Dùng gạch thu năng lượng mặt trời

Trong ngành kiến trúc có nhiều nghiên cứu dùng năng lượng mặt trời thụ động thu vào để sưởi ấm nhà hay làm mát nhà mà không cần đến tiêu thụ năng lượng như điện gas và dầu.

Dùng gạch thu năng lượng mặt trời là một trong số đó.

Đơn giản

Để thực hiện điều này, nhà phải xây toàn bằng gạch, gạch bê tông block bên ngoài và gạch nung nhẵn nhụi không trát hồ bên trong. Sàn nhà cũng đổ bê tông lót các viên gạch sàn nung, bên trong có lỗ hổng để dẫn hơi và làm nhẹ kiến tạo của sàn bê tông.

Nguyên tắc chính để thu nhận năng lượng mặt trời là cho tia nắng đi qua khung cửa kính hai lớp cách nhiệt, hay qua các khung có gạch kính, kính block, cỡ lớn 12in x 12in (1in=2,54 cm).

Ở tầng chính, giữa nhà là phòng khách, phía sau của nhà kính trồng cây. Tường và sàn gạch dày sẽ thu nhận hơi nóng của mặt trời đi qua hệ thống kính hai lớp cách nhiệt. Tia mặt trời sẽ hâm nóng các khối gạch và giữ nhiệt, có bốn ống thông khí bằng kim loại dẫn hơi nóng xuống hầm chứa vào trong bồn đá. Bên dưới lớp kính mái là các miếng lam che bóng và cách nhiệt, tự động đóng hay mở ra tùy theo nhiệt độ thay đổi làm cho các ống hơi freon trên cạnh các miếng lam sẽ nhẹ đi hay nặng, từ đó sẽ tự quay đóng hay mở cho ánh mặt trời vào. Khi đêm xuống, các lam che mái lại không cho hơi nóng thoát đi ra bên ngoài nhà, các khối gạch sẽ từ từ tỏa hơi nóng ra điều hòa với hơi lạnh của ban đêm xâm nhập từ ngoài nhà vào.

Hữu ích

Vào mùa hè, ban đêm, các khe gió, cửa được mở ra cho hơi lạnh vào, làm lạnh tường gạch, hơi lạnh được dẫn xuống hầm chứa đá. Ban ngày, khi nắng lên, các tấm màn che hạ xuống che nắng, tấm lam mái đóng lại chặn nắng. Khi nhiệt độ trong nhà nóng lên, hơi lạnh giữ trong các khối năng lượng lại tỏa ra làm mát nhà. Passive solar không nhất thiết chỉ làm ấm nhà, mà ngược lại còn dùng làm mát nhà. Nói chung, nhà bằng đá lại mát vào mùa hè.

Tường Trombe, phát minh từ nước Pháp, mang tên ông Trombe, một hệ thống cửa kính thu ánh nắng mặt trời làm nóng bức tường dầy phía sau bằng gạch hay đá để giữ lại nhiệt trong đó. Khi tường ấm lên sẽ tỏa nhiệt ra cho phòng ngay kế bên. Đến khi hết ánh nắng mặt trời, tường lại tỏa nhiệt làm ấm không khí chung quanh phòng.

Đến mùa hè, ban đêm, cửa mở ra cho gió lạnh, hơi lạnh vào làm mát tường, giữ lạnh trong đó. Khi ban ngày nhiệt độ tăng lên, cửa kính được che lại hay mái hiên che nắng không rọi vào tường, và hơi lạnh từ tường tỏa ra cho đến khi đều hòa với nhiệt độ trong phòng. Sự hoán chuyển nhiệt độ này xảy ra thụ động không cần máy thổi hay dùng năng lựợng nào, mà chỉ dùng sự di chuyển của hơi nóng tự đi lên cao, theo các quạt gió thổi hơi nóng ra ngoài, hút hơi lạnh từ bên dưới lên, tạo thành một luồng khí di chuyển từ dưới lên cao. Các khe thông khí bên dưới thấp gần sàn nhà sẽ đưa khí mát từ ngoài nhà vào và thoát hơi nóng ra trên cao.

Hoặc khí lạnh dự trữ trong các tường gạch dày, và bồn chứa đá dưới hầm sẽ tự động làm mát hơi nóng của nhà bốc lên do ánh mặt trời và nhiệt độ cao bên ngoài vào ban ngày. Cho đến khi nhiệt độ bên ngoài trời và bên trong nhà bằng nhau, thì các khe gió dưới thấp mới mở ra, khi hơi nóng trên cao thoát ra bên ngoài qua quạt gió và khe thông gió, thì sẽ kéo hơi mát từ bên dưới lên, giữ cho nhiệt độ trong nhà không cao quá hơn bên ngoài khi nắng nung nhà gạch nóng lên.

Nhà phải xây toàn bằng gạch, gạch bê tông block bên ngoài và gạch nung nhẵn nhụi không trát hồ bên trong. Sàn nhà cũng đổ bê tông lót các viên gạch sàn nung, bên trong có lỗ hổng để dẫn hơi và làm nhẹ kiến tạo của sàn bê tông.

Trong phòng khách bên cạnh tường cao là lò sưởi đốt củi, sắt cho tỏa nhiệt ra, gọi là wood stove. Đốt củi khi cần thiết để tăng nhiệt độ lên và coi như là hệ thống sưởi dự phòng trong những ngày không có nắng, mưa hay âm u. Ngoài ra, một máy sưởi đốt bằng hơi gas cũng được đặt ở dưới hầm như thêm một hệ thống sưởi dự phòng khác, cung cấp tiện nghi cho ngôi nhà. Cộng với passive heating, thì việc sử dụng hai hệ thống sưởi có thêm tùy theo nhu cầu của chủ nhân.

KTS Dương Mạnh Tiến - Đoàn Kiến trúc sư Hoa Kỳ