Cách lựa chọn và lắp đặt hệ thống làm mát thụ động

PCHardwarePro » Cửa sổ » Cách lựa chọn và lắp đặt hệ thống làm mát thụ động

Khi nhiệt độ tăng cao và vượt quá 30 hoặc 40 độ C ở nhiều khu vực của Tây Ban Nha, việc giữ cho nhà cửa mát mẻ mà không tốn quá nhiều tiền cho máy điều hòa trở thành một ưu tiên thực sự. Mỗi mùa hè, các đợt nắng nóng lại càng dữ dội hơn. Và việc có được giấc ngủ ngon, làm việc tại nhà, hoặc đơn giản là cảm thấy thoải mái trong phòng khách cũng có thể là một thách thức nếu bạn chỉ dựa vào hệ thống điều hòa không khí truyền thống.

Tin vui là có những chiến lược rất hiệu quả để giảm nhiệt độ trong nhà bằng cách tận dụng môi trường xung quanh, vật liệu xây dựng và thậm chí cả thiết kế kiến ​​trúc. Chúng ta đang nói về làm mát thụ động và điều hòa không khí thụ động nói chung.Một bộ giải pháp giúp bạn có được sự thoải mái, tiết kiệm năng lượng và đồng thời giảm thiểu tác động đến môi trường, cả trong các tòa nhà lẫn thiết bị điện tử hoặc máy tính cá nhân.

Hệ thống làm mát thụ động là gì và hoạt động như thế nào?

Trong lĩnh vực xây dựng, kiểm soát khí hậu thụ động bao gồm tất cả các kỹ thuật thiết kế cho phép duy trì nhiệt độ trong nhà thoải mái mà không cần sử dụng (hoặc sử dụng rất ít) các thiết bị điện như máy điều hòa, máy bơm nhiệt hoặc quạt công suất lớn. Đây là những giải pháp tận dụng lợi thế của hướng nhà, vật liệu, thông gió tự nhiên và quán tính nhiệt. Để điều chỉnh nhiệt độ nóng và lạnh.

Ngược lại, các kỹ thuật chủ động là những kỹ thuật phụ thuộc vào các thiết bị tiêu thụ điện năng liên tục: máy điều hòa không khí dạng tách rời, hệ thống dẫn khí, máy bơm nhiệt hoặc thiết bị nhiệt khí.Các hệ thống này hoạt động rất tốt, nhưng chúng tiêu thụ nhiều năng lượng và thường sử dụng chất làm lạnh gây tác động đến môi trường.

Trong thế giới máy tính cá nhân, ý tưởng này cũng tương tự nhưng được áp dụng cho các linh kiện điện tử. Hệ thống làm mát chip Chúng tản nhiệt cho bộ xử lý, card đồ họa hoặc bộ nguồn mà không cần quạt. Thay vì luồng khí cưỡng bức, chúng sử dụng các khối kim loại lớn (nhôm, đồng hoặc kết hợp cả hai) để hấp thụ và từ từ thải nhiệt ra môi trường thông qua đối lưu tự nhiên.

Trong cả hai trường hợp, nguyên tắc đều giống nhau: Quản lý nhiệt bằng cách giảm thiểu việc sử dụng năng lượng bổ sung.Điều này đòi hỏi thiết kế kỹ lưỡng từ trước đối với các công trình xây dựng và việc lựa chọn cũng như lắp đặt đúng cách các bộ tản nhiệt đối với thiết bị máy tính.

Kiểm soát khí hậu thụ động trong nhà: bí quyết cho một ngôi nhà mát mẻ

Từ hàng thế kỷ nay, các công trình kiến ​​trúc truyền thống đã sử dụng các chiến lược thụ động để thích nghi với khí hậu địa phương. Từ những ngôi nhà quét vôi trắng ở miền nam Tây Ban Nha đến những bức tường đá dày ở phía bắc.Mọi thứ đều hướng đến ý tưởng kiểm soát nhiệt độ bên trong bằng cách tối ưu hóa vật liệu, độ dày tường, màu sắc và hướng.

Ngày nay, kiến ​​trúc sinh thái và các tiêu chuẩn nhà thụ động đã hoàn thiện những kỹ thuật này. Các yếu tố như hướng đón nắng, độ ẩm, hướng gió thịnh hành, lượng mưa và thói quen của người ở đều được nghiên cứu. Thiết kế các tòa nhà có khả năng tự điều chỉnh nhiệt độ gần như hoàn toàn, giảm đáng kể nhu cầu sử dụng điều hòa không khí chủ động.

Ba nguyên tắc chính của việc kiểm soát khí hậu thụ động trong nhà ở là sự thoải mái về nhiệt độ, truyền nhiệt và vị trí. Mục tiêu là làm cho ngôi nhà hoạt động theo hướng có lợi cho bạn.Nó có chức năng làm nóng khi cần thiết và thải nhiệt ra ngoài hoặc ngăn nhiệt xâm nhập vào bên trong khi bạn không muốn nhiệt tích tụ.

Hơn nữa, các hệ thống thụ động này có thể được kết hợp với năng lượng tái tạo (ví dụ: tấm pin mặt trời để đáp ứng lượng tiêu thụ nhỏ còn lại) và với các thiết bị chủ động hiệu suất cao, để từ đó Giảm hóa đơn tiền điện mà vẫn đảm bảo sự thoải mái..

Một trong những ưu điểm của nó là duy trì nhiệt độ ổn định và dễ chịu hơn, cải thiện chất lượng không khí bằng cách kiểm soát độ ẩm và luồng gió, tăng sự thoải mái tổng thể và, tất nhiên, tiết kiệm tiền bạc và năng lượng trong trung và dài hạn. Vấn đề không phải là từ bỏ công nghệ, mà là chỉ sử dụng nó khi thực sự cần thiết..

Định hướng nhà thông minh

Định hướng là một trong những yếu tố quyết định nhất và đồng thời, chỉ có thể được giải quyết đúng đắn nếu được xác định ngay từ giai đoạn thiết kế dự án. Ở những vùng khí hậu nóng, điều quan trọng là phải giảm thiểu sự tiếp xúc trực tiếp của ánh nắng mặt trời lên các mặt tiền quan trọng và tận dụng bóng râm tự nhiên.Ở những vùng khí hậu lạnh, mục tiêu lại hoàn toàn ngược lại: thu nhận càng nhiều bức xạ càng tốt.

Ở những vùng rất nóng trên bán đảo, việc bố trí các phòng chính nhận ánh sáng gián tiếp hoặc hướng về phía bắc hoặc phía đông sẽ có lợi, giúp ánh nắng mặt trời chiếu vào ở góc xiên hơn. Các mặt tiền hướng Tây là những mặt tiền gây nhiều vấn đề nhất vào mùa hè.Bởi vì chúng đón ánh nắng chiều yếu ớt, khiến các ngôi nhà trở nên quá nóng vào thời điểm tồi tệ nhất trong ngày.

Một khi ngôi nhà đã được xây dựng xong, tòa nhà không thể xoay được, nhưng vẫn có thể tiến hành sửa chữa các khe hở và lỗ hổng. Việc bổ sung một cửa sổ ở vị trí thích hợp hoặc sửa đổi các ô cửa hiện có có thể cải thiện đáng kể khả năng thông gió và việc tận dụng (hoặc ngăn chặn) ánh sáng mặt trời.Trong quá trình phục hồi chức năng, những điều chỉnh này nhằm giúp định hướng hiệu quả là rất quan trọng.

Trong một ngôi nhà thụ động được thiết kế tốt, hướng nhà được kết hợp với mái hiên, tấm che nắng và cây cối để điều chỉnh lượng bức xạ đi vào mỗi thời điểm trong năm. Vào mùa hè, tốt nhất nên che chắn ánh nắng trực tiếp; còn vào mùa đông, hãy để ánh nắng chiếu vào bên trong nhà..

Thông gió tự nhiên và thông gió chéo

Thông gió tự nhiên là một trong những biện pháp hiệu quả và tiết kiệm nhất để điều chỉnh nhiệt độ trong nhà. Nó bao gồm việc tạo điều kiện cho không khí trong lành lưu thông qua các lỗ thông gió được bố trí hợp lý.Điều này giúp không khí được đổi mới và tạo ra luồng khí mang đi lượng nhiệt tích tụ.

Thông gió chéo được thực hiện bằng cách mở các cửa và cửa sổ nằm ở hai mặt đối diện hoặc hướng vào nhau. Luồng không khí đối lưu này giúp cải thiện cảm nhận về nhiệt độ ngay cả khi không làm giảm nhiệt độ thực tế quá nhiều.Bởi vì nó đẩy nhanh quá trình bay hơi mồ hôi và làm mới không khí cũ.

Một cách thực hành đơn giản khác là chơi đùa với các giờ trong ngày. Hãy mở cửa sổ vào sáng sớm và vào ban đêm trong mùa hè. Nó giúp đưa không khí mát vào và đẩy không khí nóng ra ngoài, còn vào mùa đông thì nên mở cửa vào giữa trưa, khi nhiệt độ bên ngoài dễ chịu hơn.

Cửa sổ cao, cửa sổ mái hoặc cửa sổ trên tầng mái cho phép không khí nóng, vốn có xu hướng bốc lên, thoát ra ngoài qua phần trên của ngôi nhà. Hiện tượng này được gọi là "hiệu ứng ống khói". Và khi kết hợp với các cửa hút gió phía dưới mát hơn, nó tạo ra luồng không khí thẳng đứng cực kỳ hiệu quả.

Các ngôi nhà tiết kiệm năng lượng hiện đại cũng sử dụng hệ thống thông gió cơ học hai chiều để đảm bảo chất lượng không khí ổn định với tổn thất năng lượng tối thiểu. Nhiều công ty kiến ​​trúc khuyên nên tách hệ thống thông gió cơ học này khỏi hệ thống điều hòa không khí.để mỗi hệ thống có thể thực hiện chức năng của mình một cách chính xác mà không bị can thiệp.

Bóng râm và kem chống nắng: tấm chắn tốt nhất của bạn trong mùa hè.

Bức xạ mặt trời chiếu trực tiếp qua cửa sổ và mặt tiền là một trong những nguyên nhân chính gây ra hiện tượng quá nóng bên trong nhà. Do đó, kiểm soát bóng đổ là ưu tiên hàng đầu trong bất kỳ chiến lược làm mát thụ động nào..

Các yếu tố như mái hiên, rèm cửa, thanh chắn nắng ngoài trời, mái che và rèm cửa được lựa chọn kỹ lưỡng sẽ làm giảm đáng kể lượng ánh nắng mặt trời chiếu vào trong những giờ nắng gắt nhất. Một mái hiên đơn giản trên mặt tiền hướng Tây có thể làm giảm nhiệt độ bên trong xuống vài độ.đặc biệt là ở những phòng có ánh nắng chiều chiếu vào.

Ở những vùng khí hậu như Tây Ban Nha, hệ thống nhà di động đặc biệt hữu ích vì chúng cho phép ngôi nhà thích nghi với từng mùa. Vào mùa hè, rèm cửa được hạ xuống, mái hiên được kéo ra và các nan chớp được đóng lại; vào mùa đông, mọi thứ được gấp gọn lại để đón ánh nắng mặt trời..

Ngoài ra còn có những phụ kiện ít phổ biến hơn nhưng rất hiệu quả, chẳng hạn như các ô thông gió mặt trời, giàn leo hoặc dù che được bố trí hợp lý trên sân thượng và hiên nhà. Ý tưởng luôn luôn giống nhau: ngăn không cho tia nắng chiếu trực tiếp vào kính hoặc các bề mặt tiếp xúc nhiều nhất..

Thảm thực vật đóng vai trò quan trọng ở đây. Các loại cây rụng lá rất lý tưởng vì chúng tạo bóng mát vào mùa hè và cho phép ánh nắng mặt trời chiếu vào mùa đông.Những hàng rào và thảm thực vật được bố trí hợp lý đóng vai trò như một rào cản chống lại cái nóng, đồng thời cải thiện môi trường xung quanh và chất lượng không khí.

Vật liệu, lớp cách nhiệt và màu sắc giúp làm mát

Việc lựa chọn vật liệu tạo nên sự khác biệt rất lớn khi nói đến việc giữ cho ngôi nhà mát mẻ hay quá nóng. Các vật liệu có quán tính nhiệt tốt, chẳng hạn như đá, bê tông hoặc đất sét nung.Chúng tích trữ nhiệt và giải phóng nhiệt từ từ, giúp làm giảm sự dao động nhiệt độ giữa ngày và đêm.

Kết hợp với khả năng cách nhiệt tốt, những vật liệu này giúp không gian bên trong mất nhiều thời gian hơn để nóng lên trong những ngày nắng nóng. Trong các giải pháp cách điện thụ động, các vật liệu cách điện được sử dụng phổ biến nhất bao gồm len khoáng, cellulose, nút chai và gai dầu.Tất cả chúng đều có đặc tính cách nhiệt tuyệt vời và, trong nhiều trường hợp, có tác động môi trường thấp hơn.

Màu sắc của các bề mặt bên ngoài cũng đóng một vai trò quan trọng. Màu sáng phản xạ phần lớn bức xạ mặt trời, trong khi màu tối hấp thụ nó.Đó là lý do tại sao ở nhiều thị trấn phía nam Tây Ban Nha, nhà cửa được quét vôi trắng: không chỉ vì lý do thẩm mỹ, mà còn vì hiệu quả cách nhiệt tuyệt vời.

Trong nhà, các vật liệu cũng có thể giúp kiểm soát độ ẩm tương đối, yếu tố quan trọng đối với sự thoải mái. Vật liệu phủ có khả năng điều chỉnh độ ẩm, sàn nhà mát mẻ và tường thoáng khí. Chúng góp phần làm cho môi trường trở nên dễ chịu hơn ngay cả khi nhiệt độ khá cao.

Khi kết hợp hiệu quả tất cả các nguồn lực này, ngôi nhà sẽ cần ít sự hỗ trợ từ hệ thống điện hơn để duy trì mức độ thoải mái chấp nhận được cả trong mùa hè và mùa đông. Ngôi nhà của bạn sử dụng càng nhiều năng lượng "thụ động", thì bạn càng phải trả ít tiền hơn cho năng lượng "chủ động"..

Sự bốc hơi, nước và thảm thực vật như những đồng minh

Làm mát bằng bay hơi là một công cụ kinh điển khác, khi được sử dụng đúng cách, có thể cải thiện đáng kể sự thoải mái về nhiệt độ ngoài trời và thậm chí giúp giảm nhiệt độ bên trong nhà. Khi nước bay hơi, nó hấp thụ nhiệt từ môi trường xung quanh.Điều này tạo nên cảm giác tươi mát rất rõ rệt.

Đối với những ngôi nhà có không gian ngoài trời, việc lắp đặt các đài phun nước nhỏ, tiểu cảnh nước hoặc ao có thể giúp sân hiên và khu vườn mát mẻ hơn nhiều vào mùa hè. Những yếu tố này, ngoài tác dụng trang trí, còn giúp tạo ra những vi khí hậu dễ ​​chịu. nếu chúng được kết hợp với thảm thực vật và bóng râm.

Tuy nhiên, điều quan trọng là phải xem xét nguồn nước sẵn có và, bất cứ khi nào có thể, hãy lựa chọn các hệ thống cho phép tái sử dụng hoặc sử dụng nước mưa. Đó là việc làm mới mà không lãng phí tài nguyên.đặc biệt là ở những khu vực thường xuyên xảy ra hạn hán.

Chỉ riêng thảm thực vật thôi đã là một cơ chế điều hòa khí hậu thụ động tuyệt vời. Vườn thẳng đứng, mái nhà xanh và hàng rào cây xanh Chúng giúp giảm nhiệt độ không khí đi vào nhà, tạo bóng mát và cải thiện khả năng cách âm.

Sự kết hợp giữa nước và cây xanh làm thay đổi môi trường xung quanh ngôi nhà, giúp không khí trong lành hơn và dễ chịu hơn khi lưu thông vào bên trong thông qua hệ thống thông gió tự nhiên hoặc đối lưu. Nhờ vậy, thiên nhiên trở thành đồng minh trực tiếp của sự thoải mái về nhiệt độ của bạn..

Làm mát đất thụ động: đường ống chôn ngầm và nhiệt độ ổn định

Lòng đất tích trữ một lượng năng lượng khổng lồ và từ một độ sâu nhất định, nhiệt độ của nó ổn định hơn nhiều so với nhiệt độ không khí ở bề mặt. Ở độ sâu dưới hai mét, nhiệt độ mặt đất thường gần với nhiệt độ dễ chịu cho con người suốt cả năm.Trong khoảng nhiệt độ xấp xỉ 18-26 ºC ở nhiều vùng ôn đới.

Sự biến thiên nhiệt độ mặt đất có thể được hiểu là tổng của sự dao động theo mùa (mùa hè-mùa đông) và sự dao động hàng ngày (ngày-đêm). Độ sâu càng lớn, sự biến đổi càng ít.Ở độ sâu khoảng 10-15 mét, sự biến động theo mùa gần như biến mất và nhiệt độ duy trì ở mức khá ổn định.

Hệ thống ống làm mát ngầm (hay giếng kiểu Canada/Provençal) tận dụng nguyên lý này. Một ống dẫn được chôn ở độ sâu nhất định, qua đó không khí có thể lưu thông.Luồng không khí này trao đổi nhiệt với mặt đất và đến nhà với nhiệt độ mát hơn vào mùa hè và ấm hơn vào mùa đông.

Để chọn kích thước phù hợp, bạn cần tính đến chiều dài, đường kính, vật liệu ống, lưu lượng khí và đặc điểm địa hình. Thiết kế không phù hợp có thể dẫn đến hiện tượng ngưng tụ hơi nước, các vấn đề về độ ẩm hoặc hiệu suất kém.Do đó, nên nhờ kỹ thuật viên chuyên nghiệp xử lý vấn đề này.

Khi được triển khai đúng cách, các hệ thống này có thể giảm đáng kể tải trọng điều hòa không khí cần thiết và hoạt động trong nhiều năm với rất ít bảo trì. Đây là một cách khéo léo để tận dụng quán tính nhiệt của mặt đất như một "bộ tản nhiệt" hoặc "bộ làm mát" tự nhiên..

Kiểm soát khí hậu thụ động: khi nào và làm thế nào để áp dụng trong nhà bạn

Cách tốt nhất để tận dụng tối đa hệ thống điều hòa không khí thụ động là tích hợp nó vào thiết kế ngôi nhà ngay từ đầu. Một dự án xây dựng mới cho phép thỏa sức sáng tạo với hướng xây dựng, khoảng trống, vật liệu, bóng đổ, thảm thực vật và các giải pháp ngầm dưới lòng đất. để đạt được hiệu suất tản nhiệt vượt trội.

Nhiều kiến ​​trúc sư đã chuyên về kiến ​​trúc thụ động và kiến ​​trúc sinh thái để tối ưu hóa các yếu tố này ngay từ giai đoạn thiết kế ban đầu. Xác định rõ ràng hình dạng bao che của tòa nhà, vị trí cửa sổ và cửa ra vào,以及 các yếu tố bảo vệ khỏi ánh nắng mặt trời. Đây là yếu tố then chốt để giảm nhu cầu sử dụng điều hòa không khí trong tương lai.

Ngoài ra, công tác phục hồi chức năng vẫn còn nhiều điểm cần cải thiện. Các biện pháp như cải thiện khả năng cách nhiệt, thay cửa sổ và cửa ra vào, thiết kế lại một số ô cửa, hoặc bổ sung cây xanh và các yếu tố tạo bóng mát. Chúng có thể cải thiện đặc tính nhiệt của một ngôi nhà hiện có mà không cần phải phá dỡ tường một cách tùy tiện.

Những ngôi nhà có sự chênh lệch nhiệt độ lớn giữa ngày và đêm hoặc giữa các mùa là những đối tượng lý tưởng để áp dụng các kỹ thuật thụ động. Khả năng cách nhiệt tốt của lớp vỏ công trình, kết hợp với các chiến lược thông gió ban đêm và bảo vệ khỏi ánh nắng mặt trời ban ngày.Nó giúp giảm đáng kể các dao động đó.

Nếu mục tiêu chính của bạn là giảm tiêu thụ năng lượng, bạn nên đánh giá tổng thể ngôi nhà: Hãy xem nhiệt lượng bị thất thoát ở đâu, nhiệt lượng dư thừa đi vào ở đâu và những thay đổi nào có thể giúp thiết lập sự "cân bằng" hiệu quả hơn.Bạn vẫn có thể cần một số hệ thống điều hòa không khí chủ động, nhưng việc sử dụng chúng có thể giảm đáng kể.

So sánh các hệ thống làm mát chủ động trong nhà thụ động

Trong nhiều ngôi nhà tiết kiệm năng lượng hoặc nhà thụ động, người ta thường cho rằng bất kỳ hệ thống điều hòa nào cũng đều phù hợp, nhưng điều này không phải lúc nào cũng đúng. Đặc tính nhiệt của nhà thụ động khác biệt, và điều quan trọng là phải lựa chọn cẩn thận các thiết bị chủ động để bổ sung cho nó..

Một kiến ​​trúc sư chuyên về nhà thụ động đã chia sẻ kinh nghiệm của mình với ba hệ thống làm mát phổ biến cho một căn hộ điển hình rộng 90 m² ở Barcelona, ​​kèm theo giá tham khảo:

• Chia trực tiếp từng cặp một
• Hệ thống tách rời có ống dẫn
• Máy bơm nhiệt/máy làm mát trong mạch khí thải

Hệ thống điều hòa không khí kiểu tách rời trực tiếp (các thiết bị treo tường thông thường với dàn nóng riêng biệt) rất hiệu quả trong việc làm mát bằng cách tuần hoàn không khí trong nhà. Chúng thường hoạt động rất tốt trong nhà tiết kiệm năng lượng, nhưng cần một dàn nóng ngoài trời cho mỗi dàn lạnh trong nhà.Điều này có thể tạo ra các vấn đề về không gian và quy định đối với mặt tiền và mái nhà của các công trình công cộng.

Đối với một căn hộ 90 m² có khoảng năm máy điều hòa riêng biệt, chi phí có thể bắt đầu từ khoảng 8.500 € + VAT và tăng lên tùy thuộc vào thương hiệu và tính năng. Nhược điểm chính là việc bố trí nhiều dàn nóng ngoài trời như vậy ở đâu và làm sao để phù hợp với các quy định của cộng đồng hoặc hội đồng thành phố..

Hệ thống điều hòa không khí dạng ống dẫn sử dụng một dàn lạnh trong nhà được kết nối với mạng lưới ống dẫn để phân phối không khí đến các phòng khác nhau thông qua các cửa gió. Chúng được tích hợp hài hòa về mặt thẩm mỹ hơn vì được giấu kín trong trần giả.mặc dù nhìn chung chúng kém hiệu quả hơn một chút so với các hệ thống tách rời từng cái một.

Trong cùng kịch bản diện tích 90 m² với năm khu vực, ngân sách khởi điểm khoảng 10.000 € + VAT. Vấn đề chính của nó, cũng như trường hợp trước, là việc sử dụng khí làm lạnh.Nên tìm hiểu xem thiết bị sử dụng loại khí nào (ví dụ: R32) và lựa chọn các loại khí thay thế có tác động đến khí hậu thấp hơn bất cứ khi nào có thể.

Phương án thứ ba được phân tích là máy bơm nhiệt-lạnh có chức năng thổi khí, được thiết kế để di chuyển không khí bằng đối lưu. Nó có thể hoạt động khá tốt trong các căn hộ có diện tích lên đến khoảng 100 m².Tuy nhiên, đây không phải là giải pháp hiệu quả nhất, đặc biệt là đối với những ngôi nhà lớn do khả năng làm mới lượng không khí lớn bị hạn chế.

Hệ thống này thường là lựa chọn tiết kiệm nhất, với giá khởi điểm khoảng 6.000 € + VAT cho diện tích 90 m², và có thể bổ sung thêm khoảng 1.500 € + VAT để tự động hóa việc điều chỉnh nhiệt độ và lưới thông gió từ điện thoại di động. Việc cách nhiệt đúng cách cho các đường ống dẫn khí là rất quan trọng để ngăn ngừa sự ngưng tụ hơi nước có thể gây rò rỉ hoặc ẩm mốc bên trong..

Một khuyến nghị phổ biến từ các chuyên gia là tách hệ thống thông gió cơ học hai chiều (được thiết kế để đảm bảo chất lượng không khí) khỏi hệ thống điều hòa không khí. Việc sử dụng các đường ống dẫn khí "thân thiện" hơn và lưu lượng khí vừa phải sẽ cải thiện sự thoải mái về âm thanh và tránh được những luồng gió khó chịu., duy trì hiệu quả rất tốt.

Năng lượng nhiệt khí và nhà thụ động: ưu điểm, hạn chế và những câu chuyện thực tế

Năng lượng nhiệt từ không khí đã trở nên phổ biến như một giải pháp rất hiệu quả để sưởi ấm và sản xuất nước nóng sinh hoạt (DHW) trong các hộ gia đình có mức tiêu thụ thấp. Tuy nhiên, khi người ta cố gắng sử dụng cùng một thiết bị để đảm nhiệm cả việc sưởi ấm, làm mát và tạo nước nóng sinh hoạt...Các xung đột về mặt vận hành có thể phát sinh.

Hãy tưởng tượng tình huống sau: bạn trở về nhà từ bãi biển vào một buổi trưa tháng Tám, và nhà đang bật chế độ làm mát để duy trì môi trường dễ chịu. Bạn quyết định tắm nhanh để rửa sạch muối. Trước khi ăn, hệ thống nhiệt khí sẽ ưu tiên làm nóng nước.

Trong thời gian đó, hoạt động sản xuất làm lạnh bị tạm dừng hoặc giảm xuống, và có thể mất một thời gian để khôi phục lại công suất làm lạnh tối đa. Khi bạn muốn quay lại ghế sofa để tiếp tục tận hưởng không gian mát mẻ trong nhà, nhiệt độ bên trong có thể đã tăng lên vài độ. và có thể cần thời gian để trở lại trạng thái thoải mái tối ưu.

Tình huống này minh họa lý do tại sao nhiều kỹ thuật viên khuyên nên làm như vậy khi ngân sách cho phép. Cấu hình các hệ thống riêng biệt hơn để không phụ thuộc vào một máy duy nhất cho mọi việc.Điều này giúp tránh được những "xung đột" nội bộ giữa nhu cầu nước lạnh và nước nóng vào những thời điểm quan trọng.

Trong mọi trường hợp, năng lượng nhiệt từ không khí vẫn là một trợ thủ đắc lực trong việc kiểm soát khí hậu hiệu quả của nhà thụ động, đặc biệt khi kết hợp với hệ thống sưởi/làm mát sàn bức xạ, dàn lạnh có kích thước phù hợp và một chiến lược nhà thụ động vững chắc làm nền tảng. Hiệu quả của lớp vỏ công trình càng tốt thì hệ thống thông gió và nhiệt càng ít bị quá tải..

Làm mát thụ động trong máy tính cá nhân: tản nhiệt không quạt

Trong lĩnh vực phần cứng, làm mát thụ động dựa trên việc tản nhiệt từ các linh kiện điện tử mà không cần sử dụng quạt. Thông thường, hệ thống làm mát chủ động sử dụng một khối nhôm hoặc đồng tiếp xúc trực tiếp với linh kiện. (ví dụ: CPU), và một hoặc nhiều quạt để tạo luồng không khí lưu thông nhằm tản nhiệt nhanh chóng.

Khi tháo bỏ quạt, bộ tản nhiệt phải lớn hơn nhiều hoặc được thiết kế tốt hơn để bù đắp cho sự thiếu hụt luồng không khí cưỡng bức đó. Làm mát thụ động thường chỉ được sử dụng cho các linh kiện công suất thấp hoặc trong những trường hợp cần sự yên tĩnh tuyệt đối.chẳng hạn như hệ thống giải trí gia đình, HTPC hoặc một số máy tính mini, trong đó Cải thiện khả năng làm mát trong máy tính mini nó là chìa khóa.

Trong các hệ thống này, khối tản nhiệt hấp thụ nhiệt và truyền nhiệt ra không khí xung quanh một cách chậm rãi và liên tục. Khả năng tản nhiệt bị giới hạn bởi diện tích bề mặt hiệu dụng của kim loại và sự chênh lệch nhiệt độ với không khí.Do đó, việc tìm ra các giải pháp thụ động cho các thiết bị hiệu suất rất cao là không phổ biến.

Tuy nhiên, vẫn có những trường hợp cực đoan khi toàn bộ thùng máy tính hoạt động như một bộ tản nhiệt khổng lồ. Các thương hiệu chuyên dụng đã tạo ra... khung thụ động ở đâu Thực chất, các bức tường của vỏ máy là những bộ tản nhiệt lớn bằng nhôm.Được kết nối với CPU và, trong một số mẫu máy, thậm chí cả với GPU thông qua các ống dẫn nhiệt.

Chế độ lai cũng thường thấy trong bộ nguồn và card đồ họa: Chúng hoạt động thụ động khi tải thấp. và, bắt đầu từ một mức công suất hoặc nhiệt độ nhất định, chúng sẽ kích hoạt quạt và chuyển sang chế độ hoạt động truyền thống (xem Hướng dẫn phụ kiện máy tính).

Vật liệu và thiết kế của bộ tản nhiệt thụ động trong phần cứng

Để sản xuất tản nhiệt thụ động, người ta chủ yếu sử dụng hai kim loại: đồng và nhôm. Đồng có khả năng dẫn nhiệt vượt trội, truyền nhiệt tốt hơn, nhưng nó đắt hơn và nặng hơn.Mặt khác, nhôm nhẹ hơn và rẻ hơn, mặc dù hiệu suất dẫn nhiệt kém hơn một chút (xem).

Đó là lý do tại sao nhiều nhà sản xuất lựa chọn kết hợp cả hai phương pháp. Người ta thường sử dụng đế bằng đồng tiếp xúc trực tiếp với linh kiện nóng. (CPU, GPU, chip bo mạch chủ) và cấu trúc cánh tản nhiệt bằng nhôm giúp tăng diện tích bề mặt tản nhiệt.

Khi thiết kế hệ thống làm mát PC thụ động, ngoài việc chọn tản nhiệt phù hợp, điều quan trọng là phải xem xét luồng không khí tự nhiên bên trong thùng máy và cả các yếu tố khác. lựa chọn vỏ máy tính để bàn đầy đủ Ngay cả khi không có quạt, không khí nóng vẫn bốc lên và không khí lạnh vẫn chìm xuống.Do đó, nên bố trí các tấm lưới thông gió sao cho chúng hỗ trợ chuyển động này thay vì cản trở nó.

Các loại vỏ máy tính được thiết kế để làm mát thụ động thường có các lỗ thông hơi lớn và các kênh dẫn khí bên trong để không khí có thể đi vào từ các khu vực phía dưới và thoát ra từ phía trên. Việc bố trí dây cáp, thiết bị lưu trữ và các thành phần khác. Nó cũng ảnh hưởng đến mức độ dễ dàng tản nhiệt (xem VRM và các pha nguồn).

Đối với các thiết bị có kích thước rất nhỏ, biên độ an toàn còn nhỏ hơn: thông lệ thường là hạn chế mức tiêu thụ điện năng của các linh kiện (bộ xử lý có TDP thấp, không có card đồ họa rời) để việc tản nhiệt thụ động là đủ. Việc lựa chọn sự kết hợp phù hợp giữa CPU, bo mạch chủ và vỏ máy tính là chìa khóa để tránh hiện tượng quá nhiệt.và trong nhiều trường hợp, nó giúp ích Cấu hình giới hạn công suất PL1 và PL2 một cách chính xác.

Trong mọi trường hợp, việc lắp ráp phải được thực hiện cẩn thận: Bôi keo tản nhiệt đúng cách và gắn chặt tản nhiệt vào linh kiện. Và việc kiểm tra xem có vật cản nào xung quanh hay không sẽ tạo nên sự khác biệt giữa một thiết bị hoạt động ổn định và một thiết bị bị hạn chế hiệu suất do nhiệt độ.

Nhìn chung, cả trong nhà ở và máy tính cá nhân, hệ thống làm mát thụ động chứng minh rằng, với thiết kế thông minh và kế hoạch cẩn thận, Hoàn toàn có thể đạt được sự thoải mái và giảm tiêu thụ năng lượng mà không cần phụ thuộc quá nhiều vào những cỗ máy ồn ào và lãng phí.Tận dụng lợi thế của khí hậu địa phương, quán tính nhiệt của vật liệu và địa hình, thảm thực vật, nguồn nước và các kim loại phù hợp cho phép xây dựng những ngôi nhà dễ sống hơn và các thiết bị hoạt động êm ái hơn, phù hợp hơn với lối sống hiệu quả và bền vững.