دیوار ترومب

نوعی سیستم گرمایشی ایستا است که از پنجره‌های رو به جنوبی تشکیل شده‌است که در زمستان، نور خورشید را مستقیماً به داخل ساختمان هدایت می‌کنند این انرژی را توسط مصالحی با جرم حرارتی بالا، جذب می‌شود.

کمترین هزینه

• بیشترین کارایی
• استفاده از پنجره‌های بزرگ دید به منظر را تسهیل می‌کند
• می‌تواند به خوبی از پنجره‌های صفه‌ای و نور گیرهای سقفی استفاده کند.

بیش از حد روشن که می‌تواند موجب خیرگی و پریدگی رنگ‌ها شود

• کف‌های ذخیره‌ساز حرارتی را نمی‌بایست با فرش پوشاند
• نوسانات نسبتاً بزرگ دما می‌بایست تحمل شود
• اگر تمهیداتی پیش‌بینی نشود ممکن است برافروختگی اتفاق افتد

فضای خورشیدی نوعی سیستم گرمایشی خورشیدی ایستا است که از اتاق شیشه‌ای (آتریوم، گلخانه،...) واقع در ضلع جنوبی یک ساختمان تشکیل شده و از دیگر فضاها توسط یک دیوار مشترک جدا شده‌است.

نکاتی در مورد سیستم فضای خورشیدی:

• عملکرد یک فضای خورشیدی، بستگی به زاویهٔ جهت‌گیری شیشه‌های اصلی آن نسبت به جهت جنوب دارد.
• استفاده از جرم حرارتی؛ نقاط مناسب قرار دادن جرم حرارتی:
  • دیوار ذخیره‌ساز حرارتیِ جداکننده ساختمان
  • نسبت سطح جرم حرارتی به مساحت تصویرشده شیشه ۳ به ۱ است.
• شکل مخزن آب طوری باشد که نسبت سطح به حجم بیشتر باشد؛ به دلیل دریافت بیشتر تشعشعات خورشید و آزاد کردن گرمای بیشتر
• در دیوارهای انتهایی از شیشه استفاده نشود؛ بهتر است دیوارهایی عایق بندی شده باشند و چند تا بازشو برای تهویه در تابستان ایجاد کنیم.
• بام طوری طراحی شود که جرم داخلی این فضا به هنگام تابستان سایه اندازی شود و در عین حال امکان تابش را در زمستان فراهم کند.
  • دیوار مشترک؛ فضای خورشیدی باید از فضای نشیمن جدا باشد.
  • ایجاد منافذ در دیوار مشترک؛ چون شیوهٔ اصلی در اتصال حرارتی فضای خورشیدی و ساختمان مجاور از طریق جابجایی است.
• پهنای فضای خورشیدی؛ عملکرد با زیادشدن پهنا افزایش می‌یابد
• گیاهان و دیگر اشیاء سبک‌وزن دارای این خاصیت می‌باشند که انرژی خورشیدی را سریعاً به هوای گرم شده انتقال می‌دهند.[1]

عملکرد دیوار ترومب

• با توجه به اینکه در این سیستم دیوار و شیشه‌ای که در جلوی آن قرار دارد فاصلهٔ خیلی نزدیکی دارند، تمیز کردن این شیشه از داخل، مشکل ساز است.
• ترموسیرکولاسیون معکوس در شب (هوای گرم از منفذ بالایی خارج و هوای سرد از پایین وارد فضای داخلی می‌شود)
• انباشته شدن گردوغبار روی شیشه از داخل، که همان بحث تمییز کردن است که در بالا گفته شد.
• نصب و راه‌اندازی و نگهداری عایق شبانه در این دیوارها دشوار می‌باشد.
• هزینهٔ بالا

به عنوان یک سپر محافظ‌کننده بین ساکنین و تغییرات دمای سطح جذب‌کننده گرما را از طریق ذخیره‌سازی حرارتی به کندی منتقل می‌کنند؛ به همین دلیل دما را هم تعدیل و هم به تأخیر می‌اندازند.[2]

واژه سامانه خورشیدی ایستا به سیستمی اطلاق می‌گردد که انرژی خورشیدی را بدون استفاده از پنکه، پمپ ذخیره ساخته و دوباره توزیع کند.

هرسامانه گرمایش خورشیدی ایستا دارای حداقل ۲ عنصر می‌باشد

• گردآور که از شیشه‌های رو به جنوب تشکیل می‌شود
• عنصر ذخیره‌ساز انرژی که معمولاً از جرم حرارتی تشکیل می‌گردد

اگر چه دیوار ترومب معمولاً از مواد جامد مانند (بتن، آجر و خشت- سنگ – فلز) که با یک لایه هوا و یک لایه شیشه عایق دار و یک مخزن ترکیب شده‌است تا یک جمع‌کننده حرارتی خورشیدی را شکل دهند. ساخته شده ولی می‌توان آن را از ظروف محتوی آب نیز ساخت. نمونه سنتی این سامانه توسط استیو بایر برای سکونت خود ساخته شد. اکثر دیوارهای ابی از لوله‌های عمودی تشکیل می‌شوند، اگر لوله‌های فولادی مورد استفاده قرار گیرند ضلع رو به شیشه آن‌ها با رنگ تیره و ضلع رو به اتاق را با رنگی روشن رنگ آمیزی نمود ولی معمولاً این لوله‌ها را اغلب از پلاستیک‌های شفاف یا نیمه شفاف استفاده می‌کنند تا امکان عبور نور را میسر سازند. آب را می‌توان به همان صورت شفاف نگه داشت یا از مواد رنگی در آن استفاده نمود، لوله‌های شفاف به دلیل شکست نور در آن‌ها از زیبایی ویژه‌ای برخوردار می‌باشند. آب شفاف به همان اندازه اب رنگی یا ظروف کدر در ذخیره ساختن گرما کارآمد می‌باشند. ترکیبی از دیوارهای ترومب و سامانه جذب مستقیم معمولاً منجر به بهترین راه حل طراحی می‌شود در اقلیم گرم می‌بایست بر روی شیشه دیوار ترومب در طول تابستان یک صفحه سایه انداز کشید. مجموع مساحت نور گیرهای جنوبی نباید از۲۰ درصد زیر بنا تجاوز کند.

دیوار ترومب متداول از یک دیوار بنایی معمولی بتنی با ضخامت ۴۰ تا ۲۰ سانتیمتر که با رنگ تیره پوشیده شده و از مصالح جاذب حرارت در آن‌ها استفاده شده‌است و مجاور یک شیشه یک جداره یا دو جداره قرار می‌گیرد و شیشه با فاصله ۲۰ تا ۱۵۰ میلی‌متر از دیوار قرار گرفته تا یک فضای جریان هوا ایجاد شود. گرمای خورشید پس از عبور از شیشه توسط دیوار جذب می‌شود و در آن ذخیره می‌شود و به آرامی توسط دیوار به داخل فضا هدایت شود. دیوار در طول روز گرم می‌شود و گرمایش را در طول شب به محیط داخل اتاق می‌دهد. یک سری دریچه‌هایی هم قرار دارد که می‌تواند در دیوار تعبیه شود تا اتاق را در طول روز هم گرم کند. شیشه مانع تابش گرما از سطح گرم دیوار به خارج می‌شود. گرمایی که توسط دیوار تابیده می‌شود در فضای بین دیوار و شیشه محبوس می‌شود و حدوداً ۸ ساعت طول می‌کشد تا گرما به فضای داخلی برسد. برای یک دیوار ترومب با ضخامت ۴۰ سانتیمتر حدود ۱۰اتاق در طول روز راحت و دور از گرما باقی می‌ماند و این به‌طور فزاینده‌ای استفاده از سامانه‌های گرمایی و سرمایی رایج را می‌کاهد.

پنجره‌ها کارایی را تقلیل می‌دهند ولی ممکن است که برای نور طبیعی و دلایل زیبا شناختی استفاده شوند. اگر صفحه شفاف بیرونی به میزان زیادی اشعه فرابنفش را منتق کند و پنجره درون دیوار حرارتی شیشه معمولی داشته باشد، استفاده مفید از نور فرابنفش برای گرم کردن در حین ممانعت از برخورد اشعه‌های فرابنفش با انسان و مبلمان صورت خواهد گرفت.

در طراحی اولیه، دمای بسیار کمی از گرمای ذخیره شده را فضای داخل جذب می‌کرد و بیشتر این گرما در شب با جریان به سمت محیط بیرون از دست می‌رود، به این دلیل که مقاومت در مقابل جریان گرما بین سطح جمع‌کننده و فضای داخلی هر دو در یک سمت است. دیوارهای حرارتی مدرن دریچه‌هایی دارند که به قسمت بالا و پایین شکاف هوای بین صفحه شفاف و جرم حرارتی اضافه شده‌است. هوای گرم شده در حین همرفت به فضای داخلی ساختمان جریان پیدا می‌کند. دریچه‌ها درپوش‌های یک طرفه‌ای دارند که از همرفت در حین شب جلوگیری می‌کنند. این نوع طراحی یک جمع‌کننده حرارتی کاراست. با حرکت دادن حرارت دور از سطح دریافت‌کننده، از دست دادن حرارت در شب را به میزان زیادی کاهش می‌دهد و دریافت حرارت کلی را افزایش می‌دهد؛ و در کل دریچه‌های فضای داخلی در ماه‌های تابستانی که کسب حرارت نامطلوب است بسته می‌شوند.

در طول شب اتلاف حرارت از جرم حرارتی می‌تواند همچنان مفید باشد. همچنان می‌توان با عایق کردن سمت روبه صفحه شفاف جرم حرارتی سازوکار این سیستم را بهبود بخشید. عایق کاری اتلاف حرارتی در شب را بسیار کاهش خواهد داد و باعث کاهش بسیار کم جذب حرارت در روز خواهد شد.

دریچه تخلیه نزدیک بالای دیوار که برای بیرون دادن هوا در طول تابستان استفاده می‌شود. این چنین دریچه‌هایی باعث می‌شوند که دیوار ترومب مانند یک دودکش خورشیدی عمل کند که هوای تازه را در طول روز حتی اگر نسیمی نباشد، به داخل پمپ کند.