Дом с двойной оболочкой - это пассивная конструкция дома на солнечной энергии, которая собирает солнечную энергию в солярии и пассивно позволяет теплому воздуху циркулировать по дому между двумя наборами стен, двойной оболочкой здания . Этот дизайн был разработан Ли Портером Батлером в США в 1975 году.
История
Дизайн Ли Портера Батлера 1975 года «Двойной конверт (оболочка)» [1] получил широкую огласку после того, как в 1978 году в США были введены налоговые льготы на солнечную энергию. Его версии были на обложках журналов Better Homes and Gardens и Popular Science [2] .
Батлер был дизайнером художественных и экологических зданий, самопровозглашенным «Экотектом». [3] Он не имел формальной квалификации инженера-энергетика. Ли построил сотни домов, торговых центров и бизнес-зданий, включая банки и школы, к тому времени, когда он поступил в Государственный университет Северной Каролины для изучения архитектуры. Он изучал инженерное дело в Технологическом институте Джорджии. У Ли даже не было диплома об окончании средней школы, но в итоге он преподавал свое изобретение «гравитационно-геотермальной оболочки» в Калифорнийском университете в Беркли в Высшей школе дизайна и планирования. Ли пошел в школу ради образования, а не ради диплома. Его попросили выступить в Королевском научном колледже в Лондоне, где сэр Исаак Ньютон читал « Начала» .
Поверхностный и любознательный ум Ли заставил его всю свою жизнь подвергать сомнению методы, с помощью которых человечество могло бы жить на Земле в гармонии с Землей и друг с другом. Его последний вклад в человечество «Экотектура» - это полностью самодостаточный способ жить в гармонии на планете и защищать человеческую жизнь независимо от внешних условий. Ли чувствовал, что если мы говорим об устойчивости, мы должны говорить не только о поддержании Земли, но и о поддержании человеческой жизни. Его вклад включает метод, с помощью которого человечество может жить мирно и безопасно на планете в сотрудничестве.
Дизайн и теория
Экспериментальная конструкция Батлера была формой изолированной пассивной солнечной конструкции, которая включала пассивную систему распределения тепла. Он попытался решить проблему неравномерного распределения тепла, которая была связана с некоторыми системами прямого усиления. [1] . Это явление наблюдается, в частности, в конструкциях с недостаточной тепловой массой, плохой перекрестной вентиляцией и чрезмерно полярными окнами. [4]
Дизайн Батлера, по сути, состоит из дома в доме. Тепловая энергия улавливалась из солярия, обращенного на юг, а тепло циркулировало с помощью контура естественной конвекции в полости между двумя ограждающими конструкциями здания и через черный пол или через трубы для охлаждения земли . [5]
Путь рециркуляции воздуха возник в результате того, что теплый (менее плотный) воздух поднимается в солярии на южной стороне, а более холодный (более плотный) воздух падает на северную сторону, создавая перепады давления, которые автоматически перемещают избыточное солнечное тепловое воздействие с юга на север. северная сторона здания без систем принудительной конвекции. Воздушный поток был пропорционален разнице температур между двумя конвекционными путями.
Летом затеняющие устройства полностью исключают прямое солнечное излучение. Сверху открываются вентиляционные отверстия для выпуска горячего воздуха. Забор свежего воздуха использует температуру окружающей среды Земля для охлаждения и осушения замещающего воздуха на базе.
Зимой воздух в полости забуферивается теплой землей с температурой окружающей среды под полом (которая частично пополняется за счет контура естественной конвекции в течение каждого зимнего дня). Летом конвективный поток заменяется более холодным воздухом, замещающим Землю, близким к температуре окружающей среды, а теплый воздух выходит за счет естественной конвекции.
Критика
Первоначальное объяснение его эффективности заключалось в тепловом буфере, который существовал в полости с двойной оболочкой. Однако наблюдатели также отметили, что общая изоляция конструкции выше при наличии двух стен вместо одной. [5]
Хотя дизайн может работать лучше, чем обычный дом, формальный мониторинг производительности показал, что с исходным дизайном были некоторые проблемы. [2] .
Обозреватели раскритиковали проект по различным признакам: [ править ]
- Каменная грядка под домом препятствовала геотермальному эффекту в ночное время и замедляла нагревание утром.
- Скатное остекление (см. « Солнечная дорожка» ) затрудняло регулирование притока тепла летом и потерь тепла зимой.
- Крыльцо со стороны экватора чрезмерно затеняет нижний этаж от солнечного излучения.
- Дополнительная полость на северной стене была исключена из кондиционированной зоны (и создавала потенциальную опасность возгорания).
- Темные крыши и отсутствие лучистого барьера не могли сдерживать приток солнечной энергии летом.
- Наличие камина, дымохода и сушилки для белья были источником конвективных потерь тепла.
- Конструкция не подходила для работы в полярном климате.
- Обеспокоенность по поводу конденсации и влажности, образующихся в конвекционном контуре, что может привести к техническому обслуживанию или проблемам со здоровьем.
- Дополнительные материалы и тепловая масса, используемые в строительстве
- Теплый воздух поднимается за счет естественной конвекции. Не идет вниз и по кругу. Они являются противопожарными ловушками и противоречат строительным нормам в таких местах, как Aurora CO.
В последующих модификациях была предпринята попытка решить эти проблемы. [3]
Дом с термобуферной зоной
Модификация, основанная на оригинальном дизайне Батлера, была описана [6], но еще не получила официальной оценки. Он попытался устранить некоторые из начальных проблем.
Важным отличием является то, что полярный край конвекционного контура (термобуферная зона / TBZ) используется в качестве подсобного помещения, например, прачечной, туалетов, кладовой и складских помещений. Прачечная также использовалась как место для сушки одежды.
На полярной стороне расположено внешнее окно, через которое летом в ТБЗ может попадать мягкий воздух. Дополнительное внутреннее окно отделяет жилые помещения с экваториальной стороны. Его можно открыть, чтобы теплый зимний воздух из солярия попадал прямо в полярные комнаты.
Разработчик заявляет, что в холодные зимние дни температура TBZ, нагретого солнечным воздухом, часто может быть выше 85 градусов по Фаренгейту, а температура наружного воздуха ниже нуля.
Оценка эффективности
Современные технологии затрудняют моделирование эффектов этих конструкций конвективных потоков, поскольку программное обеспечение для компьютерного моделирования в настоящее время не включает эти процессы в свои расчеты.
Смотрите также
- Список энергосберегающих строительных технологий
- Пассивный солнечный дизайн
- История проектирования пассивных солнечных батарей
- Двустенный фасад
Концепции пассивного солнечного дизайна
- Стена для тромба
- Система Барра
- Пассивный дом
- Трубы охлаждения земли
- Windcatcher
- Годовая геотермальная солнечная энергия
- Земля укрытие
- Тепловой насос геотермального обмена
Солнечные дизайнеры
- Категория: Проектировщики солнечных зданий
- Список новаторских солнечных зданий
Рекомендации
- ^ http://www.motherearthnews.com/Green-Home-Building/1982-03-01/The-Double-Envelope-House.aspx
- ^ https://web.archive.org/web/20091026191932/http://geocities.com/betadolphin/
- ^ https://www.webcitation.org/query?url=http://www.geocities.com/betadolphin/LeePorterButlerVitae.html&date=2009-10-25+13:28:55
- ^ Чирас, Д. Солнечный дом: пассивное отопление и охлаждение. Издательская компания "Челси Грин"; 2002 г.
- ^ а б Дом с двумя конвертами
- ^ Методы пассивного солнечного охлаждения Zero Energy Design, обильная энергия в гармонии с природой