最大化太阳的热量

被动式太阳能

被动式太阳能技术可以追溯到古希腊，但是现代社会在很大程度上忽视了在我们当代的建筑设计中使用它们:“现在，在南面的房子里，冬天的时候，阳光可以穿透门廊，但是在夏天，太阳的路径正好在我们头顶和屋顶的上方，这样就有了阴凉。”如果，那么，这是最好的安排，我们应该把南侧建得高一些以获得冬天的阳光，而把北侧建得低一些……为了抵御寒风。”苏格拉底，引用色诺芬在纪念品。

被动式太阳能设计不需要房主额外花钱，但它们依赖于额外的计划和仔细的科学计算。在北半球，设计师创造了被动式太阳能建筑，南立面主要由玻璃建造。在冬天，太阳穿过玻璃并在白天加热建筑内的材料(热聚集的墙壁和地板)。夜间，热材料散发热量。遮阳设备和景观设计增加了最大化和最小化太阳在特定时间的一天和季节。建筑的东、西、北侧很大程度上被保护起来，不受阳光的照射。

辐射热和特朗姆墙

为了使被动式太阳能建筑在一天的“供暖小时”提供辐射热，一定数量的热质量必须设计到家中。在建筑中增加热聚集的方法之一是安装特朗姆墙。这项发明最初是由爱德华·莫尔斯在1881年发明的，是法国工程师费利克斯·特朗姆在20世纪60年代进一步发展并使之成为世界公认的。

特朗姆墙是由密集导电材料(如混凝土或砖石)组成的热体，在体块墙和外玻璃立面之间有通风空间。太阳的红外线穿透玻璃，将热量储存在墙体中，然后在晚上和夜间辐射到居住空间。除了辐射供暖之外，墙体底部的通风口还将室内的冷空气吸进来，这些冷空气在经过受热的墙体向上移动时变热，并通过对流从顶部的通风口重新进入房间。这些通风口可以在夏季进行改造，将积聚的热量输送到建筑的外部。

特朗伯墙是如何起作用的?

特朗姆墙必须位于建筑的南侧，在白天可以看到阳光，而且地基必须适当隔热，以防止热量流失到地面。玻璃可以用作装饰，甚至可以上色，以增加外立面的设计和内部的照明效果。一种由气凝胶制成的特殊保温材料可以安装在玻璃和墙壁之间，以防止冬天夜晚通过玻璃产生的辐射。气凝胶绝缘允许超过90%的太阳光线通过该材料传递，以加热外面的物质墙。

随着无源太阳能技术，如特朗姆墙越来越受欢迎，我们作为一个群体将会对这些技术更加成熟，了解如何正确地实施它们，从而利用它们的有效性。对于加热解决方案，通常有三种策略利用太阳辐射:直接收益，间接收益和孤立收益。特朗贝墙是一种间接增益技术，可以使用水建造具有更大的热辐射效益，而不是更常见的材料混凝土和砖石。

与直接获取被动式太阳能策略相比，特朗姆墙的几个优点是它可以阻挡紫外线照射褪色的家具，它允许太阳的辐射“储存”在墙的质量中，并且它可以防止居住空间在阳光明媚的日子里过热。虽然通过复杂的墙壁分层系统使用的窗户失去了视觉通路，但是额外的窗户可以引入到空间中，以实现理想的、通畅的视野。

在OSU的太阳能十项全能住宅1的特朗姆墙变化

由于项目的限制，太阳能十项全能团队想出了一个创新的新特朗姆墙设计。只有540平方英尺的生活空间，团队别无选择，只能设计一面既不笨重又不不透明的特朗姆墙。特朗伯壁由两层聚碳酸酯材料组成，这种材料被称为ThermoGal系统内夹有36根总充水的丙烯酸管。“工程系的学生目前正在计算我们房子的确切好处，尤其是特朗姆墙。但是我们知道它是有效的，因为在晚上我们可以感觉到热将温暖散发到触摸上，”David Nedrow说，他是KSA建筑硕士毕业生之一，他参与了这个项目的设计和建造。

在。的情况下太阳能十项全能屋水是被太阳加热的热物质。此外，该恒温器具有热阻(绝缘系数)比任何已知的玻璃材料都要高。不仅特朗伯墙体系统很薄，“结霜的材料在不失去任何能见度的情况下漫射光。”墙后面有私人空间;一个浴室和一个卧室。我们仍然能够让光线进入这些空间而不用担心隐私问题，”内德罗说。

太阳能十项全能屋1的其他被动式太阳能技术还有自然通风还有一个百叶窗系统，用来控制不同季节进入室内的紫外线量。我们想补充一句天窗同样，但发现他们会造成施工性问题，添加太多的渗透到屋面膜。我们还发现，对于设计的效率来说，它们会释放出太大的热量损失。

至于主动式太阳能技术，一个5kW的光伏阵列为所有家庭照明和电器提供足够的能量。太阳能真空管系统加热生活用水和水地板辐射采暖系统。该团队预计该项目的成本为26万美元，但最终产品的成本接近180-20万美元。内利罗说:“住宅的设计最终是实用的和广泛使用的，因此它可以作为大规模生产的模型。”

这所房子建在俄亥俄州立大学校园里，然后运到华盛顿的椭圆形大厅展出竞争。2010年3月，OSU太阳能十项全能住宅1号将在未来两年的一个充满诗意的地点最后一次着陆——哥伦布动物园的北极熊展区附近。

参见:让阳光照进来