جدار ترومب

📅 آخر تحديث: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 7 صور
الموسوعة الحرة

جدار ترومب هو جدار ضخم مواجه لخط الاستواء، مطلي بلون داكن لامتصاص الطاقة الحرارية من ضوء الشمس الساقط، ومغطى من الخارج بزجاج مع وجود فجوة هوائية عازلة بين الجدار والزجاج. يُعد جدار ترومب استراتيجية تصميمية سلبية للمباني الشمسية ، تعتمد على مفهوم الاكتساب غير المباشر للطاقة الشمسية، حيث يسقط ضوء الشمس أولاً على سطح تجميع الطاقة الشمسية الملامس لكتلة حرارية من الهواء. يتحول ضوء الشمس الذي تمتصه الكتلة إلى طاقة حرارية (حرارة)، ثم ينتقل إلى حيز المعيشة.

قد يُشار إلى جدران ترومب أيضًا باسم الجدار الكتلي ، [ 1 ] أو الجدار الشمسي ، [ 2 ] أو جدار التخزين الحراري . [ 3 ] ومع ذلك، ونظرًا للعمل المكثف الذي قام به البروفيسور والمهندس المعماري فيليكس ترومب في تصميم الهياكل الشمسية التي يتم تسخينها وتبريدها بشكل سلبي، فإنها تُسمى غالبًا جدران ترومب. [ 2 ]

يشبه هذا النظام سخان الهواء (وهو عبارة عن صندوق زجاجي بسيط على الجدار الجنوبي مزود بماصة داكنة اللون، وفراغ هوائي، ومجموعتين من فتحات التهوية في الأعلى والأسفل) الذي ابتكره البروفيسور إدوارد إس. مورس قبل مئة عام. [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]

تاريخ الأنظمة الشمسية السلبية وتطور جدران ترومب

بدأت فكرة التدفئة الشمسية في أوروبا في عشرينيات القرن العشرين. ففي ألمانيا، صُممت مشاريع الإسكان للاستفادة من أشعة الشمس. ثم انتشرت الأبحاث والخبرات المتراكمة في تصميم الطاقة الشمسية عبر المحيط الأطلسي على يد مهندسين معماريين مثل والتر غروبيوس ومارسيل بروير. وباستثناء هذه الأمثلة المبكرة، لم تشهد تدفئة المنازل بالطاقة الشمسية تقدماً يُذكر حتى ثلاثينيات القرن العشرين، حين بدأ عدد من المهندسين المعماريين الأمريكيين باستكشاف إمكانيات التدفئة الشمسية. وقد ساهمت الأعمال الرائدة لهؤلاء المهندسين المعماريين الأمريكيين، وتأثير المهاجرين الأوروبيين، وذكريات نقص الوقود خلال الحرب، في جعل التدفئة الشمسية شائعة جداً خلال طفرة الإسكان الأولى في نهاية الحرب العالمية الثانية. [ 7 ]

في أواخر سبعينيات القرن العشرين، قبل وبعد أزمة النفط العالمية عام 1973، انتقدت بعض الدوريات المعمارية الأوروبية أساليب البناء التقليدية والعمارة السائدة آنذاك. ووصفت كيف استجاب المعماريون والمهندسون للأزمة، مقترحين تقنيات ومشاريع جديدة للتدخل بشكل مبتكر في البيئة العمرانية، واستخدام الطاقة والموارد الطبيعية بكفاءة أكبر. [ 8 ] علاوة على ذلك، أدى استنزاف الموارد الطبيعية إلى زيادة الاهتمام بمصادر الطاقة المتجددة، مثل الطاقة الشمسية . [ 9 ]

بالتوازي مع النمو السكاني العالمي، أصبح استهلاك الطاقة والقضايا البيئية مصدر قلق عالمي - لا سيما وأن قطاع البناء يستهلك أعلى نسبة من الطاقة في العالم، وتُستخدم معظم هذه الطاقة لأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء. [ 10 ]

لهذه الأسباب، يُتوقع من المباني الحديثة تحقيق كفاءة الطاقة والتصميم الصديق للبيئة من خلال استخدام الطاقة المتجددة جزئيًا أو كليًا بدلًا من الطاقة الأحفورية للتدفئة والتبريد. وفي هذا السياق، يُعدّ دمج أنظمة الطاقة الشمسية السلبية في المباني إحدى استراتيجيات التنمية المستدامة، وهو ما تحظى بتشجيع متزايد من اللوائح الدولية. [ 11 ]

غالباً ما تُطوّر المباني الحديثة منخفضة الطاقة ذات الجدران الترومبية تقنيةً قديمةً تتضمن نظاماً لتخزين وتوزيع الحرارة سبق استخدامها: جدران سميكة من الطوب اللبن أو الحجر لحبس حرارة الشمس نهاراً وإطلاقها ببطء وبشكل متساوٍ ليلاً لتدفئة المبنى. [ 12 ] ولا يزال الجدار الترومبي حتى اليوم يُعدّ استراتيجيةً فعّالةً للتصميم الشمسي السلبي.

استُخدم أول مثال معروف لنظام جدار ترومب في منزل ترومب في أوديلو، فرنسا، عام 1967. [ 13 ] [ 3 ] يتكون الجدار المطلي باللون الأسود من خرسانة بسمك قدمين تقريبًا، مع وجود فراغ هوائي وزجاج مزدوج على جانبه الخارجي. يُدفأ المنزل بشكل أساسي بالإشعاع والحمل الحراري من السطح الداخلي للجدار الخرساني، وتُظهر نتائج الدراسات أن 70% من احتياجات التدفئة السنوية لهذا المبنى تُلبى بواسطة الطاقة الشمسية. لذلك، تُضاهي كفاءة النظام كفاءة نظام تدفئة شمسية نشط جيد. تُحوّل الخلايا الكهروضوئية، المُستخدمة في إنتاج الكهرباء، ما بين 15% و20% من الإشعاع إلى طاقة، مما يعني أن كفاءتها في استخدام الطاقة منخفضة، حيث يُفقد 85% من إشعاع الشمس. بينما يستطيع مُجمّع الطاقة الشمسية الحرارية، جدار ترومب، تحويل ما بين 70% و80% من إشعاع الشمس إلى حرارة، مما يعني أنه أكثر كفاءة في استخدام الطاقة، وإنتاجه للحرارة قوي.

تم بناء نظام آخر من أنظمة تجميع وتوزيع الطاقة الشمسية السلبية (Trombe Wall) في عام 1970 في مونتميدي، فرنسا. كان المنزل، الذي تبلغ مساحته 280 مترًا مكعبًا (9900 قدم مكعب )، يحتاج إلى 7000 كيلوواط ساعة سنويًا للتدفئة. في مونتميدي - الواقعة بين خطي عرض 49° و50° شمالًا - تم توفير 5400 كيلوواط ساعة من الطاقة الشمسية، والباقي من نظام كهربائي احتياطي. بلغت تكلفة التدفئة السنوية بالكهرباء حوالي 225 دولارًا أمريكيًا، مقارنةً بـ 750 دولارًا أمريكيًا تقريبًا لمنزل يُدفأ بالكامل بالكهرباء في نفس المنطقة. وهذا يُؤدي إلى انخفاض بنسبة 77% في حمل التدفئة، وانخفاض بنسبة 70% في تكلفة التدفئة الشتوية. [ 14 ]  

في عام ١٩٧٤، استُخدم أول نموذج لنظام جدار ترومب في منزل كيلباو في برينستون، نيو جيرسي. [ ٤ ] يقع المنزل على طول الحد الشمالي للموقع لزيادة الاستفادة من ضوء الشمس المتاح دون تظليل. يحتوي المبنى المكون من طابقين على جدار تخزين حراري مساحته ٦٠٠ قدم مربع (٥٦ مترًا مربعًا ) مصنوع من الخرسانة ومطلي بطلاء أسود انتقائي فوق طبقة عازلة للبناء. على الرغم من أن التدفئة الرئيسية تتم عن طريق الإشعاع والحمل الحراري من السطح الداخلي للجدار، إلا أن فتحتين في الجدار تسمحان أيضًا بالتدفئة خلال النهار عن طريق الحمل الحراري الطبيعي. وفقًا للبيانات التي جُمعت في شتاءي ١٩٧٥-١٩٧٦ و١٩٧٦-١٩٧٧، خفّض نظام جدار ترومب تكاليف التدفئة بنسبة ٧٦٪ و٨٤٪ على التوالي. [ ٣ ] 

يمتص جدار ترومب الحرارة خلال النهار.
بسبب تأخر انتقال الحرارة في الجدار الناتج عن السعة الحرارية لمادة الجدار، يتم إطلاق معظم الحرارة في الليل.

كيف تعمل جدران ترومب

على عكس نظام الطاقة الشمسية النشط الذي يستخدم معدات وآلات لجمع الحرارة أو نقلها، يُعد جدار ترومب نظام تدفئة شمسية سلبيًا، حيث تتدفق الطاقة الحرارية فيه بوسائل طبيعية كالإشعاع والتوصيل الحراري والحمل الحراري. ونتيجةً لذلك، يعمل الجدار عن طريق امتصاص ضوء الشمس على سطحه الخارجي، ثم نقل هذه الحرارة عبره بالتوصيل الحراري. بعد ذلك، تُوزَّع الحرارة المنقولة عبر الجدار إلى حيز المعيشة بالإشعاع، وإلى حد ما بالحمل الحراري، من سطحه الداخلي. [ 3 ]

يُسهم تأثير الاحتباس الحراري في تعزيز هذا النظام عن طريق حصر الإشعاع الشمسي بين الزجاج والكتلة الحرارية. تمر حرارة الشمس، على شكل إشعاع ذي طول موجي أقصر، عبر الزجاج دون عوائق تُذكر. وعندما يصطدم هذا الإشعاع بالسطح الداكن للكتلة الحرارية المواجهة للشمس، تُمتص الطاقة ثم تُعاد إشعاعها على شكل إشعاع ذي طول موجي أطول لا يستطيع المرور عبر الزجاج بسهولة. وبالتالي، تُحصر الحرارة وتتراكم في الفراغ الهوائي بين الكتلة الحرارية ذات السعة الحرارية العالية والزجاج المواجه للشمس. [ 15 ]

من الظواهر الأخرى التي تؤثر على عمل جدار ترومب، تأخر انتقال الحرارة الناتج عن السعة الحرارية للمواد. فنظرًا لسمك جدران ترومب وصناعتها من مواد ذات سعة حرارية عالية، يكون تدفق الحرارة من السطح الخارجي الأكثر دفئًا إلى السطح الداخلي الأكثر برودة أبطأ مقارنةً بالمواد الأخرى ذات السعة الحرارية الأقل. تُعرف هذه الظاهرة بتأخر انتقال الحرارة، وهي تتسبب في وصول الحرارة المكتسبة خلال النهار إلى السطح الداخلي للكتلة الحرارية في وقت لاحق. وتساعد هذه الخاصية للكتلة على تدفئة مساحة المعيشة في المساء أيضًا. [ 7 ] لذا، إذا كانت الكتلة الحرارية كافية، يمكن للجدار أن يعمل كمدفأة إشعاعية طوال الليل. من ناحية أخرى، إذا كانت الكتلة سميكة جدًا، فإنها تستغرق وقتًا طويلاً لنقل الطاقة الحرارية التي تجمعها، وبالتالي، لا تتلقى مساحة المعيشة ما يكفي من الحرارة في المساء عندما تكون الحاجة إليها ماسة. وبالمثل، إذا كانت الكتلة الحرارية رقيقة جدًا، فإنها تنقل الحرارة بسرعة كبيرة، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة مساحة المعيشة خلال النهار وقلة الطاقة المتبقية للمساء. كذلك، تعمل جدران ترومب التي تستخدم الماء ككتلة حرارية على تجميع وتوزيع الحرارة في حيز معين بنفس الطريقة، لكنها تنقل الحرارة عبر مكونات الجدار (الأنابيب، والزجاجات، والبراميل، والأسطوانات، إلخ) عن طريق الحمل الحراري بدلاً من التوصيل، ويختلف أداء الحمل الحراري لجدران الماء تبعًا لاختلاف سعتها الحرارية. [ 1 ] توفر أحجام التخزين الأكبر سعة تخزين حراري أكبر وأطول أمدًا، بينما توفر الأحجام الأصغر أسطح تبادل حراري أكبر، وبالتالي توزيعًا أسرع للحرارة.

التصميم والإنشاء

غالبًا ما تُصمَّم جدران ترومب لتؤدي وظيفة تحمل الأحمال، بالإضافة إلى تجميع وتخزين طاقة الشمس، والمساعدة في إحاطة المساحات الداخلية للمبنى. [ 2 ] تتطلب جدران ترومب مساحات زجاجية مواجهة لخط الاستواء لتحقيق أقصى استفادة من الطاقة الشمسية في فصل الشتاء، وكتلة حرارية تقع على بُعد 10 سم أو أكثر خلف الزجاج مباشرةً، وتُستخدم لتخزين الحرارة وتوزيعها. كما أن هناك العديد من العوامل، مثل اللون والسماكة وأجهزة التحكم الحراري الإضافية، التي تؤثر على تصميم جدران ترومب وفعاليتها. [ 3 ] يُعدّ الاتجاه الاستوائي، الذي يقع جنوبًا في نصف الكرة الشمالي وشمالًا في نصف الكرة الجنوبي، أفضل اتجاه لاستراتيجيات الطاقة الشمسية السلبية، لأنها تجمع كمية أكبر من أشعة الشمس خلال النهار مقارنةً بما تفقده خلال الليل، وتجمع كمية أكبر من أشعة الشمس في الشتاء مقارنةً بالصيف. [ 7 ]

جدار مائي مع براميل مملوءة بالماء سعة 55 جالونًا، كوراليس، نيو مكسيكو، الولايات المتحدة الأمريكية.

تتمثل أولى استراتيجيات التصميم لزيادة فعالية جدران ترومب في طلاء سطحها الخارجي باللون الأسود (أو لون داكن) لتحقيق أفضل امتصاص ممكن لأشعة الشمس. علاوة على ذلك، يُحسّن الطلاء الانتقائي لجدار ترومب من أدائه عن طريق تقليل كمية طاقة الأشعة تحت الحمراء المنعكسة عبر الزجاج. يتكون السطح الانتقائي من صفيحة من رقائق معدنية ملصقة على السطح الخارجي للجدار، حيث تمتص معظم الإشعاع في الجزء المرئي من الطيف الشمسي، وتُصدر كمية ضئيلة جدًا من الأشعة تحت الحمراء. يحوّل الامتصاص العالي ضوء الشمس إلى حرارة على سطح الجدار، بينما يمنع الانبعاث المنخفض الحرارة من الإشعاع عائدةً إلى الزجاج. [ 16 ]

على الرغم من أن جدران ترومب تُبنى عادةً من مواد صلبة، كالخرسانة والطوب والحجر والطوب اللبن، إلا أنه يُمكن بناؤها من الماء أيضًا. وتكمن ميزة استخدام الماء ككتلة حرارية في قدرته على تخزين كمية أكبر بكثير من الحرارة لكل وحدة حجم (سعة حرارية أكبر) مقارنةً بالبناء. [ 2 ] أطلق ستيف باير، مُصمم هذا الجدار المائي، على هذا النظام اسم "جدار الأسطوانة". [ 14 ] قام بطلاء الحاويات الفولاذية لتُشبه براميل النفط، وملأها بالماء تقريبًا، تاركًا مساحةً للتمدد الحراري. ثم رصّ الحاويات أفقيًا خلف زجاج مزدوج مُوجّه نحو خط الاستواء، مع توجيه قيعانها السوداء نحو الخارج. يعتمد هذا الجدار المائي على نفس مبادئ جدران ترومب، ولكنه يستخدم مادة تخزين مختلفة وطرقًا مختلفة لاحتواء تلك المادة. [ 1 ] وكما هو الحال مع الكتلة الحرارية الداكنة اللون في جدران ترومب، غالبًا ما تُطلى الحاويات التي تُخزن الماء بألوان داكنة لزيادة امتصاصها، ولكن من الشائع أيضًا تركها شفافة أو شبه شفافة للسماح بمرور بعض ضوء النهار.

يُعد اختيار مادة الكتلة الحرارية المناسبة وسماكتها جزءًا بالغ الأهمية في تصميم جدار ترومب. وتعتمد السماكة المثلى للكتلة الحرارية على السعة الحرارية والتوصيل الحراري للمادة المستخدمة. وهناك بعض القواعد التي يجب اتباعها عند تحديد حجم الكتلة الحرارية. [ 3 ]

تأثير سمك الكتلة الحرارية للجدار على تقلبات درجة حرارة الهواء في حيز المعيشة. مازريا، إي.
يسمح الجدار ذو الارتفاع النصفي بالتحكم في اكتساب الحرارة المباشر للتدفئة والإضاءة النهارية مع تخزين الحرارة أيضًا لليل.

يزداد سُمك الجدار المبني من الطوب مع ازدياد الموصلية الحرارية لمادة الجدار. فعلى سبيل المثال، لتعويض انتقال الحرارة السريع عبر مادة ذات موصلية حرارية عالية، يجب أن يكون الجدار أكثر سُمكًا.

وبناءً على ذلك، وبما أن الجدار الأكثر سمكًا يمتص ويخزن المزيد من الحرارة لاستخدامها في الليل، فإن كفاءة الجدار تزداد مع زيادة الموصلية وسمك الجدار.

يوجد نطاق سمك مثالي لمواد البناء.

تزداد كفاءة الجدار المائي بزيادة سمكه. مع ذلك، يصعب ملاحظة تحسن ملحوظ في الأداء عندما يتجاوز سمك الجدار 15 سم. على الأرجح، لا يكفي الجدار المائي الذي يقل سمكه عن 15 سم ليكون كتلة حرارية فعالة تخزن الحرارة خلال النهار.

في التصميمات المبكرة لجدار ترومب، توجد فتحات تهوية على الجدران لتوزيع الحرارة عن طريق الحمل الحراري الطبيعي (الدوران الحراري) من السطح الخارجي للجدار، ولكن فقط خلال النهار وبداية المساء. [ 3 ] يمتص الجدار الإشعاع الشمسي المار عبر الزجاج، مما يؤدي إلى تسخين سطحه إلى درجة حرارة تصل إلى 66 درجة مئوية (150 درجة فهرنهايت) . تنتقل هذه الحرارة إلى الهواء الموجود في الفراغ الهوائي بين الجدار والزجاج. من خلال فتحات أو منافذ تهوية موجودة في أعلى الجدار، يدخل الهواء الدافئ الصاعد من الفراغ الهوائي إلى الغرفة، بينما يسحب في الوقت نفسه هواء الغرفة البارد من خلال فتحات التهوية السفلية في الجدار. بهذه الطريقة، يمكن توفير حرارة إضافية لمساحة المعيشة خلال فترات الطقس المشمس. ومع ذلك، من الواضح الآن أن هذه الفتحات لا تعمل بكفاءة لا في الصيف ولا في الشتاء. [ 7 ] أصبح من الشائع تصميم نصف جدار ترومب ثم دمجه مع نظام اكتساب مباشر للحرارة. يوفر جزء الاكتساب المباشر الحرارة في الصباح الباكر، بينما يخزن جدار ترومب الحرارة لاستخدامها ليلاً. علاوة على ذلك، وعلى عكس جدار ترومب الكامل، فإن الجزء ذو المكاسب المباشرة يسمح بالمناظر والاستمتاع بأشعة الشمس الشتوية.  

مبنى يستخدم جدار ترومب كاستراتيجية شمسية سلبية في هوبفغارتن، ألمانيا.
مدرسة ذات جدار ترومبي في سالتا، الأرجنتين.

لتقليل العيوب المحتملة لنظام جدار ترومب، توجد استراتيجيات إضافية للتحكم الحراري يمكن تطبيقها على تصميم الجدار. على سبيل المثال، تسمح المسافة الدنيا البالغة 4 بوصات بين الزجاج والكتلة الحرارية بتنظيف الزجاج وإضافة حاجز إشعاعي قابل للطي عند الحاجة. [ 7 ] يقلل إضافة حاجز إشعاعي أو عازل ليلي بين الزجاج والكتلة الحرارية من فقدان الحرارة ليلاً واكتسابها نهاراً في الصيف. مع ذلك، ولمنع ارتفاع درجة الحرارة في الصيف، يُفضل الجمع بين هذه الاستراتيجية وجهاز تظليل خارجي مثل مصراع، أو بروز سقف، أو تظليل داخلي لمنع الإشعاع الشمسي الزائد من تسخين جدار ترومب. [ 17 ] هناك استراتيجية أخرى تساعد على الاستفادة من الطاقة الشمسية دون بعض عيوب جدران ترومب، وهي استخدام عاكسات خارجية تشبه المرايا. [ 7 ] تساعد المساحة المنعكسة الإضافية جدران ترومب على الاستفادة بشكل أكبر من ضوء الشمس مع إمكانية إزالة العاكس أو تدويره إذا لم تكن الطاقة الشمسية مرغوبة.

عند مقارنة ثلاث واجهات مختلفة لجدار ترومب، إحداها بزجاج مفرد، والأخرى بزجاج مزدوج، والثالثة بوحدة كهروضوئية شبه شفافة مدمجة، في مناخ حار ورطب، تبين أن الزجاج المفرد يوفر أعلى استفادة من الإشعاع الشمسي نظرًا لكفاءته العالية في اكتساب الحرارة الشمسية. [ 18 ] ومع ذلك، يُنصح باستخدام الزجاج المفرد مع مصراع في المساء والليل لتعويض فقدان الحرارة. يعمل الزجاج عالي النفاذية على زيادة الاستفادة من الطاقة الشمسية لجدار ترومب، مع السماح في الوقت نفسه برؤية الطوب الداكن، والأحجار الطبيعية، وخزانات المياه، أو أي نظام كتلة حرارية جذاب آخر خلف الزجاج. ولكن من الناحية الجمالية، قد لا يكون من المرغوب فيه أحيانًا إبراز الكتلة الحرارية السوداء. وكعنصر معماري، يمكن استخدام الزجاج المزخرف للحد من رؤية الجدار الداكن من الخارج دون التأثير على النفاذية. [ 16 ]

يقع أكبر جدار ترومب في شمال شرق الولايات المتحدة في مبنى الهندسة الميكانيكية التابع لمعهد نيوجيرسي للتكنولوجيا، في 188 سنترال أفينيو، نيوارك، نيوجيرسي.

المزايا والعيوب

المزايا

  • تقل تقلبات درجة الحرارة الداخلية بمقدار 10  إلى 15  درجة فهرنهايت مع أنظمة التدفئة غير المباشرة مقارنةً بأنظمة التدفئة المباشرة. وتتفوق جدران ترومب في الحفاظ على درجة حرارة داخلية ثابتة مقارنةً بأنظمة التدفئة غير المباشرة الأخرى. [ 1 ]
  • من بين استراتيجيات التسخين الشمسي السلبي، يمكن لجدران ترومب أن توفق العلاقة بين الإنسان والبيئة الطبيعية، وهي تستخدم على نطاق واسع نظرًا لمزاياها مثل سهولة التكوين، والكفاءة العالية، وانعدام تكلفة التشغيل، وما إلى ذلك. [ 11 ]
  • في حين أن تقنيات الطاقة الشمسية السلبية يمكن أن تقلل من الطلب السنوي على التدفئة بنسبة تصل إلى 25%، [ 19 ] فإن استخدام جدار ترومب تحديداً في المباني يمكن أن يقلل من استهلاك الطاقة في المبنى بنسبة تصل إلى 30% بالإضافة إلى كونه صديقاً للبيئة. [ 20 ]
  • وبالمثل، يمكن تحقيق وفورات في الطاقة للتدفئة بنسبة 16.36% إذا تمت إضافة جدار ترومب إلى غلاف المبنى. [ 21 ]
  • لا تشكل الوهج أو التدهور الناتج عن الأشعة فوق البنفسجية أو انخفاض الخصوصية الليلية مشاكل مع نظام جدار ترومب كامل الارتفاع.
  • كما هو موضح في قسم تصميم وبناء جدران ترومب، فإن أداء هذه الجدران موصوف بدقة في ظل مجموعة متنوعة من معايير التصميم والمناخ. وتشمل التعديلات الأخرى الممكنة إضافة لوح عازل صلب إلى منطقة الأساس، وستائر عازلة بين الزجاج والكتلة الحرارية لتجنب انتقال الحرارة إلى المبنى خلال فترات غير مرغوب فيها، أو فقدان الحرارة من جدار ترومب إلى الأساس، أو إضافة نظام تهوية إلى نظام الجدار (إذا كان الجدار مزودًا بفتحات تهوية علوية وسفلية) لتوفير انتقال حراري إضافي عن طريق الحمل الحراري، وهو أمر مرغوب فيه لتوزيع الهواء بشكل متساوٍ. [ 21 ]
  • يُعدّ توصيل الطاقة إلى مساحة المعيشة أكثر قابلية للتحكم مقارنةً بنظام الكسب المباشر. إذ يمكن أن يكون التوصيل فورياً عبر الحمل الحراري لتلبية احتياجات الطاقة خلال النهار، أو مؤجلاً عبر التوصيل وإعادة الإشعاع من السطح الداخلي للكتلة الحرارية لتلبية احتياجات الطاقة خلال الليل.
  • تساهم الاستخدامات المتعددة لمكونات الطاقة الشمسية بشكل كبير في تقليل التكلفة الإجمالية للعمالة والمواد اللازمة لبناء مبنى يتم تدفئته بشكل سلبي. [ 2 ]
  • لا تُعدّ برك الأسطح، كاستراتيجية أخرى للتدفئة الشمسية السلبية، فعّالة مع المباني متعددة الطوابق، إذ لا يتصل حراريًا بالسقف إلا الطابق العلوي. مع ذلك، يمكن أن تُشكّل جدران ترومب الهيكل الحامل للمباني، ما يسمح لواجهة كل طابق المواجهة لخط الاستواء بالاستفادة من نظام جدران ترومب.
  • بالمقارنة مع أنظمة الطاقة الشمسية السلبية الأخرى، يُعد استخدام جدران ترومب في المباني التجارية ذات الأحمال الداخلية الكبيرة (الأفراد والمعدات الإلكترونية) مفيدًا نظرًا لتأخر انتقال الطاقة عبر الجدار إلى الفراغ. وبما أن الكتلة الحرارية تصل إلى أقصى طاقتها وتصبح قادرة على توصيل الحرارة في المساء، فإن الفراغ سيستفيد بشكل كبير من خلال تجنب مشاكل ارتفاع درجة الحرارة المحتملة خلال ساعات العمل، بينما يكون تأثيرها ضئيلاً على تكاليف التدفئة إذا لم يكن المبنى مشغولاً بعد غروب الشمس.

العيوب

  • بما أن جدار ترومب مُدمج في عنصر بناء واحد فقط - الواجهة المواجهة لخط الاستواء - فإن تأثيره على تصميم المبنى ككل محدود مقارنةً ببرك السطح أو أنظمة اكتساب الحرارة المباشرة. [ 1 ]
  • يفقد ضوء النهار الطبيعي في جدران ترومب كاملة الارتفاع ما لم يتم دمج النظام مع نظام اكتساب مباشر أو يتم إدخال النوافذ.
  • لا يُسمح بتعليق الأغطية أو أي نوع آخر من الأغطية على جدران ترومب لأنها تحجب الإشعاع المنبعث من السطح الداخلي للجدار ليلاً. [ 7 ]
  • تحتاج مساحات المعيشة خلف جدران ترومب إلى طرق بديلة للوصول إلى ضوء النهار الطبيعي لمنع هذه المساحات من أن تصبح خانقة.
  • إذا تم بناء جدار ترومب بفتحات تهوية علوية وسفلية، فقد تسحب فتحة التهوية العلوية الموجودة على الكتلة الحرارية الهواء الساخن من المساحات الداخلية الأكثر دفئًا إلى مساحة الهواء الباردة بين الكتلة والزجاج (السحب العكسي) ليلًا. ولتجنب ذلك، من الضروري استخدام مخمدات التدفق العكسي. [ 1 ]
  • في المناطق الأقرب إلى خط الاستواء، على الرغم من أن التهوية الصيفية يمكن أن تساعد في تخفيف ارتفاع درجة الحرارة، إلا أن عزل وتظليل جدار ترومب يمكن أن يقلل من ارتفاع درجة الحرارة هذا خلال فصل الصيف. [ 14 ]
  • يُعدّ هذا النظام شديد التأثر بالمناخ، وتلعب درجة الحرارة الخارجية ومستويات الإشعاع الشمسي الساقط دورًا هامًا في توفير الطاقة وخفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في جدران ترومب. [ 22 ] على الرغم من أن جدران ترومب المبنية في المناطق ذات الصيف الحار والشتاء الدافئ توفر طاقة أكبر لكل وحدة مساحة جدار مقارنةً بالجدار التقليدي، إلا أنها تُظهر أداءً اقتصاديًا أقل كفاءةً إذا كان الإشعاع الشمسي منخفضًا خلال موسم التدفئة.
  • يتطلب النظام تدخل المستخدم لتشغيل العزل المتحرك أو الستائر، وغالبًا ما يكون ذلك بشكل يومي.
  • في المناطق التي لا يكون فيها المستخدمون المحليون على دراية بالنظام، وللحصول على أقصى أداء من نظام جدار ترومب، يمكن توجيههم إما من خلال تصميم نموذج أولي أو توفير دليل تشغيل سهل الاستخدام للجدار خلال فصول السنة المختلفة أو أيام الأسبوع. [ 23 ] يمكن أن تؤدي هذه المشاركة إلى قبول فكرة جدار ترومب بعد انتهاء المشروع، وتسهل على السكان المحليين إعادة إنتاجه محليًا.

الحد من اختلافات التصميم

يتغلب نظام أرضية كاتشادوريان على عيوب جدار ترومب من خلال توجيهه أفقيًا بدلًا من رأسيًا. ويجمع نظام بارا بين جدران ترومب الحقيقية وبلاطة مهواة مثل أرضية كاتشادوريان.

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 3 4 5 6 مايرز، جون د. (1984). تطبيقات الطاقة الشمسية في الصناعة والتجارة . إنجلوود كليفس، نيوجيرسي: برنتيس هول. الصفحات 70-78 . ISBN  0-13-822404-8.
  2. 1 2 3 4 5 ميلتزر، مايكل (1985). تكنولوجيا التدفئة الشمسية السلبية والفعالة . إنجلوود كليفس، نيوجيرسي: برنتيس هول. الصفحات 115-138 . ISBN  0-13-653114-8.
  3. 1 2 3 4 5 6 7 مازريا، إدوارد (1979). كتاب الطاقة الشمسية السلبية . إيماوس، بنسلفانيا: روديل برس. الصفحات 28-62 ، 152-179 . ISBN  0-87857-260-0.
  4. 1 2 ماكفي، جيه سي (1983). الطاقة الشمسية: مقدمة لتطبيقات الطاقة الشمسية ( الطبعة الثانية). أكسفورد، المملكة المتحدة: دار بيرغامون للنشر. الصفحات 117-122 . ISBN   0-08-026148-5.
  5. ↑ التقويم الشمسي القديم: 1881
  6. ↑ لويد، ألتر. "جدار ترومب: تصميم الطاقة الشمسية منخفض التقنية يعود من جديد" .
  7. 1 2 3 4 5 6 7 ليشنر، نوربرت (24-11-2008). التدفئة والتبريد والإضاءة: أساليب التصميم المستدام للمهندسين المعماريين ( الطبعة الثالثة). وايلي. الصفحات 147-176 . ISBN   978-0-470-04809-2.
  8. ↑ ميديتشي، بييرو (2018). "جدار ترومب خلال سبعينيات القرن العشرين: أداة تكنولوجية أم فضاء معماري؟ دراسة نقدية لجدار ترومب في أوروبا ودور المجلات المعمارية" . SPOOL . 4 (2). doi : 10.7480/spool.2018.1.1938 . S2CID 115993307. تاريخ الاسترجاع: 24 نوفمبر 2019 . 
  9. ↑ كاراكوستا، شاريكليا؛ دوكاس، هاريس؛ بساراس، جون (مايو 2010). "نقل تكنولوجيا الطاقة بين الاتحاد الأوروبي ومنطقة الشرق الأوسط وشمال أفريقيا في إطار آلية التنمية النظيفة: هل إسرائيل رائدة؟". سياسة الطاقة . 38 (5): 2455-2462 . Bibcode : 2010EnPol..38.2455K . doi : 10.1016/j.enpol.2009.12.039 .
  10. ↑ تشان، هوي-ين؛ رفعت، صفا ب.؛ تشو، جي (فبراير 2010). "مراجعة لتقنيات التدفئة والتبريد الشمسية السلبية". مجلة مراجعات الطاقة المتجددة والمستدامة . 14 (2): 781-789 . doi : 10.1016/j.rser.2009.10.030 .
  11. 1 2 هو، تشونغتينغ؛ هي، وي؛ جي، جي؛ تشانغ، شينغياو (أبريل 2017). "مراجعة لتطبيق نظام جدار ترومب في المباني". مراجعات الطاقة المتجددة والمستدامة . 70 : 976-987 . doi : 10.1016/j.rser.2016.12.003 .
  12. ↑ "بناء جدار ترومب أفضل" (ملف PDF) .
  13. ↑ دينزر، أنتوني (2013). البيت الشمسي: ريادة التصميم المستدام . ريزولي. ISBN 978-0847840052تمت أرشفة النسخة الأصلية بتاريخ 2013-07-26.
  14. 1 2 3 ميشيلز، تيم (1979). استخدام الطاقة الشمسية . مدينة نيويورك، نيويورك: شركة فان نوستراند رينهولد. الصفحات 43-52 . ISBN  0-442-25368-0.
  15. ↑ ريردون، كريس؛ موشر، ماكس؛ كلارك، ديك. "التدفئة الشمسية السلبية" (ملف PDF) . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 2013-05-02.
  16. 1 2 تورشيليني، بول؛ بليس، شانتي. "جدران ترومب في المباني منخفضة الطاقة: تجارب عملية" (PDF) .
  17. ↑ فيست، وولفغانغ. "الخطوات الأولى: ما الذي يمكن أن يكون منزلًا سلبيًا في منطقتك مع مناخك؟" (PDF) .
  18. ↑ كونداكجي كويونبابا، باساك؛ يلماز، زيرين (سبتمبر 2012). "مقارنة أنظمة جدران ترومب مع الزجاج الأحادي والزجاج المزدوج وألواح الطاقة الشمسية". الطاقة المتجددة . 45 : 111-118 . doi : 10.1016/j.renene.2012.02.026 .
  19. ↑ ليو، ييوي؛ فينغ، وي (24 أكتوبر 2011). "دمج التبريد السلبي والتقنيات الشمسية في المباني القائمة في جنوب الصين". بحوث المواد المتقدمة . 368-373 : 3717-3720 . doi : 10.4028/www.scientific.net/AMR.368-373.3717 . S2CID 111116785 . 
  20. ↑ هوردسكي، مايكل ف. (2004). قاموس تقنيات كفاءة الطاقة . ولاية فرجينيا الغربية، الولايات المتحدة الأمريكية: مطبعة فيرمونت. ISBN 978-0824748104.
  21. 1 2 بريجا سا، آنا؛ مارتينز، أناليسا؛ بوافينتورا كونها، خوسيه؛ لانزينها، جواو كارلوس؛ بايفا ، أنابيلا (مايو 2014). “أداء الطاقة لجدران ترومبي: تكيف ISO 13790: 2008 (E) مع الواقع البرتغالي”. الطاقة والمباني . 74 : 111 – 119. بيب كود : 2014EneBu ..74..111B . دوى : 10.1016/j.enbuild.2014.01.040 .
  22. ↑ تشانغ، هونغليانغ؛ شو، هايوين (نوفمبر 2019). "تقييم شامل لأداء جدار ترومب من حيث الطاقة والاقتصاد والبيئة خلال موسم التدفئة". مجلة العلوم الحرارية . 28 (6): 1141-1149 . Bibcode : 2019JThSc..28.1141Z . doi : 10.1007/s11630-019-1176-7 . S2CID 210004208 . 
  23. ↑ دابيه، مروة؛ ماجيد، داليا؛ المهدي، دينا؛ وناس، عمر (نوفمبر 2019). "مختبر معيشة حضري للمراقبة وتقييم ما بعد الإشغال لإثبات مفهوم جدار ترومب". الطاقة الشمسية . 193 (15): 556-567 . Bibcode : 2019SoEn..193..556D . doi : 10.1016/j.solener.2019.09.088 . S2CID 209989406 .