Pareti fotovoltaiche e muri solari passivi possono collaborare per massimizzare l’efficienza energetica degli edifici. Il concetto di unire l’architettura passiva con la produzione di energia attiva ha portato alla creazione del Muro di Trombe-Fotovoltaico, un sistema che sfrutta l’energia solare per generare elettricità e calore per l’abitazione. Questa innovativa soluzione è stata sviluppata per la prima volta da scienziati cinesi nel 2005, che hanno integrato celle fotovoltaiche in una parete di Trombe. Da allora, sono state condotte numerose ricerche per ottimizzare le prestazioni di questo sistema ibrido, testando nuovi materiali, mezzi porosi e l’aggiunta di ventole.
Un recente studio condotto dall’Università Al-Kitab in Iraq ha cercato di ottimizzare la quantità di radiazione solare incidente sulla facciata esterna del Muro di Trombe-Fotovoltaico al fine di aumentarne l’efficienza complessiva. Per comprendere i risultati di questa ricerca, è necessario capire come funziona il Muro di Trombe. Questo sistema solare passivo, inventato alla fine del 1800 ma reso famoso negli anni ’70, funziona come una sorta di grande batteria. Durante il giorno, la parete assorbe il calore solare e lo rilascia gradualmente nel corso del tempo. Il muro è realizzato con materiali ad alta captazione solare e dipinto di nero per assorbire meglio le radiazioni. Davanti alla parete è installata una superficie vetrata, creando un’intercapedine di circa 5 cm.
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Il Muro di Trombe fornisce calore all’abitazione in due modi. Innanzitutto, assorbe e accumula la radiazione solare, irradiando il calore al resto della casa finché la temperatura del muro è superiore a quella dell’ambiente interno. In secondo luogo, durante l’inverno, l’aria nell’intercapedine si riscalda e sale, creando una corrente di convezione che porta l’aria calda all’interno dell’abitazione. Allo stesso tempo, l’aria fresca proveniente dalla stanza interna viene aspirata attraverso le prese del pavimento. Questo sistema può anche essere utilizzato per raffrescare l’abitazione durante l’estate, utilizzando l’energia termica immagazzinata per creare correnti di convezione.
L’integrazione della tecnologia fotovoltaica con il Muro di Trombe ha dimostrato di poter migliorare l’efficienza complessiva del sistema. Tuttavia, i sistemi ibridi di questo tipo spesso soffrono di basse prestazioni. Gli scienziati iracheni hanno cercato di affrontare questo problema posizionando specchi riflettenti su entrambi i lati della faccia anteriore del sistema FV/TW. Inoltre, hanno aggiunto due ventole sotto ciascuna camera e uno scambiatore di calore dietro uno dei pannelli fotovoltaici, insieme a una pompa per far circolare l’acqua all’interno del sistema.
L’approccio dell’Università Al-Kitab non è completamente nuovo, ma il team ha fatto progressi significativi nello studio dell’angolo ottimale per le superfici riflettenti. Hanno testato angoli di 30, 45 e 60 gradi al fine di massimizzare la resa elettrica e termica del sistema. I risultati hanno indicato che l’utilizzo di ventole in corrente continua insieme agli specchi e all’acqua che scorre attraverso lo scambiatore di calore migliora le prestazioni complessive del Muro di Trombe-Fotovoltaico. In particolare, l’angolo migliore per gli specchi è di 30 gradi quando si utilizza il raffreddamento ad acqua. Questa configurazione consente di ottenere la massima efficienza elettrica giornaliera, pari al 13,86%. Inoltre, i test hanno confermato che l’efficienza termica del sistema che utilizza due fluidi di raffreddamento è la più alta rispetto ad altri casi valutati.
In conclusione, l’integrazione della tecnologia fotovoltaica con il Muro di Trombe può portare a un significativo miglioramento dell’efficienza energetica degli edifici. Lo studio condotto dall’Università Al-Kitab in Iraq ha dimostrato che l’utilizzo di specchi riflettenti, ventole e uno scambiatore di calore può ottimizzare le prestazioni complessive del sistema. Questi risultati potrebbero aprire la strada a nuove soluzioni per l’architettura sostenibile e l’efficienza energetica.
