Ηλιακό σπίτι με εφαρμογή του τοίχου Trombe

Η κατοικία βρίσκεται σε έναν κατάφυτο λόφο στα προάστια της Θεσσαλονίκης. Κατασκευασμένη στις αρχές του ’90 σύμφωνα με το πρότυπο του βιοκλιματικού σχεδιασμού, αποτελεί ένα αξιοσημείωτο παράδειγμα ενεργειακά αποδοτικού κτιρίου με χαμηλή ενεργειακή κατανάλωση μέχρι και σήμερα. Η χρήση απλών σχεδιαστικών λύσεων που αξιοποιούν το ηλιακό φως, δημιουργούν ένα άνετο περιβάλλον διαβίωσης, ευχάριστο και με χαμηλό οικονομικό αντίκτυπο.

Η ενσωμάτωση των αρχών του βιοκλιματικού σχεδιασμού στην κατασκευή του κτιρίου και η χρήση συστημάτων ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, όπως φωτοβολταϊκά πάνελ και ηλιακό θερμοσίφωνα, επιφέρουν ενεργειακή αυτάρκεια και μείωση του οικολογικού αποτυπώματος του κτιρίου.

Η καθαρή γεωμετρία του, ένας επιμήκης όγκος κατά τον άξονα ανατολής-δύσης, στεγασμένος με δίρριχτυ στέγη, η λιτή αρχιτεκτονική του (μη ύπαρξη αρχιτεκτονικών προεξοχών και μπαλκονιών) και η αεροστεγανότητα του κτιρίου είναι ορισμένα χαρακτηριστικά που επηρεάζουν την ενεργειακή του συμπεριφορά, λόγω των μειωμένων θερμογεφυρών.

Το ισόγειο συγκεντρώνει τους κύριους χώρους διημέρευσης δηλαδή ένα άνετο καθιστικό, την τραπεζαρία και την κουζίνα. Στον όροφο βρίσκεται το κυρίως υπνοδωμάτιο, δύο μικρότερα υπνοδωμάτια και ένα μεγάλο λουτρό. Όλοι οι χώροι στον επάνω επίπεδο είναι χωροθετημένοι περιμετρικά ενός κεντρικού διαδρόμου, το οποίο αποτελεί συνέχεια της εσωτερικής σκάλας. Τα δυο μικρότερα δωμάτια έχουν αυτόνομη είσοδο, ωστόσο επικοινωνούν μεταξύ τους με μια συρόμενη πόρτα επιτρέποντας την λειτουργία τους και ως ένας ενιαίος χώρος. Ο πυρήνας των κατακόρυφων κινήσεων τοποθετείται στη νότια όψη, στο κέντρο της κάτοψης.

Τοίχος Trombe


Στη νότια όψη του κτιρίου εφαρμόστηκε το σύστημα παθητικού ηλιακού σχεδιασμού, ο τοίχος Trombe, ο οποίος επιτυγχάνει τη θέρμανση των εσωτερικών χώρων, εκμεταλλευόμενος την άμεση ηλιακή ακτινοβολία.

Ο νότιος τοίχος κατασκευασμένος από σκυρόδεμα, ένα υλικό με μεγάλη θερμοχωρητικότητα και πάχους 50 cm, βαμμένος με μαύρο χρώμα εξασφαλίζει τη μέγιστη δυνατή απορρόφηση θερμότητας, καθώς λόγω χρώματος απορροφά σχεδόν το σύνολο του ορατού φάσματος και λόγω υλικού απορροφά μεγάλο τμήμα του υπεριώδους φάσματος της ηλιακής ακτινοβολίας.

Στη εξωτερική πλευρά του τοίχου κατασκευάστηκε ένας ηλιακός χώρος σε συνέχεια με το ισόγειο τμήμα της κατοικίας, ο οποίος συνεχίζει στον όροφο με την μορφή γυάλινου πέτασματος, τοποθετημένου σε απόσταση 30 cm από τον εξωτερικό τοίχο.

Το ενσωματωμένο θερμοκήπιο στη νότια όψη λειτουργεί ως εξαερισμός του τοίχου Trombe. Ο συνδυασμός των δύο αυτών συστημάτων επιτρέπει τη θέρμανση των χώρων τόσο μέσω ακτινοβολία όσο και μέσω μεταφοράς. Η διαφορά είναι ότι μεταξύ της γυάλινη επιφάνειας του θερμοκηπίου και της θερμικής μάζας δημιουργείται ένας χώρος κατοίκησης.

Η γυάλινη επιμήκης όψη του θερμοκηπίου είναι τοποθετημένη με κλίση 23,90 μοίρες (γεωγραφικό μήκος) ως προς το οριζόντιο επίπεδο. Η επιλογή της συγκεκριμένης κλίσης έγινε με βάση το γεωγραφικό μήκος της περιοχής, επιτυγχάνοντας τη κάθετη πρόσπτωση της ηλιακής ακτινοβολίας στην γυάλινη επιφάνεια το χειμώνα, με σκοπό την όσο το δυνατόν μεγαλύτερη εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας κατά τη χειμερινή περίοδο.

Χειμώνας

Η θερμότητα από το ηλιακό φως που διέρχεται από το γυαλί απορροφάται από τη σκούρα επιφάνεια, αποθηκεύεται στον τοίχο και οδηγείται αργά προς τα μέσα μέσα από την τοιχοποιία. Το γυαλί αποτρέπει τη διαφυγή της θερμικής ακτινοβολίας από τη θερμική επιφάνεια του τοίχου αποθήκευσης. Η θερμότητα που ακτινοβολείται από το τοίχωμα είναι επομένως παγιδευμένη μέσα στο διάκενο αέρα, με περαιτέρω θέρμανση της επιφάνειας του τοιχώματος. Για ένα τοίχο Trombe πάχους 50 εκατοστών, η θερμότητα θα διαρκέσει περίπου 8 με 10 ώρες για να φτάσει στο εσωτερικό του κτιρίου. Αυτό σημαίνει ότι οι χώροι πίσω παραμένουν άνετοι μέσα στη μέρα και δέχονται ζέστη για πολλές ώρες και μετά την δύση του ηλίου.

Οι θυρίδες στον τοίχο επιτρέπουν στον αέρα να μεταφέρεται, καθώς ο ψυχρός αέρας του δωματίου εξέρχεται στο διάκενο μεταξύ τοίχου και εξωτερικού υαλοπετάσματος από τις θυρίδες που βρίσκονται στο κάτω μέρος του τοίχου, ενώ ο θερμός αέρας που είναι εγκλωβισμένος στο διάκενο εισέρχεται μέσα στο χώρο από τα ανοίγματα στη κορυφή του τοίχου Trombe. Αυτές οι θυρίδες εξαερισμού είναι λειτουργικές διότι προκαλούν την αντίστροφη λειτουργία του φαινομένου, μεταφέροντας ψυχρό αέρα κατά τη διάρκεια της νύχτας. Για την αποφυγή της ψύξης του χώρου επιλέγεται η φραγή των θυρίδων.

Η διαρρύθμιση των εσωτερικών χώρων καθορίστηκε από τις λειτουργικές ανάγκες των χρηστών και από την βασική αρχή ότι οι χώροι που συνορεύουν με τον τοίχο Trombe δέχονται αρκετά αυξημένη ηλιακή ακτινοβολία και κατ’ επέκταση θέρμανση, με μέγιστο μήκος μετάδοσης/ διοχέτευσης της θερμότητας τα επτά μέτρα.

Καλοκαίρι

Τη θερινή περίοδο, τα παράθυρα στη κορυφή του ηλιακού χώρου αποτρέπουν την υπερθέρμανση του απομακρύνοντας το ζεστό αέρα που εγκλωβίζεται στη κορυφή του χώρου, απορρίπτοντας το έξω. Αντίθετα, τα παράθυρα στη βάση της γυάλινης επιφάνειας τραβούν το κρύο αέρα μέσα στο χώρο. Το προσαρτημένο θερμοκήπιο διαθέτει επίσης σύστημα σκίασης για την αποφυγή υπερθέρμανσης του χώρου τους καλοκαιρινούς μήνες.

Σχετικά άρθρα