A Study in Solar Housing Technology: The Impact of Trombe Walls in Ladakh

The aim of this bachelor’s thesis is to examine the effect of installing a Trombe Wall in houses in Ladakh, India, and to evaluate its impacts for energy-saving, improvement in life quality, and its financial viability. Trombe Walls are a passive solar technology that use a dark wall with a glass co...

Full description

Bibliographic Details
Main Author: Arora-Jonsson, Sebastian
Format: Others
Language:English
Published: KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM) 2020
Subjects:
Online Access:http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-279673
Description
Summary:The aim of this bachelor’s thesis is to examine the effect of installing a Trombe Wall in houses in Ladakh, India, and to evaluate its impacts for energy-saving, improvement in life quality, and its financial viability. Trombe Walls are a passive solar technology that use a dark wall with a glass covering to slowly heat living spaces by storing solar energy. Passive solar technology involves using the sun’s rays to heat or cool living areas without the aid of mechanical devices. In this thesis, two types of passive solar technologies are studied, Trombe Walls and direct gain technology. Direct gain technology is introduced in order to conduct a comparative study of Trombe Walls. Direct gain technology focuses on maximizing windows area to let in sunlight to warm the room. This was done through two-pronged approach. In a first quantitative step, data was collected from rooms heated by Trombe Walls and direct gain technology. In each room, data was recorded using temperature, humidity, pressure, and light sensors. This information was then used to analyze the indoor temperature of the rooms and calculate the solar radiation that hit the walls. This showed that Trombe Walls maintain a more stable indoor temperature as compared to direct gain technology, although often at the expense of the brightness of the room. Furthermore, a numerical model was developed to simulate the indoor temperature of a Trombe Wall. This quantitative analysis was complemented by a qualitative analysis where inhabitants from two villages in Ladakh were interviewed. All interviewees lived in houses heated by a Trombe Wall. The interviews show that Trombe Walls brings forth a myriad of positive effects, such as increasing indoor air temperature, improving air quality and generally raising the level of wellbeing in a family. Furthermore, a discussion of the economic feasibility of installing a Trombe Wall follows, to see if it is financially viable for villagers to adopt this technology. The Trombe Wall is analyzed as an investment using economic valuation tools such as the Internal Rate of Return method. Given current fiscal conditions in Ladakh, and that the lifespan of a Trombe Wall is at least 20 years, the Trombe Wall becomes a profitable investment for the individual if their required rate of return is less than 17 %. Lastly, this thesis concludes with a short discussion of how the quality of the data collected could be improved, as well as suggestions for future improvements to a Trombe Wall. Possible solutions are presented that might help make the Trombe Wall a more appealing heating solution and enable the technology to spread around the world. === Syftet med denna kandidatuppsats är att undersöka effekten av att installera en Trombe-vägg i hus i Ladakh, Indien och därigenom utvärdera dess bidrag till värmebesparing, förbättring av livskvaliteten och andra minskade kostnader. Trombeväggar använder en mörk vägg med en glasbeläggning för att långsamt värma upp hus genom att lagra solenergi. Trombe-väggar är en typ av passiv solteknik, en kategori som innefattar ett flertal olika teknologier som alla använder solens strålar för att värma eller kyla områden utan mekanisk hjälp. I denna uppsats studeras två typer av passiv solteknologi: Trombe-väggar och maximering av ljusinsläpp (Direct Gain Technology). Maximering av ljusinsläpp fokuserar på att tillföra så mycket solstrålning som möjligt in till rummet, och dessa studeras för att möjligöra en jämförande studie av Tromebväggens effekt. Studien utfördes i två steg. I ett första kvantitativt steg samlades data in från rum uppvärmda av Trombeväggar och maximering av ljusinsläpp. I varje rum registrerades data med hjälp av temperatur-, fuktighets-, tryck- och ljussensorer. Denna information användes sedan för att registrera rumstemperaturen inomhus och beräkna den mängd solstrålningen som träffade väggarna. Följande analys visade sedan att Trombe-väggar håller en mer stabil inomhustemperatur jämfört med maximering av ljusinsläpp, även om det ofta är på bekostnad av ljusstyrka. Dessutom gjordes ett försök att simulera inomhustemperaturen i ett Trombeväggs-rum med hjälp av en numerisk modell. Den kvantitativa analysen kompletterades i ett andra steg med en kvalitativ analys där invånare från två byar i Ladakh intervjuades. Alla intervjuade bodde i hus uppvärmda av Trombeväggar och hade begränsad tillgång till elektricitet. Intervjuerna visar att Trombe Walls ger upphov till en flertal positiva effekter, från att öka inomhuslufttemperaturen och förbättra luftkvaliteten till att höja välbefinnandet hos en familj. Därefter följer en ekonomisk analys av att installera en Trombevägg för att se om det är ekonomiskt lönsamt för bybor. Trombeväggar analyseras som en investering med hjälp av ekonomiska värderingsverktyg som IRR-metoden, Internal Return of Rate. Under antagandet att en Trombväggs livslängd är minst 20, är det en lönsam investering givet att en avkastningskravet på kapital är lägre än 17 %. Slutligen avslutas denna kandidatexamen med en kort diskussion om hur kvaliteten på de insamlade uppgifterna kan förbättras, samt förslag till framtida förbättringar av Trombeväggar. Möjliga lösningar presenteras som kan hjälpa till att göra Trombeväggar till en mer tilltalande värmelösning, och göra det möjligt för tekniken att spridas över hela världen.