Дом с двойным конвертом

Дом с двойной оболочкой — это конструкция пассивного солнечного дома, которая собирает солнечную энергию в солярии и пассивно позволяет теплому воздуху циркулировать вокруг дома между двумя наборами стен, двойной оболочкой здания . Этот дизайн создан в 1975 году Ли Портером Батлером из США.

История

Дизайн двойного конверта (ракушки) Ли Портера Батлера 1975 года. ^[1] получил широкую огласку после того, как в 1978 году были созданы налоговые льготы на солнечную энергию в США. Версии были на обложках журналов Better Homes and Gardens и Popular Science. ^[2] журналы.

Батлер был художественным/экологическим проектировщиком зданий, самопровозглашенным «Экотектом». ^[3] Он не имел формальной квалификации инженера-энергетика.К тому времени, когда он поступил в Университет штата Северная Каролина на изучение архитектуры, Ли построил сотни домов, торговых центров и коммерческих зданий, включая банки и школы. Он изучал инженерное дело в Технологическом институте Джорджии. У Ли даже не было диплома средней школы, но в итоге он преподавал свое изобретение «гравитационной геотермальной оболочки» в Высшей школе дизайна и планирования Калифорнийского университета в Беркли. 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» .

Легкий и любопытный ум Ли всю жизнь заставлял его задаваться вопросом о методах, с помощью которых человечество могло бы жить на земле в гармонии с землей и друг с другом. Его последний вклад в развитие человечества «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 просто о сохранении Земли, но и о поддержании человеческой жизни. Его вклад включает в себя метод, с помощью которого человечество может жить мирно и безопасно на планете в сотрудничестве.

Дизайн и теория

Экспериментальная конструкция Батлера представляла собой форму изолированной пассивной солнечной конструкции , включающей пассивную систему распределения тепла. Он попытался решить проблему неравномерного распределения тепла, связанную с некоторыми системами прямой выгоды. [1] . Это явление особенно наблюдается в конструкциях с недостаточной тепловой массой, плохой перекрестной вентиляцией и большим количеством окон, обращенных на полярную сторону. ^[4]

Дизайн Батлера по сути представлял собой дом внутри дома. Тепловая энергия собиралась из солярия, выходящего на юг , и тепло циркулировало по контуру естественной конвекции в полости между двумя ограждающими конструкциями здания и через черный пол или через трубы охлаждения земли . ^[5]

Путь рециркуляционного воздушного потока возник в результате того, что теплый (менее плотный) воздух поднимался в солярии на южной стороне, а более холодный (плотный) воздух опускался на северную сторону, создавая перепады давления, которые автоматически перемещали избыточное солнечное тепловыделение с юга на север. северная сторона здания без систем принудительной конвекции. Поток воздуха был пропорционален разнице температур между двумя путями конвекции.

Летом затеняющие устройства устраняют всю прямую солнечную энергию. Сверху открываются вентиляционные отверстия для отвода горячего воздуха. В системе забора свежего воздуха используется земля, имеющая температуру окружающей среды, для охлаждения и осушения замещающего воздуха у основания.

Зимой воздух в полости буферизуется теплой землей комнатной температуры под полом (которая частично подпитывается естественным конвекционным контуром потока в течение каждого зимнего дня). Летом конвективный поток заменяется более прохладным воздухом, заменяющим землю, с температурой, близкой к температуре окружающей среды, а теплый воздух выбрасывается за счет естественной конвекции.

Критика

Первоначальным объяснением его эффективности был тепловой буфер, существовавший в полости с двойной оболочкой. Однако наблюдатели также отметили, что общая изоляция конструкции выше с двумя стенами вместо одной. ^[5]

Хотя эта конструкция может работать лучше, чем обычный дом, формальный мониторинг производительности показал, что с оригинальной конструкцией были некоторые проблемы. [2] .

Комментаторы раскритиковали дизайн по разным причинам: ^{[ нужна ссылка ]}

Каменное ложе под домом мешало геотермальному ночному эффекту и замедляло утреннее потепление.
Наклонное стекло на крыше (см. Солнечную дорожку ) затрудняло контроль притока тепла летом и потерь тепла зимой.
Веранда со стороны экватора чрезмерно затеняла нижний этаж от солнечного света.
Дополнительная полость на северной стене была исключена из кондиционируемой зоны (и создавала потенциальную пожароопасность).
Темные крыши и отсутствие лучистого барьера не были достаточными для предотвращения летнего солнечного притока.
Наличие камина, дымохода и сушилки для белья являлось источником конвективных потерь тепла.
Конструкция не была приспособлена для работы в полярном климате.
Опасения по поводу образования конденсата и влаги в конвекционном контуре, что приводит к проблемам с обслуживанием или здоровьем.
Дополнительные материалы и тепловая масса, используемые в строительстве
Теплый воздух поднимается вверх за счет естественной конвекции. Он не идет вниз и вокруг. Это пожарные ловушки, и они противоречат строительным нормам в таких местах, как Аврора.

Последующие модификации попытались решить эти проблемы. [3]

Дом с тепловой буферной зоной

Описана модификация, основанная на оригинальной конструкции Батлера. ^[6] но еще официально не оценено. Он попытался устранить некоторые первоначальные проблемы.

Важным отличием является то, что полярная часть конвекционного контура (термическая буферная зона/TBZ) используется как подсобное помещение, например, прачечная, чуланы, кладовая и складские помещения. Прачечная также служила местом для сушки одежды.

На полярной стороне расположено внешнее окно, которое летом можно открыть для поступления мягкого воздуха в ТБЗ. Дополнительное внутреннее окно отделяет жилые помещения экваториальной стороны. Его можно открыть, чтобы теплый зимний воздух из солярия поступал прямо в полярные комнаты.

Дизайнер утверждает, что в холодные зимние дни температура TBZ, нагретого от солнечной энергии, часто могла достигать температуры выше 85 градусов по Фаренгейту, в то время как наружный воздух был ниже нуля.

Оценка эффективности

Современные технологии затрудняют моделирование эффектов этих конструкций конвективных потоков, поскольку программное обеспечение для компьютерного моделирования производительности в настоящее время не включает эти процессы в свои расчеты.

См. также

Концепции пассивного солнечного дизайна

Solar-дизайнеры

Ссылки

^ «Дом с двойным конвертом - Новости Матери-Земли» . Март 1982 года.
^ «Индекс» . geocities.com . Архивировано из оригинала 26 октября 2009 года . Проверено 12 января 2022 г.
^ «ЛиПортерБатлерВитае» . Архивировано из оригинала 6 августа 2009 г. Проверено 25 октября 2009 г.
^ Чирас, Д. Солнечный дом: пассивное отопление и охлаждение. Издательская компания «Челси Грин»; 2002.
^ Jump up to: ^а ^б Дом с двойным конвертом
^ Методы пассивного солнечного охлаждения Zero Energy Design, изобилие энергии в гармонии с природой

[1] «Дом с двойным конвертом - Новости Матери-Земли» . Март 1982 года.

[2] «Индекс» . geocities.com . Архивировано из оригинала 26 октября 2009 года . Проверено 12 января 2022 г.

[3] «ЛиПортерБатлерВитае» . Архивировано из оригинала 6 августа 2009 г. Проверено 25 октября 2009 г.

[4] Чирас, Д. Солнечный дом: пассивное отопление и охлаждение. Издательская компания «Челси Грин»; 2002.

[The_Double-Envelope_House-5] Jump up to: ^а ^б Дом с двойным конвертом

[6] Методы пассивного солнечного охлаждения Zero Energy Design, изобилие энергии в гармонии с природой

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]