ملخص

 تتناول هذه الورقة تصميم جدار ترومبي Trombe wall أو ما يسمى بالجدار الشمسي السلبي Solar Wall  من حيث بنية الجدار وآلية عمله والمواد المستخدمة فيه ونسبة إنجازه في التدفئة ، التبريد وفوائده في توفير الراحة لشاغلي البناء وتقليص استهلاك الطاقة ، كما يستعرض البحث بعض التصاميم الجديدة المعدلة عن جدار ترومبي التقليدي والتي تحاول أن تتلاءم مع معطيات المناخ الحار في الصيف والشتاء ،ولكن على الرغم من الأبحاث الكثيرة المنشورة لجدار ترومبي خلال السبعين سنة الماضية إلا إن تصميم وتطبيق فعال وبتكاليف مدروسة لاستخدامه في الأقاليم الحارة مازال بحاجة إلى عمل بحثي متواصل .

الكلمات المفتاحية: جدار ترومبي – الجدار الشمسي – المناخ الحار – التدفئة الشمسية السلبية.

هدف المقال

  يحدد البحث المواصفات التي يمكن تعديلها ببنية الجدار التقليدي لجدار Trombe أو بآلية عمله أو بالتجهيزات التي يمكن إضافتها لتصميم الجدار وذلك من أجل معالجة الزيادة الحرارية في الصيف والزيادة بالتراكم الحراري وتأثير الحفظ في الشتاء للاستفادة من هذه التكنولوجيا الحديثة بالشكل الأمثل وبما يتلاءم مع معطيات المناخ الحار.

مقدمة

   تعاني البلدان العربية ومنها سوريا من صيف حار وشتاء بارد، بالإضافة للأعباء الكبيرة لتأمين موارد الطاقة العادية (وقود – كهرباء) والتكاليف الباهظة لها، لذلك وجب على هذه البلدان استثمار الطاقات البديلة التي لا تنفذ والتي لا تسبب تلوثاً للبيئة من خلال التقنيات المعمارية الحديثة المستدامة كجدار ترومبي.

1- تصميم جدار ترومبي التقليدي

1-1- بنية جدار ترومبي التقليدي:

وهو عبارة عن جدار مبني من مواد بسعة تخزين حراري عالية كالقرميد، الإسمنت، الحجر واللبن بسماكة (10-40) سم ويلون السطح الخارجي للجدار باللون الأسود من أجل زيادة امتصاصه للحرارة، ويزجج السطح الخارجي للجدار مع ترك فراغ هواء بينه وبين الجدار يبلغ (3-6) سم، ويكون الزجاج مفرد أو مزدوج ذو خاصية انتقال عالية للحرارة من أجل الكسب الحراري لأشعة الشمس، مع وجود مراوح عند طرفي الجدار من الأعلى والأسفل تتوضعان على فتحتان على الفراغ الداخلي للمبنى [2] [1].

1-2- آلية عمل جدار ترومبي التقليدي:

  يمتص الجدار الإشعاع الشمسي المباشر والمنتشر خلال النهار وينقل الحرارة إلى داخل كتلة الجدار بواسطة الحمل الحراري ويتم التوصيل في الليل [3] وتختلف آلية عمله بين الصيف والشتاء كالتالي:[4]

1-2-1- آلية عمله في الشتاء: خلال النهار يتجمع جزء من الحرارة في فراغ النافذة الداخلي وتدخل إلى البيئة الداخلية بواسطة المراوح، بينما يخزن الجزء الثاني بكتلة الجدار، وخلال الليل بعد تحديد انتشار الحرارة عن طريق إغلاق المراوح القابلة للضبط يعيد الجدار الحرارة التي كانت متراكمة بالجدار من الإشعاع الشمسي بالتوصيل الحراري.

1-2-1- آلية عمله في الصيف: خلال النهار تتجمع الحرارة من الإشعاع الشمسي ضمن الجدار وفي الليل يمتص الجدار حرارة المبنى الداخلية وينشرها إلى الخارج مخفضاً درجة الحرارة الداخلية للمبنى.

 2- بعض المعالجات لجدار ترومبي التقليدي في المناخ الحار

  من خلال مجوعة من الأبحاث والتجارب حول التغلب على مشاكل جدار ترومبي في المناخ الحار تم إيجاد بعض الحلول سواء ببنية الجدار أو بتغيير آلية عمله أو بإضافة تجهيزات جديدة كالتالي:   

1-2-  التحكم بعمل المراوح: يتم تنظيم عمل المراوح على افتراض إن درجة الحرارة أكبر من 24 درجة مئوية أو أصغر من 20 درجة مئوية ودرجة الحرارة الخارجية أكبر من درجة الحرارة الداخلية للمبنى [5]، بالإضافة لجدولة التشغيل اليومي والفصلي للمراوح والتي يمكن أن تقود إلى تخفيض ملحوظ في الطلب على الطاقة.

2-2- اختيار المواد: إن نوعية المواد المستخدمة في جدار ترومبي تحدد مدى فاعلية الجدار لأنها تساهم في التخزين، النقل والتوصيل الحراري. ولقد تم استخدام مواد ال  PCMs(phase-change materials) التي تساهم بتخفيف التغير بدرجات الحرارة السطحية من خلال تقليل كتلة التخزين الحراري إذا كان التدفق الحراري المدفوع من قبل الإشعاع الشمسي كبير جداً ، ويتألف هذا الجدار الخفيف الوزن من ألواح جصية مع نواة مكونة من الخشب الممعدن ويضاف إليه مواد ال PCMs القائمة على البراقين والشمع المستخدم وتوضع في الطبقتين (1) و(5) كما في الشكل(1) بحيث تكون سماكة الجدار الكلية 220 مم ، بالإضافة إلى الزجاج الخارجي بسماكة 6 مم المفصول عن الجدار بفراغ هواء 10سم .[6]

الشكل (1): يبين مقطع بجدار ترومبي المعدل باستخدام مواد جديدة [6]