САЙТ Павла
Главная
Схемы Ветрогенераторы Собаки Стройка Книги О сельском хозяйстве и прочем


О строительстве традиционном и не очень. Статьи 1-99.--->
О строительстве традиционном и не очень. Статьи 100-199.

Дом-термос.

(Статья очень спорная, на уровне идеи, хотя двойные стены идея давно проверенная, но очень дорогая. Крылов П.В)

Теплообмен конвекцией

Как известно, существует три основных вида теплообмена: теплопроводность, конвекция и лучистый теплообмен.

Слово «конвекция» образовано от греческого слова convectio — доставка. С точки зрения термодинамики конвекция — способ теплопередачи, при котором энергия переносится потоками неравномерно нагретых жидкости или газа.

При повышении температуры объём жидкости возрастает, а плотность — уменьшается. Под действием архимедовых сил менее плотная нагретая жидкость поднимается вверх, а более плотная опускается вниз. Так устанавливается круговорот жидкости, сопровождающийся переносом энергии от нагретых участков к более холодным. Аналогчным образом возникает конвекция и в газах.

Типичными примерами конвекции в атмосфере являются ветры Особенно просто и наглядно можно проследить на примере возникновения берегового бриза. Днем суша прогревается быстрее воды, у которой теплоёмкость очень велика. Нагретый над сушей воздух поднимается вверх, а на его место поступает холодный воздух с моря.

То есть у поверхности Земли ветер дует с моря на берег. В тёмное время суток картина меняется на противоположную: земля остывает быстрее, вода же сохраняет более высокую температуру. Соответственно ночью ветер у поверхности Земли направлен с берега в сторону моря.

Более тёплые и менее плотные массы воздуха создают восходящие потоки, в которых могут долго парить птицы и планеры.

С явлением конвекции связаны также процессы дымообразования из труб. Дым из печной трубы имеет высокую температуру и низкую плотность, поэтому поднимается вверх. По мере остывания дым может снова опускаться в нижние слои атмосферы. Вот почему трубы, через которые выбрасываются печные газы, содержащие вредные вещества, стараются делать как можно более высокими.

Теплоообмен конвекцией можно наблюдать и в быту. Так, отопительнве батареи располагают ближе к полу. Нагреваемый воздух, поднимаясь вверх, смешивается с холодным воздухом, поступающим в помещение от окна. В результате в комнате устанавливается почти равномерная температура. Этого бы не происходило в случае размещения батарей у потолка.


Представьте себе, что вы живёте в стильном и прочном доме из массива древесины, где северная сторона строения — тёплая и уютная даже в лютый мороз, а его южная сторона с обилием стекла сохраняет приятную прохладу в летнюю жару. В каком бы помещении этого чудо-дома вы ни находились, везде остаётесь в зоне уюта, поскольку здесь нет некомфортных по микроклиматическим характеристикам уголков. Дабы ещё сильнее усладить свои фантазии, представьте себе, что затраты на поддержание комфорта в этом жилище составляют лишь часть той суммы, которую платит за это среднестатистический домовладелец.

Идёт ли здесь речь о магии? Или же мы имеем дело с некоей системой отопления и вентиляции, относящейся к области высоких технологий? Учитывая, что магия по своей природе — вещь капризная, а сложная техника имеет обыкновение отказывать в самый неподходящий момент, речь не пойдёт ни о том, ни о другом.

Сегодня мы расскажем о более эффективном и дешёвом, на наш взгляд, способе решения задачи поддержания комфортных условий в жилище. Некто Майкл Сайкс из Северной Каролины (США) нашёл способ заставить дом играть роль активного участника процесса регулирования своей температуры.

Инженер по образованию и домостроитель по роду занятий, Сайкс в своё время изучал термодинамику. И, разумеется, неплохо знаком с принципами, лежащими в основе работы тепловых насосов.

Решив по завершении учебы зарабатывать себе на жизнь строительством домов, Майкл не мог не обратить внимания на то, что деревянные срубы хорошо аккумулируют в дневные часы солнечное тепло, а в ночное время излучают его в дом. Разумеется, Майкл не мог не задуматься над использованием этого эффекта для обогрева все го дома, а не только той его стороны, что обращена к солнцу. В конце концов, разрозненные мысли и идеи Майкла были собраны воедино, в результате чего сложилась концепция «дома-термоса».

Суть концепции достаточно проста: заменить холодный воздух с северной стороны жилища на согретый солнцем воздух с южной его стороны. Любой профессионал в области отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха смог бы легко сделать это с помощью вентиляторов и воздуховодов. Однако Майкл не собирался прибегать к активным энергопотребляющим системам. Он хотел использовать конвекцию — естественное движение воздуха, вызывающее тягу в дровяной печке или позволяющее планеру парить над землёй.

Однако чтобы заставить естественную конвекцию работать внутри жилища, Майклу пришлось отказаться от многих решений, которые широко используются в традиционном домостроении, и разработать нечто такое, что позволит воздуху свободно циркулировать внутри ограждающего контура.

Итогом работы Майкла стал «дом-термос» — деревянное строение с двойными стенами и воздушными каналами, которые позволяют регулировать перемещение энергии внутри жилища в зависимости от времени года.

Так, в зимний день солнечный свет, проходя через окна и световые люки, расположенные с южной стороны строения, прогревает воздух в солярии (открытом пространстве между внутренними и наружными стенами), а также внутреннюю стену и потолок. Поднявшись до верхней точки, этот нагретый солнцем воздух остывает, а затем опускается в подвал по пространству между северными внутренней и наружной стенами. В ночные часы накопленное брёвнами тепло излучается в дом.

В летние же дни воздух, поступающий с северной стороны строения, движется через подвал (который в это время года охлаждается грунтом), а затем вверх через вентиляционные каналы в полу солярия. Нагретый по ходу движения воздух, в конечном счете, покидает дом через чердачные окна.

Энергоэффективность своих жилищ Майкл объясняет тем, что солнечная энергия в данном случае является как источником тепла, аккумулируемого брёвнами, так и тем двигателем, который перемещает воздух в доме.

Свой первый опытный дом-образец Майкл возвёл в Северной Каролине более 20 лет назад. С тех пор он построил несколько десятков подобных жилищ для разных типов климата, приобретая с каждым разом всё больший опыт. Так, например, он убедился, что расположенный с южной стороны солярий может достигать ширины, позволяющей превратить это сугубо утилитарное пространство в комфортное жилое помещение — любимое место отдыха большинства его клиентов.

Так дом-термос перемещает прохладный воздух летом. Так дом-термос перемещает тёплый воздух зимой.

Рис_1
Так дом-термос перемещает прохладный воздух летом.
Так дом-термос перемещает тёплый воздух зимой.


Будущие владельцы жилищ могут выбирать из серии имеющихся поэтажных планов, либо участвовать в проектировании для себя жилища по индивидуальному проекту. Обязательное условие — наличие многочисленных элементов, которые должны быть включены в каждое жилище, чтобы дом мог активно регулировать свой микроклимат. Преимущества же, получаемые от основанной на естественной конвекции системы регулирования тепла в этих домах, во многом перевешивают те или иные недостатки планировки и дизайна.

Все жилища, построенные Сайксом, имеют чётко выраженные прямоугольные очертания. Так, например, длинная ось строения почти всегда расположена по линии «восток-запад». А поскольку почти неизменная температура грунта на глубине 2,4-2,7 м от поверхности земли имеет немаловажное значение для функционирования «солнечного теплового насоса», во всех домах фирмы Майкла есть подвал.

Следует заметить, что для большинства «домов-термосов» требуется дополнительное отопление в зимнее время года. Однако значение традиционного источника тепла в поддержании микроклимата в доме типа «термос» гораздо меньше, чем в домах традиционной конструкции.

Дом собирает солнечное тепло в пространстве между внутренней и наружной стенами, а затем перемещает его по всему жилищу.

Рис_2
Дом собирает солнечное тепло в пространстве между внутренней и наружной стенами, а затем перемещает его по всему жилищу.



Сайке настойчиво убеждает будущих домовладельцев отказаться от использования принудительного воздушного отопления, поскольку всякая активная система перемещения воздуха может нарушить функционирование естественной пассивной системы регулирования тепла. Вместо воздушного отопления он рекомендует смонтированное в полу водяное отопление. Ещё один эффективный способ обогрева — солнечные водяные системы. Они смонтированы в 60% жилищ, возведённых фирмой Сайкса.

В качестве основного материала Сайкс использует в основном жёлтую сосну, выращиваемую на специальных делянках, Так что материалы, которые использует фирма Майкла, — это постоянно возобновляемый ресурс.

Конечно, трудоёмкость возведения жилищ с пассивной системой регулирования микроклимата превышает затраты времени на строительство домов, построенных по традиционной технологии. Однако Майкл остаётся оптимистом. Он уверен, что его жилые дома обладают массой достоинств и что всеобщее признание его системы — лишь вопрос времени. А пока что он довольствуется тем, что обращает в своих сторонников всё новых клиентов.

Солнечные водяные панели смонтированы на крыше гаража этого жилища, возведённого фирмой Майкла Сайкса.

Рис_3
Солнечные водяные панели смонтированы на крыше гаража этого жилища, возведённого фирмой Майкла Сайкса.



Форум «Дела домашние» на www.master-sam.ru «Дом» 2/2009


 
 


© 2023 - Altay-Krylov.ru («как заработать в деревне» или «как выжить в деревне»)