τοιχος Trombe

Οι Τοιχοποιίες Trombe Οι τοιχοποιίες Trombe είναι παθητικά ενεργειακά συστήματα που χρησιμεύουν στην έμμεση εκμετάλλευ- ση της ηλιακής ακτινοβολίας για θέρμανση των κτιρίων. Στο άρθρο εξηγείται η λειτουργία των τοίχων Trombe, τόσο των απλών όσο και αυτών με ανοίγματα αερισμού. Επίσης, εκτίθενται τα βασικά πλεονε- κτήματα και μειονεκτήματα τους και δίνονται οδηγίες για την κατασκευή και εγκατάστασή τους. Από τα παθητικά ενεργειακά συστήματα τα πιο ενδιαφέροντα για εφαρμογές σε κτίρια είναι αυτά που αξι- οποιούν την ηλιακή ακτινοβολία. Τα αντίστοιχα συστήματα ποικίλουν ανάλογα με την αρχή στην οποία βασίζεται η λειτουργία τους. Διακρίνονται δε σε δύο κατηγορίες ανάλογα με τον τρόπο που εκμεταλλεύο- νται την ηλιακή ακτινοβολία, άμεσα ή έμμεσα. Τα κτίρια όπου γίνεται άμεση εκμετάλλευση της ηλιακής ακτινοβολίας είναι διαμορφωμένα ώστε οι ακτί- νες του ήλιου να εισχωρούν μέσα από τους υαλοπίνακες στο εσωτερικό τους και στη συνέχεια να απορρο- φώνται από τις επιφάνειες των δομικών στοιχείων. Έτσι, η θερμοκρασία στους εσωτερικούς χώρους του κτιρίου επηρεάζεται τόσο από τη διακύμανση της προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας όσο και από τη θερμότητα που απελευθερώνεται από τα δομικά στοιχεία. Από τα σημαντικότερα συστήματα έμμεσης αξιοποίησης της ηλιακής ακτινοβολίας είναι οι τοιχοποιίες αποθήκευσης θερμότητας (thermal storage walls). Πρόκειται για συστήματα αποτελούμενα από ένα μονό ή διπλό υαλοπίνακα και ένα στοιχείο σε μορφή τοίχου παράλληλα και σε μικρή απόσταση από αυτόν. Κατά τη διάρκεια της ημέρας, οι ακτίνες του ήλιου διέρχονται μέσα από τον υαλοπίνακα και προσπίπτουν στο στοιχείο ακριβώς από πίσω του όπου απορροφώνται, ανεβάζοντας έτσι σταδιακά τη θερμοκρασία του. Κα- τά τη διάρκεια της νύχτας, το ίδιο αυτό στοιχείο εμποδίζει την αντίστροφη ροή θερμότητας, δηλαδή, από τις εσωτερικές επιφάνειες των δομικών στοιχείων, δια μέσου των ανοιγμάτων, προς το περιβάλλον. Καθ' όλη δε τη διάρκεια του εικοσιτετραώρου, η αποθηκευμένη στη μάζα του στοιχείου θερμότητα απελευθε- ρώνεται σιγά-σιγά συμβάλλοντας έτσι καθοριστικά στη διαμόρφωση της θερμοκρασίας στο εσωτερικό του κτιρίου. Δεδομένου ότι η απόδοση του συστήματος εξαρτάται από τη θερμοχωρητικότητά του, αυτή θα πρέπει να είναι μεγάλη. Για το σκοπό αυτό, ως στοιχεία αποθήκευσης θερμότητας χρησιμοποιούνται είτε κοινοί συμπαγείς τοίχοι από συμβατικά υλικά είτε δοχεία επίπεδης μορφής γεμάτα με νερό (water wall). Ο βέλτιστος προσανατολισμός των τοίχων αποθήκευσης θερμότητας είναι προς Νότο. Πάντως, μικρές α- ποκλίσεις από την προς Νότο διεύθυνση δε συνεπάγονται δραματικές μεταβολές στην απόδοσή τους. Έτσι, απόκλιση μέχρι 15° συνεπάγεται απώλειες μέχρι 4 % ετησίως, ενώ απόκλιση μέχρι 30° συνεπάγεται απώ- λειες μέχρι 10 %. Πέραν όμως των 30° οι απώλειες αυξάνουν ταχύτερα, μέχρι περίπου το 50 % για από- κλιση 90°. Οι απλοί τοίχοι Trombe Από τους αρχαίους χρόνους οι άνθρωποι χρησιμοποιούσαν τοίχους από πλίνθους ή πέτρες για να δεσμεύ- ουν την ενέργεια από ηλιακή ακτινοβολία κατά τη διάρκεια της ημέρας και να την ελευθερώνουν σιγά- σιγά κατά τη διάρκεια της νύχτας. Στη σύγχρονη εποχή η παθητική ηλιακή αρχιτεκτονική έχει βελτιώσει αυτές τις αρχαίες τεχνικές με σύγχρονα συστήματα αποθήκευσης και εκμετάλλευσης της ενέργειας του ήλιου. Ο Edward Morse, στα τέλη του 19 ου αιώνα (1885), υπήρξε ο πρώτος που μελέτησε τη χρήση συ- μπαγών τοίχων μεγάλης μάζας για την αποθήκευση θερμικής ενέργειας από τον ήλιο. Όμως, ανάλογα συ- στήματα έγιναν ευρύτερα γνωστά και δημοφιλή αργότερα, στα μέσα της δεκαετίας του '70, μετά από τις σχετικές μελέτες των Felix Trombe και Jacques Michel σε ένα κτίριο στο Odeillo της Γαλλίας. Ως τοιχο- ποιίες Trombe, από το όνομα του πρώτου Γάλλου ερευνητή, επεκράτησε να ονομάζονται τα παθητικά συ- στήματα έμμεσης εκμετάλλευσης της ηλιακής ενέργειας όπου το στοιχείο αποθήκευσης της θερμότητας είναι τοίχος από συμβατικά υλικά (πέτρες, τούβλα, μπετόν). Αυτός είναι συνήθως σκούρος από την πλευρά του υαλοπίνακα ώστε να απορροφά καλύτερα τις ακτίνες του ήλιου που, ως θερμική ενέργεια, διαχέεται στη συνέχεια, με αγωγή, στο σύνολο της μάζας του (Σχήμα 1). Όσο παχύτερος είναι ο τοίχος τόσο μικρό- τερη είναι η διακύμανση της θερμοκρασίας στο χώρο του κτιρίου στον οποίο είναι εγκαταστημένος και τόσο μεγαλύτερος είναι ο χρόνος που απαιτείται για την αγωγή της θερμότητας από τη μία πλευρά του στην άλλη. Μάλιστα, είναι δυνατόν να υπολογιστεί το πάχος του ώστε η θερμότητα να φτάσει στην εσωτε- ρική πλευρά του τοίχου όταν θα υπάρχει η μέγιστη ανάγκη (π.χ. τις απογευματινές και βραδινές ώρες). Οι 1

τοιχος Trombe

Documents

Transcript of τοιχος Trombe