۲-۷- ویژگی­های ساختمان خاک پناه
ساختار معماری خاک پناه ویژگی­های متنوعی دارد که هم ذات با نوع ساختارش با احداث آن متولد می­ شود. گونه­ های متنوع این ساختار هریک ویژگی خاصی دارند که شاید گونه­ دیگر این ویژگی را نداشته باشد. اما بسیاری از این ویژگی­ها ممکن است اثرات مثبتی نداشته باشند و به عنوان عاملی آزار دهنده ساکن خود را ناراضی نگه دارد. درک و فهم فضاهای خاک پناه مبنی بر واکاوی عمیق آن از جنبه­سهای مختلف و با بهره گیری از تجربه زندگی در آن است. چه بسا ایده­ای که به نظر مزیت این ساختار محسوب می­ شود، با گذر زمان و اتفاق زندگی در آن، کارایی خود را از دست بدهد و بلعکس عمل نماید. با مطالعه­ کار محققانی که بر روی ویژگی­های متفاوت این ساختار کار کرده اند نکاتی از دیدگاه آنها گرد آوری شده است. بدیهی­است که برخی از این نکات در مورد برخی از گونه­ های خاک پناه صدق نکند اما با این­حال طرح تمامی ویژگی­های این ساختار بنا به مطالعه­ دقیق آن الزامی است. در ادامه شرحی از مزایا و معایب این گونه­ ساختمانی به تفصیل بیان خواهد شد.
۲-۷-۱- بررسی مزایای ساختمان خاک پناه
۲-۷-۱-۱- مزایا از حیث بهره وری انرژی
حضور گسترده خاک در اطراف ساختمان رفتار متفاوتی از لحاظ انتقال حرارت به ما ارائه می­ کند. پتانسیل مختلف خاک، به صورت توده ای صلب و فشرده، نقش بسیار مهمی در ارائه ی این رفتار بازی می­ کند. تمام خواص فیزیکی این ماده مزیتهای متنوعی از لحاظ مصرف انرژی ارائه می­ کند که مجموع این مزیت­ها عامل حضور موثر خاک را اثبات می­ کند.
۲-۷-۱-۱-۱-کاهش انتقال حرارتی خاک
به­واسطه جامد بودن خاک پیرامون بناهای خاک پناه، عمده­ی انتقال حرارت از بنا با محیط اطراف از طریق هدایت حرارتی است. در ابتدا شاید خاصیت عایق بودن خاک آن را به عنوان مهمترین عامل در کاهش مصرف انرژی نمایان کند. اما در حقیقت ضریب هدایت حرارتی خاک که در اغلب موارد ، بسیار بیشتر از هوا می باشد. این موضوع در صورتی که چگالی خاک بیشتر شود بسیار وخیم تر می­ شود و عملا خاک به عنوان یک مصالح با هدایت حرارتی بالا محسوب می­ شود Barker,1986)). با این حال تغییر ضریب هدایت حرارتی خاک، به عنوان یک عامل جامع نمی­تواند مورد قضاوت قرار گیرد. بنابراین از آنجایی که مقاومت حرارتی نسبت ضخامت لایه به ضریب هدایت حرارتی آن تعریف می­ شود پس میزان مقاومت حرارتی^[۱۵] رابطه مستقیم با ضخامت آن دارد (دفتر مقررات ملی ساختمان،۱۳۸۹). درنتیجه از آن­جا که ساختار برپایی این ساختمان­ها با محصور شدن در میان لایه­ای ضخیم از خاک تعریف می­ شود، میزان عایق بودن این ماده را به عنوان یک عامل موثر توجیه می­ کند.

۲-۷-۱-۱-۲- اینرسی حرارتی
قابلیت کلی پوسته خارجی و دیوارهای داخلی در ذخیره کردن انرژی و بازپس دادن آن، برای به حداقل رسانیدن نوسان‌های دما در فضاهای کنترل شده ساختمان اینرسی حرارتی ساختمان تلقی می­گردد (دفتر مقررات ملی ساختمان،۱۳۸۹). خاک از مصالحی مهمی است که اینرسی حرارتی بالایی نسبت به مصالح دیگر نظیر هوا دارد (دفتر مقررات ملی ساختمان،۱۳۸۹) . بالابودن اینرسی حرارتی خاک که یک پتانسیل بالقوه محسوب می­ شود، آن را به یک انباره­ی حرارتی بدل می­ کند. به اینصورت که با افزایش حرارت در دوره گرم سال انباره­ی خاکی زمین از گرمای تابیده شده از سمت خورشید و هواکره و سایر سطوح مجاور پر می­گردد و در زمان­های سرد سال این انباره حرارت خود را به سطوح در تماس باز می­گرداند (El-Hamid & Khair-El-Din,1991). لذا این ویژگی خاک را به یک انباره ی حرارت در دسترس تبدیل می­نماید.
۲-۷-۱-۱-۳- ثبات دمای زمین
با فرورفتن در دل زمین، دمای لایه­ های زیرین خاک نوسان کمتری دارند. به عبارت دیگر، هرچه توده­ی خاک عمیق­تر گردد خاک دمای ثابت تری را در طول بازه­ی زمانی تجربه می­کندCarmody & et al.,1994)). این موضوع بنا به ویژگی­های فیزیکی برای خاک­های مختلف، متفاوت است و شرایط ثبات دمایی برای جنس مختلف خاک،در ارتفاع متفاوت ظهور می­ کند.
۲-۷-۱-۱-۴- کنترل میزان هوای نفوذی^[۱۶]
فاکتور مهم دیگر در صرفه جویی مصرف انرژی از طریق ساختمان خاک پناه، کاهش تهویه هوای نفوذی است. با قرارگرفتن ساختمان در میان انبوه توده­ی خاک بیشترین سطح پوسته­ی ساختمان هوابندی می­ شود. در این­صورت ممکن است تنها از جبهه­­­ی نور گذر ساختمان احتمال نشت هوا وجود داشته باشد. در ساختمان­های معمولی احداث شده بر روی سطح زمین بیش از ۳۵% اتلاف حرارت، از طریق تهویه هوای نفوذی است Barker,1986)). در حالی­که درزها و منفذ­های سطوح ساختمان­های خاک پناه با حضور خاک پوشیده می­شوند و بار مصرفی انرژی ساختمان را می­کاهند .(van Dronkelaar,2013)
۲-۷-۱-۱-۵- کاهش دریافت حرارت
پوشش خاک بر روی پوسته­ی ساختمان خاک پناه مانع از رسیدن مستقیم اشعه­ی خورشید می­ شود. توده­ی زمین می ­تواند میزان قابل توجهی تابش خورشید را پیش از آنکه به پوسته ساختمان برسد، جذب کند. میزان حرارت جذب شده با تاخیر زمانی قابل ملاحظه­ای به داخل بنا نفوذ می­ کند و آن را تحت تاثیر قرار می­ دهد. تنها سطوح نور گذر هستند که می­توانند به طور مستقیم به درون بنا دست پیدا کنند Carmody & et al.,1994)). علاوه بر مانع خاک، در دسترسی مستقیم حرارت بیرون، حضور گیاهان سبز بر روی سطح خاک نفوذ، حرارت اشعه خورشید را به نحو قابل ملاحظه ای می­کاهد که این موضوع علاوه بر سطح سبزینه به رطوبت موجود در سطح نیز بستگی دارد
( . (Bonan,2002
۲-۷-۱-۲- مزایا با رویکرد بهره وری از سطح زمین و محیط زیست
۲-۷-۱-۲-۱- مزایای زیبایی شناسی
اثرات بصری: ساختمانی که تمام یا بخشی از آن در زیر سطح زمین قرار دارد در مقایسه با ساختمانی مشابه که بر روی سطح زمین قرار گرفته، به لحاظ بصری، دید محدودتری در محیط دارد. این مساله در مواردی که بناها در مناطق حساس قرار می گیرند از اهمیت بسزایی برخوردار است (ابراهیمی،۱۳۸۸). بنابر­این در مجاورت مناطق تاریخی، طبیعی، بناها و بافت­های خاص معماری، حوزه های استحفاظی، نظامی و غیره می­توانند از این مزیت بهره بگیرند.
۲-۷-۱-۲-۲- شکل گیری کانسپت خاص معماری
یک ساختمان زیرزمینی می تواند ماهیت درونی کاملا متفاوت از آنچه که در یک ساختمان روسطحی وجود دارد، پیدا کند. ترکیب تونل­­­ها، دالان­ها و سازه­های سنگی طبیعی در محیط کاملا مجزا و آرام، منبع الهام بسیاری از بیانات و امور مذهبی بوده است. از طرف دیگر این ایده می ­تواند گریزی از وجود تنش، سر و صدا و آلودگی هوا باشد و تجربه­ ­ای زیبا و بیاد ماندنی برای افرادی که از آن عبور می کنند، خلق کند. علاوه بر آن محدودیتی که از لحاظ رخنه در میان بافت برای بناهای روسطحی وجود دارد در این مورد کمرنگ تر است و آزادی عمل بیشتر به طراح می­دهد (Fairhurst,1976) . این موضوع چه از لحاظ داخل بنا و چه از لحاظ استفاده و دید از خارج بنا می ­تواند منبع الهام بسیاری از بناهای معماری گردد.
۲-۷-۱-۳- مزایای زیست محیطی
۲-۷-۱-۳-۱- حفظ منظر طبیعی
ساختمانی که دید محدودتری در محیط دارد، به نمایان شدن منظر طبیعی و محیط زیست سبز کمک شایانی می­­­­کند. در این صورت به­جای اشغال شدن فضا از توده ساختمانی، طبیعت سطح زمین برای احیای منظری مناسب باقی می­ گذارد(Al-Temeemi & et al,2004).
۲-۷-۱-۳-۲- حفظ اکولوژی
هنگامی­که فضای سبز و درختان منطقه­ای به­علت استفاده از فضای زیرزمینی، در ساخت و ساز دست نخورده باقی می­مانند، آسیب کمتری به چرخه اکولوژیکی منطقه و سطوح بالاتر وارد می­گردد. در این گزینه حیات گیاهان، زیستگاه حیوانات و تنفس و تعرق گیاهان، در مقایسه با ساخت و ساز روزمینی بیشتر محافظت می شود. این یکی از راه­های مسالمت آمیز همزیستی ساختمان با محیط زیست طبیعی است که هم ساختمان و هم محیط زیست پیرامون از آن سود می­برد (Al-Temeemi & et al,2004) (Walton,1978), .
۲-۷-۱-۳-۳- کارآیی در مصرف زمین
توسعه ساخت و ساز سطح زمین و گسترش شهر، موجب از بین رفتن زمین­ های کشاورزی و مناطق فراغتی و تفریحی می گردد. کارخانجات واقع در حومه ی شهرها با توسعه ی خود زمین­های بزرگ را تصرف می کنند و ساختمان­های صنعتی و پارکینگ­ها را به وجود می­آورند. گسترش­های نامنظم، نیازمند زمین­های بیشتری است تا به تجهیزات سبک و سنگین اختصاص داده شود. تعبیه بنا­های خاص که پتانسیل ساخت در زیر سطح زمین را دارند، سطوح مورد نظر بر روی زمین را جهت استفاده­های دیگر از آن احیا می­ کند و امکان اصلاح مشکلات موجود کاربری­ها­ی سطح زمین را فراهم می­گرداند Carmody & et al.,1994)).
۲-۷-۱-۴- مزایا با رویکرد اهمیت چرخه زندگی بنا
۲-۷-۱-۴-۱- محافظت
جدا بودن فضاهای خاک پناه، بدلیل خواص فیزیکی آنها و حفاظت آنها در زیر سطح زمین مزیت­های زیادی را بوجود می ­آورد. این موضوع از جوانب مختلفی به شرح زیر قابل تامل و بررسی است.
۲-۷-۱-۴-۱-۱- عوامل طبیعی
ساختمان­های خاک­­­­ پناه طبیعتا در برابر گردبادها، تند بادها، توفان، صاعقه، تگرگ و اکثر پدیده ­های جوی دیگر محافظت می شود. در مواقع آتش سوزی، ساختمان­های خاک پناه به طور بالقوه در برابر آتش سوزی بیرونی محافظت می شوند. سطح زمین غیرقابل اشتعال بوده و عایقی بسیار مطلوب برای سازه ی زیرین خود محسوب می شود Carmody & et.al,1994)). آسیب پذیرترین بخش ساختمان­های خاک پناه، نقاط دسترسی و ورودی ها و نورگیر ها و پنجره ها هستند. لذا در نظر گرفتن تمهیداتی برای اجرای مناسب و دقیق آنها ضرری است(همان) .
۲-۷-۱-۴-۲- آلودگی صوتی و ارتعاش
لایه­ های خاک مانع بسیار موثری در جلوگیری از نفوذ سر و صدا به داخل بناهای زیر سطحی به شمار می­روند. این خاصیت برای ساختمان­هایی که در مجاورت مناطق پر سرو صدا مانند آزادراه­ها و فرودگاه­های بزرگ قراردارند، بسیار موثر است. ورودی­های روسطحی در ساختمان­های خاک­­ پناه ، عمده مسیر انتقال سر و صدا به داخل بنا می­باشد (Staniec & Nowak ,2011),، .(Godard,2004)
۲-۷-۱-۴-۳- حفاظت کالبد بنا
پوشش ضخیم خاک پیرامون ساختمان، کاهش اثرات نوسان دما، فرسودگی ناشی از اشعه ی فرابنفش خورشید، آسیب ناشی از انجماد و ذوب شدن آب بر سازه و عدم تجزیه مصالح با ماورا بنفش را در پی دارد. به این ترتیب لایه­ی ضخیم خاک چون لایه ای محافظ بنا را در بر می­گیرد (Al-Temeemi & et al,2004) .
۲-۷-۱-۴-۴- حفاظت از مواد داخل بنا
ساختمان­های خاک پناه در زمینه حفاظت از خود و از اجسام ذخیره شده در داخل خود محاسنی دارند. برای مثال، مومیایی کردن و سپس دفن اجساد روش کاملا موفقی جهت حفظ اجساد از تمدن­های باستانی تاکنون بوده است. به همین طریق، حفظ مواد غذایی در محیطی که دمای معتدل و ثابت دارد و محصور بودن، رشد حشرات موذی و قارچ ها را محدود می کند بصورت مطلوب تری انجام می پذیرد Carmody & et al.,1994)) .
۲-۷-۱-۴-۵- امنیت
۲-۷-۱-۴-۵-۱- دسترسی محدود
مزیت اصلی امنیتی ساختمان­های زیرزمینی آن­است که نقاط دسترسی به طور کلی محدود و به­راحتی قابل کنترل می باشند. این محدودیت در ورود و خروج، در منع افرادی که قصد سرقت و مزاحمت در داخل این بناها را دارند موثر است.
۲-۷-۱-۴-۵-۲- پناهگاه
سازه­های زیر زمینی، خصوصا اگر قابلیت دفع یا فیلتر کردن هوای آلوده­ی بیرونی را داشته باشند، پناهگاه­های بسیار ارزشمندی برای مواقع ضروری محسوب می شوند. این موضوع برای بسیاری از کاربری­ها و مقاصد نظیر زندان­ها و مناطق امن جنگی و عملیاتی مسئله­ مهم و استراتژیکی می­باشد Carmody & et al.,1994)) .
۲-۷-۱-۴-۵-۳- مواد و فرآیندهای خطرناک
ذخیره سازی مواد خطرناک در زیر سطح زمین مزایایی ازجمله حفاظت، امنیت و جداسازی را به همراه دارد. طراحی و شرایط زمین شناختی مطلوب باعث می گردد که احتمال نشت مواد خطرناک و انتقال آن به محیط سطح زمین به حداقل ممکن کاهش یابد. مواد خطرناک شامل ضایعات و مواد خطرناک شیمیایی است که با فرایند­های شیمیایی و سوزاندن از بین نمی روند. همچنین جلوگیری از واکنش­های خطرناک( برای مثال فرآیندهای انفجاری) در زیر سطح زمین، خطر وقوع انفجار را در محلات اطراف کاهش می دهد.
۲-۷-۲- معایب ساختمان­های خاک پناه
۲-۷-۲- ۱- معایب با رویکرد بهره وری انرژی
هر پدیده­ای از دو خلقتش با حسن و معایبی همراه است که هم ذات بااو هستند. اگر چه ساختارهای خاک پناه مزیت­های بسیاری از جهت مصرف انژی دارند اما این موضوع نباید باعث غفلت از برخی مسائل ریز گردد که شاید مشکلی بزرگتر را ایجاد کنند. دانستن بسیاری از این مسائل کوچک می ­تواند در بدو مطالعه و طراحی این گونه معماری مد نظر قرار بگیرد و از بسیاری از صدمات جلوگیری کند.