Solar Charts

8/3/2019 Solar Charts

1/9

http://www.arch.hku.hk/~kpcheung/teaching/lecture/65156-8.htm#2.%20nomenclature

1. Geometrie solara si parametri; diagrame solare

Este de mult stabilit faptul ca datorita distantei foarte mari dintre pamant si soare

comparativ cu dimensiunea pamantului, nu mai este practic nici o diferenta incalcularea diagramelor solare, heliodon sau mastii de umbra daca punctul de

observatie se afla pe suprafata pamantului (observatie topocentrica) sau daca luam

un punct fictiv de observatie in centrul pamantului (observatie geocentrica)se pot

observa astfel la fel de bine azimutul solar, unghiul de altitudine al soarelui si alti

parametri solari.

Soarele se deplaseaza fata de un observator de pe suprafata pamantului de la +23.44

grade la -23.44 grade de la solstitiul de vara la cel de iarna si vice-versa, in fiecare

an. (Fig 1 - i.e. Heliodon)

O diagrama solara folosita in mod curent intrebuinteaza o scara concentrica de

echidistanta artificiala-h (unghiul de altitudine solara). In aceasta metoda deschitare o diagrama este desenata pt o singura latitudine. Alternativ, se foloseste si

diagrama solara stereografica.

In diagrama tridimensionala [Fig 2], combinatia dintre un sistem de emisfere

coordonatoare si un segment de diagrama solara sferic ii va da o intrebuintare

universala (pt diverse latitudini) pt a obtine parametrii diagramei solare.

In afara diagramelor solare, mai sunt folosite si urmatoarele ecuatii pt a relationa

parametrii solari:

sin h = cost t cos L cos d + sin d sin L

sin A cos h = sin t cos d

1


2/9

Sunlight-2 Heliodon

Fig. 1 Solar Geometric Parameters Illustrated on the Globe shown for ASTNoon

Notes:

1. N-S is the axis of the earth for N. Hemisphere; and S-N for S. Hemisphere.

2. In the diagram L is drawn equal to L' for minimizing lines on the diagram, i.e. L=L'=45 deg

3. For Northern Hemisphere :-

At latitude L, the horizontal plane is making an angle =L with the N-S axis of the earth.

At Equator, L=0, the horizontal plane is normal to the equatorial plane, and parallel to the N-

S axis.

At North Pole, L=90, the horizontal plane is parallel to the equtorial plane, and normal to the

N-S axis.

4. For Southern Hemisphere :-

At latitude L', the horizontal plane is making an angle =L' with the N-S azis of the earth.

At Equator, L=0, the horizontal pane is normal to the equatorial plane, and parallel to the S-N

axis.

At South Pole, the horizontal polane is parallel to the equatorial plane, and normal to the S-N

axis.

2


3/9

Fig 2 Illustration of sun paths relative to an observer [8] ( fromOlgyay, 1957 )

3


4/9

Notes :

1. The diagram assumes the observer on earth is located at the centre of the spherical

segment, though not marked.

2. The thick circle represents the horizontal plane containing the observer at the latitude

of concern.

3. The circles indicate the sun paths at various days of the year.

4. The arrow shows the direction of the movement of the sun, from East to West relative

to the observer.

5. The 12:00 noon AST Curve is set due South

2. Evaluarea nevoii de expunere la soare

Inainte de a finaliza designul unei cladiri, arhitectul trebuie sa stie cum va cadea lumina

pe diverse parti ale cladirii cand aceasta va fi construita, inclusiv daca vegetatia de jurimprejur va avea parte de soarele de care are nevoie.

Cladirile in general ar trebui sa primeasca soare in zile reci si sa il retina in zile fierbinti.

Aceste lucruri se stabilesc in functie de insorire, astfel incat arhirectii sa poata prevedea

izolatia necesara, dimensiunea ei, protectii solare, deschideri etc., sa optimizeze

orientarea peretilor, sa ia in calcul incalzirea solara a apei, generatoare de electricitate

solare etc(ex:sisteme solare fotovoltaice)

3. Zone umbrite si insorite

Zonele insorite pot fi calculate fie manual, fie cu ajutorul computerului.

Zonele umbrite si insorite mai pot fi obtinute prin testare cu heliodonidispozitive caresimuleaza lumina directa a soarelui in raport cu modelul.

Intensitatea solara scade pe masura ce soarele se departeaza de pozitia de la pranz fiindca

lumina soarelui trece printr-o masa de aer ce inconjoara pamantul din ce in ce mai groasa.

24 hour sunshine in one day in June in a place inside the Arctic Circle in Norway-photo by courtesy of Husmo foto and Nordland

Travel Association (TTK) Norway.

Heliodonii pot simula directia si intensitatea soarelui pt toate combinatiile de zi/ ora/ latitudine.

4


5/9

Fig. 1 Calculation of Insolation area

Formula

AREA PQQ'P'

= ( MH X MF ) cot h cos( A- )

= area FMHG X cot h cos( A- )

= [a x cot h x cos( A- ) -d] x [ b-d x tan (A- ) ]

or

= [ a cos( A- ) - d tan h ] x [ b - d tan(A- )] cot h

where

a - height of window

b - thickness of window

d - thickness of wall [ Note: in other occasion in this paper, d refers to

solar declination angle ]

h - solar altitude angle

A - soalr azimuth angle

- window azimuth angle ( in this case same as. wall azimuth angle )

5


6/9

4. Masti de umbra

O masca de umbra este delimitarea pe diagrama solara a zonelor de cer care sunt

obturate pt ochiul observatorului de un obiect, acele zone care nu lasa sa se vada

lumina soarelui.

Cand un dispozitiv de umbrire este plasat in fata unei ferestre ,spre exemplu, masca

de umbra arata acele parti ale cerului ca fiind obturate de acel dispozitiv de

umbrire, fara sa lase soarele sa patrunda(corespunzand anumitor perioade din zi si

anumitor zile din an). Masca de umbra arata combinatiile de ora/data pt aceasta

perioada de blocare a luminii solare.

In concluzie,arhitectii ar trebui sa studieze cum, de ce , cand si uneori cat din lumina

solara(ca intensitate) trebuie sa patrunda intr-o locuinta.

Plasarea directa a raportorului pt masca de umbra pe diagrama solara, astfel incat

sa se potriveasca cu orientarea dispozitivului de umbrire, va indica masca de umbraintocmai, daca aceleasi scari echidistante-h pt unghiurile de altitudine sunt folosite si

pt raportorul de umbrire si diagrama solara [Fig 2, Fig 3, Fig 4].

Daca sistemele de umbrire orizontale si verticale au un design si o configuratie

regulata, raportorul pt masca de umbra realizat pt diagrame solare de altitudine

solara echidistanta poate fi folosit pt a desena masti de umbra pe aceste diagrame, si

de asemenea si pe diagrama solara stereografica daca se folosesc raportoare

stereografice si diagrame echivalente.

Raportoare pt masti de umbra pot fi construite de oricine , folosind urmatorul

principiu:

Observatorul priveste in sus (din punctul de referinta 0 ) spre cer printre muchiile

dispozitivelor de umbrire orizontale si verticale sau alte dispozitive de umbrire

neregulate. Astfel, directia de privire are un unghi azimut dintr-o directie de

referinta, si un unghi de altitudine catre cer. Locul geometric al coordonatelor

acestui unghi raport (azimuth) si unghi de altitudine al intregului dispozitiv de

umbrire va da masca de umbra a acelui dispozitiv de umbrire daca este marcat pe

diagrama solara. Principiul se aplica mai multor scari de h, cum este scara h

echidistanta sau scara stereografica h.

6
http://arch.hku.hk/teaching/lecture/fig12.htmhttp://arch.hku.hk/teaching/lecture/fig13.htmhttp://arch.hku.hk/teaching/lecture/fig14.htmhttp://arch.hku.hk/teaching/lecture/fig12.htmhttp://arch.hku.hk/teaching/lecture/fig13.htmhttp://arch.hku.hk/teaching/lecture/fig14.htm


7/9

Fig 2 - from page 16 ofSolar Geometry by S. Szokolay, 1996, PLEA, reproduced

with kind permission of the publishers

7


8/9

Fig 3 - from page 20 ofSolar Geometry by S. Szokolay, 1996, PLEA, reproduced

with kind permission of the publishers

8


9/9

Fig 4 Raportorul mastii de umbra

Stanga : Dreapta :

Masca de umbra

pt dispozitve de umbrire verticale

Masca de umbra

pt dispozitive de umbrire orizontale

5. Intelegerea traseului soarelui pe un site

Cadranul solar poate ajuta arhitectii sa inteleaga traseul soarelui pe situl unde

urmeaza a fi construita o cladire. Asta ii va face sa dea o rezolvare cat mai potrivita

a constructiei fata de miscarile soarelui inca din faza de concept.

9

Documents

Solar Charts