A parede de Trombe clássica e outros sistemas solares passivos

O estudo de diferentes sistemas solares passivos foi apresentado por Raman et al [63], com o objectivo de contribuir para o conhecimento deste tipo de sistemas na Índia, cujos estudos nesta temática são escassos. Neste sentido, apresentam dois modelos passivos, que integram a conjugação de diferentes tipos de sistemas solares passivos, capazes de proporcionar conforto térmico ao longo do ano em zonas com condições climatéricas bastante variáveis. Enquanto um dos modelos combina a adopção de duas chaminés solares, o outro modelo inclui

uma parede de Trombe clássica na fachada Sul, o recurso a arrefecimento evaporativo ao nível do telhado e a colocação de isolamento térmico nas restantes paredes. O estudo destes modelos foi realizado através do uso de duas células de teste. Os resultados obtidos para os diferentes períodos do ano nas células de teste, revelaram que o sistema que inclui a parede de Trombe apresenta um elevado potencial de obtenção de conforto térmico numa grande parte do território indiano, bem como de redução do uso de aparelhos de ar condicionado.

Fernandez [64] analisou o desempenho térmico de cinco sistemas solares passivos (ganho directo, parede de Trombe clássica, parede de água, estufa e cobertura de água) como estratégias de aquecimento para as condições climatéricas da parte ocidental dos Estados Unidos (Figura 3.1). O comportamento da parede de Trombe clássica foi analisado através de medições realizadas numa das cinco células de teste utilizadas para a realização deste trabalho, durante a estação de aquecimento de 2002-2003, numa localidade do estado de Indiana, nos EUA. A parede de Trombe era constituída por uma parede acumuladora com 20 cm de espessura, composta por 109 blocos maciços de betão, e tinha uma área de 4,4 m2. A parede incluía quatro aberturas, cada uma delas com 0,1 m2 de área. Os resultados obtidos permitiram concluir que a variação diurna da temperatura é função do tipo de sistema passivo utilizado, tendo-se verificado que os sistemas solares de ganho directo produzem flutuações de temperatura mais elevadas, enquanto as estratégias de ganho indirecto (parede de Trombe e estufas) conduzem a menores variações de temperatura. Os resultados demonstraram também que a parede de Trombe conduz a um ambiente interior extremamente estável, com poucas variações de temperatura e segundo o autor este dado constitui um requisito para a obtenção do conforto térmico.

Figura 3.1 - Alçado Sul das cinco células de teste (da esquerda para a direita): ganho directo, parede de Trombe, parede de água, estufa e cobertura de água [64].

Stazi et al [65] desenvolveram uma análise experimental e númerica para nove sistemas solares passivos diferentes implementados em Ancona, Itália, tendo concluído que a parede

de Trombe é um sistema eficiente para a melhoria do conforto térmico e consequentemente para a redução do consumo de energia. Para além de ser o sistema mais adequado para o clima temperado que caracteriza esta região, pode também ser usado como técnica de arrefecimento.

O desempenho energético da parede de Trombe e da cobertura de água foi analisado por Sodha et al [66], cujos sistemas foram submetidos à radiação solar e ao ar atmosférico por um lado, e por outro, ao contacto com um compartimento a uma temperatura constante. Foram efectuados cálculos numéricos para determinação do fluxo de calor e do respectivo desempenho através destes dois sistemas passivos, tendo-se concluído que o aproveitamento da massa térmica através da parede de Trombe é preferível quando se pretende armazenar durante mais tempo o calor, enquanto a utilização da água é adequada para a rápida dissipação de calor para o interior do compartimento.

A integração da parede de Trombe na concepção de um outro sistema passivo de ganho indirecto, neste caso, a estufa, foi estudada por Hassanaina et al [67]. A interacção entre estes dois elementos solares passivos de ganho indirecto foi estudada para diversas configurações de estufas e para diferentes constituições da parede acumuladora, nomeadamente no que respeita a diversas dosagens dos constituintes do adobe, bem como a diferentes cores da superfície de absorção. Chegou-se à conclusão que a introdução da parede de Trombe na estufa permite melhorar o desempenho deste sistema.

Também Cuomo et al [68], apresentam uma aproximação analítica que permite calcular o desempenho térmico mensal de um edifício contendo sistemas solares passivos. A análise recaiu sobre edifícios localizados em Itália que possuem paredes de Trombe e estufas. Deste estudo concluíram que a contribuição destes sistemas solares passivos pode ser traduzida por uma função analítica simples usando considerações baseadas nas propriedades da radiação solar e nos diversos parâmetros que caracterizam o edifício e a sua interacção com o clima.

Estudos acerca da transferência de calor em chaminés solares e paredes de Trombe foram realizados por Burek e Habeb [69]. O dispositivo de ensaio utilizado para simular o fluxo de ar nestes dois sistemas solares passivos era composto por um canal aberto vertical, fechado nas laterais, com 1 m2, assemelhando-se a um colector solar ou a uma chaminé solar. O controlo da quantidade de calor que entrava no canal de ar foi efectuado com recurso a um aquecedor eléctrico. Concluíram que o fluxo de calor no canal depende da quantidade de calor de entrada e da espessura do canal.

Testes realizados pelo “New York State Energy Reseach & Development Authority” [70] revelaram a influência da relação entre a área de envidraçado a Sul e a área de parede de Trombe na mesma fachada. Os resultados demonstraram que à medida que a percentagem de parede de Trombe aumenta e a de envidraçados diminui, existe uma tendência crescente da

necessidade de carga de aquecimento, que se deve à redução dos ganhos directos através dos envidraçados, e uma diminuição substancial das necessidades de arrefecimento, resultante também da diminuição dos ganhos directos durante o Verão. No entanto, se a parede de Trombe corresponder a menos de 30% da área de fachada, a sua eficácia diminui e as necessidades de aquecimento aumentam. Como estratégia de aquecimento, os autores sugerem que a área de parede de Trombe deve corresponder a cerca de 30% da área de fachada e os restantes 70% a área de envidraçado para obter o melhor desempenho do sistema. Estudos posteriores revelaram que, com a optimização dos sombreamentos e da ventilação, as necessidades de arrefecimento podem diminuir substancialmente.

Radosavljević et al [71] analisaram o efeito do aquecimento solar passivo numa habitação, recorrendo ao uso combinado de uma parede de Trombe com aberturas de ventilação e de janelas para permitir a insolação directa. A parede de Trombe foi analisada para dois materiais e espessuras da parede acumuladora diferentes, ou seja, 20 cm de tijolo e 45 cm de betão e com diferentes orientações solares. Foram definidos diferentes cenários, tendo em conta espessuras, materiais e orientação da parede de Trombe. Desta análise concluíram que o edifício deve estar orientado de forma a garantir que os sistemas solares passivos se encontrem na fachada Sul para permitir o máximo de aproveitamento solar. Esta solução permite que no edifício seja possível garantir mais de 70% da energia necessária para aquecimento, caso se opte por uma parede acumuladora com 20 cm de espessura.