Conforto Ambiental: Insolação e Iluminação MÓDULO … · Geometria Solar ... 4 A Carta Solar é um instrumento criado para representar a

Universidade Ibirapuera

Arquitetura e Urbanismo

Conforto Ambiental: Insolação e Iluminação

MÓDULO 1: INSOLAÇÃO

Docente: Claudete Gebara J. Callegaro

2º semestre de 2013

MÓDULO 2: ILUMINAÇÃO NATURAL

MÓDULO 3: ILUMINAÇÃO DE INTERIORES

MÓDULO 1: INSOLAÇÃO

Radiação Solar Geometria Solar

Carta Solar

Insolação de fachadas - Máscaras

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UNIB – Arquitetura e Urbanismo - Turmas 7 e 8. | Conforto Ambiental: Insolação e Iluminação | Docente: Claudete Gebara J. Callegaro. | Última intervenção em 02 set 2013

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Principais conceitos Construção de carta solar Leitura de carta solar Aplicação da carta solar

CARTA SOLAR

revisão detalhamento exercícios

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UNIB – Arquitetura e Urbanismo - Turmas 7 e 8. | Conforto Ambiental: Insolação e Iluminação | Docente: Claudete Gebara J. Callegaro. | Última intervenção em 26 ago 2013

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Quanto ao aspecto insolação para o conforto ambiental em arquitetura, precisamos saber:

o período de tempo em que determinado plano recebe

diretamente a radiação solar,

a área insolada nesse período.

Podemos, com isso, planejar aberturas e proteções no ambiente construído, de modo a que

a iluminação, a temperatura,

a ventilação do lugar

sejam adequados ergonomicamente às atividades previstas e ao

público usuário.

OBJETIVO DA CARTA SOLAR

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O grande desafio é representar as dimensões espaciais (latitude do Observador, posição do Sol)

e a dimensão temporal (horas, dias)

numa carta bidimensional.


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Além disso, no caso da Arquitetura, há que se transformar relações temporais e espaciais

para a geometria descritiva, que se resume na representação planificada

de 3 eixos de coordenadas espaciais.


http://www.fau.ufrj.br/apostilas/conforto/AMB20061CD3003.pdf


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A Carta Solar é um instrumento criado para representar a

direção dos raios do Sol em relação a um ponto na Terra durante todo o ano solar,

de maneira a podermos transferir tais medidas para

a representação arquitetônica nos planos horizontal e vertical,

visualizando assim a insolação em planta e corte.

O desenho da carta solar é feito a partir da observação quanto à posição do Sol na esfera celeste em relação a um observador na esfera terrestre, e

utiliza o sistema equatorial de coordenadas:

nas horas do dia > longitude

em cada dia do ano > declinação solar

na posição do observador > latitude


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UNIB – Arquitetura e Urbanismo - Turmas 7 e 8. | Conforto Ambiental: Insolação e Iluminação | Docente: Claudete Gebara J. Callegaro. | Última intervenção em 26 ago 2013

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TRANSFERIDORES AUXILIARES

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Na fase preliminar de construção de uma Carta Solar, são criados instrumentos auxiliares válidos para todas as latitudes e tempos:

•azimute (ângulo γ em relação ao Norte) >>> PLANTA

•altura (ângulo α em relação ao azimute ou ao horizonte) > almocântara= lugar geométrico dos pontos da abóbada celeste com a mesma altura >>>CORTE

CORBELLA e YANNAS, 2003:213

AZIMUTES posição angular

direta

ALTURAS posição angular

por projeção estereográfica

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EXERCÍCIO 1:

CONSTRUÇÃO DE TRANSFERIDOR AUXILIAR COMPOSTO DE:

AZIMUTES >>> projeção do Sol no plano horizontal (planta)

ALTURAS >>> projeção do Sol no plano vertical (corte, vista)

Utilizar papel transparente ou acetato, para que o mesmo transferidor seja sobreposto a várias cartas solares.

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EXERCÍCIO 1: Recomendações

Para os Azimutes: 1. Desenhar círculo de raio =6,5cm para representar o plano do observador, lembrando que o

observador está sendo visto em planta (ponto no centro do círculo), olhando para o norte; 2. Desenhar o diâmetro vertical (norte- sul, com norte para cima) e o diâmetro horizontal (leste-

oeste, com leste à direita); 3. Dividir os 360° do círculo de 10 em 10°, marcando os raios desde o centro até a circunferência

externa (linha do horizonte do observador); 4. Iniciar a divisão no Norte solar.

Trabalho sobre http://trekkingbrasil.com/orientacao-com-bussola-e-mapa-parte-4-final/

PLANO DO OBSERVADOR LESTE

ângulo entre [direção N-S] e

[direção Observador – Sol] projetadas sobre o Plano do

Observador (horizontal)

http://trekkingbrasil.com/orientacao-com-bussola-e-mapa-parte-4-final/

















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Para as Alturas: 1. Desenhar circunferência de raio =6,5cm para representar a esfera celeste, lembrando que o

observador está sendo visto em corte (em pé no centro); 2. Desenhar o diâmetro vertical (zênite-nadir, com zênite marcado na esfera celeste acima da

cabeça do observador) e o diâmetro horizontal (plano do observador, com leste-nascente à direita e oeste-poente à esquerda), lembrando que o observador está olhando para o norte (que assim como o sul coincide em corte com o centro da circunferência, pois o plano do observador está sendo representado por uma linha);

3. Dividir um dos quadrantes do círculo de 10 em 10°, iniciando pelo leste (basta 1 quadrante);

CONTINUA...

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Para as Alturas (continuação): 4. Unir os pontos obtidos na

circunferência externa (alturas do sol na esfera celeste) com o nadir (projeção estereográfica para evitar muita distorção), assinalando as intersecções dessas linhas com o diâmetro horizontal (plano do observador, com leste à direita);

5. Desenhar circunferências com centro coincidente com o do círculo inicial e raios variando desse ponto até as intersecções obtidas no item anterior.


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Sobreposição dos transferidores de azimutes e de alturas: Para reduzir a possibilidade de erros e facilitar o manuseio, os desenhos dos 2 transferidores podem ser sobrepostos, obtendo-se um transferidor composto de azimutes e alturas. Para tanto, é necessário que centros e circunferências externas coincidam.

Leste

90°

0°

Norte

180°

270°

lugar geométrico das posições do

Sol a 30° em relação à direção

N-S

10° 20°

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FROTA. 2004:76

Para a Carta Solar não fique exageradamente preenchida os

gráficos, as alturas (raios das circunferências) são apenas

marcadas num dos eixos e os azimutes o são na circunferência

maior.

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LINHAS DO TEMPO

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A posição a cada hora do dia, em cada dia do ano, depende da latitude do lugar em que se encontra o Observador. Contudo, existe uma situação que é comum a qualquer latitude: nos equinócios, o dia é igual à noite em qualquer latitude. Sabe-se, pois, que o Sol nasce a Leste às 6 horas e se põe a Oeste às 18 horas. Outra condição fixa é o ângulo que limita os pontos de nascente e poente do Sol: 23°27’ ao norte e ao sul do Equador, definindo os solstícios de inverno e verão.

CARVALHO, 1970:11

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Posição das trajetórias do Sol nos solstícios e equinócios , conforme a latitude do lugar, desde o Equador (0°) até os Polos (90°). (CARVALHO, 1970:12-14)

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EXERCÍCIO 2: CONSTRUÇÃO DE LINHAS DAS HORAS EM FUNÇÃO DA LATITUDE

1. Parte-se do princípio de que as 24 horas do dia podem ser representadas numa circunferência (360°). Cada gomo representa um intervalo de 1 hora e corresponde a um fuso horário de 15°.

2. Facilita o manuseio dos esquemas se a circunferência das horas tiver o mesmo raio do transferidor auxiliar composto (=6,5cm).

3. A transferência do círculo das horas para a Carta Solar varia conforme a latitude em que o Observador se encontra e é feita da maneira a seguir.

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DETERMINAÇÃO DA POSIÇÃO DO SOL NAS HORAS DO EQUINÓCIO PARA: latitude 0° (Equador)

12 horas

18h

24h

15°

12h 13h 14h 15h 16h 17h 6h

encontro dos fusos no Norte

ou no Sul

N

S

Em local de latitude 0°: 1. Ligar os pontos das horas

(circunferência maior) aos extremos da linha norte-sul (encontro dos meridianos);

2. Marcar as intersecções dessas linhas com linha horizontal que representa a trajetória do Sol no equinócio na latitude 0°.

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13h

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12 horas

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24h

15°

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6h

Quando a latitude do lugar for ao norte do Equador, supõe-se que o Observador veja o Sol (calor) ao se voltar para o Sul, pois ao Norte está o Polo (frio) >>> Sol inclinado em relação zênite do observador, em ângulo igual à latitude do lugar. Ex.: sol ao meio-dia no círculo de 60°(=90°-30°) do transferidor de alturas, no equinócio.

deslocamento de 30°

N

S

Também, nesse caso, o encontro dos fusos horários é deslocado para o sul, tantos graus quantos forem os da latitude do lugar. Ex.: encontro dos fusos deslocado 30° para o Sul (círculo de 30° em relação ao horizonte, pelo transferidor de alturas).

DETERMINAÇÃO DA POSIÇÃO DO SOL NAS HORAS DO EQUINÓCIO PARA: latitude 30°Norte

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12 horas

18h

24h

15°

12h 13h 14h 15h

16h

17h

6h

deslocamento de 60°

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Quando a latitude do lugar for ao sul do Equador, supõe-se que o Observador veja o Sol (calor) ao se voltar para o Norte, pois ao Sul está o Polo (frio) >>> Sol inclinado em relação zênite do observador, em ângulo igual à latitude do lugar. Ex.: sol ao meio-dia no círculo de 30°(=90°-60°) do transferidor de alturas, no equinócio.

Também, nesse caso, o encontro dos fusos horários é deslocado para o norte, tantos graus quantos forem os da latitude do lugar. Ex.: encontro dos fusos deslocado 60° para o Sul (círculo de 60° a partir do horizonte, pelo transferidor de alturas).

DETERMINAÇÃO DA POSIÇÃO DO SOL NAS HORAS DO EQUINÓCIO PARA: latitude 60° Sul

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Além do cálculo da posição do Sol nos equinócios, é possível determinar graficamente os crepúsculos nos solstícios. Para tanto, há necessidade de se repetir o processo anterior, pois a circunferência de referência é um pouco menor do que a primeira, mas não prosseguiremos nesta tarefa.

CARVALHO, 1970:22

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EXERCÍCIO 3: Representar graficamente crepúsculos (nascente e poente) e meio-dia nos equinócios para as seguintes latitudes:

a) 0° b) 15° S c) 35° N d) 40° S e) 55° N f) 70° S g) 85° N h) 90° S

Será feito em classe na próxima aula.

Tragam material de desenho.

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http://www.ufrgs.br/labcon/aulas_2009-1/Aula7_GeometriaSolar.pdf

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EXERCÍCIO 4: INTERPRETAÇÃO DE CARTAS SOLARES 1. Identificar as linhas dos dias (preto) e as linhas das horas (azul). 2. O cruzamento dessas coordenadas (ponto vermelho) indica o ponto em que o Sol se

encontra naquele momento, para aquela determinada latitude (-30° ou 30°S).

CONTINUA...

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EXERCÍCIO 4: INTERPRETAÇÃO DE CARTAS SOLARES 3. A linha verde que parte do centro da Carta Solar (lugar do observador) e se une ao ponto

vermelho (posição do Sol naquele momento e latitude) representa o azimute (ângulo entre a projeção do Sol no plano horizontal e a linha N-S).

4. O círculo vermelho com raio do centro da Carta Solar até o ponto vermelho representa a altura do Sol em relação ao plano do horizonte do observador.

CONTINUA...

Ângulo de 18 graus a leste do eixo Norte-Sul pode ser

transferido para a PLANTA.

A altura de 37 graus em relação ao horizonte (0 grau) pode ser transferida para o

CORTE.

LEIT

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A insolação na face oeste ocorre das 12 às 17 horas no solstício de inverno e das 12 até

aproximadamente 19 horas no solstício de

verão, para a latitude de -30 graus (ou 30°S).

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EXERCÍCIO 5: Aproximadamente quantas horas de Sol acontecem em cada latitude das cartas solares adiante, nos seguintes dias?

a) 28/02 b) 10/04 c) 24/06 d) 27/08 e) 10/11 f) 24/12

EXERCÍCIO 6: Em que posição o Sol estará, em cada latitude, nos seguintes horários do dia 22/4, em PLANTA e CORTE?

a) 6 b) 10 c) 12 d) 14 e) 16 f) 18

EXERCÍCIO 7: Qual das latitudes recebe mais Sol, considerando-se o ano todo?

Serão feitos em classe na próxima aula.

Tragam material de desenho.

Imprimam as cartas solares adiante.

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latitude 0°

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latitude 20°N

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latitude 24°S

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UNIB – Arquitetura e Urbanismo - Turmas 7 e 8. | Conforto Ambiental: Insolação e Iluminação | Docente: Claudete Gebara J. Callegaro. | Última intervenção em 02 set2013

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APLICAÇÃO DA CARTA SOLAR

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O ser humano depende da exposição à luz natural para ativar uma série de funções fisiológicas, p. ex.:

•estímulo anti sonolência e anti depressão,

•processamento da vitamina D e fixação do cálcio.

A luz natural que entra num ambiente consiste em:

•luz proveniente diretamente do sol, chamada luz direta;

•luz difundida na atmosfera através da abóbada celeste – luz difusa;

•luz refletida do entorno.

O seu desempenho depende diretamente do projeto, sendo definido já nas etapas iniciais do mesmo.

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4 http://www.ufrgs.br/labcon/aulas_2009-1/Aula7_GeometriaSolar.pdf

A luz pode entrar de duas maneiras em uma edificação:

•pelos lados (lateral),

•por cima (zenital).

MONTERO, 2006:96

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4 MONTERO, 2006:120

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Devem ser consideradas as sombras produzidas por obstáculos externos, seja por impedirem a incidência direta de luz solar nas áreas que necessitam de maior insolação, como dormitórios e salas, seja para protegerem a edificação nas horas de maior aquecimento do dia. O sombreamento pode ser obtido por meio de:

•vegetação, •componentes da própria edificação, como pérgulas horizontais ou verticais, venezianas, brises externos e outros protetores solares , •elementos internos.

O sombreamento pode propiciar economia energética tanto no calor como no frio, com a redução do uso, respectivamente, de aparelhos de refrigeração ou de aquecimento.

CAIXA, 2010:63

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4 MONTERO, 2006:112

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O sombreamento pode ser interessante como técnica de resfriamento passivo, não permitindo que a radiação solar direta penetre no ambiente durante as horas de maior aquecimento do dia.

O sombreamento pode ser obtido por meio de:

•vegetação,

•componentes da própria edificação, como pérgulas horizontais ou verticais, venezianas, brises externos e outros protetores solares ,

•elementos internos.

Deve-se identificar a necessidade de sombreamento dos componentes da arquitetura e do empreendimento (paredes, janelas, coberturas, locais externos para circulação etc.) conforme a localização da construção, de maneira a se reduzir custos com energia, seja para aquecimento, seja para resfriamento dos ambientes.

A Carta Solar e as recomendações por zona bioclimática fornecem as diretrizes para um tratamento arquitetônico quanto à insolação.

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CAIXA, 2010:70

REF

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CAIXA ECONÔMICA FEDERAL. Parte II – Categoria 2: Projeto e Conforto. Boas práticas para habitação mais sustentável (Manual do Selo Casa Azul). Coordenadores Vanderley Moacyr John, Racine Tadeu Araújo Prado . São Paulo: Páginas & Letras - Editora e Gráfica, 2010. http://downloads.caixa.gov.br/_arquivos/desenvolvimento_urbano/gestao_ambiental/SELO_CASA_AZUL_CAIXA_versaoweb.pdf

CORBELLA, Oscar; YANNAS, Simos. Em busca de uma Arquitetura Sustentável para os trópicos - conforto ambiental. Rio de Janeiro: Revan, 2003.

FROTA, Anésia Barros. Geometria da Insolação. São Paulo: Geros, 2004.

MONTEIRO, Celso Antonio. Método de observação simulada do movimento aparente diurno do sol para estudos de insolação e iluminação solar, por meio de maquetes, em projetos arquitetônicos. Dissertação de Mestrado . Universidade Mackenzie. São Paulo, 1998. MONTERO, Jorge Isaac Perén. Ventilação e iluminação naturais na obra de João Filgueiras Lima, Lelé: Estudo dos hospitais da rede Sarah Kubitschek Fortaleza e Rio de Janeiro. Dissertação de Mestrado. Escola de Engenharia de São Carlos - Universidade de São Paulo, 2006. http://www.fau.ufrj.br/apostilas/conforto/AMB20061CD3003.pdf http://trekkingbrasil.com/orientacao-com-bussola-e-mapa-parte-4-final http://www.ufrgs.br/labcon/aulas_2009-1/Aula7_GeometriaSolar.pdf




http://trekkingbrasil.com/orientacao-com-bussola-e-mapa-parte-4-final






















Conforto Ambiental: Insolação e Iluminação MÓDULO … · Geometria Solar ... 4 A Carta Solar é um instrumento criado para representar a

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