Войти
Один из самых ранних солнечных домов со стеной для тромба, спроектированной Жаком Мишелем и Феликсом Тромбом. A Стена для тромба - это массивная стена, обращенная к экватору, окрашенная в темный цвет для поглощения тепловой энергии падающего солнечного света и закрытая снаружи стеклом с изолирующим воздушным зазором между стеной и глазурью. Стена Trombe - это стратегия проектирования пассивного солнечного здания, в которой используется концепция косвенного усиления, когда солнечный свет сначала попадает на поверхность сбора солнечной энергии, которая покрывает тепловую массу, расположенную между Солнцем и космосом. Солнечный свет, поглощаемый массой, преобразуется в тепловую энергию (тепло) и затем передается в жилое пространство.
Стены тромба также называются массовыми стенами, солнечными стенами или стенами аккумулирования тепла. Однако из-за обширной работы профессора Феликса Тромба и архитектора Жака Мишеля в проектировании пассивно нагреваемых и охлаждаемых солнечных структур, их часто называют стенами тромба.
Эта система похожа на систему. воздухонагреватель (в виде простой застекленной коробки на южной стене с темным поглотителем, воздушным пространством и двумя наборами вентиляционных отверстий вверху и внизу), созданный профессором Эдвардом С. Морсом сто лет назад.
В 1920-х годах идея солнечного отопления началось в Европе. В Германии жилищные проекты были разработаны с учетом преимуществ солнца. Исследования и накопленный опыт солнечного дизайна затем распространились по Атлантике такими архитекторами, как Вальтер Гропиус и Марсель Брейер. Помимо этих ранних примеров, отопление домов солнцем продвигалось медленно до 1930-х годов, когда несколько разных американских архитекторов начали исследовать потенциал солнечного отопления. Новаторская работа этих американских архитекторов, влияние европейцев-иммигрантов и память о нехватке топлива во время войны сделали солнечное отопление очень популярным во время первоначального жилищного бума в конце Второй мировой войны.
Позже, в 1970-х годах. До и после международного нефтяного кризиса 1973 года некоторые европейские архитектурные периодические издания критиковали стандартные методы строительства и архитектуру того времени. Они рассказали, как архитекторы и инженеры отреагировали на кризис, предложив новые методы и проекты, чтобы новаторски вмешиваться в искусственную среду, более эффективно используя энергию и природные ресурсы. Более того, истощение природных источников вызвало интерес к возобновляемым источникам энергии, таким как солнце. Кроме того, параллельно с ростом мирового населения, потребление энергии и проблемы окружающей среды становятся глобальной проблемой, особенно в то время, как строительный сектор потребляет больше всего энергии в мире, и большая часть энергии используется для систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. По этим причинам ожидается, что современные здания будут иметь как энергоэффективный, так и экологически чистый дизайн за счет частичного или полного использования возобновляемой энергии вместо ископаемой энергии для отопления и охлаждения, а также солнечной энергии, использующей солнечное излучение солнца. В этом направлении интеграция пассивных солнечных систем в зданиях является одной из стратегий устойчивого развития и все больше поощряется международными правилами.
Сегодняшние здания с низким энергопотреблением со стенами тромбов часто улучшают древнюю технику, включая накопители тепла и Система доставки, в которой люди использовали толстые стены из самана или камня, чтобы улавливать солнечное тепло в течение дня и медленно и равномерно выпускать его ночью, чтобы обогреть свое здание. Сегодня стена Trombe продолжает служить эффективной стратегией пассивного солнечного дизайна. Хорошо известный пример стеновой системы Trombe впервые был использован в доме Trombe в Одейо, Франция, в 1967 году. Стена, окрашенная в черный цвет, построена из бетона толщиной примерно 2 фута с воздушным пространством и двойным остеклением на внешней стороне. Дом в основном нагревается за счет излучения и конвекции от внутренней поверхности бетонной стены, и результаты исследований показывают, что 70% ежегодных потребностей этого здания в отоплении обеспечивается за счет солнечной энергии. Следовательно, эффективность системы сопоставима с хорошей системой активного солнечного отопления.
Затем в 1970 году в Монмеди, Франция, была построена еще одна пассивная коллекторно-распределительная система Trombe Wall. Дом с жилой площадью 280 м³ требовал 7000 кВтч на отопление ежегодно. В Монтмеди - между 49 ° и 50 ° северной широты - 5400 кВтч было обеспечено за счет солнечного отопления, а остальная часть - от вспомогательной электрической системы. Ежегодные затраты на отопление для электричества составляли примерно 225 долларов по сравнению с примерно 750 долларами для дома, полностью отапливаемого электричеством в том же районе. Это приводит к снижению нагрузки на отопление на 77% и снижению затрат на отопление в зимнее время.
В 1974 году в доме Келбо в Принстоне, штат Нью-Джерси, используется первый образец стеновой системы Trombe.. Дом расположен вдоль северной границы участка, чтобы обеспечить максимальный доступ к доступному солнечному свету без затенения. В двухэтажном здании имеется стена для аккумулирования тепла площадью 600 квадратных футов, которая построена из бетона и окрашена выборочной черной краской поверх герметика для каменной кладки. Хотя основное отопление осуществляется за счет излучения и конвекции с внутренней стороны стены, два вентиляционных отверстия в стене также позволяют обогреваться в дневное время с помощью контура естественной конвекции. Согласно данным, собранным за зимы 1975-1976 и 1976-1977 годов, система стен Trombe снизила расходы на отопление соответственно на 76% и 84%.
Стена Trombe собирает тепло в течение дня. 
задержка во времени, вызванная теплоемкостью материала стены, большая часть тепла выделяется ночью. В отличие от активной солнечной системы, которая использует оборудование и механическое оборудование для сбора или транспортировки тепла, Тромб стена - это пассивная система солнечного отопления, в которой тепловая энергия течет в системе естественным путем, например, излучением, теплопроводностью и естественной конвекцией. Как следствие, стена работает, поглощая солнечный свет своей внешней поверхностью и затем передавая это тепло через стену за счет теплопроводности. Тепло, проводимое через стену, затем распределяется по жилому пространству за счет излучения и в некоторой степени за счет конвекции от внутренней поверхности стены.
парниковый эффект помогает этой системе, задерживая солнечные лучи. излучение между стеклом и тепловой массой. Солнечное тепло в виде излучения с более короткими длинами волн проходит через остекление практически беспрепятственно. Когда это излучение попадает на темную поверхность тепловой массы, обращенную к солнцу, энергия поглощается, а затем переизлучается в форме более длинноволнового излучения, которое не может пройти через остекление так же легко. Следовательно, тепло задерживается и накапливается в воздушном пространстве между теплоемкой с высокой теплоемкостью и остеклением, обращенным к солнцу.
Еще одно явление, которое играет роль в работе стены тромба, - это задержка во времени, вызванная теплоемкость материалов. Поскольку стенки тромба довольно толстые и сделаны из материалов с высокой теплоемкостью, поток тепла от более теплой внешней поверхности к внутренней поверхности происходит медленнее, чем у других материалов с меньшей теплоемкостью. Это явление замедленного теплового потока известно как временная задержка, и оно заставляет тепло, полученное в течение дня, позже достигать внутренней поверхности тепловой массы. Это свойство массы помогает обогревать жилое пространство и по вечерам. Итак, при достаточной массе стена может всю ночь работать как лучистый обогреватель. С другой стороны, если масса слишком толстая, ей потребуется слишком много времени для передачи тепловой энергии, которую она собирает, поэтому жилое помещение не получает достаточно тепла в вечерние часы, когда оно больше всего необходимо. Точно так же, если тепловая масса слишком тонкая, она быстро передает тепло, что приводит к перегреву жилого помещения в течение дня, а на вечер остается мало энергии. Кроме того, стены Trombe, использующие воду в качестве тепловой массы, собирают и распределяют тепло в пространстве таким же образом, но они передают тепло через компоненты стены (трубы, бутылки, бочки, барабаны и т. Д.) За счет конвекции, а не за счет теплопроводности. конвекционные характеристики водяных стенок различаются в зависимости от их различной теплоемкости. Большие объемы хранения обеспечивают большую и долгосрочную емкость хранения тепла, а меньшие объемы хранения обеспечивают большую поверхность теплообмена и, следовательно, более быстрое распределение.
Стены с тромбами часто предназначены для выполнения несущих функций, а также для сбора и хранения солнечной энергии и защиты внутренних пространств здания. Требования к стене Trombe Wall - это области остекления, обращенные к экватору, для максимального увеличения солнечной энергии зимой и тепловая масса, расположенная на 4 дюйма или более непосредственно за стеклом, которое служит для хранения и распределения тепла. Кроме того, существует множество факторов, таких как цвет, толщина или дополнительные устройства контроля температуры, которые влияют на дизайн и эффективность стен Trombe Walls. Экваториальное направление, то есть на юг в Северном полушарии и на север в Южном полушарии, является лучшим вращением для пассивных солнечных стратегий, потому что они собирают гораздо больше солнца в течение дня, чем теряют ночью, и собирают гораздо больше солнца зимой, чем в северном полушарии. лето.
Водная стена с бочками, заполненными водой на 55 галлонов, Корралес, Нью-Мексико, США. Первой стратегией проектирования, направленной на повышение эффективности стен тромбов, является окраска внешней поверхности стены в черный цвет (или темный цвет) для наилучшего поглощения солнечного света. Кроме того, селективное покрытие стены Trombe улучшает ее характеристики за счет уменьшения количества инфракрасной энергии, излучаемой обратно через стекло. Селективная поверхность состоит из листа металлической фольги, приклеенного к внешней поверхности стены, и он поглощает почти все излучение в видимой части солнечного спектра и очень мало излучает в инфракрасном диапазоне. Высокая впитывающая способность превращает солнечный свет в тепло на поверхности стены, а низкая излучательная способность предотвращает обратное излучение тепла к стеклу.
Хотя стены Trombe обычно сделаны из твердых материалов, таких как бетон, кирпич, камень, или саман, их тоже можно делать из воды. Преимущество использования воды в качестве тепловой массы состоит в том, что вода накапливает значительно больше тепла на единицу объема (имеет большую теплоемкость), чем кладка. Разработчик этой водной стены Стив Бэр назвал эту систему «Стена барабана». Он покрасил стальные емкости, похожие на бочки с маслом, и наполнил их почти водой, оставив место для теплового расширения. Затем уложили контейнеры горизонтально за двойным стеклопакетом, обращенным к экватору, черным дном наружу. Эта водяная стена использует те же принципы, что и стены Тромба, но использует другой материал для хранения и другие методы удержания этого материала. Подобно темной термальной массе стен Тромба, емкости, в которых хранится вода, также часто окрашивают в темные цвета, чтобы увеличить их поглощающую способность, но также обычно оставляют их прозрачными или полупрозрачными, чтобы пропускать дневной свет.
Еще одна важная часть конструкции стен Trombe - это выбор правильного материала и толщины с термической массой. Оптимальная толщина термической массы зависит от теплоемкости и теплопроводности используемого материала. При определении размеров тепловой массы необходимо соблюдать некоторые правила.
Влияние толщины тепловой массы стены на колебания температуры воздуха в жилом помещении. Mazria, E. 
Стена половинной высоты обеспечивает контролируемое прямое усиление для дневного отопления и дневного освещения, а также сохраняет тепло на ночь. - Оптимальная толщина кирпичной стены увеличивается по мере увеличения теплопроводности материала стены. Например, чтобы компенсировать быструю теплопередачу через материал с высокой проводимостью, стенка должна быть толще.
Соответственно, поскольку более толстая стена поглощает и сохраняет больше тепла для использования в ночное время, эффективность стены увеличивается по мере увеличения проводимости и толщины стенки.
Существует оптимальный диапазон толщины материалов кладки.
Эффективность водяной стены увеличивается по мере увеличения толщины стены. Однако значительного увеличения производительности трудно заметить, так как стенки становятся толще 6 дюймов. Скорее всего, водяной стены толщиной менее 6 дюймов также недостаточно, чтобы действовать как надлежащая тепловая масса, сохраняющая тепло в течение дня.
В раннем дизайне стен Тромба на стенах были вентиляционные отверстия для распределения тепла за счет естественной конвекции (термоциркуляции) с внешней стороны стены, но только в дневное время и ранним вечером. Солнечное излучение, проходящее через стекло, поглощается стеной, нагревая его поверхность до температуры 150 ° F. Это тепло передается воздуху в воздушном пространстве между стеной и стеклом. Через отверстия или вентиляционные отверстия, расположенные в верхней части стены, теплый воздух, поднимающийся в воздушное пространство, входит в комнату, одновременно втягивая холодный воздух через низкие вентиляционные отверстия в стене. Таким образом, в солнечную погоду в жилое пространство можно подавать дополнительное тепло. Однако теперь ясно, что вентиляционные отверстия плохо работают ни летом, ни зимой. Становится более распространенным создание половинной стены тромба, а затем ее сочетание с системой прямого усиления. Часть прямого усиления отводит тепло в начале дня, а стена Trombe сохраняет тепло для использования в ночное время. Более того, в отличие от полной стены тромба, часть с прямым усилением позволяет наслаждаться видами и наслаждаться зимним солнцем.
Здание, использующее стену Trombe в качестве пассивной солнечной стратегии в Хопфгартене, Австрия. 
Школа со стеной Trombe в Сальте, Аргентина. Чтобы свести к минимуму возможные недостатки системы стен Trombe, существует дополнительный контроль температуры стратегии, применяемые к дизайну стен. Например, минимальное расстояние 4 дюйма между стеклом и массой позволяет очищать остекление и при необходимости вставлять сворачивающийся излучающий барьер. Добавление лучистого барьера или ночной изоляции между остеклением и тепловой массой снижает потери тепла в ночное время и приток тепла в летнее время днем. Однако для предотвращения перегрева летом лучше всего сочетать эту стратегию с наружным затеняющим устройством, таким как ставни, свес крыши или внутреннее затенение, чтобы чрезмерное солнечное излучение не нагревало стену Trombe. Еще одна стратегия, позволяющая извлечь выгоду из солнечной коллекции без некоторых недостатков стен Trombe, - это использование внешних зеркальных отражателей. Дополнительная отраженная площадь помогает стенам Trombe больше получать от солнечного света благодаря гибкости удаления или поворота отражателя, если сбор солнечных лучей нежелателен.
Когда три разных фасада стены Trombe с одинарным стеклом, двойным стеклом и интегрированным полупрозрачным фотоэлектрическим модулем сравниваются в жарком и влажном климате, одинарное стекло обеспечивает максимальное усиление солнечного излучения благодаря более высокому солнечному теплу. повысить эффективность. Однако рекомендуется использовать одинарное стекло с затвором в вечернее и ночное время, чтобы компенсировать потери тепла. Остекление с высокой пропускной способностью максимизирует солнечные лучи стены Trombe, позволяя также распознать темный кирпич, природные камни, емкости для воды или другую привлекательную систему тепловой массы за остеклением. Однако с эстетической точки зрения иногда нежелательно различать черную тепловую массу. В качестве архитектурной детали можно использовать узорчатое стекло для ограничения внешней видимости темной стены без ущерба для прозрачности.
