https://doi.org/10.14718/RevArq.2026.28.5716

Desempenho de Paredes Trombe em Climas Amenos Brasileiros

Performance of Trombe Walls in Brazilian Mild Climates

Naiara Vilela Costa ¹
Klaus Chaves Alberto ²
Sabrina Andrade Barbosa ³

¹  Universidade Federal de Juiz de Fora. Juiz de Fora (Brasil)
https://ror.org/04yqw9c44
Arquiteta e Urbanista, Universidade Federal de Juiz de Fora - Juiz de Fora (Brasil)
Mestranda em Ambiente Construído, Universidade Federal de Juiz de Fora. Juiz de Fora (Brasil)
Filiação institucional: Universidade Federal de Juiz de Fora. Programa de Pós-graduação em Ambiente Construído. Juiz de Fora (Brasil)
0000-0001-8382-7780
https://scholar.google.com.br/citations?hl=pt-PT&user=Zu5kLzQAAAAJ
naiaravc13@gmail.com

² Universidade Federal de Juiz de Fora. Juiz de Fore (Brasil)
https://ror.org/04vqw9c44
Arquiteto e Urbanista, Universidade Federal de Juiz de Fora. Juiz de Fora (Brasil) Doutor em Urbanismo, Universidade Federal do Rio de Janeiro. Rio de Janeiro (Brasil) Estágio pós-doutoral, Columbia University. Nova York (Estados Unidos)
Filiação institucional: Universidade Federal de Juiz de Fora. Departamento de Projeto, Representação e Tecnologia da Arquitetura e do Urbanismo, Programa de Pós-Graduação em Ambiente Construído. Juiz de Fora (Brasil)
0000-0003-2845-8307
https://scholar.google.com/citations?hl=pt-BR&authuser=1&user=4rus-7YAAAAJ
klaus.alberto@ufjf.edu.br

³ Universidade do Estado do Rio de Janeiro. Petrópolis (Brasil)
https://ror.org/0198v2949
Arquiteta e Urbanista, Universidade Federal de Viçosa. Viçosa (Brasil)
PhD em Ambiente Construído, University of Brighton. Brighton (Inglaterra)
Pós-doutora em Arquitetura e Urbanismo, Universidade Federal de Viçosa. Viçosa (Brasil)
Pós-doutora em Ambiente Construído, Universidade Federal de Juiz de Fora. Juiz de Fora (Brasil)
Filiação institucional: Universidade do Estado do Rio de Janeiro. Departamento de Arquitetura e Urbanismo. Petrópolis (Brasil)
0000-0002-4129-5541
https://scholar.google.com/citations?user=rEngBhIAAAAJ&hl=pt-BR&oi=sra
sabrina.barbosa@uerj.br

Recibido: diciembre 12 / 2023
Evaluado: febrero 19 / 2024
Aceptado: junio 24 / 2025

cómo citar: Costa, N. V., Chaves Alberto, K., y Andrade Barbosa, S. (2026). Desempenho de Paredes Trombe em Climas Amenos Brasileiro. Revista de Arquitectura (Bogotá), 28(1), 25-38. https://doi.org/10.14718/RevArq.2026.28.5716

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RESUMO

A Parede Trombe (PT) é uma estratégia arquitetônica passiva que utiliza a radiação solar para melhorar o desempenho térmico de edificações. Entretanto, a maioria dos estudos sobre essa solução têm se concentrado em climas temperados. Este trabalho visa analisar o impacto da presença e dimensões de respiradouros na camada interna de uma PT sobre o desempenho térmico de um ambiente, considerando períodos frios e quentes em duas zonas bioclimáticas brasileiras de clima ameno: Juiz de Fora (ZB3) e Brasília (ZB4). A metodologia baseou-se em simulações computacionais realizadas no software Design Builder, comparando diferentes configurações da PT com um modelo de referência sem a parede, nos períodos de inverno e verão. Os resultados indicaram que a PT sem respiradouros elevou a temperatura do ar interno em ambos os climas, com menor impacto no verão, ja a presença de aberturas intensificou o aquecimento, com variações de até 2,6 °C em Juiz de Fora e 2,9 °C em Brasília, devido à ação convectiva. No entanto, alterações nas dimensões dos respiradouros não apresentaram influência expressiva, indicando que a existência das aberturas é mais determinante que o seu tamanho.

Palavras clave: bioclimatismo; energia solar; estratégia passiva; simulação computaciona

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ABSTRACT

The Trombe Wall (TW) is a passive architectural strategy that utilizes solar radiation to enhance the thermal performance of buildings. However, most studies on this technology have focused on temperate climates. This study aims to analyze the impact of the presence and dimensions of openings in the inner layer of a PT on the thermal performance of a space, considering cold and hot periods in two Brazilian bioclimatic zones with mild climates: Juiz de Fora (ZB3) and Brasília (ZB4). The methodology was based on computer simulations performed using DesignBuilder software, comparing different PT configurations with a reference model that excluded the wall, in both winter and summer periods. The results indicated that the PT without openings increased the indoor air temperature in both climates, with less impact in the summer. The presence of openings, however, intensified the heating, with variations of up to 2.6 °C in Juiz de Fora and 2.9 °C in Brasilia, due to convective action. However, changes in the dimensions of the openings did not have a significant influence, indicating that the existence of the openings is more decisive than their size.

Keywords: bioclimatology; computer simulation; passive strategy; solar energy

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INTRODUÇÃO

As técnicas vernaculares e passivas de conforto ambiental referem-se a soluções construtivas adaptadas às condições climáticas e culturais locais, que buscam garantir conforto sem o uso de sistemas mecânicos. Essas técnicas têm se mantido relevantes ao longo da evolução dos métodos construtivos, tanto por sua viabilidade económica quanto por seu potencial de contribuição à sustentabilidade (Fernandes et al., 2012). A Parede Trombe (PT) é uma das técnicas passivas mais utilizadas para aquecimento em sistemas solares. Sua aplicação pode assumir diferentes formas, variando em estrutura, materiais e função, conforme o contexto e os objetivos do projeto (Wang et al., 2020). Na configuração tradicional (Figura 1), a PT consiste em um sistema composto por uma camada de vidro afastada de uma parede de alta inércia térmica, formando uma câmara radiação solar de ondas curtas que incide sobre a camada externa é absorvida pelo vidro, enquanto outra parte é transmitida à cavidade, e é absorvida pela parede de alta inércia térmica. Esta radiação absorvida é convertida em energia térmica e armazenada na parede, aumentando assim a sua temperatura (Bevilacqua et al., 2019). Esta energia é então reemitida para o ambiente interno e para a cavidade por meio de radiação e convecção, contribuindo assim para o aumento da temperatura do ar (Guo et al., 2023). Como consequência, trocas térmicas entre a parede sólida e o ambiente interno são realizadas. Em situações climáticas mais amenas, aberturas da parede sólida podem fornecer um importante mecanismo de controle de temperatura (Hami et al., 2012), pois elas permitem a troca de ar entre a cavidade e o ambiente interno, proporcionando ganhos ou perdas de calor.

Nas investigações sobre o sistema, são avaliados aspectos específicos que podem contribuir para a eficiência das PT, como a transferência de calor por convecção e radiação entre os diferentes elementos do sistema (Simões et al., 2021), a diferença de temperatura do ar interno com e sem a presença da PT (Wu et al., 2023) e, por exemplo, a i ntrodução de venezianas na cavidade de ar (Hong et al., 2019; Islam et al., 2021). Além disso, mais recentemente, investigações consideram a utilização de energia fotovoltaica no sistema, como nos trabalhos de Lin et al. (2019), Irshad et al. (2022) e Charqui et al. (2023); assim como o uso de PCM (Phase Change Materials) na camada de elevada massa térmica (Sheikholeslami & Al-Hussein, 2023; Zhou & Razaqpur, 2024) e a utilização de água na PT (Chen et al., 2025).

A partir de uma busca com o termo 'simulation trombe wall', na plataforma Science Direct nos campos relativos a título, resumo e palavra-chave, 60 estudos foram reportados entre os anos de 2018 e 2024, sendo um realizado na América Latina (Facelli Sanchez & Mercado Hancco, 2024). Isso pode ser explicado, parcialmente, pela baixa demanda de aquecimento de tais países em comparação ao clima europeu e asiático. De forma mais específica, no Brasil ainda são poucos os estudos sobre a PT, e os que existem geralmente a abordam como parte de um objeto arquitetónico existente (Luccas & Matoski, 2023; Monteiro, 2016).

Um dos estudos nacionais desenvolvido por Krüger et al. (2013) abordou a eficiência da PT na cidade de Curitiba (zona bioclimática 1). O estudo analisou dois ambientes — um equipado com PT e outro sem o sistema — por meio de medições in loco para fins comparativos. Os resultados indicaram que o sistema requer poucas adaptações para se mostrar eficiente durante o inverno em clima subtropical. Além disso, a alta altitude solar no verão contribui para evitar o superaquecimento do ambiente nessa estação. Os autores destacam que, no inverno, uma superfície vertical voltada para o norte recebe aproximadamente 20% mais radiações solares do que uma superfície horizontal. No verão, entretanto, a situação se inverte: uma superfície horizontal passa a receber cerca de 15% mais radiação que uma vertical voltada ao norte.

Embora a maioria dos estudos tenha foco sobre o comportamento do sistema durante a estação de aquecimento, há ainda poucos casos que analisaram o comportamento da PT em climas amenos e quentes. Nessas condições, o foco deveria estar na prevenção ou neutralização do risco de sobreaquecimento. No entanto, os estudos existentes sugerem limitar-se a apresentar recomendações gerais, quantificando raramente o desempenho de diferentes soluções aplicadas ao sistema (Simões et al., 2021). Assim, evidencia-se a necessidade de ampliar as investigações sobre a aplicação da PT nesses climas, especialmente no hemisfério sul, considerando ambientes naturalmente ventilados. Nesse sentido, o presente estudo visa analisar, por meio de simulações computacionais, o impacto da presença e das dimensões dos respiradouros na camada interna de uma PT sobre o desempenho térmico de um ambiente, considerando tanto os períodos frios quanto os quentes.

Soluções para Paredes Trombe em Condições Climáticas Amenas e Quentes

Revisões de literatura (Monghasemi & Vadiee, 2018; Saadatian et al., 2012; Sergei et al., 2020) que consideram a aplicabilidade das PT têm indicado que a maioria dos estudos é ainda feito em países da Europa e Ásia, com o foco em análises que consideram climas frios severos. No entanto, há também estudos desenvolvidos em regiões que demandam resfriamento no verão, onde se percebe que a PT não é utilizada na sua forma convencional em virtude da possibilidade de superaquecimento. Assim, tendo em vista que o seu desempenho depende de detalhes de projeto, algumas estratégias alternativas à parede convencional/tradicional são investigadas para mitigar superaquecimento em estações mais quentes.

No Marrocos, Mabrouki et al. (2023) aplicaram duas técnicas conforme a estação climática: para o verão, foi incorporado um dispositivo de sombreamento exterior na PT que se prolonga da laje de cobertura para evitar a incidência de radiação e, portanto, superaquecimento no ambiente; e para os períodos frios, foi incorporado PCM na camada sólida para otimizar a absorção e a condução térmica.

Outra estratégia para dias mais amenos e quentes é a incorporação de uma chaminé solar na PT. Esse dispositivo opera por meio da convecção natural, impulsionada pela diferença de densidade do ar para gerar fluxos ascendentes na cavidade, o que promove o resfriamento dos ambientes internos (Jing et al., 2015). No Irã, Rabani et al. (2019) desenvolveram um sistema híbrido combinando a Parede Trombe (PT) com uma chaminé solar, cuja cavidade apresenta fechamento de vidro nas laterais, o que permite a incidência da radiação solar proveniente de três orientações. Nesse estudo, foi recomendado que a camada interna não possua a espessura usualmente adotada (superior a 30 cm), sendo 20 cm considerada adequada para evitar o superaquecimento do ambiente. Os resultados indicaram que o modelo idealizado apresentou desempenho superior ao convencional, promovendo uma melhoria de aproximadamente 8,6% nas cargas para resfriamento durante o verão.

Outras soluções consideradas por Charqui et al. (2023) foram a utilização da PT com água no interior da camada interna, colocação de filme refletor e vidros duplos na camada externa e concluíram que a eficiência do modelo otimizado pode chegar a 46% e o intervalo de tempo para ocorrer a transferência do fluxo de calor a partir da sua incidência na fachada pode chegar a aproximadamente 7h no verão.

Outra abordagem que vale a investigação em climas menos extremos é a inserção de aberturas na camada interna da PT. Considerando o clima mediterrâneo de Évora, Portugal, Simões et al. (2021) testaram modelos de respiradouros para ventilação, além de dispositivos de sombreamento em uma PT em diferentes localidades em Portugal. Como resultados, os autores identificaram que desempenhos semelhantes em termos de resfriamento natural foram obtidos usando diferentes combinações de dimensionamentos das aberturas na camada interna da PT. Os resultados indicaram ainda que nas localidades mais a sul, a inclusão da ventilação noturna levou a uma diminuição das necessidades de refrigeração.

Embora os benefícios da Parede Trombe (PT) como solução passiva para climas frios e severos sejam amplamente reconhecidos, seu desempenho em regiões de clima mais ameno — com verões quentes — ainda carece de investigações mais aprofundadas que viabilizem sua aplicação. Algumas estratégias podem ser adotadas para mitigar ou minimizar o risco de superaquecimento em determinados períodos do ano, como a inserção de respiradouros na camada interna da fachada. No entanto, ainda não está plenamente estabelecido o impacto da presença e das dimensões dessas aberturas sobre os processos convectivos e, consequentemente, sobre o controle da transferência de calor para o ambiente interno.

Este artigo foi estruturado em cinco seções. A primeira apresenta uma revisão de estratégias adaptativas da Parede Trombe (PT) em climas amenos e quentes. Na segunda parte, são detalhados os procedimentos metodológicos adotados, com foco na modelagem computacional e na caracterização dos modelos simulados. Na terceira seção descrevem-se os resultados obtidos nas simulações, organizados conforme as condições sazonais analisadas. Em quarto lugar, aborda-se uma discussão sobre o desempenho térmico das diferentes configurações  da PT. Por fim, no quinto lugar são apresentadas as considerações finais, destacando as contribuições do estudo e implicações para o projeto arquitetónico em regiões de clima ameno.

METODOLOGIA

Modelagem e Simulação

O modelo de referência para simulação neste estudo consiste em um ambiente com dimensões 5 m * 5 m * 3 m (comprimento * largura * altura) que possui uma abertura na face sul total livre de 2 m² (Figura 2). A PT foi modelada em toda a superfície da parede voltada para a face norte. Em todos os casos testados, incluindo o modelo de referência sem PT, as configurações de materiais do ambiente foram as mesmas, conforme Tabela 1, alterando somente a presença e a dimensão dos respiradouros da camada interna da PT nos casos alternativos. O modelo e os materiais utilizados foram definidos com base nas indicações dos estudos de Rabani et al. (2019) e Sergei et al. (2020).

O vidro selecionado para o modelo e as medidas da PT foram definidas a partir dos resultados de Sergei et al. (2020), que indica que a proporção ideal da espessura da cavidade entre o vidro e a parede sólida é de cerca de 1/10 da altura da parede. Assim, para o modelo simulado neste estudo, a espessura da cavidade foi de 30 cm. Para o material da camada interna, cuja transmitância é de 3,12, foi utilizado o concreto de 20 cm, conforme indicações de Rabani et al. (2019), uma vez que paredes mais espessas mantêm temperaturas mais altas e por mais tempo (Alharbi et al. 2022). Para a camada externa foi configurado vidro duplo de 6 mm, conforme Sergei et al. (2020).

Como o ambiente foi projetado para ventilação natural, e visando garantir uma boa circulação de ar independentemente de seu uso, a abertura voltada para a face sul foi configurada para permanecer 100% aberta entre 8h el8h ao longo de todo o ano. Já os respiradouros foram definidos para permanecerem 100% durante todo o tempo. O modelo foi configurado sem ocupação. Quanto à variação na dimensão dos respiradouros experimentados, foram definidos modelos com aberturas de 10%, 17,5% e 30,5% relativas à superfície da camada interna da PT. Assim, as dimensões e as taxas de abertura dos modelos testados foram definidas conforme Tabela 2. Em todos os casos, dois respiradouros de mesma largura (4,4 m) foram configurados; um a 40 cm do piso, e outro no topo, a 40 cm da cobertura.

As simulações, foram realizadas no software Design Builder 7.7.2.006 por meio do componente AirflowNetwork, pelo modo 'Calculated'. Nesse modo de configuração, a ventilação natural e a infiltração são calculadas com base nas aberturas e frestas presentes, flutuabilidade térmica e diferenças de pressão causadas pelo vento. As temperaturas do soloforam consideradas em 18 °C para as duas cidades, com base na média anual da temperatura do ar, subtraída de 2°C. Essa abordagem segue a afirmação de Givoni (1998), segundo a qual a temperatura média anual do solo tende a estabilizar próxima à média anual do ar.

Cidades simuladas

As cidades avaliadas foram determinadas a partir das zonas bioclimáticas que necessitam de "aquecimento solar da edificação", conforme a norma NBR 15220-3 (Associação Brasileira de Normas Técnicas, 2005). Vale destacar que as zonas bioclimáticas mais frias do país (ZB1 e ZB2) não foram incluídas neste estudo, restringindo seu escopo às regiões de clima considerado ameno. Assim, os modelos foram avaliados considerando as zonas bioclimáticas 3 e 4. Foram determinadas cidades com diferentes latitudes, com dados climáticos disponíveis e com características climáticas diferentes. Dessa forma, foram utilizados os arquivos climáticos de 2016 obtidos pelo INMET (Instituto Nacional de Meteorologia, 2016) das cidades de Juiz de Fora-MG, (Lat.: 21° 45' 51"', Long.: 43° 20' 59"'), caracterizada por clima com verão e inverno bem definidos, e Brasília-DF (Lat.: 15° 47' 47"', Long.:47^o 56'47"'), caracterizada por um clima árido.

A Figura 3 apresenta as médias mensais de temperatura do ar e radiação global para as cidades de Juiz de Fora e Brasília. Em Juiz de Fora, no mês de janeiro, a média da temperatura do ar é de 20 °C e esse valor cai para 16 °C em julho; enquanto em Brasília esses valores são de 21,6 °C e 17,8 °C, respectivamente. Em relação à umidade do ar, Brasília é uma cidade com o período de inverno mais seco. Assim, as médias mensais de umidade relativa do ar em janeiro e junho são 84,7% e 64,8%, enquanto em Juiz de Fora esses valores são 85,5% e 69,6%.

Apresentação dos resultados

Para a avaliação de desempenho do sistema, os resultados de temperatura do ar interno da edificação foram comparados durante duas semanas de inverno e de verão dos dias 15 a 21 dos meses de janeiro e de julho. A temperatura do ar em Juiz de Fora (ZB3) durante o período de inverno avaliado (15 a 21 de julho) varia de 11 °C a 24 °C, enquanto em Brasília (ZB4) esses valores variam de 13 °C a 25 °C. Já na semana de verão simulada (15 a 21 de janeiro), Juiz de Fora possui temperaturas que variam de 15° C e 28° C; enquanto Brasília varia de 18 °C a 30 °C.

Para avaliar a eficácia do sistema, um dia de verão e de inverno foram detalhados para compreender o efeito da amplitude térmica nos modelos. Os dias determinados consideraram os dias mais frios e quentes de cada cidade durante os períodos analisados. Assim, são apresentados os resultados nos dias 19 de janeiro e 15 de julho para Juiz de Fora e 21 de janeiro e 15 de julho para Brasília. Os resultados de temperatura do ar internos também foram comparados à temperatura do ar externo (dry bulb temperature).

Para possibilitar uma análise da viabilidade de adoção do sistema nesse tipo de clima, foi incluída uma avaliação do conforto térmico adaptativo, baseada nos critérios da norma ASHRAE 55 (ASHRAE, 2017). Essa avaliação considerou a temperatura média externa dos dias anteriores aos analisados.

RESULTADOS

Efeito da PT no Período de Inverno

A Figura 4 apresenta as variações da temperatura do ar no ambiente interno para os modelos testados nos dias de inverno e verão avaliados, comparando-as com a temperatura do ambiente exterior. Os casos avaliados nas duas zonas bioclimáticas resultaram em comportamentos parecidos. No período de inverno, a inserção da PT tradicional sem aberturas aumentou a temperatura do ambiente interno em cerca de 0,9 a 1,6 °C em relação ao caso sem PT em Juiz de Fora e em cerca de 1,3 a 2,7 °C em Brasília.

Os modelos com respiradouros também resultaram em aumento da temperatura do ambiente interno. Mesmo no período de inverno, quando a temperatura do ar externo é relativamente baixa, os ambientes com respiradouros  apresentam temperaturas mais elevadas em comparação aos ambientes sem esse recurso, especialmente nos momentos mais frios do dia, como à noite e pela manhã. Em Juiz de Fora, essa diferença chega a 2,6 °C, enquanto em Brasília atinge até 2,9 °C. Isso pode ser justificado pelos ganhos de calor convectivos vindos da cavidade nos momentos mais quentes do dia, em que há radiação solar incidente na fachada norte.

Outro resultado importante é que não foram observadas diferenças expressivas nas temperaturas de ambientes em modelos que variam as dimensões dos respiradouros. Essas variações foram entre 0,1 e 1,6 °C tanto em Juiz de Fora (ZB3) quanto em Brasília (ZB4) durante o período de inverno analisado.

De forma mais detalhada, a Figura 5 apresenta as temperaturas do ar do ambiente interno ao longo de um dia de inverno para (a) Juiz de Fora (ZB3) e (b) Brasília (ZB4). Observa-se um atraso no aumento da temperatura do ar interno em relação à temperatura externa, além de uma menor flutuação térmica ao longo do dia no ambiente interno. Nesse dia mais frio, os casos com parede simples e com PT, mas sem respiradouros tiveram comportamentos semelhantes ao pico de temperatura interna no dia abaixo da temperatura do ar exterior. Por outro lado, a presença dos respiradouros torna o ar interno mais aquecido, embora com resultados semelhantes entre os modelos com diferentes dimensões, conforme já mencionado.

Efeito da Parede Trombe no Período de Verão

No período de verão, as temperaturas do ar do ambiente interno para o modelo com PT também são maiores que o caso sem PT para os momentos considerados (Figura 6). Contudo, as diferenças variam entre 0,1 e 0,6 °C em Juiz de Fora (ZB3) e 0,3 e 1,2 °C em Brasília (ZB4). Isso indica que no período de verão, embora haja um aumento da temperatura com a inserção da PT, esse aumento é mais ameno que no período de inverno. Isso pode ser explicado pela maior altura solar no verão, resultando em menor radiação incidente na PT. Dessa forma, os ganhos de calor são positivamente amenizados nesse período, considerando os climas estudados.

Foi observado ainda que, diferentemente do inverno, os casos com e sem respiradouros resultaram em temperaturas do ar interno mais próximas, com uma diferença máxima de 0,7 °C em Juiz de Fora e 1 °C em Brasília. Como nesse momento do ano a radiação incidente diretamente na fachada é menor, o efeito da flutuação térmica também tende a ser menor e, portanto, as trocas de massas de ar para os casos com respiradouro podem ser menos expressivas que no inverno. Isso resulta em menores ganhos de calor convectivos para o ambiente interno.

Em relação às diferenças encontradas para os casos com respiradouros de diferentes dimensões, em Juiz de Fora (ZB3) a diferença máxima de temperatura do ar do ambiente interno resultante foi de 2,3 °C, enquanto em Brasília (ZB4) esse valor atingiu 1 °C. Em Juiz de Fora, essa relativa alta diferença de temperatura foi atingida em um dia de queda de temperatura (21 de janeiro), conforme mostrado na Figura 6.

A Figura 7 apresenta as variações da temperatura do ar ao longo de um dia no verão para as duas cidades avaliadas. Da mesma forma que no dia mais frio, a presença da PT promoveu uma menor amplitude térmica no ambiente interno, comparada ao meio exterior. Porém, diferentemente do inverno, em todos os casos a temperatura interna ficou mais baixa que o exterior nas horas mais quentes do dia, sendo ainda mais evidente em Brasília, onde a temperatura do ar externo atingiu valores mais altos.

Condições de Conforto Térmico

As Tabelas 3 e 4 apresentam as porcentagens de horas em conforto e desconforto por frio e calor em cada caso analisado. No período de inverno analisado em Brasília, a inserção da PT diminuiu expressivamente as horas em desconforto por frio. Contudo, nos modelos com respiradouros, houve um aumento das horas em desconforto por calor, que atingiram 12% do tempo para o caso com respiradouros que ocupam 17,5% da fachada. Isso pode ser devido às trocas de massas de ar entre a cavidade e o interior. O ar mais quente da cavidade contribuiu para o aumento da temperatura do ar.

Apesar da preocupação sobre o risco de superaquecimento gerado pela PT em momentos mais quentes do ano, no verão em Brasília, os dados indicaram um relativo baixo aumento — máximo de 6% — nas horas de desconforto por calor nesse período.

Em Juiz de Fora, onde o inverno é mais rigoroso, a inserção da PT mostrou-se eficaz na mitigação do desconforto térmico por frio, diminuindo em cerca de 50% o número de horas com desconforto. Esse desempenho positivo ocorre mesmo na presença de aberturas na camada interna da PT, que permitem trocas de ar entre a cavidade e o ambiente. Dessa forma, nos períodos frios, o sistema atua eficientemente no aquecimento passivo dos ambientes.

No verão em Juiz de Fora, também há episódios de desconforto térmico por frio — especialmente em períodos com baixa incidência de radiação solar. Nesses casos, o uso da PT contribuiu para reduzir as horas de desconforto. Os percentuais variaram de 13% em ambientes com fachada convencional para somente 2% em ambientes com PT sem respiradouros, resultando em taxas de conforto térmico de até 93% no modelo com PT.

DISCUSSÕES

Vale observar que o processo de condução de calor em uma parede simples ocorre devido à diferença de temperatura entre suas faces. Nesse caso, parte do calor que fica retido nessa parede é removida pelo lado externo devido aos processos convectivos resultantes do movimento do vento próximo a essa parede. Já no caso com PT, a cavidade funciona como um efeito estufa, com aumento da temperatura do ar estacionado em frente à parede conectada ao ambiente interno. Como o ar próximo a essa parede está mais quente, a diferença de temperatura é maior entre os dois lados e, portanto, mais calor vai ser conduzido para o interior do ambiente. Isso explica o maior potencial de aquecimento passivo da PT em relação à parede convencional.

Além disso, é importante mencionar que a radiação solar influenciará diretamente no calor transferido. Assim, os momentos de maior aumento de temperatura do ar no modelo com PT, em comparação ao modelo sem PT em Brasília, podem ser explicados pela incidência da radiação solar. Em áreas mais secas, como Brasília, mais radiação direta sobre a fachada favorece a formação de uma cavidade com ar mais quente. O mesmo mecanismo pode explicar as diferenças de resultados em relação ao inverno e ao verão. No período de verão, com a altura solar mais alta, há menor radiação incidente na PT.

Os resultados obtidos em relação ao aumento da temperatura são similares aos encontrados e explicados por autores em diferentes contextos climáticos. Bevilacqua et al. (2019), por exemplo, não identificaram aumento significativo na demanda por refrigeração durante o verão. Monteiro (2016) observou um potencial de resfriamento diurno no ambiente com PT devido ao atraso térmico dos ganhos de calor, que ocorreram ao final da tarde. O estudo de Cavalcanti e Caram (2016) também obteve redução de temperatura interna do ambiente com o sistema, porém seu modelo contava com uma abertura na fachada envidraçada para promover a ventilação cruzada no verão. Essas variações nos resultados podem ser explicadas entre as diferenças dos modelos utilizados e às condições climáticas locais.

Os resultados indicaram ainda que o aumento nas dimensões dos respiradouros não implica importantes ganhos ou perdas térmicas no ambiente devido à PT. Isso pode ser devido à baixa altura da PT considerada, o que não permite uma expressiva diferença de temperatura entre o ar na base e no topo da cavidade. Assim, a movimentação do ar na cavidade, por consequência, entre a cavidade e o ambiente interno, não é suficiente para promover expressivos ganhos ou perdas de calor. É possível que essa variação nas dimensões seja mais efetiva em edificações de maior altura. Vale ressaltar ainda que o maior aumento da temperatura do ar interno no dia mais frio de verão pode ser explicado pela diferença de temperatura gerada e, portanto, de pressão entre o ar da cavidade e o ar no ambiente interno. Como consequência, a flutuação térmica promovida na cavidade resultou na entrada de ar pelo respiradouro, gerando um ganho expressivo de calor no ambiente interno, explicando assim, o aumento da temperatura do ar.

Em relação a casos de respiradouros, em Portugal, por exemplo, Simões et al. (2021) observaram desempenhos semelhantes em termos de resfriamento natural que foram obtidos usando diferentes combinações de dimensionamentos das aberturas na camada interna da PT. No Brasil, os estudos de Monteiro (2016), Cavalcanti e Caram (2016) e Ziebell e Aymone (2020) destacaram que a troca de ar é uma característica relevante para que o sistema trombe possa manter mais dias do ano na faixa de conforto térmico, pois a troca de massas associadas à radiação solar proporciona um ganho de temperatura mais rápido que a irradiação do calor da camada sólida isoladamente.

Os resultados de conforto indicaram que a PT contribui para um desempenho satisfatório do ambiente no inverno, devido à sua capacidade de captar e armazenar calor solar durante o dia, liberando-o gradualmente para o interior, seja por meio de radiação ou por ações convectivas. Dessa forma, os resultados reafirmam as observações de Krüger et al. (2013) e as estratégias sugeridas por Simões et al. (2021) para climas amenos - o projeto adequado, com controle dos fluxos de ar, é essencial para garantir o desempenho positivo da solução. Ademais, as altas taxas de conforto no período de verão reforçam a eficácia da PT em promover conforto térmico mesmo durante os períodos mais quentes do ano, demonstrando que, ainda que haja aberturas para o ambiente interno, o sistema mantém sua capacidade de moderação térmica.

Dessa forma, observou-se que nos climas estudados, a PT não só melhora o desempenho térmico do ambiente no inverno, diminuindo as horas de desconforto por frio, como também não compromete de maneira expressiva o conforto térmico no verão. Isso indica que, quando o uso do sistema é projetado com dimensões e aberturas adequadas, consegue evitar o risco de superaquecimento, conforme o sugerido em outros estudos (Mabrouki et al., 2023; Sergei et al., 2020).

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Este estudo teve como objetivo verificar o impacto de aberturas na camada interna de uma parede trombe (PT) no desempenho térmico de um ambiente em períodos frios e quentes em duas cidades situadas em zonas bioclimáticas amenas brasileiras (Juiz de Fora-MG - ZB3 e Brasília-DF — ZB4).

Os casos avaliados nas duas zonas bioclimáticas resultaram em comportamentos parecidos. O sistema de PT, em seu formato mais convencional — sem respiradouros que promovam a troca de ar entre a camada de ar e o ambiente—, promoveu a elevação das temperaturas do ar no ambiente interno nas duas cidades avaliadas, tanto no inverno quanto no verão. Esse aumento, no entanto, foi mais expressivo no inverno. Assim, no período de verão, embora haja um aumento da temperatura com a inserção da PT, esse aumento é mais ameno que no período de inverno e, dessa forma, os ganhos de calor são positivamente amenizados nesse período, considerando os climas estudados. Assim, a inserção da PT tende a amenizar as flutuações de temperatura ao longo do dia, diminuindo as horas de desconforto por calor. Isso indica que a Parede Trombe, para as latitudes e condições climáticas consideradas, promove maiores ganhos de calor no inverno do que no verão, sendo uma estratégia a ser considerada para climas com esta característica.

Em relação aos casos com respiradouros, não foram observadas diferenças significativas na temperatura dos ambientes dos modelos que variam as dimensões dos respiradouros, mesmo diante de variações entre 10 e 30% na área da fachada. Essa característica pode conferir maior flexibilidade ao projetista na adoção e integração do sistema, ampliando as possibilidades de aplicação em diferentes contextos arquitetônicos e condições climáticas.

Assim, os resultados indicaram que no clima ameno, a utilização da PT pode melhorar o desempenho térmico dos ambientes durante o inverno, ao reduzir as horas de desconforto por frio, sem comprometer de forma relevante as condições de conforto térmico no verão. Esses resultados evidenciam que, quando adequadamente dimensionado e equipado de aberturas estrategicamente posicionadas, o sistema apresenta potencial para mitigar riscos de superaquecimento, favorecendo a manutenção do conforto térmico ao longo de todo o ano.

Como desdobramento desta pesquisa, sugerem-se futuras investigações que explorem o desempenho da Parede Trombe em edificações de maior porte ou com diferentes alturas de fachada, a fim de verificar se a variação na dimensão dos respiradouros teria impacto mais significativo nos processos convectivos. Também seria relevante realizar análises que considerem a ocupação real dos ambientes, variações sazonais mais amplas e estratégias combinadas com outras soluções passivas, como sombreamento, ventilação cruzada ou integração com sistemas fotovoltaicos. Essas linhas de pesquisa podem ampliar a aplicabilidade do sistema em diferentes contextos arquitetônicos e climáticos.

CONTRIBUIÇÕES E AGRADECIMENTOS Os autores deste trabalho realizaram as seguintes contribuições: Naiara Vilela Costa: concepção do estudo, design experimental e coleta de dados; Klaus Chaves Alberto: escrita, revisão crítica do artigo e análise dos dados; Sabrina Andrade Barbosa: supervisão, revisão crítica do artigo e interpretação dos resultados. Os autores declaram que não há conflitos de interesse relevantes em relação à investigação apresentada. O presente trabalho foi realizado com apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG) da coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior— Brasil (CAPES) e do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).

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