Arquitectura Bioclimatica - Introducción a la Geometría solar

DISEÑO BIOCLIMATICO
GEOMETRÍA SOLAR
“Técnica y Método de Verificación
para el diseño de fachadas y envolventes”
Arq. Germán Vazquez
www.arqvazquez.com

EL SOL…
www.arqvazquez.com
DISEÑO BIOCLIMATICO - INTRODUCCIÓN

¿ POR QUÉ ENTENDER EL SOL Y SU GEOMETRIA ?
www.arqvazquez.comArq. German Vazquez

Todo esta condicionado por el sol…
LOS VIENTOS FOTOSINTESIS /AGRICULTURA CICLO DEL AGUA EL TIEMPO
NOCHE / DIA -LOS ESTACIONES ERATOSTENES 250 A.C.

LA ARQUITECTURA Y EL SOL

….La jornada solar de 24hs establece las actividades de los hombres

“La arquitectura es el juego sabio, correcto
y magnífico de los volúmenes bajo la luz”

¿ PARA QUE UTILIZAR LA GEOMETRIA SOLAR
EN ARQUTIECTURA SUSTENTABLE?

ASPECTO TÉRMICO
ASPECTO LUMINICO

-DISPOSICIÓN DEL PROGRAMA
SEGÚN ORIENTACIONES

GENERAR CONFORT TÉRMICO A TRAVÉS DEL
DISEÑO DE ENVOLVENTES Y DISPOSICION DE LA VEGETACIÓN
Concurso instituto universitario de seguridad

ILUMINACION NATURAL
Fuente: Secretaria de ambiente y desarrollo sustentable

DISPOSICIÓN EFICIENTE DE ENERGÍAS RENOVABLES

REDUCCIÓN DEL
CONSUMO ENERGETICO
48%
15%
18%
10%
9%
CONSUMO ENERGÉTICO EN LA CONSTRUCCIÓN
Climatizacion
Iluminacion
Calentamiento de agua
Refrigeracion
Resto de electrodomesticos y otros
Fuente: Secretaria de ambiente y desarrollo sustentable

CÁLCULO DE SOMBRAS Y DISPOSICIONES VOLUMETRICAS

¿ Cómo se mueve el sol ?
DISEÑO BIOCLIMATICO – TRAYECTORIA SOLAR

Para nuestra percepción
La tierra esta en el centro
del sistema solar

El “movimiento solar” visto desde la superficie de la tierra

¿ Cómo es realmente la trayectoria solar?

¿Cómo se producen las estaciones del año?
TRAYECTORIA SOLAR
23°
23°
23°
23°

Posición de la tierra en los Solsticios y Equinoccios
En sentido de las agujas del reloj:
Solsticio de invierno (hemisferio sur)
Solsticio de verano (hemisferio sur)
Equinoccios

PARALELOS Y MERIDIANOS
-Paralelos
Se miden en grados [°] desde el
Ecuador, que es el paralelo: 0°.
-Ecuador al Sur es Latitud Sur, o
Hemisferio Sur.
-Ecuador al Norte es Latitud
Norte, o Hemisferio Norte.
-Meridianos
-Se miden en grados [°] desde el
Greenwich, que es el Meridiano: 0°.
-De Greenwich al Este es
longitud Este.
-De Greenwich al Oeste es
longitud Oeste.

PARALELOS Y MERIDIANOS

GMT (Greenwich Mean Time Hora / del Meridiano de Greenwich). Es equivalente a UTC o Tiempo
Universal Coordinado, y se utiliza como referencia de la hora internacional.
Argentina usa 4 al oeste de Greenwich (GMT−4) que corresponde a la longitud de 60° .
Longitud 60°

¿Cómo podemos saber su posición con respecto a
nosotros ?
Coordenadas solares
Para “nuestra percepción” la tierra esta en el centro del
sistema solar.

Azimut (-) entre N y E
Azimut (+) entre N y O
ALTURA SOLAR AZIMUT

¿ CÓMO LO PODEMOS MEDIR AZIMUT Y ALTITUD
MANUALMENTE?

MEDICIÓN DE ALTURA SOLAR Y AZIMUT
Azimut (-) entre N y E
Azimut (+) entre N y O
ALTURA SOLAR AZIMUT

CLINOMETRO
Sextante

¿Qué es la radiación?
DISEÑO BIOCLIMATICO – RADIACIÓN SOLAR

Longitudes de onda
RADIACION SOLAR
Las ondas electromagnéticas
no necesitan un medio material para propagarse,
pueden atravesar el espacio interplanetario y
llegar a la Tierra desde el Sol.

RADIACIONES SOLARES
RADIACIONES ELECTROMAGNÉTICAS
RECIBIDAS X LA TIERRA.
Hace visibles las cosas.
SE COMPORTA COMO:
ONDA: Cuando viaja.
PARTÍCULA: Cuando absorbida x los objetos.
ULTRAVIOLETA:
No visible al ojo del Ser Humano. propiedades
LUZ VISIBLE:
Colores
INFRARROJO:
Calor

LA LUZ: Se la ve Blanca pero esta compuesta por 7 COLORES

¿Cómo varía la radiación solar recibida con la altura
solar en el horizonte?
¿Cuando el asoleamiento es mas efectivo?

Variación de absorción por la altura del sol
Cuando la altura del sol es muy baja , la intensidad se reduce debido a la absorción de la
atmosfera.

Esto es lo que produce las estaciones del Año.
Variación de la Densidad de energía
Según la altura solar

Reflexión por la altura del sol
A mayor Angulo de incidencia , mayor reflexión, por otro lado también existe la posibilidad de
generar mayores sombras.

Radiación Solar en kWh/m².año en Argentina
Enero Abril Julio Diciembre

Variación por condiciones
atmosféricas

HELIOFANÍA
Es el numero de horas de radiación solar directa.
Las corrientes marinas y los vientos alisios influyen en la
variedad de climas por lo que determina la gran variedad
de especies .
Cada hábitat de las islas esta influenciado por la
cantidad de rayos solares que reciben .
Altura y Altitud
modifican los climas
de la zona :
-Árido
-Tropical
-templado
-frio

DISEÑO DE ENVOLVENTES
Técnica y Método de Verificación
¿CUÁNDO PROTEGERSE DEL SOL,
CUÁNDO APROVECHARLO?
CÁLCULO GEOMÉTRICO DE LAS
PROTECCIONES SOLARES

¿Qué información necesitamos ?

Establecer parámetros de confort
Temperaturas anuales
Temperaturas diarias
Latitud
Geometría Solar

CONFORT TERMICO ( fuente: Evans)
Para calcular y evaluar los edificios es necesario
comparar los datos meteorológicos con las condiciones
necesarias de confort
El estado de confort es una sensación de satisfacción con
el ambiente subjetiva que depende de factores
climáticos, personales y circunstanciales
Personales
Personales
Metabolismo
Edad
Sexo
condición física
Climáticos
Temperatura
Humedad
Radiación
Movimiento de aire
Circunstanciales
Alimentación
Nivel de actividad física
A climatización
Grado de aislación de ropa
Promedios de confort
< 13 ° - muy frio
13-18 –frio confort posible con radiación solar
18-23 – confort en invierno con ropa normal
23-28 – confort o ligeramente cálido en verano con ropa liviana
>28 -caluroso
DISEÑO BIOCLIMATICO – CONFORT TERMICO

DATOS QUE NOS BRINDA
1. LATITUD Y LONGITUD
2. ALTURA:
9 círculos concéntricos
- Externo: 0º, horizonte
- Van de 10º en 10º
- Punto central: 90º
3. AZIMUTH:
Ubicación dada en grados
respecto al
horizonte. Va en sentido
horario,
NORTE comienza, el 0º
ESTE 90º
SUR 180º
OESTE 270º
NORTE 360º
5. HORAS:
Analema
6. MESES
Solsticio Invierno 21 Junio
Equinoccio
(primavera/otoño)
Solsticio verano 21 Dic
HERRAMIENTA: SUNEARTH TOOLS
Con el LUGAR buscar GRÁFICO.
DISEÑO BIOCLIMATICO – CARTA SOLAR

DISEÑO BIOCLIMATICO – TEMPERATURAS DIARIAS

Fuentes donde encontrar estos datos :
https://es.climate-data.org / www.weather-arg.com
Climate consultant ( descarga de http://www.energy-design-tools.aud.ucla.edu )
Aeropuertos Locales / CIHE / Pagina de la NASA
ZONA DE CONFORT
MAXIMO RECORD
TEMPERATURA MAS ALTA
T. PROMEDIO MAS ALTO
T. MEDIA
T. PROMEDIO MAS BAJA
T. MAS BAJA
T. RECORD MAS BAJA
DISEÑO BIOCLIMATICO – TEMPERATURAS MENSUALES

DISEÑO BIOCLIMATICO – TEMPERATURA Y ORIENTACIÓN

TRAYECTORIA SOLAR
CON ISOTÉRMICA +=24°
DISEÑO BIOCLIMATICO – ISOTERMICA

CARTA SOLAR DE PROYECCION CILINDRICA Otra
manera de representar la carta solar, pero en líneas
paralelas rectas
DISEÑO BIOCLIMATICO – GEOMETRIA SOLAR

Cálculo simplificado de altura solar
Hagamos unas cuentas rápidas para calcular esas alturas para
el mediodía. La ecuación es:
h = 90º - Ø +/- δ
Donde :
Ø = Latitud del lugar, ángulo en grados
δ = ángulo de declinación del eje de la Tierra : 23º aprox.
+ = para el Solsticio de Verano
- = para el Solsticio de Invierno
Para el Solsticio de Verano (21 de dic.) será : 90º - Ø + 23º
Para el Solsticio de Invierno (21 de junio) será : 90º - Ø - 23º
Para los Equinoccios (21 de marzo y septiembre) : 90º - Ø
DISEÑO BIOCLIMATICO – CALCULO SIMPLIFICADO

Formas practicas de calculo
DISEÑO BIOCLIMATICO – CALCULO GRAFICO

NO
SI
Prof.: Arq. Lisandro Cura / Arq. Germán Vázquez
¿Cómo incide la radiación?

Sistemas Solares y Elementos arquitectónicos
¿Cómo integrarlos al diseño arquitectónico?

DIRECTO INDIRECTO
SOL
ESPACIO
ACUMULACION
SOL
ACUMULACION
ESPACIO
SOL
COLECTOR
ACUMULACION
ESPACIO
PASIVOS ACTIVOS
SISTEMAS DE APROVECHAMIENTO SOLAR
ABERTURAS
Invernadero
Muro
Trombe
Demasat.
MuroTrombe
Demasat.yV
Invernaderoc/
MuroTrombe
Demasat.
Invernaderoc/
MuroTrombe
Demasat.yV
ColectorSolar
c/lechodep.
Invernadero
c/lechodep.
Colectorc/
lechodep.
DISEÑO BIOCLIMATICO – ELEMENTOS ARQUITECTONICOS

Maneras de optimizar la ganancia
Maximización de superficie de captación
DISEÑO BIOCLIMATICO – APROVECHAMIENTO SOLAR DIRECTO

Maneras de optimizar la ganancia
Reducción de la reflexión
Concurso – Poder Judicial en BarilocheCasa en Bariloche
Casa Paranacito
DISEÑO BIOCLIMATICO – APROVECHAMIENTO SOLAR DIRECTO

MURO TROMBE INVERNADERO
Torres en Ulan Bator EarthShipClub House / Casa en Paranacito
DISEÑO BIOCLIMATICO – APROVECHAMIENTO SOLAR INDIRECTO (PASIVO)

Energías renovables
DISEÑO BIOCLIMATICO – APROVECHAMIENTO SOLAR INDIRECTO (ACTIVO)

PARASOLES LAMAS
HORIZONTALES
(Inclinacionessolares
altas)
VERTICALES
bajas)
MIXTOS
altasybajas)
HORIZONTALES
Dedesarrollohorizontal
(Inclinacionessol.altas)
HORIZONTALES
DedesarrolloVertical
(Inclinacionessol.altas)
VERTICALES
bajas)
PANTALLAS
TOLDOS
PERSIANAS/
CORTINAS
CONVEGETACION
CELOSIA
altasybajas)
DISEÑO BIOCLIMATICO – SISTEMAS DE PROTECCIÓN SOLAR

Casa en Paranacito
PARASOLES HORIZONTALES
(Para ángulos solares altos)
Invierno
Verano

PARASOLES VERTICALES
(Para ángulos solares bajos)

PARASOLES HORIZONTALES Y VERTICALES

LAMAS HORIZONTALES DE DESARROLLO HORIZONTAL
(Para ángulos solares altos)

DETALLE -LAMAS HORIZONTALES De desarrollo horizontal
(Inclinaciones solares altas)

LAMAS VERTICALES ( Inclinaciones solares bajas)
PIVOT CORREDIZAS
SINCRONIZADAS COLOR
APERTURA
CURVA

LAMAS HORIZONTALES ( Inclinaciones solares altas)

DETALLE LAMAS HORIZONTALES
Y VERTICALES FIJAS

LAMAS HORIZONTALES Y VERTICALES MOVILES
SINCRONIZADAS 3 POSICIONES TIPOS DE LAMAS

TOLDOS /

PERSIANAS

PERSIANAS
Prof.: Arq. Lisandro Cura / Arq. Germán Vázquez

PERSIANAS TERMICAS

Pantallas / Fachadas dobles/ Fachadas ventiladas

Protecciones vegetales

“La creatividad es combinar dos o más cosas que
ya existen de una manera diferente”
Albert Einstein

SISTEMA MIXTO : LAMA HORIZONTAL + PANTALLA + ALERO (con mejora en visuales)
+ +

Sistemas mixtos de protección Solar
Pantalla + p. lateral plegable + G. Directa Parasol lateral + P. Horizontal + L. Horizontal Parasol horizontal + lamas verticales
Parasol vertical + lamas horizontales +
ganancia directa + corredizo + pívot
P. vertical pívot + lama vertical + GDirecta Parasol vertical plegable + lama horizontal + ganancia directa

Sistemas mixtos de protección Solar

Muchas gracias.

GERMAN E. VAZQUEZ
• Arquitecto (Universidad de Buenos Aires-UBA)
• Profesor de posgrado y grado de Arquitectura
Sustentable. (Universidad de Buenos Aires-UBA)
• Profesor de arquitectura y urbanismo (Universidad
Argentina de Empresa-UADE)
• Profesor de Energías Renovables (Instituto
tecnológico de Buenos Aires-ITBA)
• Fundador y director de Suhaus.
• www.arqvazquez.com

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