم منطقه نیز رابطه ی مســتقیمی دارد. طراحی پایدار به روشــی از طراحی می گویند که در جهت تامین نیازهای امروز بشر و نگاهی عمیق به آینده را دارد. در کشورهای مختلف بسته به میزان فعالیتهای صنعتی بین 30 تا 35 درصد کل انرژی مصـرفی در ارتباط با سـاختمان مورد اسـتفاده قرار می گیرد . از این میزان حدود 50 تا 60 درصـد صرف گرمایش و

51

سـرمایش سـاختمان در فصـول مختلف می شـود . این بدان معنا است که از کل انرژی مصرفی بین 15 تا 20 درصد به مصرف فضای مسکونی داخل ساختمانها میرسد ( رقم قابل توجهی از انرژی). بنابراین اقدامهایی که در جهت ارتقای کیفیت ساختمان از دیدگاه تبادلات حرارتی صورت می گیرد منتج به صرفه جویی قابل ملاحظه ای در مصرف کل انرژی می شود موضوع تامین انرژی گرمایشی (بهطور کلی آسایش داخل ساختمان برای ساکنین ) و اینکه ساختمان خود بتواند انرژی گرمایشی و سرمایشی را تامین کند موضـوع مهمی اسـت که همواره فکر معماران را بهخود مشـغول سـاخته اسـت . اکثریت عظیمی از فضای زیست سنتی براساس انطباق نیازهای انسانی و شرایط محیطی و طبیعی , طراحی و ساخته شده اند . و با تکامل تدریجی خود ترکیبی متعالی از فن و هنر را بوجود آوردهاند . معماری قرن بیســتم به واســطه اهمیت بیش از حدی که به تکنولوژی داده اســت قابل تشخیص میباشد و این به قیمت بی اهمیتی به سایر ارزشهاست .

_3معرفی بناهای زمین پناه

در بررسی های تاریخی انجام شده, خانه های درون زمینی سرپناهی از گرما و امنیت را برای مردم فراهم کرده است. خانه های زمین پناه یا سـازه های زیرزمینی یک نوع طراحی نو آورانه و جایگزین خانه های بر روی زمین بوده اند که باعث کاهش مصرف انرژی و تعدیل نوسـانات حرارتی در محیط داخل و خارج بنا می شـوند. این یک روش کهن معماری است که نیاز به تکنولوژی جدید دارد. هدف اصـلی این تحقیق شـناخت و نحوه ی اجرای سـاختمانهای زمین پناه و تکنولوژی به کار رفته در آن میباشد. معماری هایی که به بســتر زمین و انرزی های گرمایی مرتبط هســتند به ســه دســته ی اصــلی تقســیم می شــوند: بناهایی که گرمایش خانه توسـط زمین یا خاک می باشـد (خود به چهار دسـته تقسـیم می شـوند). خانه های صـخره ای همانند روستای کندوان و معماری صخره ای (سنگی) همانند مقابر پاسارگاد در استان فارس و یا غارهای سنگی آجانتا در هند(.(5

تودهی خاک مانع مناســـبی در برابر دمای بالای اقلیم گرم و خشـــک میباشـــد که عمق زمین معمولا دمایی نزدیک به دمای متوسط سالیانه آن منطقه دارد و دمای خاک در 2 متر تراز زیر زمین بسیار مطبوع است در حالی که دمای هوای بیرون ممکن اسـت گاهی زیر صـفر و یا بیشـتر از دمای آسـایش بدن انسـان باشـد. معماری خاک پناه, روشی است که از زمین های مجاور ساختمان به عنوان جرم حرارتی خارجی جهت کاهش اتلاف حرارتی و حفاظت آسان برای ثابت نگه داشتن دمای هوای داخلی اسـت. این روش معماری در دوران مدرن مدافع انرژی ایسـتا خورشـیدی و معماری پایدار می باشد و تقریبا قدمت آن به زمان سـاخت سـرپناه شـخصـی بشـر بر می گردد. بنای خاک پناه, زمین یا خاک را به عنوان پوشش عایقی که آن را از باران, دمای پایین, باد و عوامل طبیعی مســون نگه می دارد, بهره می برد. در این خانه ها صــرفه جویی در مصــرف انرژی در درجه ی اول و محافظت در برابر تند بادها, مواد آلاینده سطح زمین و امنیت در درجه های بعدی قرار میگیرد .(13)

_3,1انواع بناهای خاک پناه روشهای کلی ساخت در سامانه بناهای خاک پناه به چهار دسته زیر قابل تقسیم بندی است(.(3

_3,1,1 استفاده از پشته خاکی در این روش با متراکم نمودن خاک اطراف دیوارهای خارجی ساختمان انجام شده و میتواند دارای سقف کاملأ پوشیده از خاک باشـد. نقش پشته خاکی را میتوان با اعمال دیوارهای با ضخامت مناسب از مصالحی نظیر خشت ایفا نمود. این نوع بناها بیشتر از پلانهای سنتی خانه ها پیروی میکنند و دارای گشودگیهایی بیش از یک بدنه هستند( جدول شماره.(1

_3,1,2 در شیب دامنه کوه یا تپه در این نوع، ســاختمان، داخل شــیب، دامنه کوه یا تپه بنا میشــود و جبهه نمایان آن جهت بهره گیری از انرژی خورشــیدی به

سـمت اسـتوا قرار میگیرد در این صـورت بنا قادر است بیشینه انرژی خورشیدی را دریافت نماید. این نوع با نام طراحی با وجه

52

نمایان منفرد نیز مشهور است.بنای خاک پناه با وجه نمایان منفرد، در مقایسه با سایر انواع ارزان تر و دارای شیوه ساخت آسانتر میباشد (جدول شماره.(1

_3, 1,3کاملاًزیر زمین قرار گیری کامل بنا در زیر زمین که با حفاری همراه اســـت و جهت تأمین نور و تهویه میتواند دارای حیاط مرکزی به شـــکل

گودال باغچه باشـد. این نوع بنای خاک پناه معمولأ در جاهایی که با تراکم زیاد محصـور شده و دارای زمین تخت میباشد مورد اســتفاده قرار میگیرد. این نوع در منابع دیگر تحت عنوان پلان با حیاط مرکزی آمده اســت. (مناســب منطق کویری و قطبی). بناهای خاک پناه با حیاط مرکزی یا به عبارتی گودال باغچه، به دلیل دارا بودن چهار بدنه نورگیر، احســاس محبوس بودن را از میان برده، امکان ایجاد تهویه طبیعی و اسـتفاده از منظر حیاط را میدهد. ارتباط بین فضـای زیرزمینی و سطح زمین معمولأ از طریق فضای باز حیاط انجام میگیرد ( جدول شماره.(1

_3 ,1,4 قرار دادن بخشی از ساختمان در داخل زمین در این روش قسـمت های مختلف سـاختمان به صـورت کامل و یا نیمه در بسـتر خاک قرار می کیرد و سقف ساختمان نیز به

وسـیله خاک مورد پوشـش قرار می گیرد ( جدول شماره .(1 معماری خانههای زمین پناه یکپارچه است و اجزا و پوسته بیرونی یکی اسـت و این به هم پیوسـتگی افزایش استحکام را به دنبال خواهد داشت. در خانه های زمین پناه علاوه بر این که اختلاف درجه حرارت بین فضـای داخلی و فضـای خارجی کاهش می یابد، ساختمان نیز از تابش مستقیم نور خورشید با حصار در پناه خاک محافظت می شود.
جدول شماره : 1 نحوه ی قرارگیری ساختمان های خاک پناه
استفاده از پشته خاکی در شیب دامنه کوه یا تپه کاملأ زیر زمین قراردادن بخشی از ساختمان در داخل
زمین

_4خلاصه ای از مزایا و معایب خانه های زمین پناه

خانه های زمین پناه در دو اقلیم گرم و خشـک و اقلیم سرد کوهستانی کاربرد دارند چرا که شرایط آب وهوایی در این دو اقلیم به صـورتی اسـت که سـاختمان باید از گرمای ناراحت کننده تابسـتان و سـرمای سـخت زمستان محافظت شود و با استفاده از عوامل طبیعی و انرژی های خالص موجود در طبیعت مانند انرژی باد، خورشـــید، زمین گرمایی و اســـتفاده از مقاومت حرارتی خاک، صرفه جویی انرژی را همراه داشته باشند. عوامل جوی و نوسانات درجه حرارت در ساختمان های زمین پناه تأثیر بسیار کمی دارند و پوسـته زمین مانند یک حائل، ساختمان را در مقابل این تغییرات محافظت می کند. خاک اطراف ساختمان مانند یک منبع ذخیره حرارتی عمل می کند و حرارتی را که در طی روز از خورشید کسب شده را به تدریج در شب پس می دهد که این خود باعث اعتدال بیشتر دما در داخل ساختمان می شود (جدول شماره .(2

53

جدول شماره :2 مزایا و معایب ساختمان های زمین پناه .(10)
مزایا معایب

محیط زیست سالمتر عدم پذیرش عمومی
راندمان حرارتی بالا بودن هزینه ی حفاری

کاهش آلودگی صوتی زهکشی آب

مقاوم در برابر باد و طوفان تهویه

مقاوم در برابر آتش سوزی عدم وجود اطلاعات عملکرد حرارتی

مقاوم در برابر زلزله

کاهش هزینه ی تعمیر و نگهداری

_5تاثیرات گرمایش خاک بر روی فضاهای داخلی

طی تحقیقات به عمل آمده اگر پنجاه درصـد از سـاختمان در زیر زمین واقع شود و پنجاه درصد رو به جنوب باشد، در زمستان دمای داخلی ساختمان پنج درجه سانتیگراد از دمای خارج ساختمان گرمتر می باشد و همچنین اگر هشتاد درصد از ساختمان در زیر زمین واقع شـده و از سـه جهت سـاختمان درون زمین احاطه شـده و ساختمان دارای فضای نورگیر داخلی باشد، دمای داخل سـاختمان حدودهشـت درجه سـانتیگراد از دمای خارج ساختمان گرمتر می باشد(جدول شماره 3 و شکل شماره .(1 در تابسـتان اگر پنجاه درصـد ساختمان در زیر زمین واقع شود دمای داخلی ساختمان حدود هفت درجه سانتیگراد از دمای خارج سـاختمان خنک تر می باشد و با ایجاد سایه بان بر روی پنجره های جنوبی می توان شرایط آسایش را بالا برده و دمای داخلی را کاهش داد و اگر هشـتاد درصد ساختمان در زیر زمین واقع شود و از سه جهت ساختمان در زمین احاطه شده باشد و دارای نور گیر داخلی باشـد دمای داخلی سـاختمان حدود یازده درجه سـانتیگراد خنک تر از دمای خارج سـاختمان می باشد(جدول شماره 3 و شکل شماره .(2

جدول شماره : 3 تاثیرات گرمایش و سرمایش خاک بر فضاهای داخلی خانههای زمینپناه
شکل شماره :1 تأثیرات گرمایش خاک بر روی فضاهای داخلی در زمستان شکل شماره :2 تأثیرات سرمایش خاک بر روی فضاهای داخلی در تابستان

_6ارکان توسعه پایدار در خانههای زمین پناه

ارکان توسـعه پایدار در خانه های زمین پناه به سـه دسـته تقسـیم می شـوند که پایداری اقتصادی, اجتماعی و زیست محیطی میباشد. در این زمینه توجه بسیاری به بوم منطقه و ارتقای وضعیت اقتصادی مردم منطقه شده و همچنین توجه به مقولههای انسـانی نظیر فرهنگ, تعاملات و مشارکت های مردمی شده است و در کنار آنها توجه به طبیعت و انرژی های طبیعی و کاهش آلودگی و بهره گیری از طبیعت در راستای حفظ منطقه صورت گرفته است(جدول شماره .(4

جدول شماره :4 ارکان توسعه پایدار در خانههای زمین پناه (7)
ارکان توسعه پایدار نمود در طراحی پایدار نمود در معماری زیرزمینی

1 پایداری اقتصادی حفظ و ارتقای وضـــعیت فعلی اقتصـــادی بدون در نظر گرفتن امکانات محلی
تخریب منابع طبیعی استفاده از مصالح بومی

استفاده از مکان کاهش هزینه های سرمایش و گرمایش

اشتغال زایی محلی هنگام ساخت بنا
خودکفایی اقتصادی محلی

2 پایداری اجتماعی توجه به انسان وجامعه و نیازهای او ایجاد محیط با کیفیت مناسب برای زندگی فردی
افزایش همبستگی اجتماعی و مشارکت عمومی ایجاد فضایی برای تعامل اجتماعی
ارتباطات مردمی تر به واسطه نحوه ی زیست

توجه به هویت فرهنگی طراحی براساس هویت بومی

خلق محیط یکدست و همگن

3 پـایداری زیســـت کـاهش اســـتفـاده از منابع طبیعی و انرژی های بهره گیری از طبیعت در راستای حفظ و نگهداری طبیعت
محیطی تجدید ناپذیر
جلوگیری از اتلاف منابع انرژی صرفه جویی در مصرف انرژی سرمایی و گرمایی

کاهش آلودگی ها ایجاد عایق صوتی

چرخه ی ساخت بنا, تولید کننده آلودگی نیست
بهره گیری از انرژی های طبیعی

_7راهکارهای پیشنهادی طراحی پایدار ( با در نظر گرفتن معماری بومی زیرزمینی)

مهمترین مسـئله در طراحی پایدار توجه به اقلیم و بوم منطقه است که با توجه به جغرافیای محل و تپوگرافی منطقه باید نوعی طراحی صـورت بگیرد که از خاک برای حفظ تعادل دمای داخل استفاده شده و در کنار آن از سامانه های گرمایشی در راستای کاهش مصــرف انرژی اســتفاده شــود(جدول شــماره .(5 همچنین در کنار آنها توجه به تهویه، نورگیری ســاختمان در ســاعات مختلف شـبانه روز، مقابله با رطوبت موجود در خاک و مصالح مناسب با اقلیم و طراحی باید مد نظر قرار بگیرد. همانگونه که در جدول زیر نمایش داده شـــده اســـت، تمامیِمعیارهای طراحی پایدار، در ســـاختمانهای زمین پناه قابل رویت و بازشـــناســـی است(جدول شماره .(6