Trombe tường và đính kèm Sunspace

Mô tả giải pháp

Tường Trombe là một dạng hệ thống thu nhiệt mặt trời gián tiếp, mặc dù không phổ biến, đây là một ví dụ tốt về sử dụng kết hợp vật thể có tính tích tỏa nhiệt, cùng với việc thu nhận nhiệt mặt trời và sử dụng đúng các đặc tính nhiệt của kính để đạt được mục tiêu đảm bảo tiện nghi chỉ với các giải pháp thụ động.

Tường Trombe bao gồm một bức tường tối màu (đây là vật thể có tính tích nhiệt cao) quay về phía mặt trời, có một khoảng không nhỏ giữa bức tường này và lớp kính phía ngoài. Bẫy bức xạ mặt trời bằng kính này hoạt động giống như một nhà kính nhỏ.

Không gian đón nắng mặt trời (phòng kính, phổ biến ở khí hậu ôn đới) về bản chất đây là là một bức tường Trombe có phần không gian giữa kính và bức tường là rất lớn, có thể sinh hoạt được.

                                     

                                                                    Một bức tường Trombe (trái) và không gian đón nắng mặt trời (sunspace) đính kèm ( bên phải).

Tường Trombe là một hệ thống sưởi ấm thụ động rất hữu ích. Nó yêu cầu rất ít hoặc không cần điều kiện gì để hoạt động, và rất lý tưởng cho không gian cần sự im lặng và riêng tư. Không gian đón nắng mặt trời thường đơn giản và yên tĩnh và có thể có tầm nhìn đẹp.

Những phòng được làm nóng bởi bức tường Trombe hoặc “không gian đón nắng” thường cho tiện nghi nhiệt tốt hơn so với những phòng được sưởi ấm bởi hệ thống cưỡng bức không khí, ngay cả ở nhiệt độ không khí thấp hơn, nguyên nhân là do bề mặt phát bức xạ ấm của bức tường.

Một bức tường Trombe thành công hay “không gian đón nắng” sẽ tối ưu hóa hấp thụ nhiệt theo cách giảm thiểu sự mất nhiệt trong thời tiết lạnh nhưng tránh tăng nhiệt quá mức khi vào mùa nóng.

Tường Trombe

Bức tường Trombe là bức tường nơi nhiệt được lưu trữ (tích trữ), được đặt tên theo nhà phát minh người Pháp Felix Trombe. Một bức tường Trombe điển hình bao gồm một tường gạch dày 20 – 40cm (8 “16 “) sơn màu tối, dùng màu sắc có tính hấp thụ nhiệt và phải hướng vào phía lớp kính đơn hoặc kép. Kính được đặt cách 2 – 15cm (1 ” – 6″) từ bức tường gạch để tạo ra một khoảng không nhỏ. Nhiệt từ ánh sáng mặt trời đi qua kính được hấp thụ bởi bề mặt tối, được lưu trữ trong bức tường và được dẫn từ từ vào bên trong nhà thông qua các lớp tường

Kính ngăn chặn sự thoát nhiệt bức xạ từ bề mặt của tường lưu trữ nhiệt.

Nhiệt bức xạ bởi bức tường do đó bị mắc kẹt trong khoảng không giữa tường và kính, hơn nữa bực xạ lại tiếp tục làm nóng bề mặt tường.

Đối với một tường Trombe dày 40cm ( 16 “), nhiệt sẽ mất khoảng 8 đến 10 giờ để đến được bên trong tòa nhà.

Điều này có nghĩa rằng căn phòng phía sau vẫn còn đủ tiện nghi vào qua ngày và nhận được chậm, thậm chí được sưởi ấm nhiều giờ sau khi mặt trời lặn. Thiết kế như vậy là lý tưởng để sử dụng trong khu dân cư và phòng ngủ.

Ngoài tăng nhiệt bức xạ, bạn cũng có thể điều chỉnh tường Trombe để làm nóng không khí không gian bên trong.

Bao gồm cả lỗ thông hơi trên và dưới trong các bức tường cho phép đối lưu không khí- dòng không khí lạnh từ phòng đi vào ở phía dưới và không khí nóng trong các bức tường Trombe thoát vào phòng ở phía trên.

Các lỗ thông hơi phải điều khiển được để ngăn chặn dòng đối lưu ngược lại xảy ra vào ban đêm, nó sẽ làm lạnh không gian bên trong nhà.

Lỗ thông hơi có thể điều khiển để cho phép những người cư ngụ kiểm soát nhiệt tức thời.

                                    

                                  Một bức tường Trombe làm nóng không khí đối lưu cũng như làm nóng không gian bên trong

                                     

                                 Lỗ thông hơi có thể được đóng vào ban đêm để giữ cho vòng đối lưu di chuyển đúng hướng.

Tránh mất nhiệt

Sử dụng kính Low-E có thể ngăn chặn việc tái bức xạ từ bề mặt tường ra ngoài xuyên qua lớp kính và nhờ đó giảm đáng kể lượng nhiệt bị mất.

Sử dụng kính có tính chọn lọc quang phổ hoặc có lớp phủ Low – E để phản xạ bức xạ từ bề mặt tường cũng có thể cải thiện hiệu suất vì nó giảm lượng năng lượng hồng ngoại bức xạ xuyên qua kính.

                                                                           

                                                              Kính Low-E phản xạ nhiệt trở lại vào tường Trombe

Thích ứng với ngày & mùa

Để tránh quá nóng vào những thời điểm nóng trong ngày hoặc mùa nóng trong năm, các kiến ​​trúc sư có thể sử dụng những bức tường Trombe kết hợp với ô văng, mái hiên và các yếu tố thiết kế xây dựng khác để cân bằng năng lượng nhiệt cung cấp bởi mặt trời.

                                         

                                                 Một bức tường Trombe với mái nhô ra để lấy bóng từ ánh nắng mặt trời mùa hè

Trong trường hợp lý tưởng, nên lắp kính kèm cửa cuốn nâng hạ có cách nhiệt bên ngoài để sử dụng vào ban đêm nhằm ngăn chặn nhiệt thoát ra ngoài.

Trong khi tường Trombe dạng thích ứng theo mùa có thể không có các bộ phận chuyển động, bạn vẫn nên thực hiện một số biện pháp làm sạch khu vực đệm giữa kính và bức tường Trombe.

“Không đón nắng”

“Không gian đón nắng” xây kèm (còn gọi là “nhà kính trồng cây”) làm việc giống như cách thông hơi bức tường Trombe.

Chúng có thể làm nóng không gian thông qua cả bức xạ và đối lưu.

Sự khác biệt là không gian giữa kính và khối tường tích nhiệt tạo ra một không gian sống.

Các “không gian đón nắng” vào ban đêm, với lỗ thông hơi đóng, để giữ cho luồng khí đối lưu đi đúng hướng .

                                             

                                 Một sunspace với lỗ thông hơi để làm nóng dòng đối lưu cũng như sưởi ấm qua bức xạ

“Không gian đón nắng” chủ yếu được sử dụng để tăng nhiệt gián tiếp và thường có diện tích kính nhiều hơn diện tích sàn. Mất nhiệt vào ban đêm không phải là quan trọng trong một “không gian đón nắng” như trong các hệ thống tăng trực tiếp, vì phòng có thể được cách ly khỏi phần còn lại của tòa nhà.

Tuy nhiên, cách nhiệt ban đêm hoặc kính kép được khuyên dùng nếu “không gian đón nắng” là không gian được sử dụng sau khi mặt trời lặn.

Thiết kế không gian đón nắng

Cân nhắc quan trọng cho thiết kế không gian đón nắng là:

Ở vùng khí hậu rất lạnh, kính kép giảm tổn thất mất nhiệt ra bên ngoài.

Tấm cách nhiệt, bóng đổ và mành quan trọng với “không gian đón nắng” hơn với bức tường Trombe.

Như với những bức tường Trombe, các bề mặt bên trong của không gian đón nắng càng tối thì vật thể tích nhiệt có thể lưu trữ nhiệt trong ngày càng nhiều.

Không nên quá lạm dụng thực vật, vì thực vật có thể làm giảm tính chất bẫy nhiệt của hệ thống, chúng có thể sẽ che một diện tích đáng kể sàn và tường.

Đối với tất cả các vùng khí hậu, ngoại trừ những nơi có mùa hè rất mát, cửa sổ có thể mở được hoặc điều khiển bằng cơ khí nên được xem xét lắp đặt cả ở trên và dưới.

Điều này cho phép không gian đón nắng tránh bị quá nóng bằng cách đẩy khí nóng một cách thụ động qua phía trên cùng của kính và lấy không khí mát vào trong thông qua phía dưới của kính.

Biến thể

Tường nước

Thay vì được trát, nước có thể được sử dụng như là vật thể tích nhiệt của tường Trombe hoặc “không gian đón nắng”.

Do dòng đối lưu tự có trong nước, nhiệt được truyền thông qua toàn bộ khối tích tỏa nhiệt nhanh hơn nhiều so với một bức tường gạch.

Điều này có thể hữu ích khi một chỉ cần sự trì hoãn ngắn khi đưa nhiệt vào trong nhà.

Các hệ thống như vậy không chỉ có thể truyền nhiệt vào một không gian, chúng có thể được làm trong suốt để mang lại ánh sáng vào bên trong phòng.

Khi sử dụng một bức tường Trombe nước, tốt hơn là nên làm kín phần không khí giữa kính và tường, mục đích là để tăng thêm nhiệt độ bề mặt của bức tường.

Ống khói dùng năng lượng mặt trời

Trong mùa nóng, một bức tường Trombe hoặc “không gian đón nắng” với lỗ thông hơi có thể được sử dụng như một xi phông nhiệt. Nếu lỗ thông hơi được đặt ở trên cùng của kính, thì nhờ đó không khí từ phòng sẽ được kéo ra bởi sự đối lưu trong khoảng không khí giữa kính và tường.

Hình thức thông gió thụ động này được gọi là một ống khói dùng năng lượng mặt trời.

                                                 

                                                                      Một bức tường Trombe như một ống khói dùng năng lượng mặt trời