004 c Soleamiento: Control Solar Arquitectura Sustentable IC2022

Clase 5 2022

Arquitectura Sustentable MGTR. ARQ. LUIS FERNANDO RUANO PAZ

Agenda 1. Resolución dudas climogramas 2. Tema 4c: Soleamiento ▪ Control Solar ▪ Envolventes Arquitectónicas ▪ Cálculo voladizos y parteluces 3. Asignación taller 3: Elaboración maqueta + cálculo voladizos y parteluces (se solicitó previamente material e instrumentos de trazo, corte y pega)

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Control Solar

Control Solar •

Se entiende por "CONTROL SOLAR" a la restricción de la radiación solar sobre las construcciones, sobre todo en épocas del año donde su incidencia pueda ser perjudicial en la generación de espacios con habitabilidad aceptable.

•

Mientras en invierno el acceso a los espacios habitables de la radiación solar contribuye en forma natural a la calefacción del interior, durante el verano, la acción solar puede ser excesiva aumentando las temperaturas interiores por encima de las condiciones de confort.

Control Solar •

Diferentes factores pueden contribuir a reducir el impacto solar en las construcciones, como pueden ser: > La utilización de color blanco en las superficies exteriores > La reducción de ventanas > Utilización de voladizos y pantallas > El aislamiento térmico de ventanas y muros

Control Solar •

La protección de los espacios interiores y exteriores contribuye para disminuir el flujo del calor hacia el interior.

•

De ésta manera el desarrollo y aplicación de pautas de diseño, basadas en la protección solar, constituyen un medio eficaz de diseño bioclimático.

Control Solar •

Existen diversos sistemas de control solar, con variables asociadas a su diseño, disposición, forma, movilidad de sus elementos y material constitutivo.

• En función a su movimiento: > Fijas: separadas del edificio, juntas a la abertura y elementos traslúcidos. > Móviles: cortinas, persianas, toldos, contraventanas, celosías.

Control Solar •

En función de su posición: > Como parte del propio volumen arquitectónico > Como elemento adosable (voladizos, columnas, cubiertas, pérgolas). > Como diseño de los acabados exteriores.

• En función a su protección: > Estrategias de diseño aplicadas formando espacios intermedios, sombreados, protectores: balcón, pérgolas, volumen propio del edificio y elementos de la naturaleza. > Protecciones propias de las fachadas, específicamente los acabados. Además aquellas que permitan la ventilación de los espacios interiores.

Control Solar •

Dispositivos de control de sombras

Verticales

Horizontales

De compartimentos

Control Solar

Control Solar •

Ejemplos de parteluces y voladizos

Control Solar •

Ejemplos de parteluces y voladizos

Control Solar •

Ejemplos de parteluces y voladizos

2

Envolventes Arquitectónicas

Envolventes Arquitectónicas

Celosías

Envolventes Arquitectónicas

Celosías

Envolventes Arquitectónicas

Celosías

Envolventes Arquitectónicas

Envolventes Arquitectónicas

Detalle de las láminas de aluminio perforado

Envolventes Arquitectónicas

Piel Metálica del edificio Banco de Londres de Montevideo

Envolventes Arquitectónicas

Efectos lumínicos en el interior

Envolventes Arquitectónicas

Fachadas perforadas

Envolventes Arquitectónicas

Cubo naranjo / Jakob + Macfarlane architects Lyon, France

Envolventes Arquitectónicas

Cubo naranjo

Envolventes Arquitectónicas

Cubo naranjo

Envolventes Arquitectónicas

Superficies curvas metálicas (acero inoxidable) Art Gallery of Alberta, Arq. Randall Stout

Envolventes Arquitectónicas

Museo Guggenheim Bilbao (aleación de zinc y titanio) Arq. Frank Gehry

Envolventes Arquitectónicas

Walt Disney Concert Hall Los Ángeles (piel metálica de acero inoxidable) Arq. Frank Gehry

Envolventes Arquitectónicas

Edificio Corporativo de Oficinas del Centro Tecnológico de Hispasat / España Herreros arquitectos

Envolventes Arquitectónicas

Envolventes Arquitectónicas

Envolventes Arquitectónicas

Torres Al Bahar, Abu Dhabi

Envolventes Arquitectónicas

El escudo consta de una malla poligonal de seis lados, unidos a la superficie lateral de las torres a una distancia de dos metros. Cada polígono soporta seis triángulos equiláteros, dentro de los cuales se abren y cierran, seis paneles en forma de triángulo rectángulo de fibras de vidrio

Envolventes Arquitectónicas

Envolventes Arquitectónicas

Envolventes Arquitectónicas

Envolventes Arquitectónicas

Fachadas homeostáticas Decker Yeadon architects

Envolventes Arquitectónicas

Envolventes Arquitectónicas

Este prototipo aprovecha la flexibilidad y el bajo consumo de electricidad de elastómeros dieléctricos. Ellos condensan automáticamente la energía eléctrica del sol en trabajo mecánico. La cinta se abre como un par de alas de mariposa cuando se calienta y se cierra cuando se enfría, controlando de esta manera el calor solar que pasa a través de la fachada.

Envolventes Arquitectónicas

Fachadas inteligentes

Envolventes Arquitectónicas

Son paneles que interactúan dentro de una grilla, capaces de alterar sus estados a 7 inclinaciones distintas adaptándose a los diferentes cambios de luz que se puedan generar. Es un tipo de inteligencia artificial llamado neural network

Envolventes Arquitectónicas

Fachada Móvil en Arquitectura

Envolventes Arquitectónicas

Soma kinetic facade operation

3

Control Solar Cálculo voladizos y parteluces

Control Solar •

Ángulos de sombra: Se pueden establecer dos tipos: > Angulo de sombra horizontal: que caracteriza un dispositivo de sombra vertical (parteluz) > Angulo de sombra vertical : que caracteriza un dispositivo de sombra horizontal (voladizo)

azimut

altitud

Control Solar

S

Orientaciones

Incidencia solar de acuerdo a orientación e inclinación

Control Solar

Ángulo horario (ω) El ángulo horario (ω) indica el desplazamiento angular del Sol sobre el plano de la trayectoria solar. Se toma como origen del ángulo el mediodía solar y valores crecientes en el sentido del movimiento del Sol. Cada hora corresponde a 15° (360°/24horas).

Asi, para:

6:00 am - 18:00 pm = 0° 7:00 am - 17:00 pm = 15° 8:00 am - 16:00 pm = 30° 9:00 am - 15:00 pm = 45° 10:00 am - 14:00 pm = 60° 11:00 am - 13:00 pm = 75° 12:00 m = 90°

0° 15° 30° 45°

60° 75°

90°

Control Solar

Ángulo vertical de sombra Altitud Ángulo horizontal de sombra Azimut

Ángulos de sombra

Inclinaciones solares en Guatemala

Control Solar Orientación fachadas: Una fachada orientada hacia el norte, estará afectada por los rayos solares solo durante mayo, junio, julio y la mitad de agosto, tres meses y medio; siendo el 21 de junio el día más crítico, por lo que analizando y neutralizando los rayos solares en esa fecha, se estará protegiendo también de cualquiera otra época. El resto del año estará bajo sombra. Entendiendo que aun en el día más crítico, la declinación al norte será solo de 8° 27’ en el cenit; por lo que se considera la orientación ideal en climas cálidos y templados.

Control Solar Orientación fachadas: Una fachada orientada al sur, tendrá soleamiento durante agosto, septiembre, octubre, noviembre, diciembre, enero, febrero, marzo y abril, ocho meses y medio; siendo el 21 de diciembre el día más crítico, con una declinación al sur de 38° 27’ en el cenit; por lo que analizando y neutralizando los rayos solares en esa fecha, se estará protegiendo también de el resto de meses del año.

Control Solar Orientación fachadas: Las fachadas orientadas al este tendrán sol todo el año pero únicamente por la mañana. Las orientadas al oeste tendrán su soleamiento solo por la tarde, todo el año. En ambos casos deberá hacerse un análisis conjunto de los solsticios (21 de junio y 21 de diciembre), y los equinoccios (21 de marzo y 21 de septiembre).

Control Solar Ejemplo: Ventana orientada al norte 21 junio (solsticio verano) 10 am

67.5°

60°

Línea de fachada

Control Solar Ejemplo: Ventana orientada al norte 21 junio (solsticio verano) 10 am SECCIÓN

PLANTA

•

La Altitud determina el ángulo de incidencia en Sección.

•

El Azimut determina el ángulo de incidencia en Planta.

Control Solar Ejemplo: Ventana orientada al sur 21 diciembre (solsticio invierno) 10 am

Línea de fachada

42°

142°

Control Solar Ejemplo: Ventana orientada al sur 21 diciembre (solsticio invierno) 10 am SECCIÓN

PLANTA

•

La Altitud determina el ángulo de incidencia en Sección.

•

El Azimut determina el ángulo de incidencia en Planta.

Control Solar Proyección de sombras en sección y planta SECCIÓN

SECCIÓN

PLANTA

PLANTA

13 horas de día

Con estos datos y tomando referencia a distintas horas en una fecha crítica, se pueden diseñar y establecer las correctas protecciones solares para una fachada.

11 horas de día

Control Solar

Control Solar •

Cálculo de voladizos y parteluces: > Ventana con orientación al NO > De 2.00 m. de ancho por 1.50 m. de alto > Sillar 1.00 m. > ¿ De qué tamaño debería ser el voladizo para que no ingrese el sol de las 16:00 hrs. ? > ¿ De qué tamaño deberían ser los parteluces para que no ingrese el sol de las 16:00 hrs. ?

Control Solar Ejemplo: Ventana orientada al NO Está expuesta al sol desde junio hasta diciembre desde las 11:15 am hasta las 17:00 pm

288.5° 33°

Línea de fachada

Control Solar

https://www.calculadoraconversor.com/tangente/

• Tamaño de voladizo (método matemático) > Tangente = cateto opuesto / cateto adyacente: Tng = co / ca > Tng 33° = 1.50 (alto de ventana) / largo de voladizo > Largo de voladizo = 1.50 / Tng 33° > Tng 33° = 0.649407593198 > Largo de voladizo = 2.31 m.

Control Solar • Tamaño de voladizo (método gráfico)

33° 0

0'

1.50

1.05

33 °

1.50

2.31

1.00

1.00

'

Control Solar • Tamaño de parteluz (ángulo para tangencia) > Tangente = cateto opuesto / cateto adyacente: Tng = co / ca > Tng 26.5°

NO

Control Solar • Tamaño de parteluz (método matemático) > Tangente = cateto opuesto / cateto adyacente: Tng = co / ca > Tng 26.5° = 2.00 (ancho de ventana) / largo de parteluz > Largo de parteluz = 2.00 / Tng 26.5° > Tng 26.5° = 0.498581608053 > Largo de parteluz = 4.01 m.

Control Solar • Tamaño de parteluz (método gráfico)

NO

4

Taller 3 Cálculo voladizos y parteluces

Control Solar • Taller 3 CONTROL SOLAR Cálculo Voladizos y Parteluces Analizar en el plano adjunto, el comportamiento de la incidencia solar en relación a la orientación de la VENTANA GRANDE, así como a la fecha y hora indicadas.

En base al análisis, calcular los respectivos voladizos y parteluces de la ventana; para lograr que exista sombra todo el día, en el interior del ambiente.

Control Solar • Taller 3 Asignación:

ORIENTACIÓN VENTANA

FECHA

HORA

GRUPO

N

21 JUNIO.

10:00

1

S

21 MARZO

14:00

2

E

21 SEPTIEMBRE

10:00

3

O

21 DICIEMBRE

15:00

4

NE

21 SEPTIEMBRE.

09:30

5

NO

21 JUNIO.

14:00

6

SE

21 DICIEMBRE.

11:00

7

SO

21 DICIEMBRE.

11:30

8

SO

21 MARZO

14:30

9

S

21 SEPTIEMBRE

15:00

10

Control Solar • Taller 3

Procedimiento a seguir: 1. Ubicar dentro de carta solar, la VENTANA GRANDE, de acuerdo a orientación solicitada.

2. Obtener los ángulos de azimut y altitud de acuerdo a la fecha y hora solicitada.

3. Representar en planta y sección, los ángulos de incidencia solar así como la proyección de sombras generadas.

4. Representar en planta y sección la propuesta y cálculo de voladizos y parteluces para la ventana, para que exista sombra total dentro del ambiente.

Control Solar • Taller 3

Se deberán entregar los planos necesarios, en donde se muestren los procedimientos realizados.

Fecha de entrega: Jueves 2 junio a las 11:40, subirlo a carpeta en portal.

Adjuntar hoja proporcionada, marcando fecha asignada.

Ejemplo 1

Ejemplo 1

Ejemplo 1

Ejemplo 1

Ejemplo 1

Ejemplo 1

Ejemplo 1

Ejemplo 2

Ejemplo 2

Ejemplo 2

Ejemplo 2

Ejemplo 2

Ejemplo 2

Ejemplo 2

Ejemplo 2

Ejemplo 2

Control Solar • Taller 3: cálculo voladizos y parteluces 1.

2.

3.

4.

5.

6.

Próximo jueves 2/6 Traer maqueta terminada Voladizos y parteluces que se puedan desmontar Escala 1:20 Se probará en Heliodón Realizar análisis fotográfico: • Sin ninguna protección para visualizar la incidencia solar • Solo con protección de voladizos • Solo con protección de parteluces • Con ambas protecciones 7. Bajar a su teléfono la app Thermal Vision