Задача: увеличить тепловую массу дома
Состояние: Известно, что для увеличения тепловой массы дома можно использовать водяные столбы. Столбы могут быть разной высоты — как от пола до потолка, так и ниже. Во втором случае возникает необходимость решить задачу устойчивости конструкции.
Решение:
Для решения задачи повышения термической массы предлагается установить передвижные пластиковые колонны, заполненные с водой. Снаружи они должны быть темного цвета. Располагать их можно около окон от пола, которые сейчас все более популярны у застройщиков. Колонны в нижней части имеют платформу с колесиками для легкого перемещения по помещению, что позволяет организовать пространство и улучшить сбор солнечного тепла (или наоборот, оградить себя и мебель от прямых солнечных лучей если жарко).
Колонны можно устанавливать разреженно или вплотную. Цветовыми решениями можно разнообразить интерьер. Преимуществом передвижных конструкций является возможность в будущем легко перестанавливать мебель или вводить дополнительные предметы рядом с окнами.
Также, можно передвигать колонны для слежения за солнцем — это позволит уменьшить количество колонн, находящихся в тени. Как известно, эффективность использования термической массы в тени в 4 раза меньше, чем этот показатель для термической массы на солнце. Т.е. при движении солнечного «пятна» по комнате, можно перемещать колонны с водой за ним, чтобы увеличить захват солнечной энергии термической массой.
Если делать колонны не до потолка, то можно увеличить освещенность помещения в зимнее время, когда солнце находится низко над горизонтом. При этом освещение будет отраженным от дальних стен, а не прямым слепящим. Это также может уменьшить выцветание мебели, что является проблемой в «солнечных гостиных».
Еще одни преимуществом применения передвижных колонн является бОльшая площадь контакта с воздухом, с одной стороны, и большая площадь поверхности, освещаемой солнцем перпендикулярно лучам. Как известно, чем больше площадь контакта воздуха в помещении с термической массой, тем больше эффективность теплообмена, и тем более стабильной будет температура в помещении. Площадь цилиндров больше площади стены, например, Тромба, в которой для теплообмена с воздухом в помещении используется одна сторона, а для приема солнечной энергии — другая. При использовании цилиндров, расположенных внутри помещения, площадь теплобмена с воздухом равна площади поверхности цилиндра, т.е. при равной ширине — в 3.14 раз больше площади стены.
Для решения проблемы с бактериями необходимо засыпать в колонны дезинфекторы, или растворить в воде соль. Второй способ одновременно решает проблему понижения температуры замерзания. Как вариант — можно установить УФ лампы для обеззараживания, но это под вопросом, т.е. лампа может не доставать по всей высоте столба.
В нижней части предусмотрены краны для слива воды. В верхней части — съемные крышки, которые фиксируются и герметизируются (для исключения разлива воды при случайном падении колонны) после залива воды.
Update. Блин, все уже придумано до меня..
Одним из недостатков водяных столбов (особенно высоких), является тепловая стратификация по высоте столба. Тепло гораздо быстрее поднимается к верхней части столба, по сравнению с бетонной стеной. Одним из решений этой проблемы может быть установка вентиляторов, обдувающих верхнюю часть колонны и направляющих теплый воздух вниз. Такие вентиляторы полезны в любом случае, особенно в помещениях с высокими потолками, т.к. в них теплый воздух скапливается вверху помещения и «бесполезно» там остывает, не передавая тепло людям и предметам в нижней, более эксплуатируемой, части помещения.
Вентиляторы могут иметь разные скорости вращения — низкую для перемешивания воздуха в помещении, и высокую — для охлаждения людей в жаркую погоду летом.
Лестница в качестве теплоаккумулятора
Если лестница — «необходимое зло» в 2 этажном доме, то нужно попробовать получить от нее пользу.
Вариантов размещение лестницы несколько. Все они нацелены на минимизацию отрицательного воздействия лестницы на планировку, по возможности без ущерба к функциональности
1. Лестница с северной стороны. Плюсы — она не занимает место с солнечной стороны и находится в холодной, буферной северной зоне дома. Минусы — вход должен быть с севера (или северо-запада), противном случае, чтобы попасть на 2 этаж, нужно будет идти через весь дом
2. Лестница около тамбура. Плюс — можно попасть на второй этаж сразу, не тратится площадь гостиной, гостиную можно делать непроходной. Минусы — нужно как-то интегрировать в здание, если делать на южной стороне — «отбирается часть полезной» площади южной поверхности здания. Можно, конечно, решить эти проблемы конструктивными решениями
3. Лестница в солярии. Плюсы — не забирается полезная отапливаемая площадь, не нужно заходить в дом на первый этаж, чтобы попасть на 2 этаж. Особенно полезно, если 2 этаж не отапливаемый или минимально отапливаемый через перекрытия.
Минусы — нужны планировочные решения.
В 3 варианте лестницу можно сделать тепловым аккумулятором, если сделать ее массивной металлической или бетонной. Легко можно организовать прямое попадание солнечных лучей на нее.
В принципе, с любом варианте лестница из бетона — полезна в качестве теплового аккумулятора. Есть проблема — если дом каркасный, то нужно думать, на что опирать тяжелую бетонную лестницу. Вариант — если в доме предусматривается бетонная стена тробма, можно лестницу опирать не нее. Нужны конструктивные и планировочные решения.
Теплоаккумулятор
Для грубого расчета размера ТА можно применять правило: на 1 м2 солнечного коллектора 100 кг камней. Если ТА водяной, то масса может быть в 2,5 раза меньше.