INCASOL Assolejamenta

Direcció del projecte/coordinació de l’activitat: INCASÒL

Període: 02/01/2015 a 30/12/2016

L’Institut català del Sòl (INCASÒL) ha desenvolupat una aplicació informàtica destinada a avaluar l'assolellament d'edificis, fonamentalment residencials, amb aplicabilitat a tot tipus d’edificacions i fins i tot espai públic.

Aquesta aplicació permet avaluar les hores de sol en diferents punts de les superfícies en estudi, tenint en compte la seva orientació i les ombres produïdes pels objectes del voltant. A més, també es pot extreure l'equivalent energètic de l'assolellament, i fer estadístiques i histogrames d'incidència solar segons diferents criteris.

Fins ara, les aplicacions comercials existents estudiades estaven orientades a la realització de l'estudi energètic integral d'un únic edifici. Altres aplicacions en canvi, presentaven dificultats en la importació i exportació de les dades necessàries per al càlcul. En aquest sentit, una aplicació integrada en el mateix procés de dibuix permet avaluar amb facilitat les característiques d’assolellament d’una proposta, tant pel que fa a la immediatesa de la introducció de les dades necessàries per al càlcul, com per a la representació gràfica dels resultats.

Funcionament de l'aplicació

Actualment la versió operativa de l'aplicació està feta sobre el producte comercial MicroStation, i desenvolupada sobre l'entorn VisualBasic d'aquesta aplicació. Per procedir a l'anàlisi cal dibuixar un model tridimensional dels edificis objecte d'estudi en aquest sistema. Construït el model, la realització de l'estudi d'assolellament es relativament directa.

Funcionalitats implementades:

• Obtenció dels mapes de assolejament amb diferents mesures:
  • Hores de sol nominals
  • Energia incident en diferents unitats: MJ/m², kWh/m², o hores de sol equivalents

• Resum del total d’hores o energia per edifici
• Histogrames de les quantitats calculades per edifici
• Projeccions de la volta celeste des d’un punt donat

Metodologia i dades

1.- Ordenació amb l’edificació indicant-hi de les alçades dels blocs.

2.- Sobre planta, s’aixeca la volumetria amb les eines 3D habituals de MicroStation.

3.- Amb l’aplicació d’assolejament, es crea la malla de càlcul i la malla de cossos opacs.

La generació de malles és el primer pas a realitzar per efectuar un anàlisi d’assolellament mitjançant aquesta aplicació. Les obtindrem a partir d’un model tridimensional previ dels volums o superfícies que volem analitzar (en general es tractarà de volums d’edificis o superfícies de l’espai públic, carrers o places)

4.- Procés de càlcul: Per a cada instant de temps es determina si els punts o els triangles de càlcul tenen el sol tapat o no per la malla de cossos opacs.

Per a l’anàlisi d’hores nominals de sol només es necessita fixar la latitud del lloc. El càlcul de l’energia radiant incident es basa en les següents hipòtesis:

• Només es considera la radiació solar directa, no es tenen en compte la radiació difusa dels voltants del disc solar ni la procedent de la resta de la volta celeste.
• L’absorció atmosfèrica se suposa que segueix una llei exponencial, en funció del gruix equivalent d’atmosfera que travessen els raigs solars. Per tal d’obtenir aquest gruix equivalent d’atmosfera cal indicar la cota topogràfica del lloc d’anàlisi.
• S’obtenen hores nominals o energia potencials, es a dir, en absència de nuvolositat. L’efecte de la variabilitat de la transparència de l’atmosfera es té en compte amb un paràmetre de transmitància mitjana, que pot configurar l’usuari.

L’aplicació inclou la possibilitat de discriminar de manera automàtica les superfícies que formen les façanes d’un edifici. Donat un conjunt de triangles que representen l’envolupant total de l’edifici, l’usuari pot indicar quins triangles conformen la façana indicant les inclinacions màxima i mínima respecte de la vertical que pot tenir un triangle perquè es consideri que pertany a una façana.

Al final del procés de càlcul s’obtenen mapes de colors que indiquen les hores de sol o energia incident sobre les diferents superfícies. També s’obtenen quadres resum per volum o superfície etiquetada, amb distinció automàtica de la part corresponent a les façanes, d’acord amb els criteris indicats més amunt. Aquests quadres es poden exportar a format excel pel seu posterior tractament.

5.- Obtenció mapes d’hores de sol sobre les superfícies de càlcul, o també mapes de l’energia incident, histogrames d’hores de sol per edifici, tant en superfície de façana com en superfície envolupant total, derivat del procés de càlcul anterior.

Realitzat el càlcul d’assolellament, es poden realitzar estadístiques de les diferents fraccions de la superfície de l’edifici (o de la superfície d’anàlisi que es tracti) que reben un interval determinat d’energia o d’hores de sol. L’estadística es pot fer per a la superfície envolupant total o per només les façanes. Aquestes estadístiques es representen gràficament mitjançant histogrames que s’exporten a format excel.

Mapes de l’energia incident

L’usuari pot indicar el nombre de categories que contindrà l’histograma i l’interval temporal d’estudi. Poden obtenir-se estadístiques per percentatge de superfície absoluta, o acumulatius per percentatge de superfície superior o inferior a cada una de les categories indicades.

Histogrames d’hores de sol per edifici

6.- Informació complementaria: es poden dibuixar projeccions de la volta celeste vista des d’un punt, amb indicació de les trajectòries solars

Aquesta funcionalitat complementària permet obtenir una projecció de l’esfera celeste observada des d’un punt amb representació dels volums de càlcul i de les trajectòries solars per a diferents dies de l’any. Això permet analitzar a quines hores és visible el sol des del punt d’interès per a diferents dates i hores. Les hores que hi apareixen són hores solars aproximades, doncs, a l’actualitat, l’aplicació té en compte l’obliqüitat de l’eclíptica però obvia la part de l’equació de temps deguda a l’el·lipticitat de l’òrbita terrestre.

Hi ha diferents projeccions disponibles: equirectangular cilíndrica, equiareal Lambert cilíndrica, estereogràfica zenital, equiareal Lambert zenital, i equareal Lambert equatorial de dos hemisferis.

Projeccions de la volta celeste

El fet de disposar d'una eina pròpia per avaluar l'assolellament dels edificis i l'espai públic en fase de planejament, en concret el planejament derivat, permet comparar diverses alternatives de distribució de la edificació, tant en planta com en alçada, mitjançant paràmetres quantitatius, i valorar la opció més adient. També permet avaluar habitatges de nova planta i comprovar el compliment de la normativa existent en aquest àmbit.

Per altra banda, cal afegir que, a l’integrar-se en el mateix sistema CAD emprat en la redacció del planejament, permet una aplicació més directa que altres softwares comercials existents. Altre avantatge és que el desenvolupament de l’eina no suposa cap cost addicional de llicències en la seva instal·lació en els diferents equips informàtics.