最大化太阳的热量

被动太阳能

被动式太阳能技术可以追溯到古希腊，但现代社会在很大程度上忽视了将其应用到当代建筑设计中:“现在，在朝南的房子里，冬天阳光会射进门廊，但在夏天，太阳的路径正好在我们的头顶和屋顶上方，所以有阴影。如果，那么，这是最好的安排，我们应该把南侧建得高一些，以获得冬季的阳光，而把北侧建得低一些……为了抵御寒风。”苏格拉底，色诺芬在纪念品.

被动式太阳能设计不需要房主额外的钱，但它们依赖于额外的规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，其南立面主要由玻璃构成。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。遮阳设备和景观美化的添加，以最大限度地减少太阳在一天和季节的特定时间。建筑的东侧、西侧和北侧在很大程度上避免了阳光的照射。

辐射热与特罗姆壁

为了让被动式太阳能建筑在“供暖时间”内提供辐射热“一天中，一定量的热量必须被设计进家庭。向建筑添加热量体量的许多方法之一是安装trombe墙。最初由爱德华·莫尔斯于1881年发明，是法国工程师费利克斯·特罗姆在20世纪60年代进一步发展了这项发明，并使其在世界范围内得到认可。

trombe墙是由密集的导电材料组成的热块，如混凝土或砖石，在大块墙和外部玻璃幕墙之间有一个通风的空气空间。太阳的红外线穿透玻璃，将热量储存在大量的墙体中，然后在夜间和夜间的时间里辐射到生活空间中。除了辐射加热，墙壁底部的通风口将室内冷空气吸进来，当冷空气向上移动经过加热的墙壁并通过对流从顶部的通风口重新进入房间时，冷空气就会变暖。之后可以修改通风口，以便在夏季将积聚的热量输送到建筑外部。

特朗贝墙的作用是什么?

特朗贝墙必须位于建筑的南侧，以便在白天能够一览无碍地看到太阳的照射，地基必须进行适当的隔热，以防止热量流失到地面。玻璃可以作为装饰，甚至可以上色，以添加到façade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，以隔离通过玻璃的冬季夜间寒冷的辐射。气凝胶绝缘材料允许超过90%的阳光通过这种材料传递，从而加热外面的墙体。

随着trombe墙等被动式太阳能技术越来越流行，我们作为一个群体将越来越精通这些技术，了解如何正确实施这些技术，以充分利用其有效性。对于加热解决方案，通常有三种利用太阳辐射的策略：直接增益、独立ct增益和隔离增益。trombe墙是一种间接增益技术，与更常见的混凝土和砌体材料相比，它可以使用水来建造，具有更大的热辐射效益。

与直接获得的被动太阳能策略相比，特朗贝墙的一些优势是，它可以阻止紫外线使家具褪色，它允许太阳辐射“存储”在墙的质量，并防止生活空间在阳光充足的日子过热。虽然通过复杂的墙体分层系统的窗户失去了视觉通道，但可以引入额外的窗户，以实现理想的、通畅的视野。

奥苏大学太阳能十项全能1号楼的Trombe墙变化

由于项目限制，太阳能十项全能团队提出了一种创新的trombe墙设计。只有540平方英尺的居住空间，团队别无选择，只能设计一种既不笨重也不不透明的trombe墙。trombe墙由两层聚碳酸酯材料组成，称为热加仑共有36根充水的丙烯酸管夹在系统内部。“工程专业的学生目前正在计算我们的房子的确切好处，特别是特朗贝墙。尽管如此，我们知道它是有效的，因为我们可以感觉到热量在夜晚的触摸中消散，”David Nedrow说，他是KSA建筑硕士毕业生之一，在项目的设计和建造中起到了帮助作用。

在……的情况下太阳能十项全能之家，水是被太阳加热的热物质。此外，ThermoGal具有R值（绝缘系数）高于任何已知的玻璃材料。不仅trombe墙壁系统很薄，“磨砂材料在不失去任何可见性的情况下漫射光线。墙后有私人空间；浴室和卧室。我们仍然能够在不担心隐私的情况下将光线引入这些空间，”Nedrow说。

太阳能十项全能1号馆的其他被动式太阳能技术包括自然通风还有一个百叶窗系统，用于控制在不同季节进入家中的紫外线数量。“我们想补充一点天窗同样，但是他们发现，如果在屋顶薄膜中添加过多的贯穿件，会导致施工问题。我们还发现，对于设计效率而言，它们会释放出太大的热量损失，”Nedrow说。

至于主动太阳能技术，一个5千瓦的光伏阵列为家庭中的所有照明和电器提供足够的能量。一个太阳能真空管系统加热生活用水和室内的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，但最终产品更接近180-20万美元。Nedrow说：“这所房子的设计最终是实用的，并且可以广泛使用，因此它可以作为大规模生产的模型。”。

这所房子建于俄亥俄州立大学校园，然后运到华盛顿特区的椭圆形展览馆展出竞争. 2010年3月，OSU Solar Decathlon House 1将在未来两年内最后一次降落在一个充满诗意的地点——靠近哥伦布动物园的北极熊展览。

另见：让阳光照进来