Стена тромба своими руками

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 18.09.2024

Воздух, нагретый солнцем, иногда используют для обогрева жилья в условиях холодного климата. В жарких странах толстые стены глинобитных домов могут смягчить перепады температур в помещении. Но в более холодных странах остекление южной стороны дома может замедлить потерю тепла. Гараж (на рисунке слева) может послужить примером остеклённой стены, используемой для улавливания тепла. В 1964 году Феликс Тромб, французский изобретатель, способствовал популяризации этого метода солнечного отопления.

Стена Тромба позже была модифицирована; сверху и снизу массивной стены для хранения тепла были проделаны отверстия. Это позволило горячим потокам циркулировать по помещению и увеличить теплоотдачу в течение дня. Термальная масса внутренних стен, равно как и мебель, увеличивали запас тепла.

Эта простая система пассивного солнечного отопления, использует избыточное тепло, которое не накапливается в поглощающей стене, для обогрева жилого помещения и всех находящихся там предметов. Как Вы считаете, можно ли улучшить уже и без того улучшенную стену Тромба?

Видите ли Вы разницу между этой системой обогрева и улучшенной стеной Тромба?

Да, этот горячий коллектор воздуха, является активным, а не пассивным, так как для подачи горячего воздуха из полости за остеклённой поверхностью используется вентиляционное отверстие.

Очень хорошо! Но есть еще одно отличие, и оно ещё более важно.

Вы говорите об изоляции, которая используется вместо массивных термальных стен?

И снова очень хорошо. Изоляция области попадания солнечного света от области накопления тепла - важный метод сохранения энергии и предотвращения потери тепла. Об этом мы поговорим позже, а сейчас давайте рассмотрим некоторые виды коллекторов горячего воздуха.

Я называю это коллектор нагревания воздуха солнечной энергией, потому что воздух нагнетается через черную металлическую пластину с помощью сети перегородок. Без перегородок нагнетаемый воздух будет следовать по пути наименьшего сопротивления, и собирать мало тепла . Но с перегородками он будет циркулировать по всей поверхности коллектора. Всё отлично работает и Скотта Д. следует поздравить за проведённое исследование.

Больше всего я обеспокоен тем, что нагретый воздух имеет обыкновение подниматься вверх. Другими словами, потребуется дополнительная сила вентилятора, способная преодолеть природные конвекционные потоки, который появятся внутри коллектора. Но в таком способе получения тепла могут быть свои преимущества.

Альтернативой этому виду коллектора является система горизонтального потока воздуха.

Благодаря тому что воздух дует горизонтально, нам больше не понадобится дополнительная сила от вентилятора, чтобы протолкнуть нагретый воздух вниз.

Я, конечно, не могу проверить эти предположения и дать им сравнительную оценку, поэтому я могу ошибаться (хотя могу и оказаться правым). Лучшее решение проблемы не всегда может быть самым практичным, но все-таки полезно знать компромиссы в стоимости, эффективности и эстетической привлекательности.

А что бы произошло, если бы мы увеличили текущий эффект конвекции, используя вертикальные колонны?

Обратите внимание, что на рисунке слева система нагрева воздуха солнечной энергией не имеет перегородок для направления воздуха. Это вертикальная проекция нашего первого коллектора для нагрева воздуха солнечной энергией. Как вы думаете, поднимающийся горячий воздух в этом коллекторе может быть использован для создания простой пассивной солнечной системы отопления?

К сожалению, эффективность теплообмена такой пассивной системы как эта, не очень высока. Однако с небольшим вентилятором в нижней части каждой секции солнечный коэффициент тепла может быть значительно увеличен. Возникает вопрос: будут ли шесть маленьких вентиляторов в такой системе как эта, также производительны как один большой?

Я не знаю. Если вы проведёте несколько тестов, пожалуйста, дайте мне знать, каков результат. Не бывает правильных или неправильных решений. Есть только альтернативные пути.

Давайте кратко рассмотрим простой коллектор горячего воздуха, который использует стекловолоконный экран, как поглощающую поверхность. Обратите внимание, что экран располагается по диагонали с верхней части сразу под вентилятором. Экран располагается ниже вентилятора, чтобы обеспечить беспрепятственный проход потоку воздуха от стеклянной поверхности, где, я думаю, тепло будет потеряно. Размещение экрана в этом положении также гарантирует, что весь бытовой воздух будет проходить через экран до того как его перегонят в дом.

Недостаток этой системы в том, что для каждой такой установки потребуется свой собственный вентилятор. Хорошая новость заключается в том, что сам вентилятор настолько маленький, что стоимость 10 таких вентиляторов меньше, чем стоимость одного большого. Теперь давайте рассмотрим этот тип коллектора горячего воздуха с небольшим хранением тепла.

Камера для хранения тепла может быть построена из кирпичей или бутылок с водой; также подойдёт любой другой материал, способные хранить тепло.

Для такой системы потребуется 2 вентилятора. Один вентилятор будет использоваться для циркуляции нагретого воздуха по термальной массе, а другой - для извлечения тепла из термальной массы и прогона его в дом, по мере необходимости.

Хотя эта система и даёт хозяину дома возможность контролировать перепад температуры, она не стоит дополнительных затрат, не говоря уже о трудностях, связанных с передачей тепла в твердых или жидких материалах внутри камеры для хранения тепла.

Альтернативой изолированным блокам составляют стены из цементных блоков. Горячий воздух из коллектора прокачивается через пустоты внутри цементных блоков. Приятной особенностью такой стены является то, что блоки не надо скреплять друг друга раствором. Некоторые блоки можно просто прикрепить к внутренней стене.

Тепло, хранящееся внутри блока в течение дня, может постепенно высвобождаться в ночное время. Главным недостатком этой системы является то, что для неё нужна стена.

Запомните, эту систему надо устанавливать на южной стороне дома. Хозяину также придется использовать окна, выходящие на юг, чтобы она эффективно работала.

Если стены и мебель из дома используются для хранения тепла, то пространство для поглощения солнечного света может быть использовано вместо коллектора горячего воздуха. Пока это пространство изолировано от остальной части дома, оно будет накапливать тепло.

Для перегона нагретого воздуха из пространства для поглощения солнечного света в дом может потребоваться вентилятор. Плюсом в использовании такой системы является то, что помимо всего прочего, это помещение можно использовать для хранения других вещей.

Но хозяин должен помнить, что температура в пространстве для поглощения солнечного света может превышать 120 градусов по Фаренгейту в течение дня и опускаться до 20 градусов ночью.

Солнечную энергию таким способом можно собирать и на чердаке, используя естественную тенденцию горячего воздуха подниматься, а холодного опускаться.

Для такой системы обычно используют 3 и более тонн воды. Как только на чердаке накопится достаточное количество тепла, оно прогоняется в дом при помощи вентилятора.

Теперь рассмотрим наш последний вид альтернативной системы солнечного отопления.

Солнечные теплицы - это особый вид парника, используемый для обогрева дома, а также прекрасное решение для проращивания семян. Эффект дымохода в теплице концентрирует тепло возле потолка. Если тепла достаточно, верхний клапан открывается и пускает горячий воздух в дом, а нижний клапан пускает холодный воздух в теплицу. Ночью, когда нет солнечного света, оба клапана закрывают, так как будет происходить обратный процесс.

Солнечные теплицы могут быть активным или пассивным, но в большинстве случаев они предназначены для передачи тепла в дом. Накопленное в парниках тепло быстро теряется из-за остеклённой поверхности. Солнечный свет можно использовать по-разному. Если вы будете сомневаться, просто. следуйте за солнцем.

Если в парнике термической массы много, то растения будут быстрее расти; но помните, чем больше тепла хранятся в теплице, тем меньше тепла будет в доме.

По этой причине владелец дома с солнечной теплицей должен позаботиться о системе вентиляции либо в пользу растений, либо в пользу людей живущих в доме.

Я построил эту солнечную теплицу для друга, который жил на Стип Хилл в Саранаке, Нью-Йорк. В холодные зимы температура там падала ниже -30 по Фаренгейту и камин был единственным источником тепла.

Пассивный дом – строение, главной особенностью которого является малое энергопотребление. Оптимальный показатель потребляемой домом энергии составляет 15 кВтч/м2. При строительстве пассивного дома применяются инновационные технологии и материалы, позволяющие использовать доступные источники энергии с максимальной эффективностью.

При проектировании частного дома фасад здания ориентируется на юг. Солнечные лучи, попадающие на южную сторону строения, используются в качестве источника тепловой энергии. Вокруг дома не должно быть деревьев и сооружений, отбрасывающих тень. Правильное расположение фасада приводит к максимально возможной экономии тепла. За счет солнечной энергии нагревается воздух внутри помещения.
Высокий уровень герметичности: n50 менее 0.6/ч. Стыки стен, окон, дверей должны быть полностью герметичны для того, чтобы тепло не выходило за пределы помещения.
Система рекуперации тепла. Вентиляционная система устроена таким образом, что тепло, выходящее из дома, возвращается обратно. За счет рекуперации тепла удается сэкономить до 75% тепловой энергии.
Герметичные окна. При проектировании оконных конструкций особое внимание уделяется полному их примыканию к стенам. Упор делается на сохранение тепла, а не на проветривание.
Проветривание осуществляется при помощи вентиляции. Используются оконные профили минимальных размеров и защитные теплосберегающие пленки. Энергопроницаемость всего окна не превышает 50% (менее 0.8 Вт/м2К).
Пассивный дом остывает очень медленно. При 15-градусном морозе без отопления дом теряет за сутки только на 1 градус.
Вода, необходимая для нормального жизнеобеспечения проживающих, подогревается за счет работы солнечных коллекторов. Также для нагрева воды используется тепловой насос.
Комбинирование различных систем нагрева позволяет добиться наибольшего эффекта при наименьших расходах.
Воздух внутри помещения согревается при помощи грунтовой теплообменной системы.
Мостики холода отсутствуют.
Небольшие размеры строения также способствуют экономии тепловой энергии. Расположение каждого помещения должно быть обосновано.
Стоимость возведения строения на 15% превышает стоимость обычного строительства.
Экологичность: количество выбросов снижается на 65%.

Проектирование энергоэффективного дома

Проектирование обычного дома требует больше усилий и времени, чем разработка проекта обычного строения.

В пакет проектной документации включаются:

Архитектурный проект, составленный в соответствии с нормами действующего законодательства.
Проект армирования, разработанный на основании статистических расчетов.
Техническая документация, необходимая для прокладки инженерных сетей.
Описательная часть со списком материалов. В описательной части излагается ход будущего строительства.

Проект возведения пассивного дома предусматривает согласованную работу всех, кто принимает участие в процессе. Решение по проекту принимается с учетом поставленных задач. Одной из таких задач является правильное ориентирование строения. Фасад дома должен быть сориентирован по направлению к южному географическому полюсу. Важно: Большое значение приобретает правильное ориентирование фасада. Достаточно отклониться от юга на 30%, и энероэффективность упадет на 15%. Нужно обратить внимание на расположение хозяйственных помещений. Кухня должна быть построена в северной части конструкции. Хозяйственные постройки обустраиваются к северу от дома.

В ходе проектирования просчитывается энергосбережение будущего дома. Значение имеют такие показатели, как уровень теплового сопротивления поверхностей наружных и внутренних стен, потолка, пола, фундамента. Рассчитываются коэффициенты воздухообмена, отопительной нагрузки. На основании всех этих расчетов принимается решение о площади солнечного коллектора. Как правило, площадь коллектора на 20-30% меньше общей площади дома.

Какие технологии применяются в энергоэффективных домах?

Для того чтобы, нагрев производился не только в пределах, но и за пределами строения, соотношение между площадью солнечных окон и площадями поверхностей элементов помещения должно приближаться к соотношению 1/6. Энергоэффективность можно увеличить за счет увеличения площади теплоаккумулирующей массы. Специалисты утверждают, что увеличивать этот показатель можно безгранично.

Стены Тромба

Помимо солнечных окон, используются другие системы и материалы, способные поглощать и раздавать тепловую энергию. Одним из самых эффективных систем является стена Тромба. Стена Тромба изготавливается из особо плотных материалов и окрашивается в темный цвет. Располагается стена рядом с остекленной частью здания.

Стена Тромба неоднородна. В ее конструкции предусматривается наличие вентиляционных каналов. Особое устройство стены обеспечивает конвекцию нагретого воздуха. Нагревшийся в нижней части стены воздух поднимается вверх, холодный воздух опускается вниз и попадает в пространство между солнечным окном и стеной.

Солярий для нагрева помещений

Вывод: Высокая энергетическая эффективность пассивных домов доказана. За этими технологиями – будущее.

Что нужно знать тому, кто хочет построить пассивный дом своими руками

Пассивный дом – это сложная система. При возведении конструкции применяются следующие инновационные технологии:

Большие сомнения по поводу КПД этой конструкции. Зимой световой день, очень короткий. Ночи длинные и сильный ветер (в моём регионе). Т.е. греть она будет 2-4 часа в сутки, остальное время её нужно будет затыкать и утеплять. А вот гелиотеплица (последний рисунок), меня порадовал - хорошая идея.

Вертень, да, имеет смысл затыкать, чтобы не "переворачивалась" тяга. Хотя для этого достаточно занавесочек-клапанов. Хотя лучше заткнуть "кубиками" из какого-то утеплителя. На ночь также полезен поднимающийся щит с отражением внутрь и теплоизоляцией (днём лежит на земле и отражает в дом дополнительный свет/тепло, ночью прижимается к остеклению).

Согласен, что пристроенная теплица лучше просто стены Тромба: чуть-чуть усложнил конструкцию и получил дополнительное пространство где теоретически можно выращивать растения. В зависимости от нужного микроклимата теплицы тоже может понадобиться затыкание дырок в стене на ночь, щиты из утеплителя или укрывание дополнительной "занавеской" из плёнки.

по поводу светового дня-заблуждение. стена нагревается когда солнце светит на неё. Летом день удлиняется за счёт того, что солнце начинает всходить и заходить более восточнее и западнее, если стена смотрит на юг, то она получает ровно столько же освещения, как и летом, только зимой солнце в московской обл опускается на 12 градусов, т.е. светит практически под прямым углом на стену, а летом встаёт на 58 градусов, поэтому с точки зрения получения энергии, зимой с такой стены теплоотдача намного выше. Вот так то.

Алексей, я думаю обогрев таким способом в наших широтах невозможен. Если только вынести систему за приделы дома, т.е отдельно от стены (солнечный коллектор). Может я и неправ, но на мой взгляд стены дома должны быть: 1. толстые, 2. цоколь здания высокий(защита от влаги), 3. и отсутствие лишних отверстий в здании.
В нашей местности, 6 дней из 7 в неделю солнечные, правда зимой холодно. А что делать людям у которых толь ко 3 дня в неделю светит солнце.

Меня тоже интересует ситуация с районами, где солнце спрятано за облака 3/4 зимы.. Система со стеной Тромба работает только в солнечную зимнюю погоду?

Вертень, безусловно, дырки в стене являются дырками в теплоизоляции, также для стены Тромба полезна массивная теплопроводная стена (например, каменная), а не теплоизолированная - что в период отсутствия солнца увеличивает теплопотери по сравнению с теплоизолированной стеной.
Эти недостатки можно побороть, "выключая" стену Тромба/теплицу в отсутствие солнца: дырки заткнул, закрыл стекло снаружи теплоизолированным щитом с отражателем внутрь. Но, естественно, польза будет если не лень таким образом обслуживать систему: когда надо - включать, когда надо - выключать. Это как после захода солнца закрывать ставни и шторы, а после восхода открывать (летом наоборот). Если мало солнца - возможно, не стоит гембеля.

Вентилируемые стены Тромба

В нескольких самых ранних публикациях о домах со стенами Тромба небольшие вентиляционные трубы применялись в верхней и нижней части стены; нагретый воздух в пространстве между стеной и остеклением, поднимаясь вверх перемещался через отверстие в верхней части стены в верхнюю часть комнаты, в то время как холодный воздух из нижней части комнаты втягивался в пространство между стеной и остеклением через нижнее отверстие для формирования конвективной отопительной петли. Это особенно эффективно в домах, где тепло требуется немедленно. Конвективное перемещение воздуха в стене приводит через некоторое время к уменьшению эффективности системы. Вентилируемые стены Тромба, как известно, являются приблизительно на 5% эффективнее невентилируемых. Для домов постоянного проживания рекомендуется использовать невентилируемые стены Тромба.

Алексей, а если дырки не делать? Покрасить стену в черный цвет, отступить от стены 2-3 см. и сделать стеклопакет (или зашить сотовым поликарбонатом). И обслуживать не надо, и ночью дом остывать не будет.

Вертень, это будет невентилируемая стена Тромба. Кирпичная стена + прослойка воздуха + поликарбонат/стеклопакет всё равно хуже по теплоизоляции чем кирпичная стена + хороший слой утеплителя, т.е. теплопотери ночью будут больше чем у утеплённой стены. Вопрос в том, что больше - эти теплопотери, или воспринятое стеной за день тепло от солнечного нагрева. Которое днём, кстати, тоже теряется через остекление.
Показать полностью.
Но если сравнивать невентилируемую стену Тромба с простой кирпичной стеной, даже зачернённой, то однозначно она лучше :)

Надо смотреть на конкретные условия в ваших широтах: сколько, как часто и под каким углом будет солнце падать на эту стену, и какой климат, какие температуры. И лучше всего моделировать каким-то софтом, а потом попробовать сделать и узнать, как оно реально :)

Для местностей, где почти всё время пасмурно, лучше воздушный солнечный коллектор, он в отличие от стены Тромба использует не теплоёмкость стены и теплопередачу внутрь помещения, а нагретый от абсорбера (листа металла, скажем, плюс пару слоёв зачернённой сетки на некотором расстоянии друг от друга и листа металла, через них воздух пропускается) воздух как теплоноситель. При этом стена может быть как хочешь сильно теплоизолирована. Дырки в стене нужны и довольно большие, и при сочетании морозов и пасмурной погоды стоит их затыкать, но в силу теплоизоляции стены нет нужды возиться с укрыванием остекления щитами. Воздушный солнечный коллектор может быть пассивным, но с вентилятором будет работать лучше в большинстве случаев.
Также насколько я знаю, в Канаде и на Аляске используют прямой солнечный обогрев: окна на веранде, обращённые на юг, тёмные теплоёмкие/теплопроводные пол и внутренние стены. Ну тут уж ставни нужны :) Желательно наружные и теплоизолированные, можно продублировать внутренними шторами.

Забавно,зачем огород городить,стену ,пол,ветряк и сол панели заменят всю эту мелочевку!Велосипед нравится что ли придумывать.

Солнечная стена Тромба представляет собой массивную бетонную конструкцию со стороны южного фасада здания, закрытую снаружи стеклом и выкрашенную в черный цвет или покрытую селективно-поглощающей фольгой. Собранное в течение дня наружной поверхностью стены солнечное тепло с некоторым запаздыванием передается в ночные часы в помещение. Эта конструкция была разработана французским профессором Тромбом и названа его именем (см. рис. 4.24,9).

Если увеличить теплоемкость здания при помощи комнатных теплиц и обеспечить поступление солнечного излучения в здание через дополнительные проемы, то можно добиться, чтобы колебания комнатной температуры были незначительными (рис. 4.29). Даже в период максимального поступления солнечного излучения и значительного нагрева наружного воздуха, когда в помещении также наблюдается пиковая температура, ее перепады остаются незначительными. Это объясняется временной задержкой в передаче тепла, обусловленной-малой теплопроводностью стены Тромба, и может даже привести к тому, что пик температуры помещения сместится на поздние вечерние часы. Бетонная стена толщиной 20 см обеспечивает задержку передачи тепла на 5 ч; при толщине стены 40 см наблюдается запаздывание более чем на 10 ч, т. е. пиковой температуры как таковой может и не быть.

Обычно теплопроводность стены Тромба не обеспечивает нужной теплопередачи, и чтобы передать внутрь помещения тепло нагретого воздуха, его прогоняют через специальные отверстия в нижней и верхней частях стены, используя для этого как естественную конвекцию, так и принудительную циркуляцию воздуха с помощью вентиляторов.

РИС. 4.28. ТЕРМОСТАТ ДЛЯ ТЕПЛИЦ ■ 1 - счетчик электроэнергии; 2 — биметаллический стержень; 3 — контактный штекер; 4 — контактное гнездо вентилятора; 5 — источник электроэнергии; 6 — ручка для регулирования температуры; 7 - стеклянная трубка

В Америке и Европе архитектурно-планировочные решения зданий не предусматривают проектирование большого количества открытых пространств, и оконные проемы на южных фасадах в общем не особенно привлекают жильцов из-за возможности выцветания мебели и различных тканевых покрытий в комнате, поэтому в этих странах стена Тромба, почти целиком закрывающая южный фасад, охотно используется населением. Однако в Японии владельцы домов совсем не так воспринимают эту конструкцию. Да и с точки зрения собирания тепла она менее эффективна, чем комнатные теплицы или дополнительные оконные проемы для увеличения поступления солнечного излучения. Более того, использование южного фасада здания в японских домах, имеющих весьма небольшие площади, лишено смысла и из-за возрастания затрат.

РИС. 4.29. ГРАФИКИ КОЛЕБАНИИ КОМНАТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ СТЕНЫ ТРОМБА W — температура поверхности южнофасадной стены Тромба; А — температура помещения при применении напольного теплоаккумулятора; В — температура воздуха в помещении при использовании стены Тромба; Т — наружная температура; R — плотность потока излучения; t — температура, °С; h — время, ч

Читайте также: