O conceito de parede de Trombe foi patenteado por Morse em 1811 e desenvolvido e popularizado em 1957 por Félix Trombe e Jacques Michel que construíram em 1967 em Odeillo, França, a primeira habitação com a integração de uma parede de Trombe clássica [4]. A parede de Trombe clássica, também designada por parede de Trombe ventilada (PTV), é constituída por uma parede maciça, parede acumuladora, composta por materiais com elevada capacidade de armazenamento de calor. Na parede acumuladora existem aberturas de ventilação superiores e inferiores que possibilitam a circulação de ar entre a caixa-de-ar e o interior do compartimento, podendo a circulação de ar ser ajustada através da regulação dos obturadores aí colocados nas aberturas. No exterior, é colocado um envidraçado, criando uma caixa-de-ar entre este e a parede acumuladora. Existe ainda a possibilidade de a parede
acumuladora não ser dotada de sistema de ventilação, parede de Trombe não ventilada (PTNV), o que torna o funcionamento do sistema menos eficiente, uma vez que não existe a possibilidade de transferência de calor por convecção do ar através das aberturas, o que conduz a um maior atraso na devolução de calor para o interior do compartimento.
Além destes dois tipos de parede de Trombe, parede de Trombe clássica e não ventilada, existe ainda a parede de Trombe com aberturas de ventilação no envidraçado e na parede acumuladora, também designada por duplamente ventilada (PTDV).
Na Figura 1 é possível observar o esquema representativo dos três tipos de paredes de Trombe e os seus elementos constituintes.
Figura 1 - Representação da constituição da parede de Trombe; a) Parede de Trombe não ventilada (PTNV); b) Parede de Trombe clássica (PTV); c) Parede de Trombe duplamente ventilada (PTDV).
A inércia térmica da parede acumuladora é um fator muito importante para o sucesso deste tipo de sistemas passivos. É definida pela capacidade que determinado material tem em
a) b)
absorver e armazenar a energia, sendo que, quanto mais pesado e maciço for o material, maior será a sua inércia térmica.
Materiais como o betão, o tijolo maciço e a pedra, Figura 2, têm elevada capacidade de armazenamento de calor, uma moderada condutibilidade térmica e emissividade elevada que permite absorver maior quantidade de calor comparativamente a que é refletida [5]. No entanto, a escolha do material por si só não é o suficiente, sendo necessário dimensionar a espessura do mesmo, dado que a inércia do elemento também se altera com a variação da sua massa específica.
A textura e a cor da superfície exterior da parede acumuladora são características que influenciam diretamente a capacidade de absorção. As cores escuras são caracterizadas por absorver mais radiação do que a que refletem. Por outro lado, as cores claras são responsáveis por refletir mais radiação do que a que absorvem. Assim sendo, quanto mais escura for a superfície exterior da parede maciça (Figura 3), maior será a sua absorção, o que levará a um aumento do fluxo de calor para interior do edifício [5].
Figura 2 - Parede de Trombe: a) Betão [6]; b) Tijolo maciço [7].
Às características como o tipo de material, a espessura da parede, a cor da superfície de absorção junta-se a possibilidade de a parede possuir aberturas/aberturas de ventilação, cujo posicionamento e a dimensão são também características influenciadoras do desempenho do sistema.
O vidro tem a capacidade de absorver, transmitir e refletir a radiação incidente. Este sistema de aquecimento passivo é totalmente dependente da incidência da radiação solar no envidraçado e, portanto, a espessura do vidro tem influência direta no seu aquecimento. O envidraçado é responsável pela criação de um efeito de estufa na caixa-de-ar, o que levará ao aumento significativo das temperaturas no seu interior e que irá permitir aquecer o compartimento através da passagem de ar quente por convecção através das aberturas.
A influência do tipo de envidraçado usado do sistema solar passivo como a parede de Trombe, foi estudado por Koyunbaba e Yilma [9], no Laboratório de Transferência de Calor no Instituto de Energia Solar, localizado em Izmir, Turquia. Usando a parede de Trombe voltada para Sul, onde a incidência de radiação solar é mais intensa, concluíram que o uso de vidro duplo permite um isolamento superior durante a noite comparado com o vidro simples, mas durante o dia, o vidro simples permite uma incidência superior de radiação solar na parede acumuladora, conduzindo ao aumento da transmissão de calor. Assim, concluíram que irá haver ganhos térmicos mais elevados no Inverno usando apenas um envidraçado simples e com os obturadores fechados durante o período noturno.
O desempenho térmico da parede de Trombe está dependente das dimensões da parede acumuladora, das dimensões do envidraçado e também das dimensões da caixa-de-ar. A espessura e altura da caixa-de-ar tem influência direta nas temperaturas atingidas no espaço de
Figura 3 - Habitação com parede de Trombe, cuja superfície da parede acumuladora apresenta cor escura [8]
parede acumuladora armazenar calor que será libertado gradualmente para o interior do compartimento. A variação da espessura da caixa-de-ar influencia a transmissão de calor para o interior do compartimento, quer por condução da parede de massa elevada, quer por convecção através das aberturas existentes na parede acumuladora [5]. Na Figura 4 estão representados dois exemplos de paredes de Trombe com espessuras diferentes de caixa-de-ar.
Por exemplo, se a caixa-de-ar for mais espessa, em princípio, no período de aquecimento o sistema terá um bom desempenho. No entanto, no período de arrefecimento fará com que a energia nela existente tenha dificuldade em se dissipar para o exterior, fazendo assim com que a temperatura de conforto no compartimento não se consiga obter.
Todas as camadas constituintes da parede de Trombe devem ser dimensionadas de acordo com o uso do edifício e o clima em que este está inserido. O dimensionamento incorreto pode fazer com que o funcionamento da parede de Trombe tenha uma contribuição contrária ao pretendido.