Manual software solar CERCASOL-català

MANUAL CERCASOL + SRR

Cercasol +SRR

Manual de l’aplicació Cercasol+SRR Versió 1.3 Programa ideat i implementat per Moisès Morató Güell

www.cercasol.com

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

ÍNDEX

• Mòdul principal, objecte i aplicacions de Cercasol+SRR • Els mòduls de Cercasol +SRR • El mòdul Skyline.

• Interfase gràfica de l’ skyline i del sol.

• Situació i dia de l’ any.

• Avanç del sol.

• Entrada directa d’ obstacles visuals.

• Entrada de dades d’ obstaculització visual a partir de planta 2D. • Supervisió d’ altures.

• El mòdul Cercasol • Entrades.

• Llocs del món predefinits.

• Determinació numèrica del Zenit i Azimut solar.

• Posicionament gràfic del sol.

• El mòdul Rad-H. • Hemisferi ,Latitud i data.

• Radiació total diària.

• Valors horaris.

• Valors a una hora en concret.

• Control de la màxima radiació possible perpendicular (direct beam).

• Modelització o introducció de la radiació solar.

• El mòdul Radinsup.

• Orientació de la superfície.

• 4 Casuístiques.

• Sortides gràfiques i numèriques.

• Valors a una hora específica.

• Valors integrats entre dues hores.

• Resum anual.

• Mapa solar.

• Alguns exemples • Exemple 1: Posició del sol.

• Exemple 2: Radiació rebuda en una plaça urbana.

• Exemple 3: Radiació amb obstrucció visual d’ un edifici.

• Exemple 4: Radiacions en superfícies fixes i mòbils.

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

Mòdul principal , objecte i aplicacions de Cercasol+SRR El mòdul Cercasol+SRR es composa de 4 aplicacions relacionades amb la posició del sol i la radiació solar. Cadascuna d’aquestes aplicacions és en si un mòdul que realitza càlculs sobre aspectes diferents de la radiació, posició solar i obstruccions visuals.

L’ objectiu del conjunt és el càlcul de la radiació incident en una superfície inclinada qualsevol en les condicions de contorn reals per a una determinada latitud i dia de l’any.

La metodologia implementada en aquests mòduls és original en quant a concepció de la ressolució de la situació del sol en el firmament i també en l’ obtenció de la radiació en qualsevol direcció. S’han elaborat 4 capítols tècnics explicant la tècnica ressolutiva que fa servir el programa en cadascun dels mòduls.

Les característiques principals d’aquest programa són: -

El programa calcula les radiacions instantànies per a qualsevol moment del dia i per a qualsevol direcció. La majoria de programes tant sols dónen les radiacions totals diàries i normalment només pel pla horitzontal.

-

S’incorporen les obstruccions visuals que puguin existir en l’emplaçament real on es requiereix avaluar les radiacions.

-

Si no es tenen les radiacions reals d’un determinat emplaçament, s’estima la radiació solar a partir de la posició real del sol en aquell moment, de les condicions de nuvolositat i de l’entorn.

-

Les sortides gràfiques faciliten la comprensió del fenòmen de la radiació i de la posició solar.

-

Obtenció de gràfics que resumeixen el comportament de la radiació solar al llarg de l’ any per a totes les hores del dia.

Les principals aplicacions d’aquest programa són: -

Avaluació de radiacions solars en entorns urbans.

Avaluació de la radiació per a plaques solars fixes i mòbils.

Docència. Les sortides gràfiques del programa permeten una fàcil comprensió del fenòmen solar.

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

Els mòduls de Cercasol+SRR Els tres mòduls de Cercasol+SRR: Skyline, Cercasol i Rad-H han estat creats amb l ‘objectiu de proporcionar toda la informació que necessita el mòdul Radinsup per al càlcul de la radiació solar en qualsevol situació. No obstant, qualsevol dels mòduls proporciona informació de manera independent sobre aspectes concrets a partir de la posició del sol, de la radiació en el pla horitzontal i de la seva evolució pel firmament.

Les principals accions que realitzen els mòduls són: Mòdul SKYLINE

Mòdul CERCASOL

Definició dels obstacles visuals entorn al punt d’estudi. Aquest mòdul permet calcular, entre d’altres, els minuts de sol visible en els diferents mesos de l’any, o visualitzar la trajectòria del sol pel firmament local. El mòdul és utilitzat com a entrada d’ informació pel càlcul de radiacions a Radinsup.

Aquest mòdul posiciona el sol a hora solar per a qualsevol latitud, dia i hora de l’any. La metodologia que s’ utilitza és inèdita en quant a posicionament solar. La informació d’aquest mòdul és utilitzada pel mòdul Rad-H en el cas que es vulgui obtenir una previsió de la radiació solar en el pla horizontal.

Mòdul RAD-H

Mòdul RADINSUP

Radiació en el pla horitzontal en diferents condicions d’insolació. Aquest mòdul permet introduir les dades locals de la radiació solar en el pla horitzontal. En el cas de no tenir aquesta informació, el programa simula la radiació. Les dades d’aquest mòdul són utilitzats per Radinsup.

Radiació en una superfície inclinada en 4 possibles configuracions (fixa, eix vertical, eix horitzontal i 2 eixos). Els càlculs es realitzen a partir de la radiació en el pla horitzontal RadH i de les condicionants d’ obstrucció introduïts en el mòdul Skyline i posicionament del sol (Cercasol).

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

La relació en quant a flux d’ informació 1 entre els diferents mòduls és la següent:

En la zona inferior de les 4 aplicacions principals (mòduls) apareixen les icones reduïdes d’aquestes aplicacions. Clikant damunt d’ elles es canvia d’ aplicació i apareix una franja vermella sota de l’ aplicació activa.

Skyline

Cercasol

Rad-H

Radinsup

1

La informació necessària per a cadascun dels mòduls està representada pel sentit de les fletxes. No obstant, la informació sobre la latitud, dia de l’any i hora poden ser variades desde qualsevol mòdul.

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

El mòdul Skyline.

Skyline és el mòdul on es defineixen els obstacles visuals que es troben entorn al punt d’ estudi i del qual es volen saber les seves condicionants. Aquest mòdul permet calcular -entre altres variables- els minuts durant els quals el sol és visible en els diferents mesos de l ‘any en un cert entorn. El mòdul és utilitzat posteriorment pel càlcul de radiacions en el mòdul Radinsup.

Els obstacles visuals es poden definir de manera senzilla a partir de dues coordenades polars, una per a la desviació respecte el Sud (azimut) i l’ altre per a l’ altura en què es troba l’ obstacle (zenit).

Així, per exemple, si es vol introduir l’ aresta de l’edifici A (com a obstacle visual) respecte el punt de visió O…

A O

… només és necessari donar les coordenades de l’extrem superior a partir de la desviació respecte al Sud i la seva altura respecte l ‘horitzó.

A O

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

L’ aparença del mòdul Skyline és la següent:

Skyline té un mòdul auxiliar al qual s’accedeix clikant a on apareix un formulari per a la introducció en planta d’ obstacles de forma senzilla i pràctica.

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

Els diferents apartats d’aquest mòdul són: • Interfase gràfica de l’skyline i del Sol.

En aquesta interfase es pot observar quin és el resultat de l ‘alçament de l’ skyline i la trajectòria del sol a través del firmament.

• Situació i dia de l’ any.

La situació i la data poden ser actualitzades en qualsevol dels mòduls, automàticament són actualitzades en la resta.

• Avanç del Sol. A través d’aquests comandaments es pot avançar l’hora solar de minut a minut o cada 5 minuts . Mentre s’ avança l’hora es pot visualitzar en la sortida gràfica quina és la posició del sol. El botó reset s’ utilitza per inicialitzar el comptador de minuts acumulats a zero.

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

Diferents situacions solars d’obstrucció:

Posició del Sol a les 11:00 l’ 1 de Gener (41º N).

Posició del Sol a les 13:00 l’ 1 de Gener (41º N). El Sol no es veu per obstrucció visual i apareix en blanc. El comptador de minuts no acumula temps d’ insolació.

Posició del Sol a les 13:00 l’ 1 de Juny (41º N).

NOTA: La franja groga segueix l’ azimut del Sol, tant si el Sol és visible com si no.

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

• Entrada directa d’ obstàcles visuals.

El següent quadre permet entrar els obstàcles visuals a partir de les entrades: (azim1, altura1) i (azim2, altura2) que representen els extrems d’una obstrucció visual. Les altures intermitges entre azim1 i azim2 són interpolades linealment.

Mitjançant es previsualitza quin rang d’ obstàcles visuals seran alçats.

El rang seleccionat apareix de color groc. Si es dóna per correcte el rang seleccionat, s’executa l’alçament del tram d’ obstàcles visuals compresos pels parells (azim1, . altura1) i (azim2, altura2) clikant a

1.- S’ activa la zona proposada per alçar

2.- S’ alça la zona proposada

Si es vol deixar tot l’ horitzó a altura 0º (horitzó totalment net d’ obstàcles) es selecciona el botó

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

Als obstàcles visuals sel’s pot assignar reflectivitat i transmitància a partir de les entrades següents:

El significat d’aquestes especificacions físiques són les següents: Transmitància = 0: l’ obstacle visual es comporta com un objecte perfectament opac.

Transmitància = 1: l’ obstacle visual es comporta como un objete perfectament transparent. Equivalent a no tenir obstacle.

Reflectivitat = 0: l’ obstacle no reflexa la llum difusa. Equivalent a tenir una paret de color negra.

Reflectivitat = 1: l’ obstacle reflexa perfectament la llum difusa. Equivalent a tenir una paret blanca.

Es pot escollir qualsevol valor per als dos paràmetres entre 0 i 1.

Si es volen introduir dades dels obstàcles visuals i no és suficient realitzar una interpolació lineal per a les visuals en altura o es tenen les dades en planta, es pot accedir al formulari de l’ entrada de dades en 2-D. .

• Entrada de dades d’ obstaculització visual a partir de planta 2D. El formulari Skyline dóna accés al següent sub-formulari que permet l’ alçament d’ obstacles a partir de dades en planta i les seves altures.

Aquest quadre permet entrar els obstacles visuals a partir de dos parells d’ entrades (x1, y1, h1) i (x2, y2, h2) que representen els extrems d’ obstrucció visual on l’ evolució desde (x1,y1) fins a (x2,y2) és una progressió lineal desde h1 fins a h2. Les altures i angles azimutals que representen aquestes posicions són calculades internament. Les altures angulars que presenten els obstacles són les verdaderes i no estan interpolades.

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

La desviació del Sud respecte els paràmetres entrats s’ introdueixen en:

i l’ altura del punt d’ observació (punt en el qual es vol obtenir les dades solars i de radiació):

La introducció de punts i cotes en altura s’ introdueixen en els següents espais:

S’ha de posar l’ OK (√) al parell d’entrada. Un cop introduïdes les dades es fa “click” a , el programa avalua si les entrades són correctes i alça l’ skyline corresponent.

El resultat pels valors anteriors s’ activen en el formulari Skyline, per a una paret de 200 metres de llarg, altura de 30 metres i observada desde 20 metres de distància s’obté una obstrucció visual com la següent:

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

explicació a la visualització anterior … (si es vol, clar).

El resultat gràfic anterior (visualment un apantallament corbat) és la silueta que produeix una cornisa totalment recta. L’explicació a aquest fenòmen (de representació) es pot comprendre molt millor en les següentst il.lustracions. S’ explica com s’ obté un mapa d’ obstruccions visuals a partir d’ un mur d’ altura H i situat a una distància L de l’observador.

P

h

L’ L

Visió del punt P d’una cornisa desde el punt de referència d’un observador situat a ras del terra. El punt P es pot representar segons les coordenades (desv, altura).

P

desv

alt

El gràfic superior representa el punt P de la cornisa en coordenades polars (desviació, altura).

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

Si es volen representar varis punts del mateix mur (punts superiors de la cornisa) el procés es fa de la mateixa manera. En el gràfic inferior s’han anat projectant varis punts amb desviacions cada 10 º.

I de la mateixa manera la seva representació en el pla (desviació, altura):

P7

P6 P5

P4 P3 P2

P1

P8 P9 P10

Tenint en compte que l’ obstrucció és simètrica s’arribaria al gràfic d’ obstrucció del mur:

Es pot arribar a l’equació que defineix la corba d’ obstrucció d’ un mur recte:

⎡ h.cos(desv) ⎤ alt = atan ⎢ ⎥⎦ L ⎣

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

fi de l’ explicació .

• Supervisió d ‘altures.

Mitjançant aquest quadre de diàleg es pot comprovar el valor numèric de les altures dels obstàcles visuals introduïts.

A mida que es va seleccionant (+) o (-) apareix el valor de la columna, l’ altura d’obstrucció i el rang d’ azimuts que ocupen aquesta obstrucció. La columna seleccionada apareix de color blau.

Franja d’obstrucció seleccionada.

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

El mòdul Cercasol

Cercasol és el mòdul que porta a terme el càlcul de la posició del sol en qualsevol dia de l’any, hora solar i latitud.

Aquest mòdul és el motor base del funcionament dels altres mòduls. Tots els càlculs horaris es realitzen a hora local solar, és a dir, amb el sol en el punt més alt del firmament a les 12 del migdia.

El càlcul de la posició s’ ha realitzat a partir d’una senzilla concepció del funcionamient d’un telescopi.

El mòdul Cercasol presenta el següent format gràfic:

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

• Entrades.

En el quadre de diàleg Entrades s’hi introdueix la posició geogràfica del lloc a analitzar a través de la latitud i hemisferi. També s’ hi introdueix la data i l’ hora solar. Si es vol veure dinàmicament l’ evolució diària o mensual s’ha de mantenir apretada la tecla ENTER _↵ _

• Llocs del món predefinits.

Existeix la possibilitat d’accedir a diferents llocs predefinits a través del quadre de diàleg Llocs del món.

Si es vol ubicar qualsevol zona del món només a d’ introduir-se en el mòdul Entrades la latitud i l’ hemisferi de la zona a analitzar.

• Determinació numèrica del Zenit i Azimut solar.

A través dels quadres gràfics Zenit (º) i Azimu t(º) s’observa la posició del sol definida mitjançant aquests dos paràmetres.

Zenit (º) fa referència a l’ altura solar per damunt o per sota de l ‘horitzó i s’ extén en un rang de -90º a 90º.

Azimut (º) fa referència a la desviació de la posició solar respecte al Sud en el pla horitzontal de l’ observador. El seu rang va desde -180º fins a 180º.

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

• Posicionament gràfic del Sol. En el quadre gràfic posició del Sol (2D) es representa la posició del sol en coordenades (azimut, zenit) on es localitza gràficament la posició del sol en qualsevol moment del dia, tant si aquest és visible com si no.

Si el sol apareix per damunt de l’ horitzó ,surt de color groc i el cel és blau. En el cas contrari el sol es veu de color blanc i el cel negre.

Mantenint activada la tecla ENTER _↵_ s’ observa dinàmicament l’ evolució de la trajectòria del sol.

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

El quadre gràfic posición del Sol (3D) permet veure en 3 dimensions quina és la posició angular del sol respecte a un observador que es troba en el punt d’ estudi.

12:00

14:00

16:00

18:00

20:00

22:00

24:00

02:00

04:00

06:00

08:00

10:00

Mantenint activada la tecla ENTER _↵_ s’ observa dinàmicament l’evolució de la trajectòria del Sol en el gràfic 3-D. Exemple per a latitud 41º nord l’ 1 de gener.

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

El mòdul Rad-H.

Rad-H és el mòdul on es calcula o s’introdueix la radiació en el pla horitzontal. La radiació horitzontal pot ser introduïda a partir de dades conegudes reals o es pot optar per la modelització que ofereix el programa en diferents formats i possibilitats.

El mòdul Rad-H és utilitzat posteriorment pel càlcul de radiacions en el mòdul Radinsup.

El mòdulo Rad-H presenta el següent format;

Aquest és el comandament per calcular la radiació que s’ha seleccionat. Només és necessari activar-lo si es ve d’ un submenú.

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

• Hemisferi, Latitud i data.

En aquest quadre s’introdueix la posició geogràfica del lloc que es vol analitzar a través de la latitud, hemisferi i data.

• Radiació total diària.

En aquest gràfic apareixen resumides les quantitats totals de radiacions rebudes al llarg d’un dia en el pla horitzontal: radiació global total, directa total i difusa total.

• Valors horaris.

En aquesta taula apareixen els valors horaris principals respecte la posició del sol i la seva radiació: altura solar, màxima radiació teòrica, radiació global, radiació directa, difusa i radiació directa normal (beam).

Valors a una hora determinada

Valors totals recullits al llarg del dia

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

• Valors per a una hora en concret.

En aquest mòdul es poden estimar els paràmetres anteriors a qualsevol hora del dia.

El càlcul es realitza mitjançant interpolació quadràtica corregida.

• Control de la màxima radiació possible perpendicular (direct beam).

Per a altures solars petites existeix la possibilitat de limitar la màxima radiació directa possible. Això permet realitzar càlculs molt més reals en la zona baixa de l’horitzó on existeixen dificultats en la consideració de la radiació directa.

El comandament

dóna accés al següent formulari.

Si s’ escull l’ opció 1 el programa efectúa el càlcul de repartició de la radiació directa i difusa sense cap criteri d’ acotació.

Si s’escull la posició 2 s’ extén el formulari possibilitant diverses maneres d’ acotar la radiació a baixes altures solars.

El cursor superior controla la franja d’ altura (de 0º fins el valor escollit; màx:15º) aquest és el rang en el qual s’ efectúa el control de la direct beam, si el valor és més gran es recalcula, a més la radiació global, els components directa i difusa.

En el cursor inferior es selecciona si es vol sustituir la direct beam pel valor màxim teòric o un submúltiple d’aquest .

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

Si la radiació beam és modificada perquè s’ha sobrepassat el valor màxim teòric (en funció de l’ altura solar) s’ indica en el formulari principal de Rad-H de color verd el valor modificat. Les radiacions directa i difusa són recalculades.

Si el valor de la radiació beam és superior al valor màxim absolut possible (1050 W/m2) s’ indica de color vermell.

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

• Modelització o introducció de la radiació solar.

Aquest és el quadre de diàleg on s’ escull el tipus de dia, desde un dia clar fins a un dia molt núvol. Si es coneixen les dades de radiació de la zona a estudiar s’ha de seleccionar l’opció en qualsevol de les seves dues possibilitats: o depenent de les dades disponibles. En el cas de no tenir dades de la zona s’haurà d’ escollir alguna de les dues possibilitats de modelització: ó . Cadascuna d’aquestes possibilitats te accés al el qual apareix de diferents formats depenent de l’elecció comandament escollida.

Existeixen dues possibilitats d’ incorporar la radiació solar, a través de la modelització teòrica o a partir de la inclusió de dades reals. Cadascuna d’aquestes opcions presenta a la vegada dues possibilitats d’entrada.

Les diferents opcions que presenta aquest quadre són les següents: 1) Opció simulació DIA MOLT CLAR Se simula la radiació per a un dia molt clar.

En el gràfic apareix l’ evolució de les radiacions al llarg del dia per a un dia molt clar. La radiació global coincideix amb la màxima possible.

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

Fent click a

apareixen diferents possibilitats de dies clars:

Les casuístiques principals són 3, depenent de si el dia és un dia clar amb cel profund blau, dia clar amb cel blanc o un dia clar intermig. També es pot triar posteriorment entre un repartiment de la radiació directa-difusa basada en la teoria o en el model propi segons dades experimentals.

2) Opció simulació DIA TIPUS Aquesta opció permet entrar per a cada mes i per a cada franja horaria el percentatge de radiació rebuda respecte al màxim possible. El programa modela de forma automàtica el repartiment entre la radiació directa i difusa.

Aquest format permet diferenciar al llarg del dia fenòmens locals que poden afectar a les possibilitats reals de radiació, com per exemple zones on existeixin determinats fenòmens meteorològics: boira pel matí i dies clars per la tarda.

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

Si es vol introduir directament tot el dia amb el mateix percentatge de radiació es pot accedir al quadre inferior, posar el percentatge i clickar en el botó inferior. La dada es copia en tota la fila del mes.

Existeixen algunes ciutats espanyoles predefinides amb els percentatges globals mitjos que els correspondria a cada mes.

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

Tornant a l’arrel del mòdul Rad-H es podran apreciar les diferents radiacions: la global, la directa i la difusa.

Clickant en qualsevol dels comandaments del quadre inferior i després _↵_

es pot veure l’evolució de les radiacions en el gràfic:

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

3) Opció ENTRAR DADES(RADIACIÓ GLOBAL) Aquesta opció permet introduir la informació que més sovint es té a mà: el valor de la radiació global al llarg del dia en els diferents mesos de l ‘any per a un dia tipus. El programa s’encarregarà de repartir la fracció de directa i difusa al llarg del dia.

Fent click a

:

Si el valor de la radiació global introduïda és superior al valor teòric màxim que es pot donar, en el mòdul principal de Rad-H apareix la radiació global de color vermell.

En aquest exemple, la radiació global introduïda (48) és superior a la màxima teòrica (28,2). El valor apareix de color vermell.

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

4) ENTRAR DADES (RADIACIÓ GLOBAL, DIRECTA) Aquesta opció és la millor si disposem de dades reals ja que s’incorpora la informació precisa sobre la radiació directa i difusa al llarg dels mesos i franges horaries i no és necessari realitzar simulació teòrica.

Clickant a

:

A l’igual que en el punt anterior, si el valor de la radiació global introduïda és superior al valor teòric màxim, en el mòdul principal de Rad-H apareix el valor de color vermell.

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

El mòdul Radinsup.

Radinsup és el mòdul on conflueixen les dades de tots els anteriors mòduls. La finalitat és el càlcul de la radiació solar en una superfície inclinada en unes condicions predeterminades de radiació i en un entorn definit mitjançant el mòdul Skyline. Algun dels càlculs pot trigar uns segons debut a què el càlcul de la radiació s’ efectúa per tota la semiesfera celest mitjançant elements finits i no per mètodes simplificats.

L’aparença del formulari base de Radinsup és la següent:

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

A l’ igual que els altres mòduls, Radinsup també té un quadre per a la introducció de la posició geogràfica del lloc a analitzar a través de la latitud, hemisferi i data.

• Orientació de la superfície.

Per veure o col.locar la superfície en una determinada posició (definida per la seva inclinació i desviació) s’ actúa en els comandaments del quadre gràfic. Aquest quadre permet visualitzar quina és la inclinació de la superfície respecte al pla horitzontal i quina és la desviació respecte al Sud. En el gràfic inferior es pot visualitzar l’ efecte d’orientació de la superfície quan es varia la seva inclinació o desviació.

NOTA: L’accés als comandaments no sempre és possible, depèn de l’ opció que s’ esculli apareix o desapareix la possibilitat de variar manualment la inclinació o la desviació.

Efecte visual en la interfase que resulta d’alçar la superfície 48º primer i desviar-la 45º cap a l’ Oest després.

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

• 4 Casuístiques.

En quant a posicionamient de la superfície hi ha 4 possibilitats:

OPCIO 0

OPCIO 1

La superfície està fixa. Es pot introduir el valor de la inclinació i desviació.

La superfície gira lliurament sobre l’ eix vertical buscant la màxima radiació directa. Es pot introduir la inclinació.

OPCIO 2

OPCIO 3

La superfície gira entorn l’ eix horitzontal buscant la màxima radiació directa. Es pot fixar la desviació.

La superfície gira lliurament buscant el sol. No es pot introduir ni la desviació ni la inclinació.

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

• Sortides gràfiques i numèriques.

Un vegada seleccionada l’ opció desitjada s’ inicia Radinsup fent click a

Apareixen els valors de radiació sobre la superfície en format numèric i gràfic.

Format gràfic:

Gràfic de la radiació diària sobre la superfície. Es mostra l’evolució de la radiació directa, global i difusa.

Format numèric:

Valors diaris de l’ altura solar, desviació respecte al Sud, inclinació, angle d’incidència solar sobre la superfície.

Radiació global, directa i difusa.

Si el sol encara no ha sortit per damunt de l’ horitzó es mostren els valors de color lila fosc.

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

En el següent exemple s’aprecien les diferents radiacions obtingudes en les diverses opcions (0,1,2,3) per a un dia clar a 41 º de latitud Nord l’ 1 de Gener.

OPCION 0

OPCION 1

Inclinació: 60º (fixa) Desviació: 0º (fixa)

Inclinació: 60º (fixa) Desviació: lliure

OPCION 2

OPCION 3

Inclinació: lliure Desviació: 0º (fixa)

Inclinació: lliure Desviació: lliure

En les opcions 1, 2 i 3 es pot observar com dinàmicament la superfície va buscant l’ orientació de màxima radiació. Exemple d’ opció 3:

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

El gràfic de la radiació té la següent informació:

Línea d’escombratge: separa una nova gràfica de l’antiga. Permet veure i comparar la diferència entre el resultat actual l’anterior a mesura que s’escombra la gràfica anterior.

Gràfic antic

Hora solar

Gráfic nou

Barra de temps: es visualiza en blau la nova part calculada

• Valors a una hora específica.

Aquest formulari permet conèixer en instants ínter-horaris els valors corresponents a l’ altura solar, la posició de la superfície (desviació, inclinació) i l’ angle d’ incidència entre els raigs solars i la superfície. També les radiacions globals, directes i difuses són calculades.

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

• Valors integrats entre dues hores.

Aquest formulari permet conèixer la quantitat de radiació acumulada (global, directa i difusa) entre dues hores, Els valors són calculats en kWh y MJ.

• Resum anual.

Mitjançant aquesta icona es té accés a la taula on es calcula el resum anual de radiacions i hores solars .

Fent click a

s’inicia el càlcul resum.

El resultat és una taula anual com la següent:

L’operació de càlcul pot durar entre 2 i 5 minuts.

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

• Mapa solar.

Finalitzat el càlcul anual apareix la icona del mapa solar Clickant en ell apareix un mapa de les radiacions solars diàries al de tot l’any.

llarg

Exemple de mapa solar per a dies clars a 41º Nord.

Simulació amb obstàcles visuals.

Els obstàcles han estat definits anteriorment en el mòdul Skyline.

Resultat de la radiació per a un dia de màxima insolació en el pla horitzontal el dia 1 de març 41º N.

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

Alguns exemples.

• Exemple 1: Posició del Sol. ¿A quina hora surt el Sol (hora solar) l’ 1 de Gener a Barcelona ? ¿I a Oslo ?

En el mòdul Cercasol se soluciona perfectament aquesta pregunta: En primer lloc s’ha d’introduir la latitud de Barcelona, mes i dia de l’ any.

Posteriorment es va ajustant l’ hora, minut i segon fins que s’obté visualment la sortida del sol (instant en què la figura del sol passa de blanca a groga)

i, ja es pot prendre nota de l’hora, en aquest cas les 7 hores, 27 minuts i 31 segons.

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

Per a Oslo, es procedeix de manera similar, primer es canvia la latitud:

Posteriorment s’ajusta l’ hora, minut i segon fins que s’ obté visualment una altre vegada la sortida del sol

Ara, el rellotge solar marca en aquest cas les 9 hores, 7 minuts i 33 segons.

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

A quina altura màxima arriba el Sol en aquests dos llocs ?

Per determinar això només és necessari situar el sol a les 12 del migdia (altura màxima).

Per a Barcelona el valor de l’ altura és de 25,67 º

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

Per a Oslo l’altura al migdia només és de 7,13 º.

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

• Exemple 2: Radiació rebuda en una plaça.

Imaginis que desitja conèixer quina és la radiació que arriba al centre de la plaça central (A) en diferents moments de l’any.

A

La primera cosa que s’ha de fer és alçar l’ skyline que s’ observa desde el centre de la plaça. En el mòdul Skyline es pot introduir de forma molt senzilla desde el subapartat

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

A partir de la situació de les façanes de l’entorn (posició i altura dels vèrtexs superiors) es procedeix a introduir l’skyline. És per això que serà útil situar els edificis orientats de manera ortogonal als eixos x-y amb la finalitat de facilitar l’entrada de les dades.

N

Un vegada conegudes les distàncies (x,y) i altures (h) de tots els elements amb possible obstrucció visual s’omple la taula del formulari

a continuació ja es pot alçar l’skyline percebut desde el centre de la plaça

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

A partir d’aquest punt ja es pot realitzar qualsevol operació amb el programa tenint en compte la situació real de l’ skyline.

Per exemple, per on surt el sol el 21 de desembre:

O quina és la radiació en aquell dia en les condicions reals d’ obstrucció.

0,94 kWh

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

o on es situa el sol a les 12 del migdia (hora solar) en relació amb els edificis en els equinoccis (23 de setembre i 21 de març)

o les radiacions previstes per aquell dia a la plaça.

3,36 kWh

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

• Exemple 3: Radiació amb obstrucció visual d’un edifici.

Si desitja en aquest cas conèixer les hores de sol disponibles en varis dies de l’any en una situació d’skyline obstaculitzada per un edifici situat entre 0 i 30 graus d’ azimut i que s’alça entre 55 i 50 graus d’altura respectivament.

Mitjançant el mòdul Skyline s’alça fàcilment l’ skyline:

Un cop alçat, ja es pot operar en les condicions de l ‘skyline definit.

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

Com per exemple, veure la trajectòria del sol durant l’ 1 de gener.

O quants minuts al dia el sol és visible (395 minuts)

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

Comparar les radiacions que es reben en un pla horitzontal en un dia clar d’estiu i un altre d’hivern :

Radiacions en un dia clar d’estiu

Radiacions en un dia clar d’hivern. Observis la caiguda de radiació cap al migdia debut a l’obstrucció visual de l’edifici definit.

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

A l’hivern (1 de gener) ¿Quina és la radiació que rep en aquestes condicions una superfície inclinada 60 º ?

S’aprecia fàcilment com la radiació rebuda és molt més gran que en el cas del pla horitzontal. No obstant, l’obstrucció de l’ edifici segueix afectant de forma important a la captació potencial.

Si es determina la radiació rebuda en direcció Nord i amb una inclinació de 65º s’obté el següent gràfic, amb un mínim al migdia.

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

Si s’ inclina encara més (fins a 75º), durant gran part del dia la superfície no rep insolació directa del sol.

Una superfície orientada cap a l’ Oest presentarà una radiació més gran a mida que s’acosti a les hores prèvies del migdia:

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

El mapa de radiacions anuals horàries amb l’ obstàcle visual que presentava a l’ inici d’aquest exemple, és el següent:

Es pot observar com els mesos que van des d’octubre fins a març estan clarament afectats per l’ombra de l’ edifici.

Si no existís l’ edifici, el mapa solar seria el següent:

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

Mapa de radiacions solars per a una superfície orientada cap a l’ Est i inclinada 60º.

S’observa com la intensitat més gran de radiació és rebuda dins de les primeres hores del matí.

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

• Exemple 4: Radiacions en superficíes fixes i mòbils. ¿ Quines són les radiacions captades en el mes de Gener amb un captador pla orientat cap el Sud (60 º inclinat), un amb rotació axial vertical i un altre amb 2 eixos de rotació ?, Latitud 41º. Dia de radiació normal.

En primer lloc s’ha d’ escollir el tipus de radiació del dia en el formulàrio Rad-H i fixar la latitud i mes de l’ any.

A continuació s’accedeix al formulari Radinsup i es posiciona la superfície inclinada a 60º:

i ja es pot executar el programa clickant a

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

Els resultats són:

El valor de la radiació que rep la superfície és de 3,49 kWh. Ara es disposa a la superfície perquè pugui girar entorn l’ eix vertical (amb una inclinació constant de 60º) i fent clic a

. El resultat és:

La radiació rebuda ara és de 3,98 kWh.

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

Si la superfície pot girar entorn als dos eixos (gir lliure), el resultat és:

La radiació rebuda ara és de 4,01 kWh. Com es pot veure, en aquestes condicions a l’hivern, és molt poca la radiació que s’obté per tenir dos eixos mòbils en lloc d’un o inclús cap. Es pot considerar si passa el mateix a l’estiu, és a dir, quina és radiació que es capta amb dos eixos mòbils, un o cap.

Així, es pot valorar la següent situació: ¿ Quines són les radiacions captades el mes de Juliol amb un captador pla orientat cap el Sud (30 º inclinat), un altre amb rotació axial vertical i l’altre amb 2 eixos de rotació ?, Latitud 41º. Dia de radiació normal.

De forma similar l’ exemple donat, s’escull la inclinació de la superfcie i s’executen els 3 estats (superfície fixa, amb gir a l’eix vertical i gir lliure. Els resultats són:

superfície fixa

Moisès Morató Güell

1 eix de gir (vertical)

2 eixos de gir lliures

© Cercasol by MoiMo

MANUAL CERCASOL + SRR

www.cercasol.com Agraïments: A en Salvador Rueda per facilitar-me una altre manera de comprendre el món, diferent al pensament general dels qui ens hem format com a enginyers.

Als aclariments científics d'en Lluís Albert Bonals i d'en Martí Rosas, ambdós professors de la Universitat Politècnica de Catalunya.

El més profund deute als meus pares Miquel i Teresa, als qui dec l'apassionat projecte de la vida. A l'amistat i estima dels meus germans Maik i Violant. A la Laura pel seu recolzament, amor i paciència, sobretot durant aquest any, en el què el PC ens ha segrestat masses hores.

Als meus amics, per ser-ho i ser-hi. Molt especialment al Salvador Serra i al Julià Massó.

Moisès Morató Güell

© Cercasol by MoiMo