Muro di Trombe: cos’è e come funziona

Il muro di Trombe è un sistema solare passivo che permette di sfruttare l’energia solare per la climatizzazione interna degli edifici. Scopri come funziona

I sistemi solari passivi sono l’insieme di tecnologie e accorgimenti costruttivi utili ad assorbire, mantenere e distribuire il calore all’interno degli edifici durante il periodo invernale e proteggersi dalle radiazione solari, aumentando la ventilazione, durante il periodo estivo. Questi sistemi vengono suddivisi in 3 categorie: a guadagno diretto, indiretto e misti.

Tra i sistemi a guadagno indiretto più diffusi rientra il muro di Trombe, una soluzione che sfrutta una parete massiva abbinata a una superficie vetrata per accumulare il calore solare e rilasciarlo gradualmente all’interno degli ambienti. Un sistema a guadagno indiretto è costituito da un elemento trasparente e da un elemento captante di accumulo. L’elemento di accumulo è parte integrante dell’involucro dell’edificio e non permette alla radiazione solare di raggiungere direttamente lo spazio interno. L’elemento captante, invece, intercetta la radiazione solare prima che questa raggiunga l’ambiente interno, accumulando il calore e restituendolo lentamente.

Il muro di trombe viene utilizzato principalmente per ridurre i fabbisogni energetici invernali attraverso l’energia gratuita del sole. Se ottimizzato può, dunque, contribuire in modo significativo al risparmio energetico, arrivando persino alla progettazione di case passive prive di impianti per il riscaldamento.

Per valutare l’impatto di una soluzione di questo tipo, conformemente a quanto previsto dalle attuali norme tecniche di calcolo che prevedono di dichiarare le caratteristiche di queste soluzioni definite elementi speciali, puoi utilizzare un software termotecnico.

Cos’è il muro di Trombe e come funziona?

Il muro di Trombe è un sistema solare passivo a guadagno indiretto progettato per accumulare e rilasciare calore sfruttando la radiazione solare, rientrando tra i principali sistemi solari passivi impiegati nella progettazione bioclimatica. Prende il nome dall’ingegnere francese Félix Trombe, che ne diffuse l’applicazione negli anni ’60, ma il principio fisico su cui si basa è molto più antico: l’accumulo termico in massa muraria esposta al sole.

Il sistema è composto da tre elementi principali:

una parete massiva ad alta inerzia termica (calcestruzzo, laterizio pieno, pietra, adobe);
un’intercapedine d’aria;
una superficie vetrata esterna con funzione di captazione solare e protezione dal vento.

La parete è generalmente orientata a sud (nell’emisfero nord) e presenta una finitura superficiale scura per massimizzare l’assorbimento della radiazione solare. L’intercapedine, compresa tra vetro e massa muraria, crea un effetto serra che innalza la temperatura dell’aria e della superficie accumulatrice.

Il funzionamento combina tre fenomeni fisici:

irraggiamento, per l’assorbimento dell’energia solare;
conduzione, per la trasmissione del calore all’interno della massa;
convezione naturale, per la circolazione dell’aria attraverso aperture regolabili.

L’insieme di questi meccanismi consente alla parete di comportarsi come una vera e propria “batteria termica”, capace di immagazzinare energia durante le ore di irraggiamento e rilasciarla gradualmente quando le condizioni esterne diventano meno favorevoli.

Funzionamento invernale: accumulo e rilascio controllato del calore

Durante la stagione invernale, la radiazione solare attraversa il vetro e viene assorbita dalla parete massiva, che si riscalda progressivamente. L’aria presente nell’intercapedine aumenta di temperatura generando un moto convettivo naturale.

Con l’apertura delle bocchette superiori e inferiori:

l’aria calda sale ed entra nell’ambiente interno;
l’aria più fredda dell’ambiente viene richiamata nell’intercapedine;
il ciclo si autoalimenta fino al tramonto.

Parallelamente, il calore accumulato nella massa muraria viene trasmesso verso l’interno per conduzione, con un ritardo temporale (sfasamento termico) che può variare da 6 a 10 ore in funzione dello spessore e del materiale.

Durante la notte le aperture vengono chiuse. In questa fase il sistema funziona esclusivamente per irraggiamento e conduzione, rilasciando gradualmente il calore accumulato e contribuendo a stabilizzare la temperatura interna.

Funzionamento estivo: strategie di raffrescamento passivo

Nel periodo estivo la gestione della parete di Trombe cambia configurazione per evitare fenomeni di surriscaldamento.

Di giorno:

si attiva un sistema di ombreggiamento (frangisole, schermature mobili o tende);
si aprono le aperture superiori del vetro per favorire l’espulsione dell’aria calda verso l’esterno;
si limita l’apporto diretto di radiazione alla massa muraria.

Di notte, invece, è possibile sfruttare il raffrescamento naturale:

si aprono le bocchette della parete massiva;
l’aria calda interna viene espulsa;
l’aria più fresca notturna attraversa l’intercapedine raffreddando la massa.

In questo modo il sistema può contribuire, se correttamente progettato, alla ventilazione naturale e alla riduzione dei carichi di raffrescamento.

Come realizzare una parete di Trombe: tecniche costruttive e materiali

La corretta progettazione di una parete di Trombe richiede un’attenta valutazione di orientamento, materiali, spessore, ventilazione e caratteristiche del vetro. Non si tratta semplicemente di aggiungere una vetrata davanti a una parete esistente, ma di integrare un sistema passivo all’interno del progetto architettonico, considerando clima, destinazione d’uso e comportamento energetico dell’edificio.

Una progettazione imprecisa può generare surriscaldamento estivo, dispersioni notturne o prestazioni inferiori alle attese. Al contrario, un sistema ben dimensionato può contribuire in modo significativo alla riduzione dei fabbisogni energetici invernali.

Spessore, inerzia termica e materiali

L’elemento centrale del sistema è la parete ad alta inerzia termica, responsabile dell’accumulo e del rilascio graduale del calore.

I materiali più utilizzati sono:

calcestruzzo armato;
laterizio pieno;
pietra naturale;
adobe o terra cruda;
pannelli prefabbricati con materiali a cambiamento di fase (PCM).

Lo spessore varia generalmente tra 30 e 40 cm per soluzioni in calcestruzzo o muratura piena. Spessori inferiori riducono la capacità di accumulo e lo sfasamento termico; spessori eccessivi, invece, possono ritardare troppo il rilascio del calore, compromettendo il comfort serale.

Un parametro chiave è la capacità termica volumica del materiale: maggiore è la densità e il calore specifico, maggiore sarà l’energia immagazzinabile.

La superficie esterna della parete, rivolta verso l’intercapedine, viene generalmente trattata con:

finitura scura (nero o colori ad alta assorbanza);
rivestimenti selettivi ad alta assorbanza solare e bassa emissività (nelle soluzioni più evolute).

Vetro, intercapedine e aperture regolabili

La superficie vetrata svolge una doppia funzione:

captazione solare, grazie all’effetto serra;
protezione dal vento, riducendo le dispersioni per convezione.

Nelle applicazioni contemporanee si utilizzano:

vetri doppi o tripli basso emissivi;
telai a taglio termico;
sistemi con vetro stratificato di sicurezza.

La distanza tra vetro e parete (intercapedine) è generalmente compresa tra 5 e 15 cm.

Un’intercapedine troppo stretta limita il moto convettivo; una troppo ampia può disperdere calore o generare instabilità nel flusso d’aria.

Le aperture di ventilazione sono un elemento determinante. Normalmente si prevedono:

due aperture inferiori;
due aperture superiori;
serrande o sportelli regolabili manualmente o automaticamente.

In configurazioni avanzate, il controllo può essere affidato a:

sensori di temperatura;
sistemi domotici;
attuatori motorizzati.

Orientamento e integrazione nel progetto architettonico

L’orientamento ideale è sud ±15° nell’emisfero nord, per massimizzare l’irraggiamento invernale.

È fondamentale verificare:

l’assenza di ombreggiamenti permanenti;
l’altezza solare stagionale;
l’integrazione con sistemi di schermatura estiva (frangisole, aggetti, tende esterne).

Dal punto di vista costruttivo, la parete di Trombe è più efficace quando viene prevista in fase di progettazione iniziale. L’inserimento successivo su edifici esistenti potrebbe, infatti, comportare difficoltà strutturali, problemi di ponti termici e costi più elevati. Per questo motivo, il sistema va valutato all’interno di una strategia di progettazione bioclimatica complessiva, insieme a isolamento, ventilazione naturale e distribuzione degli ambienti.

Schema e dettaglio costruttivo della parete di Trombe

Dal punto di vista progettuale, la parete di Trombe è un sistema stratificato in cui ogni elemento influisce sulle prestazioni complessive. Una sezione tipo, dall’interno verso l’esterno, comprende:

finitura interna;
parete massiva ad alta inerzia termica (25–45 cm);
superficie assorbente scura lato intercapedine;
intercapedine d’aria (5–15 cm);
vetrata esterna con telaio a taglio termico;
eventuale schermatura solare.

La parete massiva costituisce il cuore del sistema: materiali come calcestruzzo, laterizio pieno o pietra garantiscono elevata capacità termica e uno sfasamento utile per il rilascio serale del calore.

L’intercapedine d’aria deve essere dimensionata in modo equilibrato: troppo ridotta limita il moto convettivo, troppo ampia ne riduce l’efficacia. Nella pratica progettuale, valori compresi tra 8 e 12 cm risultano spesso ottimali.

Le aperture di ventilazione – generalmente due inferiori e due superiori – consentono la circolazione naturale dell’aria in inverno e la gestione del raffrescamento estivo. È fondamentale che siano dotate di serrande a tenuta per evitare dispersioni notturne.

Dal punto di vista esecutivo, particolare attenzione va posta a:

continuità dell’isolamento sulle spallette;
tenuta all’aria del nodo vetro–telaio;
controllo della condensa nell’intercapedine;
integrazione con sistemi di schermatura esterna.

Muro di trombe: le configurazioni più innovative

Sin dalle sue prime applicazioni, questo sistema ha trovato impiego in numerosi edifici e ha subito varie sperimentazioni. Queste continue ricerche e adattamenti hanno portato, nel tempo, alla creazione di configurazioni moderne e avanzate, progettate per migliorarne l’efficienza. Tra le più innovative configurazioni del muro di Trombe, che riguardano sia l’utilizzo di un design innovativo sulla forma del sistema, sia l’utilizzo di materiali e tecnologie di nuova generazione, vi sono:

a zig zag;
con materiali a cambiamento di fase;
con isolamento in aerogel.

Muro di Trombe a zig zag

Il muro di Trombe a zig zag, sviluppato dal team del “Center for Buildings and Thermal Systems” del NREL (National Renewable Energy Laboratory), è stato progettato per mitigare alcuni problemi associati ai muri di Trombe tradizionali, come l’eccessivo accumulo di calore e l’abbagliamento nei giorni estivi.

Questo tipo di muro è composto da tre sezioni: una rivolta a sud e le altre due angolate verso l’interno, formando una struttura a V.

La sezione orientata a sud-est include una finestra che fornisce luce e calore nelle mattine fredde, quando è necessaria un’immediata fonte di calore. La sezione opposta del muro a V è un classico muro di Trombe, destinato all’accumulo di calore da redistribuire durante la notte.

Il design del muro di Trombe a zig zag sfrutta il movimento del sole, che sorge a est e tramonta a ovest. Le finestre rivolte a sud-est captano la luce solare delle prime ore del mattino, offrendo illuminazione naturale e riscaldamento. Durante il pomeriggio, oltre alla parete di accumulo orientata a sud che raccoglie calore per tutto il giorno, entra in funzione la parete esposta a sud-ovest, assorbendo il calore del sole per utilizzarlo nel riscaldamento notturno.

Muro di Trombe con materiali a cambiamento di fase

Il muro di Trombe con materiali a cambiamento di fase (PCM) rappresenta un’innovazione che impiega materiali come sali eutettici o sali idrati, invece dei tradizionali materiali come calcestruzzo, laterizio o adobe.

L’uso di PCM consente di incrementare l’efficienza del muro, poiché questi materiali possono immagazzinare più energia in un volume più piccolo e leggero rispetto ai materiali tradizionali.

Un esempio di muro di Trombe con materiali a cambiamento di fase si trova nella SimbCity House, costruita a Versailles dal team delle Università di Alcalá e Castilla la Mancha per il Solar Decathlon Europa 2014.

Per mantenere una massa del muro di accumulo contenuta ma con un’elevata inerzia termica, i progettisti spagnoli hanno creato un pannello prefabbricato adattabile alla struttura in legno dell’edificio. La finitura interna del pannello include un mix di argilla naturale e un materiale a cambiamento di fase, composto da microcapsule con nucleo di cera, che fungono da accumulatore latente di calore.

Muro di Trombe con isolamento in aerogel

Un altro sistema innovativo prevede l’utilizzo di materiali traslucidi, come l’aerogel, inseriti tra due lastre di vetro protettivo. Questo materiale ha la capacità di immagazzinare calore fino a quattro volte di più rispetto ai materiali isolanti convenzionali, mantenendo al contempo un’elevata traslucidità.

L’isolamento traslucido costituito da aerogel di silice si applica direttamente sull’intonaco nero del muro massivo.

Per evitare il surriscaldamento estivo del muro, è necessario ombreggiare esternamente il materiale trasparente. Questo può essere ottenuto inserendo un telo avvolgibile tra il vetro e lo strato termoisolante, oppure installando un sistema di ombreggiatura esterno al vetro. Numerosi studi hanno dimostrato che l’incorporazione di un isolamento traslucido (TIM) in un sistema di muro di Trombe offre significativi risparmi energetici.

Il più grande muro di trombe con isolamento in aerogel al mondo si trova a Glasgow, in Scozia, presso la Strathclyde University. Qui sono presenti 1040 m2 di isolamento traslucido applicato alle vetrate e il muro di Trombe è installato in quattro edifici che ospitano alloggi per un totale di 376 studenti.

Caso studio: parete ad acqua / sistemi ibridi FV-TW

Una variante meno diffusa ma tecnicamente interessante è la parete di Trombe ad acqua, in cui la massa muraria viene sostituita o integrata da contenitori riempiti d’acqua.

L’acqua possiede una capacità termica superiore rispetto alla maggior parte dei materiali da costruzione, permettendo:

elevato accumulo con spessori ridotti;
rilascio più uniforme del calore;
maggiore rapidità di risposta termica.

I limiti principali riguardano:

complessità costruttiva;
necessità di perfetta tenuta;
integrazione architettonica non sempre semplice.

Nonostante ciò, in contesti sperimentali o in edifici a basso consumo, rappresenta una soluzione ad alte prestazioni.

Pro e contro di un muro di Trombe: vantaggi e svantaggi per la progettazione energeticamente efficiente

La parete di Trombe è uno dei sistemi solari passivi più studiati e sperimentati. Tuttavia, come ogni soluzione tecnologica, presenta vantaggi significativi ma anche limiti progettuali da valutare attentamente.

Vantaggi

Tra i principali punti di forza si possono evidenziare:

riduzione dei consumi energetici invernali, grazie al contributo solare passivo;
stabilità termica interna, favorita dall’elevata inerzia della massa muraria;
semplicità impiantistica, trattandosi di un sistema prevalentemente passivo;
durabilità nel tempo, con manutenzione limitata rispetto a impianti meccanici;
integrazione coerente nei progetti di architettura bioclimatica.

Svantaggi e criticità

Accanto ai benefici, occorre considerare alcune criticità:

rischio di surriscaldamento estivo se non adeguatamente schermata;
dipendenza dalle condizioni climatiche e dall’irraggiamento effettivo;
necessità di una progettazione accurata dei dettagli costruttivi;
limitata efficacia in climi caldo-umidi o in contesti ombreggiati;
possibile incremento dei costi se inserita in edifici esistenti.

Un altro aspetto spesso sottovalutato riguarda la gestione da parte dell’utente: nelle configurazioni manuali, l’apertura o chiusura errata delle bocchette può ridurre l’efficacia del sistema.

In un approccio più ampio orientato alla casa passiva e alla progettazione ecosostenibile, la parete di Trombe rappresenta una delle strategie più consolidate per ridurre i consumi energetici.

La parete di Trombe rappresenta ancora oggi una soluzione efficace di progettazione solare passiva, capace di migliorare il comfort interno e ridurre i consumi energetici se correttamente dimensionata e integrata nell’involucro edilizio.

Come ogni strategia bioclimatica, richiede un’analisi attenta del contesto climatico, dei materiali e del comportamento stagionale dell’edificio.

Per valutare in modo accurato il contributo energetico di sistemi passivi e verificare le prestazioni dell’involucro, è fondamentale affidarsi a strumenti di calcolo dedicati. Per queste ragioni ti consiglio l’utilizzo di uno specifico software per la certificazione energetica che ti aiuterà nella:

progettazione e verifica delle prestazioni energetiche degli edifici,
certificazione energetica APE,
diagnosi energetica,
interventi di riqualificazione ed efficientamento.

FAQ – Muro di Trombe

Cos’è il muro di Trombe e a cosa serve?

Il muro di Trombe è un sistema solare passivo a guadagno indiretto che utilizza una parete massiva e una superficie vetrata per accumulare il calore solare e rilasciarlo gradualmente all’interno degli edifici. Viene impiegato principalmente per ridurre i fabbisogni energetici invernali sfruttando l’energia gratuita del sole.

Come funziona il muro di Trombe?

Il sistema sfrutta tre fenomeni fisici: irraggiamento, conduzione e convezione naturale. La radiazione solare attraversa il vetro e viene assorbita dalla parete massiva, che accumula calore. Questo viene poi rilasciato lentamente verso l’interno, sia per conduzione attraverso la parete sia tramite il moto dell’aria nell’intercapedine.

Quali sono i principali elementi che compongono una parete di Trombe?

Una parete di Trombe è composta da tre elementi principali:

una parete massiva ad alta inerzia termica;
un’intercapedine d’aria;
una superficie vetrata esterna.

Questi elementi lavorano insieme per captare, accumulare e distribuire il calore all’interno dell’edificio.

Come cambia il funzionamento tra inverno ed estate?

In inverno il sistema accumula il calore solare durante il giorno e lo rilascia gradualmente nelle ore serali e notturne. In estate, invece, viene gestito per evitare il surriscaldamento, utilizzando schermature solari e favorendo la ventilazione naturale per espellere l’aria calda.

Quali materiali si utilizzano per realizzare un muro di Trombe?

I materiali più utilizzati sono quelli ad alta inerzia termica, come calcestruzzo, laterizio pieno, pietra e adobe. In soluzioni più avanzate possono essere impiegati anche materiali a cambiamento di fase (PCM), in grado di aumentare la capacità di accumulo termico.

Qual è l’orientamento ideale per una parete di Trombe?

L’orientamento ottimale è verso sud (±15°) nell’emisfero nord, per massimizzare l’irraggiamento solare invernale. È importante evitare ombreggiamenti permanenti e integrare sistemi di schermatura per il periodo estivo.

Quali sono i vantaggi del muro di Trombe?

I principali vantaggi sono:

riduzione dei consumi energetici per il riscaldamento;
maggiore stabilità termica interna;
semplicità impiantistica;
lunga durata e bassa manutenzione;
integrazione nei progetti di architettura bioclimatica.

Quali sono gli svantaggi o i limiti del sistema?

Tra le principali criticità si evidenziano:

rischio di surriscaldamento estivo se non correttamente schermato;
dipendenza dalle condizioni climatiche;
necessità di una progettazione accurata;
minore efficacia in climi caldo-umidi o in presenza di ombreggiamenti;
possibile aumento dei costi negli interventi su edifici esistenti.

Il muro di Trombe può contribuire alla progettazione di edifici passivi?

Se correttamente progettato e dimensionato, il muro di Trombe può contribuire in modo significativo alla riduzione dei fabbisogni energetici, fino a essere integrato in edifici a basso consumo o in strategie di progettazione bioclimatica avanzata.

 

 

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