Caculo solar

Sector de Acondicionamiento Ambiental - Escuela de Arquitectura – FAU/UCV ASIGNATURA: CLIMA Y DISEÑO - Prof. Luis Rosales (IDEC/FAU/UCV) CÁLCULO DE PANTALLAS SOLARES (ANEXO DE GUÍA DEL TEMA 4: CONTROL SOLAR) Se calcularán las pantallas solares para varias orientaciones suponiendo en principio que no se tienen sombras producidas por obstáculos externos. 1. Caso de ventana de 1.6 x 1.2 m en Caracasorientada al sur. Una fachada S puede protegerse con pantallas externas horizontales y verticales ya que en esa orientación el sol en Caracas se encuentra en la mañana y en la tarde a los lados y al mediodía tiene una importante altura. Se supondrá de entrada que se protegerá la ventana entre las 8 de la mañana y las 5 de la tarde el día 21 de diciembre (solsticio de invierno), que es cuando elsol se encuentra más al sur. Se puede en un primer tanteo barrer las 10 horas, calculándose los ángulos vertical y horizontal de sombreado y luego el ancho de las pantallas verticales y el ancho de la pantalla horizontal.
Hora Ancho ventana (a) 1.60 1.60 1.60 1.60 1.60 1.60 1.60 1.60 1.60 1.60 Alto ventana (h) 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 Acimut Altura Orient. AHS (Az) (Alt)AHS = orient. − Az AVS
AVS = A tan( tan( Alt ) ) cos( AHS )

Ancho pantalla horizontal
e= h tan(AVS )

Extensión

d = e tan(AHS )

Ancho pantalla vertical
b= a tan(AHS )

08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00

118.70 124.70 134.20 148.80 170.10 194.40 214.50 228.00 235.60 242.20

17.10 180.00 29.70 180.00 41.20 180.00 50.40 180.00 55.70 180.00 55.10 180.0048.90 180.00 39.10 180.00 27.40 180.00 14.70 180.00

61.30 55.30 45.80 31.20 9.90 14.40 34.50 48.00 55.60 62.20

32.64 45.06 51.47 54.72 56.10 55.95 54.29 50.53 42.54 29.36

1.87 1.20 0.96 0.85 0.81 0.81 0.86 0.99 1.31 2.13

3.42 1.73 0.98 0.51 0.14 0.21 0.59 1.10 1.91 4.05

0.88 1.11 1.56 2.64 9.17 6.23 2.33 1.44 1.10 0.84

* Nota: La extensión (d) se refiere a la prolongación horizontalque se requeriría en la pantalla horizontal para bloquear el sol de lado, caso que no será desarrollado en el ejemplo (por ejemplo, un largo volado de techo).

El ángulo de 36.87º (diagonal de la ventana) indica que la pantalla vertical comienza a perder influencia respecto de la horizontal aproximadamente a las 9:15 am (hora en que AVS para una orientación este tiene ese valor –compruébese…) yla horizontal a las 3:30 p.m (hora en que AVS para una orientación oeste tiene ese valor1). Esto no significa que la pantalla vertical al este deje de actuar a las 9:15 am, pues sigue produciendo sombra mientras el acimut no supere 180º. Viendo el resultado del cálculo y considerando la labor individual de cada tipo de pantalla, se podrá redondear el ancho de todas las pantallas a un valorrazonable de 1 m (aproximadamente 20 cm menos de lo estrictamente requerido el 21 de diciembre), a sabiendas de que se tendrá una entrada de sol, aunque no muy grande (sobre todo lateralmente, en la mañana y en la tarde).
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El AVS para las orientaciones este y oeste podrá entenderse como un tercer ángulo respecto de la fachada sur de la ventana, el de la proyección de los rayos del sol en el mismoplano de la ventana. La hora en que ambas pantallas trabajan por igual se da cuando esta proyección coincide con la diagonal de la ventana (razónese bien esto).

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Se puede verificar lo calculado dibujando el diagrama de ventana solar de las protecciones verticales y horizontales de 1 m que se escogieron.

Determinación de los ángulos (acimut y altura) de los vértices de la protección solarpara un punto A abajo en el centro

Determinación de los ángulos (acimut y altura) de los vértices de la protección solar para un punto abajo y al este

Nota: La pantalla vertical al este no se dibuja con el fin de facilitar la comprensión del esquema. En el caso del punto A, se sabe que el diagrama de ventana será simétrico. En el caso del punto B, se sabe que la sombra producida por dicha...