conforto ambiental: insolação e iluminação mÓdulo 1: … · lugar geométrico dos pontos da...
TRANSCRIPT
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
UNIB – Arquitetura e Urbanismo - Turmas 7 e 8. | Conforto Ambiental: Insolação e Iluminação | Docente: Claudete Gebara J. Callegaro. | Última intervenção em 26 ago 2013
CO
NFO
RTO
AM
BIE
NTA
L –
MÓ
DU
LO 1
: IN
SOLA
ÇÃ
O
CA
RTA
SO
LAR
UNIB – Arquitetura e Urbanismo - Turmas 7 e 8. | Conforto Ambiental: Insolação e Iluminação | Docente: Claudete Gebara J. Callegaro. | Última intervenção em 26 ago 2013
1
2
3
4
Principais conceitos Construção de carta solar Leitura de carta solar
CARTA SOLAR
CA
RTA
SO
LAR
UNIB – Arquitetura e Urbanismo - Turmas 7 e 8. | Conforto Ambiental: Insolação e Iluminação | Docente: Claudete Gebara J. Callegaro. | Última intervenção em 26 ago 2013
1
2
3
4
PRINCIPAIS CONCEITOS
PR
INC
IPA
IS C
ON
CEI
TOS
UNIB – Arquitetura e Urbanismo - Turmas 7 e 8. | Conforto Ambiental: Insolação e Iluminação | Docente: Claudete Gebara J. Callegaro. | Última intervenção em 26 ago 2013
1
2
3
4
ESFERA CELESTE - OBSERVADOR
A visão antropocêntrica que os antigos tinham do céu continua servindo para os estudos de insolação.
A referência principal para o estudo do céu e da trajetória solar é o OBSERVADOR.
www.cdcc.usp.br/cda/aprendendo-basico/esfera-celeste/esfera-celeste.htm
PR
INC
IPA
IS C
ON
CEI
TOS
UNIB – Arquitetura e Urbanismo - Turmas 7 e 8. | Conforto Ambiental: Insolação e Iluminação | Docente: Claudete Gebara J. Callegaro. | Última intervenção em 26 ago 2013
1
2
3
4
www.cdcc.usp.br/cda/aprendendo-basico/esfera-celeste/esfera-celeste.htm
SISTEMA EQUATORIAL DE COORDENADAS
As cartas solares são construídas para latitudes terrestres definidas. Cada latitude tem sua carta solar.
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:
nas horas do dia > longitude em relação ao meridiano de Greenwich
em cada dia do ano > variação da declinação solar em relação ao Equador
para a latitude do observador na Terra > Zênite na esfera celeste
PR
INC
IPA
IS C
ON
CEI
TOS
UNIB – Arquitetura e Urbanismo - Turmas 7 e 8. | Conforto Ambiental: Insolação e Iluminação | Docente: Claudete Gebara J. Callegaro. | Última intervenção em 26 ago 2013
1
2
3
4
SISTEMA EQUATORIAL DE COORDENADAS
Os planos equatoriais celeste e terrestre são paralelos, assim como os eixos de rotação.
O ângulo de declinação solar é medido em relação ao Equador Celeste, que é fixo e acompanha o Equador Terrestre.
FROTA, 2004:31
zênite
nadir
PR
INC
IPA
IS C
ON
CEI
TOS
UNIB – Arquitetura e Urbanismo - Turmas 7 e 8. | Conforto Ambiental: Insolação e Iluminação | Docente: Claudete Gebara J. Callegaro. | Última intervenção em 26 ago 2013
2
3
1
4
SISTEMA EQUATORIAL DE COORDENADAS
MONTEIRO, 1998:58, 59.
As cartas solares consistem na projeção das trajetórias aparentes do Sol em relação ao Observador.
Cada dia do percurso do Sol é representado por uma circunferência que representa as 24 horas do dia, marcada na Esfera Celeste, com centro no Observador.
Uma parte da circunferência é visível do Plano do Horizonte (do nascer do Sol ao ocaso) e a parte não visível corresponde à noite naquela situação (latitude do Observador e dia do ano).
O plano de projeção é o Plano do Horizonte desse Observador.
PR
INC
IPA
IS C
ON
CEI
TOS
UNIB – Arquitetura e Urbanismo - Turmas 7 e 8. | Conforto Ambiental: Insolação e Iluminação | Docente: Claudete Gebara J. Callegaro. | Última intervenção em 26 ago 2013
3
4
1
2
PROJEÇÃO ESTEREOGRÁFICA Existem vários tipos de sistemas de projeção cartográfica. Para a construção de cartas solares é utilizado o método estereográfico.
http://pt.scribd.com/doc/19051146/praticaestereogramas
Esse mesmo raciocínio vale para a projeção de posições no hemisfério
norte da esfera.
Na Carta Solar, o referencial é o Nadir ao invés
do Polo Norte.
PR
INC
IPA
IS C
ON
CEI
TOS
UNIB – Arquitetura e Urbanismo - Turmas 7 e 8. | Conforto Ambiental: Insolação e Iluminação | Docente: Claudete Gebara J. Callegaro. | Última intervenção em 26 ago 2013
3
4
1
2
SISTEMA EQUATORIAL DE COORDENADAS
altitudes
divisão em ângulos do plano do horizonte > distância do Sol em relação ao Zênite
http://analisegeo.wordpress.com/dados-cartograficos/
PR
INC
IPA
IS C
ON
CEI
TOS
UNIB – Arquitetura e Urbanismo - Turmas 7 e 8. | Conforto Ambiental: Insolação e Iluminação | Docente: Claudete Gebara J. Callegaro. | Última intervenção em 26 ago 2013
3
4
MONTEIRO, 1998:62.
1
2
DISTÂNCIA ZENITAL – ALTURA DO SOL A distância zenital indica a altura do Sol tomada ao meio dia, caso a caso, pois depende do Zênite no lugar do observador. Ao invés de ter como referência o plano do horizonte do observador, adota o plano vertical perpendicular ao eixo Norte-Sul, que inclui o observador e o ponto zenital na esfera celeste. A distância zenital varia no ano, sendo que seus limites são marcados pelos solstícios de inverno e de verão. Ao invés de trabalhar com a distância zenital é possível utilizar a altura entre plano do horizonte e o Sol.
PR
INC
IPA
IS C
ON
CEI
TOS
UNIB – Arquitetura e Urbanismo - Turmas 7 e 8. | Conforto Ambiental: Insolação e Iluminação | Docente: Claudete Gebara J. Callegaro. | Última intervenção em 26 ago 2013
2
3
1
4
LATITUDE
Os ângulos de declinação solar mais significativos para nossos estudos são aqueles que definem a latitude dos lugares terrestres, tendo por referência a o plano equatorial:
•Equador: latitude 0°
•Trópico de Câncer: latitude 23°27’ (ao norte do Equador)
•Trópico de Capricórnio: latitude -23°27’ (ao sul do Equador)
•Círculo Polar Ártico: latitude 66°33’ (ao norte do Equador)
•Círculo Polar Antártico: latitude - 66°33’ (ao norte do Equador)
Por convenção, a latitude segue o mesmo princípio da declinação solar:
•Equador = 0° (d=0)
•ao norte do Equador é positiva (d>0)
•ao sul do Equador é negativa (d<0)
PR
INC
IPA
IS C
ON
CEI
TOS
UNIB – Arquitetura e Urbanismo - Turmas 7 e 8. | Conforto Ambiental: Insolação e Iluminação | Docente: Claudete Gebara J. Callegaro. | Última intervenção em 26 ago 2013
2
3
http://www.cienciaviva.pt/equinocio/lat_long/cap4.asp
1
4
LATITUDE A latitude de um lugar é a medida do ângulo que se percorre quando se vai do Equador até o paralelo que passa por esse lugar, perpendicularmente ao Equador.
Imagem captada do video http://www.youtube.com/watch?v=6i0qtbsoy64
PR
INC
IPA
IS C
ON
CEI
TOS
UNIB – Arquitetura e Urbanismo - Turmas 7 e 8. | Conforto Ambiental: Insolação e Iluminação | Docente: Claudete Gebara J. Callegaro. | Última intervenção em 26 ago 2013
2
3
1
4
LATITUDE A declinação solar nos Equinócios define o Equador (90°, ou seja, Sol a pino ao meio-dia, no zênite, 2 vezes por ano). A declinação solar nos Solstícios define: •os trópicos (90° no verão, ou seja, o Sol a pino ao meio-dia, no zênite) e •os círculos polares (0° no inverno, ou seja, a partir desse ponto as radiações não atingem o solo).
Imagens captadas do video http://www.youtube.com/watch?v=6i0qtbsoy64
PR
INC
IPA
IS C
ON
CEI
TOS
UNIB – Arquitetura e Urbanismo - Turmas 7 e 8. | Conforto Ambiental: Insolação e Iluminação | Docente: Claudete Gebara J. Callegaro. | Última intervenção em 26 ago 2013
2
3
1
4
LATITUDE + DECLINAÇÃO
MONTEIRO, 1998:69, 71.
PR
INC
IPA
IS C
ON
CEI
TOS
UNIB – Arquitetura e Urbanismo - Turmas 7 e 8. | Conforto Ambiental: Insolação e Iluminação | Docente: Claudete Gebara J. Callegaro. | Última intervenção em 26 ago 2013
2
3
1
4
LATITUDE + DECLINAÇÃO
PR
INC
IPA
IS C
ON
CEI
TOS
UNIB – Arquitetura e Urbanismo - Turmas 7 e 8. | Conforto Ambiental: Insolação e Iluminação | Docente: Claudete Gebara J. Callegaro. | Última intervenção em 26 ago 2013
2
3
1
4
LATITUDE + DECLINAÇÃO
PR
INC
IPA
IS C
ON
CEI
TOS
UNIB – Arquitetura e Urbanismo - Turmas 7 e 8. | Conforto Ambiental: Insolação e Iluminação | Docente: Claudete Gebara J. Callegaro. | Última intervenção em 26 ago 2013
1
2
3
4 MONTEIRO, 1998:19.
LONGITUDE
A longitude de um lugar é medida comparando-se a posição do Sol ao meio-dia solar do local com a posição do astro ao meio-dia, do mesmo dia, do ponto de referência adotado internacionalmente: Meridiano de Greenwich.
Para facilitar, a esfera terrestre é dividida em 24 partes, com uma diferença de 1 hora entre as linhas divisórias ou meridianos.
O intervalo compreendido entre meridianos é conhecido como fuso horário.
Por convenção internacional, as horas do dia iniciam no Meridiano de Greenwich, centro do
fuso 0°. http://www.apolo11.com/tictoc/fuso_horario_mundial.php
CA
RTA
SO
LAR
UNIB – Arquitetura e Urbanismo - Turmas 7 e 8. | Conforto Ambiental: Insolação e Iluminação | Docente: Claudete Gebara J. Callegaro. | Última intervenção em 26 ago 2013
1
2
3
4
CONSTRUÇÃO DE CARTA SOLAR
CO
NST
RU
ÇÃ
O D
E C
AR
TA S
OLA
R
UNIB – Arquitetura e Urbanismo - Turmas 7 e 8. | Conforto Ambiental: Insolação e Iluminação | Docente: Claudete Gebara J. Callegaro. | Última intervenção em 26 ago 2013
1
2
3
4
O que queremos saber é onde está o Sol, num determinado período desejado, de maneira a garantirmos em projeto a justa cota de Sol e de ar necessários a um ambiente propício às atividades ali previstas: cuidado com as fachadas muito ou pouco expostas, definição de aberturas, sombras... Para isso, é necessário conhecer a direção dos raios do Sol, representando-a nos planos horizontal e vertical, visualizando assim a insolação em planta e corte. A Carta Solar é um instrumento criado para esse fim.
http://www.fau.ufrj.br/apostilas/conforto/AMB20061CD3003.pdf
corte
planta
CO
NST
RU
ÇÃ
O D
E C
AR
TA S
OLA
R
UNIB – Arquitetura e Urbanismo - Turmas 7 e 8. | Conforto Ambiental: Insolação e Iluminação | Docente: Claudete Gebara J. Callegaro. | Última intervenção em 26 ago 2013
1
2
3
4
As coordenadas angulares utilizadas para localizar o Sol na abóbada celeste são:
•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
posição angular direta
posição por projeção
estereográfica
CO
NST
RU
ÇÃ
O D
E C
AR
TA S
OLA
R
UNIB – Arquitetura e Urbanismo - Turmas 7 e 8. | Conforto Ambiental: Insolação e Iluminação | Docente: Claudete Gebara J. Callegaro. | Última intervenção em 26 ago 2013
1
2
3
4
1º passo: Criar transferidor auxiliar de alturas. Desenhar projeção estereográficas das alturas solares na abóbada, de 10 em 10 graus (sugestão) > desde o Horizonte = 0° até o Zênite = 90°.
FROTA, 2004:58
almocântara = lugar geométrico de alturas iguais
CO
NST
RU
ÇÃ
O D
E C
AR
TA S
OLA
R
UNIB – Arquitetura e Urbanismo - Turmas 7 e 8. | Conforto Ambiental: Insolação e Iluminação | Docente: Claudete Gebara J. Callegaro. | Última intervenção em 26 ago 2013
1
2
3
4
2º passo: Criar transferidor auxiliar de azimutes. Desenhar os azimutes, de 10 em 10 graus (sugestão) > desde o Norte = 0° até 360° em sentido horário.
NORTE
http://trekkingbrasil.com/orientacao-com-bussola-e-mapa-parte-4-final/
linhas de azimute
CO
NST
RU
ÇÃ
O D
E C
AR
TA S
OLA
R
UNIB – Arquitetura e Urbanismo - Turmas 7 e 8. | Conforto Ambiental: Insolação e Iluminação | Docente: Claudete Gebara J. Callegaro. | Última intervenção em 26 ago 2013
1
2
3
4 CORBELLA e YANNAS, 2003:213
3º passo: Escolher uma latitude e o desenho do Sol na esfera celeste.
CO
NST
RU
ÇÃ
O D
E C
AR
TA S
OLA
R
UNIB – Arquitetura e Urbanismo - Turmas 7 e 8. | Conforto Ambiental: Insolação e Iluminação | Docente: Claudete Gebara J. Callegaro. | Última intervenção em 26 ago 2013
1
2
3
4
3º passo: Escolher uma latitude e o desenho do Sol na esfera celeste.
zênite
plano do horizonte
NORTE
esfera celeste
CO
NST
RU
ÇÃ
O D
E C
AR
TA S
OLA
R
UNIB – Arquitetura e Urbanismo - Turmas 7 e 8. | Conforto Ambiental: Insolação e Iluminação | Docente: Claudete Gebara J. Callegaro. | Última intervenção em 26 ago 2013
1
2
3
4 CORBELLA e YANNAS, 2003:213
Transferidor de azimutes
Transferidor de alturas
CO
NST
RU
ÇÃ
O D
E C
AR
TA S
OLA
R
UNIB – Arquitetura e Urbanismo - Turmas 7 e 8. | Conforto Ambiental: Insolação e Iluminação | Docente: Claudete Gebara J. Callegaro. | Última intervenção em 26 ago 2013
1
2
3
4
Projeção estereográfica dos fusos horários – latitude 0° (Equador)
18 h 6 h
deslocamento do vértice dos fusos 40 graus para o Norte
Projeção estereográfica dos fusos horários – latitude 40° ao Sul do Equador
deslocamento do vértice dos fusos 20
graus para o Sul
Projeção estereográfica dos fusos horários – latitude 20° ao Norte do Equador
HORÁRIOS
CO
NST
RU
ÇÃ
O D
E C
AR
TA S
OLA
R
UNIB – Arquitetura e Urbanismo - Turmas 7 e 8. | Conforto Ambiental: Insolação e Iluminação | Docente: Claudete Gebara J. Callegaro. | Última intervenção em 26 ago 2013
1
2
3
4
DEFINIÇÃO DA COORDENADA HORIZONTAL: Linha do horizonte (limite do plano do horizonte do observador) > sugestão de divisão a cada 5° (T=360 °)
360 ° <> 0 °
270 °
180°
90 °
Plano do horizonte do Observador
Neste caso, às 12 horas de 22dez, o Sol está a pino, ou seja, no zênite do lugar > solstício de verão. Isto significa que os raios solares estão incidindo sobre o plano do observador com um ângulo de 90°, ou seja, com a máxima capacidade de insolação.
Azimutes
Observador em pé no centro do plano do horizonte,
olhando para o Norte
DEFINIÇÃO DA COORDENADA VERTICAL: Almocântaras (= altura na abóbada)
0 °
90 ° http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Tropical-area-mactan-philippines.jpg
CA
RTA
SO
LAR
UNIB – Arquitetura e Urbanismo - Turmas 7 e 8. | Conforto Ambiental: Insolação e Iluminação | Docente: Claudete Gebara J. Callegaro. | Última intervenção em 26 ago 2013
1
2
3
4
LEITURA DE CARTA SOLAR
LEIT
UR
A D
E C
AR
TA S
OLA
R
UNIB – Arquitetura e Urbanismo - Turmas 7 e 8. | Conforto Ambiental: Insolação e Iluminação | Docente: Claudete Gebara J. Callegaro. | Última intervenção em 26 ago 2013
LOCALIZAÇÃO DE DATA E HORA EM DETERMINADA LATITUDE
http://www.ufrgs.br/labcon/aulas_2009-1/Aula7_GeometriaSolar.pdf
1
2
3
4
LEIT
UR
A D
E C
AR
TA S
OLA
R
UNIB – Arquitetura e Urbanismo - Turmas 7 e 8. | Conforto Ambiental: Insolação e Iluminação | Docente: Claudete Gebara J. Callegaro. | Última intervenção em 26 ago 2013
DETERMINAÇÃO DO AZIMUTE PARA DATA E HORA EM DETERMINADA LATITUDE
Ângulo de 18 graus a leste do eixo Norte-Sul
pode ser transferido diretamente para a
PLANTA
http://www.ufrgs.br/labcon/aulas_2009-1/Aula7_GeometriaSolar.pdf
1
2
3
4
LEIT
UR
A D
E C
AR
TA S
OLA
R
UNIB – Arquitetura e Urbanismo - Turmas 7 e 8. | Conforto Ambiental: Insolação e Iluminação | Docente: Claudete Gebara J. Callegaro. | Última intervenção em 26 ago 2013
DETERMINAÇÃO DA ALTURA DO SOL PARA DATA E HORA EM DETERMINADA LATITUDE
Identificar a que círculo de alturas corresponde o ponto e transferir o ângulo para o
CORTE. No caso do ponto vermelho,
altura é de aproximadamente 35 graus em relação ao
horizonte (0 grau) http://www.ufrgs.br/labcon/aulas_2009-1/Aula7_GeometriaSolar.pdf
1
2
3
4
LEIT
UR
A D
E C
AR
TA S
OLA
R
UNIB – Arquitetura e Urbanismo - Turmas 7 e 8. | Conforto Ambiental: Insolação e Iluminação | Docente: Claudete Gebara J. Callegaro. | Última intervenção em 26 ago 2013
http://www.ufrgs.br/labcon/aulas_2009-1/Aula7_GeometriaSolar.pdf
1
2
3
4
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 longitude de -30 graus.
LEIT
UR
A D
E C
AR
TA S
OLA
R
UNIB – Arquitetura e Urbanismo - Turmas 7 e 8. | Conforto Ambiental: Insolação e Iluminação | Docente: Claudete Gebara J. Callegaro. | Última intervenção em 26 ago 2013
Relógio de Sol em papel para uso didático. RIVERO, 1986:73.
O relógio de sol do exercício é praticamente o rebatimento da carta solar daquela latitude, em duas direções. O hemisfério fica trocado e as horas invertidas, pois ele indica a sombra de um objeto, ou seja, o caminho que o raio solar faria até o solo se não houvesse o obstáculo.
1
2
3
4
LEIT
UR
A D
E C
AR
TA S
OLA
R
UNIB – Arquitetura e Urbanismo - Turmas 7 e 8. | Conforto Ambiental: Insolação e Iluminação | Docente: Claudete Gebara J. Callegaro. | Última intervenção em 26 ago 2013
1
2
3
4
REF
ERÊN
CIA
S
UNIB – Arquitetura e Urbanismo - Turmas 7 e 8. | Conforto Ambiental: Insolação e Iluminação | Docente: Claudete Gebara J. Callegaro. | Última intervenção em 26 ago 2013
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.
http://www.apolo11.com/tictoc/fuso_horario_mundial.php
http://www.cienciaviva.pt/equinocio/lat_long/cap4.asp
Centro de Divulgação da Astronomia. Universidade de São Paulo. CDA - CDCC - USP /SC - 16/06/2000 http://www.cdcc.usp.br/cda/aprendendo-basico/esfera-celeste/esfera-celeste.htm
https://maps.google.com/
http://www.fau.ufrj.br/apostilas/conforto/AMB20061CD3003.pdf
http://pt.scribd.com/doc/19051146/praticaestereogramas
http://analisegeo.wordpress.com/dados-cartograficos/
http://www.ufrgs.br/labcon/aulas_2009-1/Aula7_GeometriaSolar.pdf