Стена тромба в доме

Обновлено: 02.05.2024

Стена тромба, блоки снятия тепла, отопление солнцем стены - все это об одном и том же. Суть метода в том, чтобы взять бесплатно тепло из природы, в данном случае солнечное тепло, аккумулировать его и затем греть этим теплом жилые помещения.

Идея возникла еще в 40-х годах прошлого века у американского инженера Тромба, по крайней мере так пишет официальная история. Тромб решил, почему бы не использовать тот факт, что зимой положение солнца относительно горизонта гораздо ниже нежели летом, таким образом зимой его свет в большей мере попадает к нам в окна, а летом его не желательное воздействие на микроклимат внутри дома устраняется обыкновенным козырьком крыши. Так вот, в дом то оно попадает, а как его "поймать" и использовать, это уже другое дело. Как оказалось и тут все довольно просто.

Нужно сделать стену из материала с высокой теплоемкостью! А это кирпич или камень или бетон. Нужно также чтобы выполнялись определенные условия.Во-первых, кирпичная стена должна быть размещена на стороне дома, где светит солнечный свет (она не будет иметь такого же эффекта в затененной области, которая получает меньше солнечного света и тепла). Кирпич и бетон имеют значительную теплоемкость, и это можно использовать с пользой для себя!

Кроме того, необходимы вентиляционные отверстия, которые должны располагаются в верхней и нижней части стены, чтобы позволить циркулировать воздуху, создавая эффективную систему отопления.

Большое значение имеет утепление самого дома, то есть сохранение тепла. Чем оно эффективней, тем эффективней будет работа энергосберегающих технологий в целом!

Достоинства использования стены Тромба:

бесплатное тепло для обогрева дома (экономия денег)
100% экологичность
простота в возведении и ценовая доступность материалов
Использование меньшего количества ископаемого топлива и, как следствие, - меньшее загрязнение окружающей среды и здоровая планета
полет для вашей инженерной мысли безграничен

К минусам можно отнести

использование стены Тромба в квартирах затруднительно
нужно тщательно продумать как будет осуществляться циркуляция воздуха и механизм теплоотдачи именно в вашем случае, ведь у всех дома разные
габариты самой стены, ее вес и т.д. Все это нужно учитывать, ведь не у всех дом на фундаменте, у некоторых он на сваях, например
Обязательная ориентация стены на солнечную сторону

Считаю, что подобные не хитрые технологии оказывают только лишь положительное воздействие как на наше отношение к окружающему нас миру, научая жить с ним в гармонии, так и на планету в целом, ее экологическую безопасность!

Если понравилась статья, - ставьте пальчик вверх! И переходите к следующим, не забыв подписаться на канал " Мастер на все руки "!

Мы рассмотрим такое понятие как пассивное солнечное тепло, в частности солнечная стена Тромба.

Применение солнечной стены Тромба — конструкция, советы по реализации

С каждым годом все более становится актуальным применения современных альтернативных источников энергии, которые преобразуют энергию солнечного излучения и наружного воздуха в теплоту. В зависимости от метода получения энергии или теплоты разделяют две системы:

Пассивные системы солнечного теплоснабжения основаны на использовании естественной циркуляции нагретого воздуха, фото 1а.

Активные системы солнечного теплоснабжения работают на комбинированном использовании пассивной системы солнечного теплоснабжения и дополнительных источников энергии, фото 1б.

Пассивные системы солнечного теплоснабжения (а) и активная солнечная система теплоснабжения (один из вариантов): 1 – солнечный коллектор; 2 – бак-аккумулятор; 3 – насос; 4 – электрический подогреватель

К пассивной системе солнечного теплоснабжения относится солнечная стена Тромба.

Что такое солнечная стена Тромба?

Солнечная стена Тромба — это массивная каменная конструкция, которая устанавливается на южной стороне здания за фасадным стекольным ограждением. Эта стена может быть покрыта селективно-поглощающей фольгой или покрашена в черный цвет, фото 2.

Стену Тромба разработал Эдвард Морзе в 1881 г., а французский профессор Феликс Тромб возродил эту идею в 1960 году. Такое устройство стены позволяет собирать и накапливать в себе солнечную энергию за весь солнечный день, а потом это тепло отдавать помещению через определенное время (обычно время отдачи выпадает на ночь). В зависимости от толщины стены Тромба обеспечивается более длительная задержка в отдачи тепла помещению:

при толщине стены 20 см – задержка происходит примерно на 5 ч;
при толщине стены 40 см – задержка происходит примерно на 10…12 ч.

Стена Тромба может быть нет только бетонной, но и каменной или кирпичной. Чтобы улучшить теплоотдачу стены создаются специальные отверстия внизу и сверху стены для обеспечения естественной конвекции воздуха, а для более эффективной теплоотдачи устанавливают вентиляторы, для принудительной циркуляции.

Схемы устройства пассивной системы солнечного теплоснабжения (усовершенствованный вариант) с применением стены Тромба: а)-б) работа в зимний период; в)-г) работа в летний период

На фото 2 показано наличие специальных штор и воздушных клапанов (вверху и внизу), которые сокращают теплообмен между массивной стеной и внешней окружающей средой в нужное для того время. Специальные шторы должны быть изготовлены из нетканых тканей и покрыты серебром.

На фото 3 приведены примеры использование стены Тромба в строительстве пассивного дома.

Примеры зданий с использованием стены Тромба

Солнечные лучи проходя через стеклопакет и попадают на бетонную стену, которая устанавливается на расстоянии 100 мм от стеклопакета. Ультрафиолетовые лучи от солнца попадая на поверхность стены нагревают ее, и часть лучей отражаются от стены в виде инфракрасного излучение, которое не проходит сквозь стекла, нагревая, таким образом, еще и воздух.

Рассмотрим кратко режимы работы пассивной системы солнечного теплоснабжения с использованием стены Тромба, табл. 1.

Режимы работы пассивной системы солнечного теплоснабжения с использованием стены Тромба

Период года

Режим работы

Положение устройств

Описание процессов отопления

Зимний период (отопление)

Летний период (охлаждение)

Рекомендации по строительству пассивного дома со стеной Тромба

Ориентировать дом следует на юг, т.е. стена Тромба должна находиться на южном фасаде дома. Допускается поворачивать дом относительно юга на запад или восток в пределах 30°, что конечно немного снизит эффективность применения стены Тромба, фото 4.

Ориентация пассивного солнечного дома на юг с применением стены Тромба

В стене Тромба можно устраивать смотровые полноценные окна.
Стену Тромба можно применять при проектировании двухэтажных домов, однако при этом энергия теплоты будет более распространяться на верхний этаж, т.е. на нижнем этаже будет более прохладно, а на верхнем — более тепло.

Поэтому при проектировании дома, в частности его планировке следует эту особенность учесть, и расположить на втором этаже такие помещения, в которых обитатели дома будут больше проводить время: а это может быть:

кухня;
гостиная;
игровая комната;
личный кабинет.

На первом этаже можно расположить спальни, подсобные помещения – кладовки и гардеробные.

Расчет параметров, конструктивные решения и устройство стены Тромба.

Система отопления солнечного дома Ханта

Система солнечного отопления дома Ханта (M.B. Hunt), построенного в Девисе (Калифорния, США), имеет сходство со стеной Тромба, но, вероятно, превосходит её во многих отношениях.

Секционированная стена Тромба из цилиндров с водой

В основу данной системы солнечного отопления положена система Джеймса Бира (James Bier), в которой была применена секционированная бетонная стена Тромба.

Теплоизолирующие панели секционированной стены Тромба

Предлагаемая система солнечного отопления является усовершенствованием секционированной бетонной стены Тромба в системе Джеймса Бира (James Bier).

Замена стены Тромба емкостями с водой

В этой системе солнечного отопления предлагается замена обычной стены Тромба рядом ёмкостей с водой, установленных уступами возле остекления южного фасада дома.

Стена Тромба в солнечном доме Бира

Система солнечного отопления со стеной Тромба применена в небольшом двухэтажном доме Джеймса Бира (James Bier), расположенном в Ферруме (Вирджиния, США).

Стена Тромба из нескольких секций

В предлагаемой системе пассивного солнечного отопления стена Тромба состоит из коротких секций, установленных под небольшим углом по отношению к южному фасаду дома.

Стена Тромба: недостатки и возможные усовершенствования

Стена Тромба может быть успешно использована для поглощения и хранения солнечного тепла с последующим поступлением его в помещения, но она имеет ряд недостатков.

Расчет параметров стены Тромба и солнечной теплицы

Требуемая площадь поверхности (м 2 ) остекленной южной теплоаккумулирующей стены Тромба определяется по формуле Аналогичная формула используется для пристроенной к южному фасаду здания солнечной теплицы (оранжереи, зимнего сада)

Солнечные стены, застекленные коллекторы и так называемые стены Тромба — источники тепла в пассивном отоплении с использованием солнечной энергии, материалов, способных поглощать свет, и теплоемких тел. Главная задача — обогрев помещений и часто их вентиляция.

Средства обогрева различаются по конструкции. По принципу солнечных водонагревателей работают застекленные коллекторы — наружные конструкции, которые поглощают тепловое солнечное излучение, а потом передают потребителям. Стена Тромба, напротив, размещается внутри помещения, обычно сразу за окном и может быть оснащена системой вентиляции.

Еще один вариант — незастекленные наружные коллекторы, сделанные из темных перфорированных листов металла. Они устанавливаются на наружных стенах с солнечной стороны и обычно используются для подогрева вентиляционного воздуха, чтобы улучшить работу системы вентиляции и снизить финансовые расходы.

Простой принцип работы: темный теплоемкий материал поглощает излучение, проходящее через окна, а затем в течение времени (и даже длительного времени) отдает тепло нагретого тела в виде инфракрасного излучения.

Потенциальная экономическая выгода от использования пассивного солнечного стенового отопления любого вида в том, что ее сравнительно просто интегрировать в уже построенные помещения. Другими словами, не нужно будет заново делать ремонт в доме, как пришлось бы при проектировании дома с внутренней системой пассивного отопления.

Несмотря на простоту строительства и монтажа, стены Тромба или застекленные коллекторы греют достаточно эффективно в районах, где много света в холодные месяцы.

Застекленные коллекторы — наружные системы, работающие по принципу солнечного водонагревателя

Застекленные коллекторы, больше известные как солнечные стены, чаще всего очень похожи на солнечные водонагреватели, с главным различием в том, что они нагревают воздух, а не воду, и монтируются на стены с солнечной стороны, а не на крышу.

К слову, системы можно спроектировать и под воду, а не только воздух. Тогда уже будет нагреваться вода и дальше использоваться как теплоноситель, способный поддерживать небольшой перепад температур всю ночь при достаточном его количестве.

По принципу конвекции воздух затягивается из помещения в расположенный снаружи здания солнечный стеновой нагреватель, нагревается в темном застекленном лабиринтном воздуховоде, а затем поступает обратно в здание. Раз идея базируется на принципе конвекции, необходимы два отверстия в данной стене — одно для холодного потока, затягиваемого из комнаты и другое для теплого, подаваемого обратно.

Понятно, что такие обогреватели работают только, когда воздух внутри солнечной стены теплее, чем воздух в обогреваемом помещении. Поэтому получается, что коллекторы с вакуумной изоляцией в значительной мере более эффективны, чем другие исполнения этой системы.

Также очевидно, что во время проектирования и монтажа нужно в первую очередь учитывать расположение и направление. Неправильное расположение может действительно все испортить, а хорошее позволит получать нужное количество килокалорий в день и эксплуатировать эффективную систему отопления.

Стена Тромба – внутренний пассивный стеновой обогреватель

Что такое стена Тромба?

Представьте большую темную «стенку», покрытую стеклом с вентиляционными отверстиями как снизу, так и сверху. Свет от окна поглощается стенкой темного цвета, а затем в виде инфракрасного излучения нагревает воздух в пространстве между стенкой и окном.

Нагретый воздух может легко циркулировать в комнате через отверстия внизу и вверху стены.

Тип стекла — двойное или тройное — влияет на количество проникающего излучения. Разные варианты проектов включают применение вентиляционных каналов в летнее время для охлаждения воздуха.

Хотя идея освоена довольно давно, стена Тромба стала известна, когда ее запатентовал Эдвард С. Морс в 1881 году. Она не получила широкого применения до 1960 года, пока Феликс Тромбе, французский инженер, не начал ставить опыты над системами пассивного стенового отопления — оттуда и появилось название.

Заметим, что необязательно делать перегородку до самого верха, можно оставить сверху место и при необходимости использовать как обычное окно.

Другие идеи пассивного стенового отопления

Среди прочих самыми интересными представляются решения по принципу парника, а также соляриумы. Для реализации необходимо опять же учитывать место установки.

Повысит эффективность высокая теплоемкость и темный цвет материалов в помещении. Хотя темный камень сам по себе имеет хорошие показатели, часто он дополняется резервуаром с водой, которая также хорошо поглощает свет и тепло и улучшает эти свойства в сочетании с камнем или бетоном.

Пристроенные к дому парники в зависимости от времени суток открываются и закрываются по необходимости. Главный недостаток — большие теплопотери через стекло, — легко нивелируется закрыванием двери на ночь, а также применением оконных ставней или других похожих перегородок.

Солнечный дом Stricklin Residence, оборудованный стенами Тромба (арх. Д. Холлоуэй)

Содержание

Недостатки стены Тромба

имеются значительные потери солнечной энергии через остекление;
отсутствует простой и эффективный способ устройства теплоизоляции между стеной и остеклением для снижения теплопотерь в ночное время;
отсутствует простой доступ к пространству между стеной Тромба и остеклением для очистки и ремонта;
в холодное солнечное утро невозможно быстро нагреть остывшие помещения, так как отсутствует непосредственный доступ солнечного света в эти помещения;
отсутствует простой и эффективный способ остановки потока тепла от стены в помещения в случае их перегрева;
освещённость помещений, оборудованных стеной Тромба обычно недостаточна и даже в яркие солнечные дни они могут казаться мрачными;
стена Тромба значительно ухудшает обзор.

Попытки усовершенствования

Вертикальные перегородки

Одним из способов усовершенствования устройства является оборудование южной стены рядом вертикальных ребер, перпендикулярных поверхности стены, окрашенных в чёрные цвет с восточной стороны и имеющих зеркальное отражающее покрытие с западной стороны. Эта схема была предложена Environmental Research Laboratory of the Unuversity of Arizona.

Утром большая часть солнечного излучения нагревает чёрную поверхность перегородок, согревая их. Нагретый воздух поднимаясь попадает через отверстия в стене в помещение и нагревает его задолго до нагрева самой стены.

В полдень и вторую половину дня большая часть солнечного излучения попадает на чёрную поверхность стены Тромба непосредственно или после отражения от зеркальных западных поверхностей перегородок, нагревая стену.

Недостатки схемы:

усложнение конструкции и увеличение её стоимости;
устройство перегородок требует увеличения расстояния между стеной и остеклением;
значительная сложность устройства теплоизоляции между стеной и остеклением.

Чёрный пластиковый лист

Следующим способом усовершенствования стены Тромба является установка между стеной и остеклением подвижного чёрного пластикового листа, покрывающего всю стену.

В первой половине дня лист устанавливается на расстоянии 50 мм от стены. Поглощая солнечное излучение он нагревается и отдаёт свое тепло окружающему воздуху. Нагретый воздух поднимаясь проникает через отверстия в стене в помещения и нагревает их.

Во второй половине дня лист плотно прижимается к стене таким образом, что большая часть солнечного тепла течёт непосредственно в стену.

Недостатки схемы:

сложность в манипуляции тонким подвижным листом большой площади;
сложность в обеспечении при необходимости плотного контакта между листом и поверхностью стены;
достаточно высокая стоимость конструкции.

Источник: “Low-Cost Solar Heating — 100 Daring Schemes Tried and Untried” by Dr. William Shurcliff

Читайте также: