Thiết kế năng lượng mặt trời thụ động sử dụng tường trombe không có lỗ thông hơi và che nắng mùa hèBức tường Trombe là bức tường hướng nắng được sử dụng trong thiết kế năng lượng mặt trời thụ động . Được cấp bằng sáng chế vào năm 1881 bởi nhà phát minh của nó, Edward Morse, và được phổ biến rộng rãi vào năm 1964 bởi kỹ sư người Pháp Félix Trombe và kiến trúc sư Jacques Michel. Đó là một bức tường khổng lồ ngăn cách với bên ngoài bằng kính và một không gian không khí, giúp hấp thụ năng lượng mặt trời và giải phóng nó một cách có chọn lọc vào bên trong vào ban đêm.
Ngay cả kính một lớp cũng có tác dụng đối với quá trình này, vì kính trong suốt đối với ánh sáng khả kiến nhưng ít trong suốt hơn đối với bức xạ hồng ngoại (nhiệt). Các biến thể hiện đại bao gồm kính cách nhiệt để giữ lại nhiều nhiệt mặt trời được lưu trữ hơn và các lỗ thông hơi cao và thấp - đôi khi có thể hoạt động - để cho phép truyền nhiệt đối lưu vào trong nhà.
Nội dung
Thiết kế cơ bản hiện tại
Một bức tường Trombe
Sơ đồ bức tường Trombe bê tông được sử dụng trong pin thử nghiệm năng lượng mặt trờiCác bức tường Trombe hiện đại có các lỗ thông hơi được thêm vào phía trên và phía dưới khe hở không khí giữa kính và khối nhiệt . Không khí nóng chảy qua sự đối lưu vào bên trong tòa nhà. Các lỗ thông hơi có nắp một chiều ngăn cản sự đối lưu vào ban đêm, từ đó tạo ra luồng nhiệt có tính định hướng mạnh. Kiểu thiết kế này là một bộ thu nhiệt thụ động gián tiếp. Bằng cách di chuyển nhiệt ra khỏi bề mặt thu gom, nó làm giảm đáng kể tổn thất nhiệt vào ban đêm và cải thiện mức tăng nhiệt thực. Nói chung, các lỗ thông hơi bên trong sẽ đóng lại vào những tháng mùa hè khi không muốn tăng nhiệt.
Bởi vì sự thay đổi nhiệt độ có xu hướng lan truyền qua các vật liệu xây dày đặc (khuếch tán nhiệt) với tốc độ khoảng 1 inch mỗi giờ, nên lượng nhiệt ban ngày sẽ có sẵn ở bề mặt bên trong của khối nhiệt vào đầu buổi tối khi cần thiết. Đặc tính trễ thời gian này của khối nhiệt, kết hợp với sự giảm nhiệt của nó (làm giảm sự thay đổi nhiệt độ), cho phép sử dụng năng lượng mặt trời dao động vào ban ngày như một nguồn nhiệt đồng đều hơn vào ban đêm.
Các biến thể phổ biến
Những sửa đổi phổ biến đối với bức tường Trombe bao gồm:
- Lỗ thoát khí gần phía trên được mở ra để thoát ra bên ngoài vào mùa hè. Việc thông gió như vậy khiến bức tường Trombe hoạt động như một ống khói năng lượng mặt trời bơm không khí trong lành vào nhà vào ban ngày, ngay cả khi không có gió.
- Cửa sổ trên tường trombe. Điều này làm giảm hiệu quả nhưng có thể được thực hiện vì lý do chiếu sáng tự nhiên hoặc thẩm mỹ. Nếu kính bên ngoài có độ truyền tia cực tím cao và cửa sổ trên tường trombe là kính thông thường, điều này cho phép sử dụng hiệu quả ánh sáng tia cực tím để sưởi ấm. Đồng thời, nó bảo vệ con người và đồ đạc khỏi tia cực tím tốt hơn so với các cửa sổ có độ truyền tia cực tím cao.
- Máy thổi điện được điều khiển bằng bộ điều nhiệt, để cải thiện luồng không khí và nhiệt.
- Các tấm che cố định hoặc di động có thể làm giảm tổn thất nhiệt vào ban đêm.
- Lưới che nắng cho bộ thu năng lượng mặt trời trong những tháng mùa hè.
- Lớp phủ cách nhiệt được sử dụng vào ban đêm trên bề mặt kính.
- Ống hoặc bể chứa nước là một phần của hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời.
- Bể cá là khối nhiệt.
- Sử dụng bề mặt chọn lọc để tăng khả năng hấp thụ bức xạ mặt trời của khối nhiệt.
Thử thách thiết kế tường Trombe
- Khả năng chịu nhiệt thấp: Trong thời gian thông lượng mặt trời thấp, dòng nhiệt được truyền từ bên trong ra bên ngoài, cân bằng lượng nhiệt thất thoát từ tòa nhà. [1]
- Dòng nhiệt ngược: Các thiết kế thiếu hệ thống thông gió được kiểm soát sẽ có dòng nhiệt ngược trong mùa đông, ban đêm hoặc những ngày không nắng. Khi nhiệt độ tường thấp hơn nhiệt độ bên trong, luồng không khí đảo ngược từ lỗ thông hơi phía trên xuống lỗ thông hơi phía dưới sẽ làm giảm nhiệt độ bên trong phòng. Biện pháp khắc phục tình trạng này là sử dụng hệ thống thông gió tự động hoặc một chiều để ngăn dòng điện ngược. [1]
- Sự không chắc chắn về truyền nhiệt do chuyển động của không khí. [1]
- Quá trình đối lưu bị ảnh hưởng bởi chiều rộng kênh và kích thước đầu vào/đầu ra, dẫn đến sự thay đổi hiệu suất sưởi ấm tổng thể. [1]
- Giá trị thẩm mỹ thấp (đặc biệt là không tích hợp cửa sổ). [1]
Ứng dụng ở các khu vực đang phát triển
Ở Ladakh , Ấn Độ , Dự án Ladakh đang thiết kế những bức tường Trombe bổ sung cho kiến trúc truyền thống của Ladakh và đã thúc đẩy việc xây dựng chúng trong những ngôi nhà ở Ladakhi. Điều này đã cho thấy Ladhakis là một giải pháp thay thế sạch sẽ và đáng tin cậy để sử dụng lửa làm nguồn nhiệt. Nhiên liệu truyền thống, phân , cháy kém và không giúp giảm bớt nhiệt độ mùa đông khắc nghiệt. Phân cháy âm ỉ tạo ra một lượng khói đáng kể làm ô nhiễm không khí và gây ra nhiều vấn đề về sức khỏe. Những bức tường Trombe giúp giảm bớt cái lạnh và khói bụi. Ladakh nhận được khoảng 320 ngày nắng mỗi năm và các vật liệu xây dựng truyền thống – đá và gạch bùn – cung cấp khối lượng nhiệt cần thiết cho việc thu nhiệt trong bức tường Trombe. [2]
Trường Druk White Lotus ở Ladakh sử dụng các bức tường Trombe [3] và là một phần của "mô hình thiết kế và phát triển phù hợp". [4]
Người giới thiệu
- ↑ Jump up to: 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 Chan, Hoy-Yen (2010). "Đánh giá về công nghệ sưởi ấm và làm mát năng lượng mặt trời thụ động". Đánh giá về năng lượng tái tạo và bền vững 14 (2): 781-789.
- ^ Hales, Carolyn (1986). Dự án Ladakh Sự tồn tại của văn hóa, 10.3 (Mùa thu 1986) Người miền núi. Lấy từ http://www.culturalsurvival.org/publications/cultural-survival-quarterly/hales/ladakh-project .
- ^ Drukpa Trust (2008). Trang Ví dụ về Thiết kế Bền vững. Lấy từ http://www.dwls.org/Sustainable-Design-Examples.html .
- ^ Drukpa Trust (2008). Tổng quan về trang Giải thưởng. Lấy từ http://www.dwls.org/Overview-Of-Awards.html .