tema 1 - soleamiento

CONSTRUCCIÓN 1

PARTE II: INTRODUCCIÓN AL ACONDICIONAMIENTO AMBIENTALAMBIENTAL

SECCIÓN 1: ACONDICIONAMIENTO LUMÍNICO Y SOLEAMIENTO

TEMA 02:Soleamiento

DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCIONES ARQUITECTÓNICAS 1ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE ARQUITECTURA. UNIVERSIDAD DE SEVILLA

ÍNDICE

1. Movimiento del sol. Trayectorias solares locales. Latitud y clima.1. Movimiento del sol. Trayectorias solares locales. Latitud y clima.2. La carta solar estereográfica. Posición del sol: acimut y altura.3. Lectura de la carta solar: duración día invierno y verano, horas

totales de sol orientacionestotales de sol, orientaciones.4. Proyección estereográfica de un espacio. Proyección de líneas

verticales y horizontales. Elección punto proyección.i ió l i ió d l d5. Superposición con carta solar e interpretación de resultados:

horas, días y épocas de sol.6. Análisis del soleamiento. Elección punto proyección.7. Diseño de protecciones solares: voladizos, parasoles laterales,

bandejas de luz (lightshelves) y parasoles (brisoleils).8. Criterios de diseño según orientación.8. Criterios de diseño según orientación.9. Análisis de soleamiento con ayuda de software específico:

Programa HELIODÓN.

MOVIMIENTO DEL SOL

Prácticamente todos los fenómenos que se producen en la naturaleza en nuestro planeta, están relacionados directa oestán relacionados directa o indirectamente con el sol.

Círculo de piedras “Sarsen”

St h I l t Añ 3100 1100 CEsta observación ha sido comprendida así ya desde los iniciales gestos inteligentes de los

Stonhenge. Inglaterra. Años 3100 a 1100 a.C.

iniciales gestos inteligentes de los primeros hombres, que adoraban al sol como reconocimiento de su poder sobre todo lo que le rodeaba.

MOVIMIENTO DEL SOL

MOVIMIENTO DEL SOL

La tierra da vueltas alrededor del Sol en una órbita ligeramenteLa tierra da vueltas alrededor del Sol en una órbita ligeramenteelíptica. Al mismo tiempo, la tierra gira sobre sí misma.

Posición de la Tierra en su movimiento alrededor del Sol

MOVIMIENTO DEL SOL

El plano en el que se encuentra la trayectoria de la tierra alrededor del sol sellama plano de la eclíptica y presenta la particularidad de que no coincidea a p a o de a ec pt ca y p ese ta a pa t cu a dad de que o co c decon el ecuador celeste, sino que forma con este un ángulo diedro de 23º 27’(23,45º).

NPLANO DE LA

ECLÍPTICA

=23,45°

S

ECLÍPTICA

ECUADORCELESTE

N=23,45°

S O L

CELESTE

Plano de la eclíptica: plano de la órbita de la Tierra.

S

MOVIMIENTO DEL SOL

Si miramos la trayectoria del Sol desde un plano tangente a un punto cualquiera de lasuperficie de la Tierra, éste dibuja una trayectoria circular en el cielo, cuyo centro es ellugar de observación y forma un ángulo con el horizonte.lugar de observación y forma un ángulo con el horizonte.

Trayectorias aparentes del Sol alrededor de la Tierra Trayectorias aparentes del Sol (Solsticios y Equinoccios)

TRAYECTORIAS SOLARES

La trayectoria del Sol depende del punto desde el que lo estemos observando,determinado por la latitud (distancia angular entre el ecuador y el paralelo dell )lugar).

M i i t t d l S l di ti t l tit d

Los rayos solares inciden con diferente inclinación sobre cada parte de la

Movimiento aparente del Sol a distintas latitudes

Tierra. Esto genera diferencias en el clima y en el paisaje geográfico.

LATITUD Y CLIMA

Latitud 0º: Ecuador

•Las trayectorias solares son siempreperpendiculares al plano horizontal

•No existe diferencia entre invierno y verano:Sólo hay una estación.

•Todo el año tanto los días como las nochesduran 12 horas.

•Estabilidad térmica

Cli Cálid•Clima Cálido

LATITUD Y CLIMA

Latitud ±23º27’: Trópico de cáncer y trópico decapricornio

•En esta latitud el Sol sólo pasa un día por el cenit:durante el Solsticio de Verano

•El resto de las trayectorias solares es de menoraltura, por lo que hay una menor radiación total

•Los días de invierno son muy diferentes a los díasde verano. Se distinguen claramente las cuatroestaciones

LATITUD Y CLIMA

Latitud ±66º33’: Círculo polar ártico ycírculo polar antártico

•Por la posición de la Tierra respecto alSol, los rayos son muy oblicuos.

•Dos días excepcionales durante el año:El solsticio de verano es un día que dura24 h l l ti i d i i24 horas y el solsticio de invierno es unanoche que dura 24 horas

•Inviernos muy fríos y veranos frescos

•Clima frío

LATITUD Y CLIMA

Noche de verano en el ártico

Sol de medianoche en Noruega

LATITUD Y CLIMA

Latitud ±90º: Polo Norte y Polo Sur

•Hay 6 meses de Día y 6 meses de Noche

LATITUD Y CLIMA

Sevilla: latitud 37º

•Entre el trópico (23º27’) y el círculo polar (66º33’)

•Hay 4 estaciones diferenciadas: primavera, verano otoño e invierno

•Clima templado

POSICIÓN DEL SOL: ACIMUT Y ALTURA

Posición del Sol: Acimut y altura.En la carta solar podemos leer el acimutpy altura correspondiente a cada día delaño y hora del día.

CARTA SOLAR ESTEREOGRÁFICA

Una carta solar es una representación plana de las trayectorias solares.La carta solar estereográfica es una carta solar en la que se usa la proyección

áfi d l i lestereográfica de las trayectorias solares.

Dos grupos de arcos de circunferencia:Dos grupos de arcos de circunferencia:Trayectorias solares diarias y líneas horarias solares sobre el horizonte (diurnas)


La Proyección estereográfica de un punto P es la intersección con el plano horizontal de la línea que une P con el Nadirq

•Sólo hay un hemisferio visible, el que está por i d l l d l h iencima del plano del horizonte

•La principal característica de la proyecciónLa principal característica de la proyección estereográfica es que las circunferencias se proyectan como circunferencias.


Carta Solar para la Latitud 37º


Calendario: acimut y altura a una fecha y horas. Orto y ocaso cada día del año

LECTURA DE LA CARTA SOLAR

Soleamiento de fachadas

Para analizar una orientación serepresenta en la carta dicharepresenta en la carta dichaorientación trazando el diámetroparalelo a la fachada y ocultando elsemicírculo tras la fachadasemicírculo tras la fachada.

La parte vista de las trayectoriasd á l dí h dcorresponderá con los días y horas de

sol de esa fachada


Orientación Norte:

Sólo hay incidencia solar a primeras yúl h d l dí d l

Orientación Sur:

Hay incidencia solar a todas horas salvoúltimas horas del día durante el verano.

Prácticamente no está soleada durante todoel año.

ylas primeras y últimas horas del díadurante el verano.

Recibe el sol prácticamente todo el añod d l díEsta orientación se recomienda para

espacios que necesiten una luz constante ypara aquellos espacios donde no se realiza

durante todo el día.

Esta orientación se recomienda paraespacios donde se realicen actividades yestancias diurnasuna estancia diurna prolongada. estancias diurnas.


Orientación Este:

Hay incidencia solar durante todo el año

Orientación Oeste:

Hay incidencia solar durante todo el añoHay incidencia solar durante todo el añopero sólo por la mañana, por lo tanto,cuando el aire y el suelo están másfrescos

Hay incidencia solar durante todo el añopero sólo por la tarde, cuando el aire y elsuelo están calientes, por lo que,necesitan estar protegidas de la acción

frescos.

Esta orientación se recomienda paraespacios donde se desarrollenactividades por la mañana

solar.

Esta orientación, por tanto, serecomienda para espacios que no vayana ser habitados de forma prolongadaactividades por la mañana. a ser habitados de forma prolongada.

PROYECCIÓN ESTEREOGRÁFICA DE ESPACIOS

Dos grupos de líneas:Líneas verticales y líneas horizontales


Líneas verticalesLas líneas verticales se proyectan estereográficamente como radios de lacircunferencia de proyeccióncircunferencia de proyección.


Líneas horizontalesLas líneas horizontales se proyectan estereográficamente como arcos decircunferencia determinados por su alturacircunferencia determinados por su altura.


Aplicación de la plantilla para realizar la proyección estereográfica del local, visto desde el punto O

SUPERPOSICIÓN CON LA CARTA SOLAR

Para el estudio del soleamiento de un espacio se superpone a la proyección estereográfica del local con la carta solar estereográfica correspondiente a su latitudlatitud.


La ventana permite ver lastrayectorias solares casi todo el año,d i d 1 h ldurante aproximadamente 1 hora aldía, siempre antes de las 8h solares

Analizando los solsticios yequinoccios podemos saber la franjahoraria en la que hay soleamiento enel punto desde el que estamosobservando la ventana.

•Solsticio de verano: de 5h a 6’15h

•Equinoccios: de 6’30h a las 7’45h•Equinoccios: de 6’30h a las 7’45h

•Solsticio de invierno: no ve el Sol


Superponemos ahora la carta estereográfica con su correspondienteorientación y podremos comprobar qué parte de las trayectorias es vista através de las partes no opacas de la proyección estereográfica.

El punto O desde el que estamos observando la ventana recibe el sol por lamañana, sólo durante una hora muy temprana entre los meses de mayo y julio


Si la ventana hubiera estado orientadahacia el suroeste, aumentaría la parte, pque interviene en el soleamiento delpunto O.

En este caso el punto O recibe radiaciónEn este caso, el punto O recibe radiaciónsolar directa entre las 14’30 y las 15’30hdurante la mayor parte del invierno y del

ñotoño.

ANÁLISIS DE SOLEAMIENTO

Estudio de Soleamiento

• Empleo de las proyecciones de sombrasp p y

Permite conocer el soleamiento de todo el espacio en uninstante determinado

• Empleo de la Carta Solar EstereográficaEmpleo de la Carta Solar Estereográfica

Permite conocer el soleamiento en un punto determinado alo largo de todo el añog

ESTUDIO DE SOMBRAS

Estudio de sombrasDado que la sombra de un punto es el resultado de proyectar dicho puntosegún la dirección del rayo de sol dicha proyección ha de encontrarse en elsegún la dirección del rayo de sol, dicha proyección ha de encontrarse en elplano vertical que contiene al sol o plano acimutal y al punto que se estáproyectando

ESTUDIO DE SOMBRAS

Por tanto, para hacer cómodamente esta construcción, no tenemos más queabatir el plano acimutal que estudiamos para ver la altura del punto y elángulo de altura solar en verdadera magnitudángulo de altura solar en verdadera magnitud

ESTUDIO DE SOMBRAS

Si representamos la sombra correspondiente a las distintas horas del día(al menos 9h 12h y 15h) obtenemos el área de influencia de la sombra(al menos 9h, 12h y 15h), obtenemos el área de influencia de la sombrade dicho edificio .Suele ser útil representar las áreas correspondientes a las situaciones

d i l l i iextremas, es decir, los solsticios .


Soleamiento de espacios exteriores

Estudio de sombrasEstudio de sombras.Edificio dentro de un patio vallado


Horas de sol del espacio exteriorTambién se puede comprobar, en un punto concreto de un recinto abierto, elnúmero de horas o días de sol que tiene construyendo la proyecciónnúmero de horas o días de sol que tiene, construyendo la proyecciónestereográfica y superponiéndola con la carta solar

Desde el centro del patio seve el Sol durante algunashoras por las mañanas de lapprimavera y el verano ydurante casi todas las horasde la tarde a lo largo de todode la tarde a lo largo de todoel año

Por lo tanto, serád bl i iagradable en invierno

pero caluroso en verano


Soleamiento de espacios interiores

Estudio de sombras: penetración solar


Horas de sol del espacio interiorIgualmente, pueden elegirse dos o tres puntos representativos del espacio y efectuar desde ellos la proyección estereográficaefectuar desde ellos la proyección estereográfica

PROTECCIONES SOLARES

Voladizos

Este voladizo protege de la entrada de sol por la ventana durante las dos horascentrales del día, en primavera y en verano., p y

A pesar de su eficacia, tiene una acción muy limitada.


Si la orientación hubiese sido Sur, la gráfica sería la indicada, con un mejorcomportamiento durante todo el año.


También podemos modificar susdimensiones para lograr objetivos de

t ió j l t

Voladizos

protección, por ejemplo, para tenersombra a las 12h solares durante elsolsticio de invierno:

• Habría que aumentar el ánguloΦ

•Habría que aumentar el ángulo β


Voladizos y protecciones laterales

O bien se le puede incorporar un saliente lateralO bien, se le puede incorporar un saliente lateral


Parasoles o Brise‐soleils

Actúan como filtros solares, que seleccionan unas horas o días de sol determinados

Las lamas horizontales se caracterizan por el ángulo α visto en sección.

Cuando están en fachadas Sur, tienen una proyección casi coincidente con lastrayectorias de los días, por lo que son útiles para seleccionar días de Sol.

El ángulo α es el que los caracteriza cualquiera que sea el tamaño de la lama suEl ángulo α es el que los caracteriza, cualquiera que sea el tamaño de la lama, suinterdistancia, su espesor y su disposición


Parasoles o brise‐soleils

En el caso en que las lamas secoloque a mucha distancia delelemento a sombrear, habrá queelemento a sombrear, habrá quecontrolar los límites de las lamas,ya que dejan de hacer efectocomo filtro solarcomo filtro solar.


Parasoles verticales

Las lamas verticales se caracterizan por los ángulos α y β vistos en planta.

Cuando están en fachadas Sur, su proyección es parecida a las de las líneashorarias, por lo que sirven para seleccionar horas del día de protección solardurante todo el año


Caso práctico:

Fachada de lamas horizontales del Aulario de la ETSA de Sevilla


Las lamas más juntas dan sombra casi toda la primavera yel veranoe e a oLas lamas más separadas dan sombra principalmente lashoras centrales del otoño y el invierno, dejando pasar el soldurante todo el día desde el 21 de octubre al 21 dedurante todo el día desde el 21 de octubre al 21 defebrero.


Caso práctico:

Fachada de celosía del Aulario de la Antigua Escuela de Ingenieros de Sevilla


En la celosía se suma el efecto de las protecciones horizontales con lasprotecciones verticales.p otecc o es e t ca esEn este caso, la celosía deja pasar la luz solar directa durante las horasdiurnas de casi todo el otoño e invierno y las horas centrales de marzo yseptiembreseptiembre.


Clasificación según movilidad ‐Protecciones fijas‐ Protecciones escamoteablesP i i bl‐ Protecciones orientables

Fija

Escamoteable Orientable


Clasificación según posición

Interior Interpuesta Exterior

TIPOS DE PROTECCIONES SOLARES

AlerosVoladizos


Brise-soleilsBalcones y galerías


Lamas horizontalesLamas verticales


Celosías


PersianasPersianas

Mallorquinas Toldos

DISEÑO SEGÚN ORIENTACIÓN

Buscar orientaciones óptimas

Protección de huecos

ANÁLISIS DE SOLEAMIENTO: PROGRAMA HELIODON

Programa de diseño solardesarrollado por la UPC

Permite estudiar la trayectoria solary analizar la incidencia de la luzy analizar la incidencia de la luzsolar directa en cualquier edificio ozona urbana, teniendo en cuentalos obstáculos del entornolos obstáculos del entorno,representados por otros edificios uobstáculos naturales

Permite visualizar en planta lassombras arrojadas junto con lacarta solar correspondiente.

htt // d / i / t l / ft/i d ht lhttp://www.upc.edu/aie/catala/soft/index.html


Tres ventanas

Vi t l tVista en plantaCarta solar

Vista en perspectiva


Ventana vista en plantaCargar imagen jpg, bmp o tif parausarla como plantilla de dibujousarla como plantilla de dibujo

Abre un trabajo en formato helioAbre un trabajo en formato .helio

Guarda el trabajo

Imprime la vista completa delprograma, en jpg

Para desbloquear algún comandoactivo


Ventana vista en planta

Cuadrado negro (zoom)Cuadrado negro (zoom)•botón central > aumenta•botón derecho > disminuye

Disco blanco (observador)Disco blanco (observador)•Botón izquierdo> mover la posición•botón derecho> menú:

l d l l d f•Altura del plano de referencia•Posición•Color

Cualquier punto: botón derecho> menú:

Botón derecho sobre cualquier objetodibujado> menú contextualdibujado> menú contextual


Ventana carta solar

Día y mes

Latitud

Hora


Ventana carta solar

Cualquier punto: botón derecho> menú:q p


Ventana vista en perspectiva

Cualquier punto: botón derecho> menú:q p

La acción rotar también seti l d l b tóactiva pulsando el botón

izquierdo del ratón y sedesactiva pulsando el botóncentral.Con la acción rotar activada se bloquean las funciones en las qdemás ventanas, sólo se desbloquea con el botón refresh

tema 1 - soleamiento

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