Os sistemas de aquecimento passivos fazem parte do sistema construtivo de um edifício bioclimático tendo a função de captar a energia solar que neles incide, acumulá-la sob a forma de calor e distribuir este por todo o edifício. Estes sistemas têm sempre em conta dois factores: orientação (ver pág.43) no quadrante sudeste sudoeste dos vãos envidraçados; e a massa térmica, (ver pág.44) a absorção, armazenamento e distribuição de calor.
Fig. 50 – Vegetação como protecção da radiação solar. Fig. 51 – Detalhe construtivo da fachada.
Fig. 52 – Pátio interior ajardinado.
Fig. 53 – Esquema de funcionamento do ganho directo. Fig. 54 – Exemplo da sua aplicação.
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1. Ganho directo
O sistema de ganho directo consiste na captação da radiação solar, por elementos de elevada massa térmica, através de vãos envidraçados devidamente orientados. Esta energia que entra sob a forma de radiação solar, ao incidir nas paredes e no chão irá aquecê-los, que por sua vez irão aquecer o respectivo espaço. É necessário um correcto dimensionamento dos vãos que devem estar em equilíbrio com a massa térmica e o isolamento de modo a que o conjunto garanta conforto e eficiência.
2. Ganho indirecto ou Desfasado
No sistema de ganho indirecto o elemento de massa térmica encontra-se entre a superfície colectora e o respectivo espaço a aquecer. A transferência da energia para o espaço pode decorrer de modo imediato ou desfasado, dependendo da existência de circulação de ar. Com a circulação de ar obtém-se um aquecimento imediato do espaço, o que é bom para a satisfação de necessidades eminentes, mas a transferência do calor desfasada tem a vantagem de fornecer calor a um espaço quando no exterior a temperatura já é muito baixa. O ideal é o conjugar das duas opções, podendo o utilizador controlar a circulação do ar caso necessária.
i.
Parede de Trombe
As paredes de trombe são dos sistemas de aquecimento passivos mais eficientes. Estes têm duas vertentes: os ventilados e os não ventilados. A principal diferença reside no facto da caixa-de-ar entre o elemento de elevada massa térmica e o vidro estar ou não ventilado.
Fig. 55 – Esquema de funcionamento do ganho indirecto.
51 O sistema não ventilado é composto por um vão envidraçado com vidro duplo orientado a sul, uma caixa-de-ar com aproximadamente 2cm e uma parede de um material pesado com acabamento de cor o mais escuro possível. Os raios solares que incidem no vão, devido à sua mudança de frequência, ficam acumulados na caixa-de-ar, processo denominado efeito de estufa, (ver pág.40) vão aquecer a parede que irá libertar por irradiação essa energia para o espaço interior. Este tipo de parede de trombe pode ver diversas dimensões sem prejudicarem a sua eficiência, podendo mesmo ser um pequena banda no inferior dos vão envidraçados.
No caso das paredes de trombe ventiladas, a caixa-de-ar terá dimensões maiores e quatro entradas de ar: duas em baixo do exterior para a caixa-de-ar e do interior para a mesma, em cima mais duas mas como saídas de ar. Com este sistema a energia incidente pode ser transferida directamente para o interior através de uma corrente de convecção, e deste modo a parede de elevada massa térmica recebe menos energia. Este sistema pode ser utilizado em meia estação para o pré aquecimento do ar e em estação quente para a indução de ventilação passiva. Para o bom funcionamento deste tipo de parede de trombe é necessário que esta tenha uma altura considerável, de modo a aumentar o efeito chaminé, em que o ar quente tem a tendência a subir, de modo a melhorar a corrente convecção natural que transfere grande parte da energia para o interior.
No que diz respeito à integração da parede de trombe no edifício é fácil, pois esta assemelha-se com uma janela pelo exterior e no interior não difere de uma parede normal. O detalhe técnico é essencial para o correcto funcionamento deste sistema, o vão deve estar devidamente isolado para não haver perdas térmicas que comprometam a eficiência do sistema e o vidro deve ser desmontável pelo exterior para o caso de substituição.
52 A parede de trombe pode satisfazer até 15% 60 nas necessidades de aquecimento no
período de inverno, quando correctamente dimensionado e orientado.
ii.
Parede Massiva
Este Sistema consiste na colocação de um elemento de elevada inércia térmica entre o vão e o espaço, onde irá incidir a radiação solar que passa através do vidro. Este elemento absorverá esta radiação que posteriormente é devolvida ao espaço por radiação e convecção durante a noite. Este sistema é comum de se utilizar quando os espaços não dispõem de inércia térmica suficiente, ou em sistemas construtivos leves (como edifícios em madeira, metal, etc.).
iii.
Colunas de Água
Este sistema é praticamente igual ao da parede massiva, sendo o material que armazena a energia a única diferença. Em vez de se utilizar materiais como a pedra, o betão, entre outros é utilizada a água em reservatórios. Estes reservatórios podem ser de diversos materiais, mas têm sempre um acabamento de cor escura, o que aumenta a capacidade de absorção energética.
3. Ganho Isolado
A captação e armazenamento dos ganhos solares neste tipo de sistemas acontece em espaços ou áreas não ocupadas do edifício. Estes espaços são construídos especificamente como colectores energéticos, podendo alguns deles ser também utilizados com outras funções.
i.
Espaço Estufa
Os espaços estufa recebem e armazenam a energia solar através de grandes planos envidraçados. Este calor pode passar par ao espaço adjacente à estufa por condução através da parede que os separa ou por convecção natural no caso de existência de orifícios apropriados mas também pode ser transportado por condutas para outros espaços do edifício. Este transporte pode ocorrer por convecção natural ou forçada.
60 Tirone, L. - cit. 39, p. 166.
Fig. 58 – Esquema parede massiva Fig. 59 – Colunas de água
53 O maior problema intrínseco a este tipo de espaços é na estação quente, quando o calor já não é desejado, torna-se difícil a protecção dos grandes panos envidraçados da radiação solar. Normalmente este problema resolve-se com o recurso a vegetação de folha caduca que resolve a protecção solar sazonal.
ii.
Colector a Ar
Os colectores a ar são compostos por uma superfície de vidro e outra para absorver a radiação, mas sem qualquer capacidade de armazenamento térmico. Funcionam em termo- sifão o que permite a circulação de ar sem recurso a qualquer tipo de sistema mecânico. Durante a estação fria aquece o ar exterior que após passar pelo colector é conduzido para o interior. Durante o verão o sistema permite a extracção de ar quente do interior do edifício sempre que necessário, Ester sistema conjugado com outros de ventilação passiva pode ter um excelente desempenho para o arrefecimento passivo do edifício.