Curso Solar e Arquitetura Bioclimática: Fundamentos e Aplicações

Curso Solar e Geometria Solar

A Terra é o terceiro planeta do Sol. É coberta, na maior parte, por água, e sua atmosfera é composta de nitrogênio e oxigênio. A temperatura varia entre -50°C e 50°C, com uma média de 22°C.

Elementos da Geometria Solar

Estudamos o movimento do solo (na verdade, a Terra), a translação e a rotação da Terra em torno do Sol e em torno de seu próprio eixo. A órbita da Terra em torno do Sol é elíptica, e seu eixo de rotação tem um ângulo de 23,45°, o que causa as estações do ano.

• Em 21 de dezembro, corresponde ao solstício de verão no hemisfério sul.
• Em 21 de junho, é o solstício de inverno no céu.

Esfera imaginária localizada na posição de um edifício, com o Sol marcado a cada momento nesta abóbada, para marcar o caminho de todos estes pontos, produzindo um dia. O deslocamento total do Sol em sua inclinação vai do inverno ao verão com um ângulo de 49,6°.

Ângulo de Altura e Azimute Solar

Altura solar é medida em um plano vertical em relação a um plano horizontal. Azimute é medido no plano horizontal. Com ambos os ângulos, pode-se definir a posição do Sol a cada instante.

Controle da Radiação Solar Direta nas Janelas

As janelas voltadas para o norte capturam a radiação solar, forçando a busca por maneiras de evitar o calor (beirais ou projeções são sombras especiais que causam isso).

Elementos Naturais e Sombra

O crescimento das plantas no inverno e primavera bloqueia a passagem da radiação direta. As árvores decíduas permitem a entrada de radiação direta no outono-inverno.

Dimensionamento de Beirais para Orientação Norte

Elemento horizontal que impede a radiação direta; pode ser móvel.

Quebra-sóis para Orientações Leste e Oeste

Elementos horizontais não funcionam bem; a melhor estrutura é a vertical (para controlar a entrada nas janelas).

Fluxo de Calor Térmico e Conforto Bioclimático

Aspectos de Concepção Bioclimática e Conforto Térmico

O corpo humano pode manter sua temperatura a 37°C. Este calor tem duas fontes: a temperatura do ar e as paredes que cercam os objetos. A temperatura de conforto é de 20°C.

Fatores que Determinam o Equilíbrio Térmico

Fatores Físicos: temperatura do ar, temperatura de superfícies próximas, umidade relativa, movimento do ar em contato com o corpo, a resistência térmica da roupa.

Fatores Fisiológicos: altura e peso corporal, metabolismo ou a produção de calor corporal.

Alcançando o Conforto na Construção

Depende do caráter do lugar, clima local e estratégias de projeto sazonal, utilização de materiais, performance e estratégias na sua aplicação.

Comportamento Térmico dos Materiais

Fluxo de calor entre objetos ou espaços:

• Condução: Transmissão de energia através das moléculas de um sólido.
• Radiação: Através de ondas eletromagnéticas.
• Convecção: Através do fluido aquecido.

Medição e Resistência Térmica

Condutividade térmica: Medição da quantidade de energia transmitida através de um material.

Transmissão térmica: Medição de todo o calor que é transferido através de uma seção de um material.

Resistência Térmica: Mede a oposição à transferência de potência dos componentes de um elemento de um edifício.

Isolamento Térmico

Mantém o conforto interior. Em nível de país, diminui as necessidades energéticas de uma casa, os gastos com petróleo e gás, e reduz os gastos com saúde pública.

Estudos de Caso: O Palácio de Alhambra (Granada)

Palácio de Alhambra

• Janelas das torres: Voltadas umas para as outras, capturam o vento de onde ele vem.
• Pátio dos Leões: Possui quatro filtros, o pátio e a vegetação exuberante, fontes e canais, sombreamento do pórtico e a torre de vento.

A Climatização Descontrolada

Uma janela para a paisagem exterior. Filtros de luz da mesma forma e nós marcamos claramente seus limites.

Generalife

Pátio de uma casa que recria um paraíso, a arquitetura dos sentidos: o cheiro das flores, o ruído da água, os pássaros, o frescor das sombras e os jatos das fontes, texturas de plantas, água, paredes e pisos. Inclui labirintos, pátio andaluz e ruas estreitas.

O Palácio Árabe e a Habitação

Os quartos têm vista para os jardins, beneficiando-se das condições ambientais. A sala principal fica em uma torre. O pátio cria um microclima sob o qual o exterior é resfriado por evaporação da água e vegetação.

3 Elementos Termofísicos:

1. Circulação: Janelas zenitais superiores que liberam o calor e iniciam o movimento do ar de forma natural.
2. Venturi: O vento nas janelas superiores provoca o movimento do ar de baixo para cima.
3. Ventilação Forçada: Entrada de vento.

Apesar da grande variação de temperatura exterior, o comportamento térmico é muito melhor em condições de vento. Mais ventilação significa temperatura do ar mais homogênea. A forma da torre promove a circulação, pois a camada de ar quente se situa no espaço superior, facilitando a ventilação cruzada. A forma do pátio reduz a velocidade do ar. O portal permite que os dois microclimas sejam rigorosamente separados.

Luz Natural

Comportamento da Luz

A luz se comporta de 3 formas: refletida, transmitida e refletividade. As luzes nos guiam e ajudam a entender os limites do espaço inundado.

A Sombra

Permite o conhecimento da realidade tridimensional. A luz na paisagem natural. Eclipse solar e lunar. Aurora Boreal, Aurora Austral. Pôr do sol, arco-íris, lua cheia.

Ação da Luz nas Superfícies

• Reflexão: O retorno da radiação incidente sobre uma superfície.
• Reflexão Especular: Ocorre quando o material tem superfície muito lisa; o ângulo de incidência é igual ao de reflexão.
• Reflexão Difusa: Ocorre quando a superfície do material é áspera.
• Reflexão Mista: Ocorre na maioria dos materiais, composta pelas duas anteriores.
• Transmissão: Se o material tem um grau de transparência, a luz passa. Alguns materiais transmitem quase toda a luz (água, vidro, papel), outros apenas uma parte.
• Transmissão Direta: Produzida por corpos transparentes, cristais e vidro.
• Transmissão Difusa: Vidro opalescente ou fosco, com menos reflexo.

Fontes de Luz Natural

Para o dia: Luz direta do Sol, céu claro, nuvens, reflexões de edifícios ou pisos. À noite: A lua, relâmpago.

Dicas para Obter Luz no Projeto

Orientação das janelas: Depende do clima e localização. Melhor captação de luz é ao norte; o sul também tem boa luz. É preciso cuidar da radiação direta, controlando-a no verão para otimizar a luz no inverno.