O aquecimento solar existe na arquitetura desde os tempos antigos, quando as pessoas usavam paredes de adobe e pedra para reter o calor durante o dia e liberá-lo lentamente à noite. Em sua forma moderna, no entanto, o aquecimento solar foi desenvolvido pela primeira vez na década de 1920, quando arquitetos europeus começaram a fazer experiências com métodos solares passivos em habitações em massa. Na Alemanha, Otto Haesler, Walter Gropius e outros projetaram os apartamentos esquemáticos Zeilenbau, que otimizavam a luz solar e, após a importação das "habitações heliotrópicas" aos EUA, a escassez de combustível em tempo de guerra durante a Segunda Guerra Mundial rapidamente popularizou o aquecimento solar passivo. Variações desse sistema proliferaram em todo o mundo, mas foi somente em 1967 que a primeira parede Trombe foi implantada pelo arquiteto Jacques Michel em Odeillo, França. Batizado em homenagem ao engenheiro Felix Trombe, o sistema combina vidro e um material escuro que absorva calor para conduzi-lo lentamente para dentro da casa.
A parede Trombe padrão abrange um painel de vidro com aproximadamente 2 a 5 centímetros de uma parede de alvenaria escura de 10 a 41 centímetros de espessura, geralmente feita de tijolos, pedra ou concreto. O calor solar passa pelo vidro, é absorvido pela parede de massa térmica e, em seguida, é liberado lentamente para dentro da casa. Enquanto a radiação solar direta tem um comprimento de onda mais curto e, portanto, é facilmente conduzida através do vidro, o calor reemitido da massa térmica assume a forma de radiação de comprimento de onda mais longo, que não pode passar pelo vidro tão facilmente. Esta propriedade da radiação solar, descrita pela lei de deslocamento de Wien, retém o calor entre o painel de vidro e a parede de alvenaria, permitindo que a parede Trombe absorva efetivamente o calor enquanto limita sua reemissão para o meio ambiente. Além disso, como o painel de vidro fica apenas na parte externa da parede, o calor pode passar desinibido para o interior da casa, um processo que normalmente leva entre 8 e 10 horas para uma parede de Trombe com 20 centímetros de espessura. Normalmente, isso significa que a parede absorve calor durante o dia e o reemite lentamente para a casa à noite, reduzindo drasticamente a necessidade de aquecimento convencional.
Junto com suas funções de aquecimento passivo, frequentemente cumprem funções de suporte de carga. Para maximizar o ganho solar, o lado envidraçado da parede normalmente fica voltado para o Equador, o que permite que a parede capte mais sol durante o dia e durante o inverno. Diferentes materiais, dimensões, cores e outras alterações também podem afetar a eficiência do sistema de parede Trombe.
Uma variação comum é a parede Trombe ventilada, que complementa a condução natural da massa térmica com convecção facilitada por ventilação. Os respiradouros são colocados na parte superior e inferior do espaço entre o painel de vidro e a parede de alvenaria. À medida que o ar nesse espaço é aquecido, ele sobe para a ventilação superior, que o redireciona para a casa. Ao mesmo tempo, o ar frio de dentro da casa passa pela ventilação inferior para esse espaço, onde é aquecido e, posteriormente, redirecionado de volta para a casa pela ventilação superior.
Outro exemplo é a “Drum Wall”, desenvolvida por Steve Bare, que usa água como massa térmica em vez de concreto ou pedra. Recipientes de aço escurecidos, como tambores de óleo, são cheios de água e empilhados atrás do painel de vidro. Como a água tem uma capacidade de calor maior do que a alvenaria, este sistema teoricamente absorve o calor de forma mais eficiente do que a parede Trombe comum.
Alterações em menor escala também podem melhorar a eficácia da parede Trombe. Por exemplo, os arquitetos costumam aplicar uma barreira radiante ou superfície seletiva - geralmente uma lâmina de metal colocada na superfície externa da parede de alvenaria - para obter melhores resultados. A lâmina possui alta absorvência, o que permite absorver grandes quantidades de luz solar e transformá-la em calor, mas também possui baixa emissividade, o que impede que esse calor seja reemitido de volta para o vidro. Se a lâmina for uma barreira radiante desenrolável, ela pode ser usada para reduzir a perda de calor noturna e o ganho de calor no verão especificamente. Combinado com um dispositivo de sombreamento como uma saliência da cobertura, o superaquecimento durante as estações mais quentes pode ser reduzido drasticamente.
Finalmente, a especificação cuidadosa de cor, dimensão e material também pode otimizar a eficiência da parede Trombe. A espessura da parede de alvenaria deve variar com o material preciso usado: materiais mais condutores transferirão calor mais rapidamente, o que pode ser compensado projetando paredes mais espessas. Os arquitetos também podem pintar a parede de alvenaria de preto para aumentar sua capacidade de absorção ou usar vidro de alta transmissão para maximizar os ganhos solares. No entanto, os clientes podem querer que a parede de alvenaria seja menos opaca para permitir que a luz do dia entre em casa, exigindo que os designers equilibrem o apelo estético e a eficiência. Os arquitetos também podem usar vidro padronizado para obscurecer a massa térmica, embora essa escolha não sacrifique a transmissividade.
Embora os primeiros inovadores das habitações heliotrópicas provavelmente não estivessem considerando a mudança climática, os sistemas de aquecimento solar passivo como a parede Trombe são altamente atraentes hoje por seu baixo uso de energia e relativa sustentabilidade. Um estudo realizado pelo Laboratório Nacional de Energia Renovável no Centro de Visitantes do Parque Nacional Zion revelou que 20% do aquecimento anual do edifício era fornecido pela parede Trombe. Claro, os arquitetos que projetam com uma parede do tipo devem superar certas desvantagens estéticas, especialmente em relação à iluminação. A penumbra da parede opaca voltada para o equador pode ser compensada por claraboias, janelas adjacentes e iluminação artificial adequada. A parede Trombe também é um sistema altamente dependente do clima, o que significa que a localização e as variações climáticas podem impactar negativamente a eficácia da parede. No entanto, se essas preocupações forem tratadas de forma adequada, este sistema pode melhorar drasticamente a eficiência energética de uma estrutura - e até mesmo reduzir drasticamente os custos de aquecimento.
