Este é um manual retirado do site do labee MANUAL EXPLICATIVO PARA USO DO PROGRAMA SOL-AR Considere um observador sobre a terra, onde há um plano imaginário onde o sol se projeta. A localização do sol na abóbada celeste pode ser identificada através de dois ângulos: a altura solar e o azimute. O azimute é o ângulo que a projeção do sol faz com a direção norte enquanto a altura solar é o ângulo que o sol faz com o plano horizontal. Neste estudo, será considerada altura solar o seu ângulo complementar, ou seja, o ângulo que o sol faz com o zênite. Projeção estereográfica do sol sobre o plano do observador localizado em um ponto qualquer da Terra. Para traçar os diagramas solares, considera-se a Terra fixa e o Sol percorrendo a trajetória diária da abóbada celeste, variando de caminho em função da época do ano, conforme mostra Figura. Nela, vê-se os limites da trajetória anual que consistem nos solstícios de inverno de verão, enquanto a linha do meio indica o equinócio. Manual explicativo Sol-Ar Página 1 de 11
Movimento aparente do Sol no hemisfério sul. DIAGRAMAS SOLARES Através das informações mostradas até o momento e do conhecimento do traçado de projeção estereográfica (existem outros métodos) pode-se traçar os diagramas solares. A Figura à esquerda apresenta um exemplo de projeção estereográfica para a latitude 27o Sul e a Figura à direita, o diagrama solar para esta latitude. Projeção estereográfica para a latitude 27o Sul. Figura 57. Diagrama solar para a latitude 27o Sul. A abaixo apresenta-se o diagrama solar para a latitude 28o Sul, muito próxima à latitude de Florianópolis (27o 35 Sul). Manual explicativo Sol-Ar Página 2 de 11
Diagrama solar para Florianópolis (latitude 27o Sul), projeção estereográfica. GEOMETRIA SOLAR A altura solar e o azimute são as informações necessárias para projetar uma sombra em uma determinada hora. Desta forma, é possível controlar a implantação de uma piscina, ou mesmo de uma edificação, em um terreno, para que não seja sombreada pelo entorno. A Figura mostra um exemplo da sombra de um poste (AO) no piso, ou seja, de uma reta em um plano horizontal. O azimute (a) é identificado a partir do Norte. Sobre o plano da linha do azimute, é encontrada a altura solar (h). Uma reta paralela a OH é traçada sobre o ponto A. O encontro desta paralela com uma paralela à linha do azimute, ou o encontro desta paralela com a própria linha do azimute (AzO) gera o ponto A, que é a projeção do ponto A na altura solar h e no azimute a. A sombra do poste é a reta A O. Manual explicativo Sol-Ar Página 3 de 11
Sombra de um poste no piso. A Figura em seguida mostra a construção da sombra de um muro sobre um plano vertical. Considere o muro ABCD. Centralizando o ponto C sobre na origem, o azimute (a) é identificado a partir do Norte. No plano que a linha do azimute (AzC) faz com a vertical, é traçada a altura solar (h). A reta encontrada (CH) é a direção da radiação solar, cuja paralela deve passar sobre os vértices A e B. Sobre os vértices D e C é traçada uma reta paralela a AzC, já que estes pontos se encontram no plano do observador. Os pontos encontrados são A e B, no plano vertical, e C e D na linha de terra da vista em épura (linha comum ao plano vertical e horizontal). A sombra no plano horizontal é formada pelo plano D C CD, enquanto a sombra no plano vertical é formada pelo plano A B C D. Os pontos C e D seriam as projeções dos vértices A e B no piso caso não existisse o plano vertical. Sombra de um muro em no piso e na parede. O princípio para sombras de um volume é o mesmo. A sombra de uma edificação é construída ao traçar as projeções de seus vértices, que depois são ligados formando as arestas da sombra projetada no plano horizontal. A Figura mostra o processo, com o ponto C na origem. A partir da origem, são encontrados o azimute (a) e a altura solar (h). As paralelas à direção do sol (CH) passando pelos vértices do volume são as retas AA, BB, B1B1 e A1A1. O encontro destas com as retas paralelas à direção do azimute (AzC, direção do sol no plano horizontal) são as sombras das arestas verticais dos volumes. A sombra do volume é a Manual explicativo Sol-Ar Página 4 de 11
união das arestas, sendo então formada pelo polígono C B A A1 D1. A projeção da aresta B1C1, formada pela reta B1 C1, está na área de sombra e, portanto, não limita a sombra do volume. Sombra de uma caixa (representando uma edificação simplificada) no piso. ANÁLISE DE PROTEÇÕES SOLARES Entendido o movimento aparente do sol percebido por um observador na Terra, podese utilizar este conhecimento para o traçado de proteções solares (brises) que impeçam a entrada de raios solares no interior do ambiente durante as horas do dia e os meses do ano em que se deseja esta proteção. O tipo de brise e suas dimensões são função da eficiência desejada. Portanto, um brise será considerado eficiente quando impedir a entrada de raios solares no período desejado. Traçado de máscaras Para projetar proteções solares, a segunda informação que deve ser conhecida é o tipo de mascaramento que cada tipo de brise proporciona. Portanto, o traçado de máscaras é a ferramenta utilizada no projeto de proteções solares. Os brises horizontais impedem a entrada dos raios solares através da abertura a partir do ângulo de altitude solar. O traçado do mascaramento proporcionado por este brise é determinado em função do ângulo α e é apresentado na Figura abaixo. Manual explicativo Sol-Ar Página 5 de 11
Mascaramento proporcionado pelo brise horizontal infinito. Pode-se perceber que há incidência do sol no interior do ambiente apenas quando o seu ângulo de altitude estiver entre a linha do horizonte e o ângulo α. Brise vertical infinito Os brises verticais impedem a entrada dos raios solares através da abertura a partir do ângulo de azimute solar. O traçado do mascaramento proporcionado por este brise é determinado em função do ângulo β e é apresentado na Figura64. Manual explicativo Sol-Ar Página 6 de 11
Mascaramento proporcionado pelo brise vertical infinito. Neste caso, a incidência de raios solares no ambiente ocorre quando o ângulo de azimute solar está entre os dois ângulos β determinados. Como em situações reais é difícil a existência de brises que podem ser considerados infinitos, surge a necessidade de definição de um terceiro ângulo, o γ. Este ângulo limita o sombreamento produzido pelos ângulos α e β. Brise horizontal finito Este tipo de brise tem a sua eficiência limitada pois a sua projeção lateral é limitada pelos ângulos γ, como mostra a Figura. Manual explicativo Sol-Ar Página 7 de 11
Mascaramento proporcionado pelo brise horizontal finito. Brise vertical finito Para o brise vertical o sombreamento produzido pelos ângulos β será limitado pelos ângulos γ, como mostra a Figura. Manual explicativo Sol-Ar Página 8 de 11
Mascaramento proporcionado pelo brise vertical finito. Brises mistos Através do mascaramento produzido pelos quatro tipos básicos de brises apresentados anteriormente pode-se determinar o mascaramento para qualquer tipo de brise com diferentes combinações de brises horizontais e verticais, conforme mostra a Figura. Brises mistos. O PROGRAMA SOL-AR O programa Sol-Ar, desenvolvido pelo LabEEE, é uma ferramenta para projeto de proteções solares. Ele traça a máscara de sombra sobre a carta solar dados os ângulos α, β e γ. Indica também as temperaturas do arquivo TRY para cada localidade cadastrada e fornece a Rosa dos Ventos do TRY. Através do Sol-Ar, é possível traçar a máscara desejada para, posteriormente, partir para o projeto das proteções solares. Manual explicativo Sol-Ar Página 9 de 11
Carta solar para a latitude de Florianópolis e transferidor auxiliar com máscara de proteção solar orientada a 20o do programa Sol-Ar. Temperaturas horárias do primeiro semestre do TRY de Florianópolis (1963) do programa Sol-Ar. Manual explicativo Sol-Ar Página 10 de 11
Freqüência de ocorrência do vento do TRY de Florianópolis (1963) do programa Sol-Ar. Manual explicativo Sol-Ar Página 11 de 11