Geometría Solar y Ángulos de Incidencia
Técnicas de Análisis de Asoleamiento
Herramientas de Diseño Solar
Estrategias de Control Solar
Diseño de dispositivos de control solar
Caso de estudio:
Modelización-simulación de asoleamiento
Tema 3: Helio Arquitectura
Proceso General de Análisis Bioclimático
El objetivo es traducir los datos climáticos en conceptos de diseño en un proceso gradual donde se transita de datos numéricos a gráficas, después a cartas y diagramas, de ahí a esquemas, a conceptos de diseño y finalmente al partido. La evaluación de este partido llevará al proyecto definitivo.
Conocimiento del Sol
El Sol es nuestra fuente original, toda la energía proviene del Sol
El asoleamiento es el principal causante de todas las variables del clima en la Tierra
El hombre lo estudia desde hace siglos Stonehenge 1840 AC Pirámide de Kukulcán Chichén Itzá 900 DC Arquitectura vernácula en todo el mundo
Qué es la Geometría Solar
Conocimiento de la trayectoria de los rayos solares tanto en su componente térmica como lumínica Orientación óptima
Mejor ubicación de espacios interiores de acuerdo al uso
Diseño de aberturas y dispositivos de control
Calentamiento, enfriamiento e iluminación para el confort humano
Tecnología Solar Pasiva
Cosechar el SOL en inviernoEvitar el SOL en verano Iluminación natural
adecuada todo el año
“Energía ABUNDANTE, INAGOTABLE Y GRATUITA.
11/03/2011LU
MA
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rq. Celia R. Gastélum
Construir con el Sol
La arquitectura vernácula ha
respondido desde siempre al CLIMA
Viviendas Trogloditas en Matmata, Túnez
Vivienda china en Tungkwan
Teotihuacán, MéxicoVivienda seri en Mesa Verde,
Colorado
el Sol ha estado ahí desde siempre y de muchas maneras el hombre ha aprovechado sus beneficios.
El Sol y la Tierra Orbita elíptica
Perihelio y afelio
Movimientos de la Tierra Rotación – día y noche Día solar – 23h 56m
4.099s
Traslación – cambios estacionales
Año solar – 365d 5h 48m 45.19s
SINALOA:Latitud 27º 02‘ - 22º 29' Norte
Longitud 105º 23' - 109º 28‘ Oeste
Movimientos de la Tierra:
Rotación
Movimientos de la Tierra:
Traslación
Plano de la Eclíptica
Ángulo de 23.27º respecto al eje de rotación
Los rayos solares inciden perpendicularmente sobre la superficie terrestre en un punto distinto cada día del año
Declinación 0 en el Ecuador – equinoccios + 23.27º trópico de cáncer – solsticio de verano - 23.27º trópico de capricornio – solsticio de invierno
Distintas duraciones del día y la noche, estaciones y factores ambientales
Equinoccios y Solsticios
El eje de rotaciónde la Tierra está
inclinado 23º 27” respecto
al plano de la eclíptica.
Bóveda Celeste Ruta del Sol
Cenit – Nadir
Localización de un punto en la superficie terrestre Latitud y Longitud
Localización de un punto en la bóveda celeste Altura y Acimut
Bóveda Celeste
2. Ajustar MES
1. Ajustar LATITUD
4. Ajustar HORA
3. Ajustar ORIENTACIÓN
Experimentación:
NO TOCAR LÁMPARAS
Nuestro equipo en el LUMA
ConclusionesLa Radiación Solar ejerce una influencia dominante en los factores climáticos y energéticos que condicionan el confort en nuestros edificios.
Entender las relaciones entre el sol, el clima y la arquitectura nos ayudará a diseñar mejores edificios, aquellos que contribuyan al equilibrio armónico entre ambiente natural y humano.
Arquitectura SOLARMENTE Responsable
Métodos de Análisis
Gráficos – Ej. Gráficas y diagramas solares
Matemáticos – Ej. Trayectoria, posición y energía
Simulación tridimensional – Ej. Heliodón
Software – Ej. SketchUp/Google Earth, Autodesk Ecotect Analysis
Referencias:
Astronomy Simulations and Animations, University of Nebraska Lincoln http://astro.unl.edu/classaction/animations/coordsmotion/eclipticsimulator.h
tml
Ecotect Community Wiki http://wiki.naturalfrequency.com/wiki/Solar_Position
Geoscience Animations http://esminfo.prenhall.com/science/geoanimations/animations/01_EarthSu
n_E2.html
Acondicionamiento Térmico, Josué Llanqué http://dc195.4shared.com/doc/Xjopk7PT/preview.html
Método Gráfico
Para evaluar un dispositivo de control solar necesitamos:
1. Diagrama solar estereográfico para la latitud del sitio (2)
2. Transportador solar o máscara de sombras
3. Tabla de temperaturas horarias en base a las normales climatológicas del sitio1.
2.
3.
Procedimiento:
1. Calcular Temperatura Neutra y Zona de Confort para colorear la gráfica de temperaturas horarias
Fachada NEFachada NW
Procedimiento:
4. Girar el transportador hasta encontrar la orientación del dispositivo analizado
Fachada NW
De enero a junio la temperatura en las tardes está por encima de la ZC.En los meses de mayo y junio, desde las 13:00 el calor es MUY INTENSO hasta el anochecer
Procedimiento:
5. Encontrar las fechas y horarios con necesidad de protección solar
6. Se buscan los ángulos que cubren el período crítico y de todas las combinaciones de ángulos posibles que satisfacen la protección necesaria para seleccionar la más conveniente.
Dispositivos de control solar
Componentes a considerar: Térmica Lumínica Ventilación
Control, no obstrucción
“La principal estrategia de enfriamiento es el control solar, ya que no tendrá que enfriarse algo que no se ha calentado”
Concepto General de Diseño
Forma, configuración y orientación Orientación general del proyecto Configuración compacta o dispersa Ubicación esquemática de los espacios interiores
por uso Con atrio o patio central De uno o varios niveles Con alturas simples o dobles
Los DCS se pueden agrupar por:
Su posición respecto a los planos de fachada Horizontales Verticales Mixtos
La geometría solar nos dará los “ángulos de protección” pero el diseño dependerá de
la creatividad del arquitecto
Horizontales
1. Alero, volado
2. Pórtico
3. Repisa
4. Persiana
5. Faldón
6. Pérgola
7. Toldo
8. Techo escudo o doble techo
5
6
7
8
1
2
3
4
Otros
1. Remetimiento de ventanas
2. Cambio de orientación de ventanas
3. Contraventanas
4. Nuevos acristalamientos
5. Cortinajes
6. Vegetación
1
2
3
4
5
6
Si la ventana está orientada al Sur,los dispositivos de control solar están evitando el paso de los rayos solares en todas las áreas con color
Transportador sobre gráfica solar:
El acceso que tendrá el sol será la sección amarilla de la trayectoria solar anual mostrada en la gráfica
Orientación sur
Orientación suresteLa protección de los partesoles no incide sobre la trayectoria solar de la grafica.El volado es el único que está protegiendo. Los partesoles podrían eliminarse y la protección sería la misma.
Diseño de dispositivosLímites de protección necesarios:A qué hora y en qué meses es necesaria la protección.
Para ello es necesario trasladar los datos de temperaturas horarias a la gráfica solar.
Esto nos indica las zonas frías (en azul) y de sobrecalentamiento (en naranja).
Evidentemente tenemos que proteger las zonas calientes y permitir el asoleamiento en las frías
Orientación sureste
Orientación 15 °hacia el sur-este • Asoleamiento durante
algunas tardes de invierno
• Zonas de sobrecalentamiento en fachada aumentaron
• Pero pueden ser bloqueadas por dispositivos de control solar.
• El punto crítico de diseño será el límite de la zona de sobrecalentamiento.
Decisiones de diseño
A partir de éste punto se define el ángulo de protección necesario en el transportador de sombras
Como se aprecia en la imagen, un ángulo de protección de 70°grados es suficiente para proteger la ventana del sobrecalentamiento.