1. Desempenho térmico de edificações 40
3 PROTEÇÕES SOLARES
A incidência da radiação direta e as sombras geradas por obstruções serão estudadas neste
capítulo. As proteções solares são utilizadas quando a radiação direta não é desejada dentro do
ambiente. O traçado das proteções exige o conhecimento dos movimentos do Sol e da Terra, e
de seus efeitos sob a visão do observador na terra. Este pode ser um ponto, uma reta, um
plano como uma parede ou janela ou um volume, no caso de uma edificação.
3.1 MOVIMENTOS DA TERRA
3.1.1 Rotação
A rotação ao redor de um eixo Norte-Sul, que passa por seus pólos, origina o dia e a
noite (Figura 52).
Figura 52. Rotação da Terra.
3.1.2 Translação ao redor do Sol
A Terra realiza um movimento elíptico ao redor do Sol conforme mostra a Figura 53.
21 MAR
21 DEZ
21 JUN
21 SET
Figura 53. Translação da Terra ao redor do Sol.
O movimento de translação da Terra ao redor do Sol determina as quatro diferentes
estações do ano. A Tabela 5 apresenta a data de início destas estações no hemisfério sul, bem
como a sua denominação.
Tabela 5. Datas de início das estações do ano para o hemisfério sul.

2. Desempenho térmico de edificações 41
Data Denominação
21 de março Equinócio de outono
21 de setembro Equinócio de primavera
21 de junho Solstício de inverno
21 de dezembro Solstício de verão
Considere um observador sobre a terra, onde há um plano imaginário onde o sol se projeta. A
localização do sol na abóbada celeste pode ser identificada através de dois ângulos: a altura
solar e o azimute. O azimute é o ângulo que a projeção do sol faz com a direção norte
enquanto a altura solar é o ângulo que o sol faz com o plano horizontal. Neste estudo, será
considerada altura solar o seu ângulo complementar, ou seja, o ângulo que o sol faz com o
zênite.
S
zênite
Abóbada celeste
h
Linha do horizonte
L
O
a
Nadir
N
Figura 54 - Projeção estereográfica do sol sobre o plano do observador localizado em um
ponto qualquer da Terra.
Para traçar os diagramas solares, considera-se a Terra fixa e o Sol percorrendo a trajetória
diária da abóbada celeste, variando de caminho em função da época do ano, conforme mostra
Figura 55. Nela, vê-se os limites da trajetória anual que consistem nos solstícios de inverno de
verão, enquanto a linha do meio indica o equinócio.

3. Desempenho térmico de edificações 42
Figura 55. Movimento aparente do Sol no hemisfério sul.
3.2 DIAGRAMAS SOLARES
Através das informações mostradas até o momento e do conhecimento do traçado de
projeção estereográfica (existem outros métodos) pode-se traçar os diagramas solares. A
Figura 6 apresenta um exemplo de projeção estereográfica para a latitude 27o Sul e a Figura
57, o diagrama solar para esta latitude.
Figura 56. Projeção estereográfica para a Figura 57. Diagrama solar para a latitude
latitude 27o Sul. 27o Sul.
A Figura 58 apresenta o diagrama solar para a latitude 28o Sul, muito próxima à
latitude de Florianópolis (27o 35’ Sul).

4. Desempenho térmico de edificações 43
Azimute = 10o
Altura solar = 40o
Figura 58. Diagrama solar para Florianópolis (latitude 27o Sul), projeção estereográfica.
3.3 GEOMETRIA SOLAR
A altura solar e o azimute são as informações necessárias para projetar uma sombra em
uma determinada hora. Desta forma, é possível controlar a implantação de uma piscina, ou
mesmo de uma edificação, em um terreno, para que não seja sombreada pelo entorno.
A Figura 59 mostra um exemplo da sombra de um poste (AO) no piso, ou seja, de uma
reta em um plano horizontal. O azimute (a) é identificado a partir do Norte. Sobre o plano da
linha do azimute, é encontrada a altura solar (h). Uma reta paralela a OH é traçada sobre o
ponto A. O encontro desta paralela com uma paralela à linha do azimute, ou o encontro desta
paralela com a própria linha do azimute (AzO) gera o ponto A’, que é a projeção do ponto A
na altura solar h e no azimute a. A sombra do poste é a reta A’O.

5. Desempenho térmico de edificações 44
O N
H
A
a
h
A’
O Az
S L
Figura 59: Sombra de um poste no piso.
A Figura 60 mostra a construção da sombra de um muro sobre um plano vertical.
Considere o muro ABCD. Centralizando o ponto C sobre na origem, o azimute (a) é
identificado a partir do Norte. No plano que a linha do azimute (AzC) faz com a vertical, é
traçada a altura solar (h). A reta encontrada (CH) é a direção da radiação solar, cuja paralela
deve passar sobre os vértices A e B. Sobre os vértices D e C é traçada uma reta paralela a
AzC, já que estes pontos se encontram no plano do observador. Os pontos encontrados são A’
e B’, no plano vertical, e C’ e D’ na linha de terra da vista em épura (linha comum ao plano
vertical e horizontal). A sombra no plano horizontal é formada pelo plano D’C’CD, enquanto
a sombra no plano vertical é formada pelo plano A’B’C’D’. Os pontos C” e D” seriam as
projeções dos vértices A e B no piso caso não existisse o plano vertical.
O N
H
a
B
B’ h
C’’
C’
A’ A C Az
D’’
D’ D
S L
Figura 60: Sombra de um muro em no piso e na parede.
O princípio para sombras de um volume é o mesmo. A sombra de uma edificação é
construída ao traçar as projeções de seus vértices, que depois são ligados formando as arestas
da sombra projetada no plano horizontal. A Figura 61 mostra o processo, com o ponto C na

6. Desempenho térmico de edificações 45
origem. A partir da origem, são encontrados o azimute (a) e a altura solar (h). As paralelas à
direção do sol (CH) passando pelos vértices do volume são as retas AA’, BB’, B1B1’ e
A1A1’. O encontro destas com as retas paralelas à direção do azimute (AzC, direção do sol no
plano horizontal) são as sombras das arestas verticais dos volumes. A sombra do volume é a
união das arestas, sendo então formada pelo polígono C B’A’A1’D1. A projeção da aresta
B1C1, formada pela reta B1’C1, está na área de sombra e, portanto, não limita a sombra do
volume.
O N
H
B
h
a
B’
A C B1 Az
A’ B1
D
A1 C1
D1
A1’
S L
Figura 61: Sombra de uma caixa (representando uma edificação simplificada) no
piso.
3.4 TRANSFERIDOR DE ÂNGULOS
Para facilitar o traçado de máscaras deve-se utilizar o transferidor de ângulos
apresentado na Figura 62.
o
90o
80 80o
70o 70o
60o 60o
80o
50o 50o
70o
40o 40o
60o
30o
50o 30o
20o 40o 20o
30o
10o 20o 10o
10o
Figura 62. Transferidor de ângulos.

7. Desempenho térmico de edificações 46
3.5 ANÁLISE DE PROTEÇÕES SOLARES
Entendido o movimento aparente do sol percebido por um observador na Terra, pode-
se utilizar este conhecimento para o traçado de proteções solares (brises) que impeçam a
entrada de raios solares no interior do ambiente durante as horas do dia e os meses do ano em
que se deseja esta proteção.
O tipo de brise e suas dimensões são função da eficiência desejada. Portanto, um brise
será considerado eficiente quando impedir a entrada de raios solares no período desejado.
3.5.1 Traçado de máscaras
Para projetar proteções solares, a segunda informação que deve ser conhecida é o tipo
de mascaramento que cada tipo de brise proporciona. Portanto, o traçado de máscaras é a
ferramenta utilizada no projeto de proteções solares.
3.5.2 Brise horizontal infinito
Os brises horizontais
impedem a entrada dos raios
solares através da abertura a partir
do ângulo de altitude solar. O
traçado do mascaramento
proporcionado por este brise é
determinado em função do ângulo
α e é apresentado na Figura 63.
Figura 63. Mascaramento proporcionado pelo brise horizontal infinito.
Pode-se perceber que há incidência do sol no interior do ambiente apenas quando o
seu ângulo de altitude estiver entre a linha do horizonte e o ângulo α.

8. Desempenho térmico de edificações 47
3.5.3 Brise vertical infinito
Os brises verticais impedem a entrada
dos raios solares através da abertura a partir
do ângulo de azimute solar. O traçado do
mascaramento proporcionado por este brise é
determinado em função do ângulo β e é
apresentado na Figura64.
Figura 64. Mascaramento proporcionado pelo brise vertical infinito.
Neste caso, a incidência de raios solares no ambiente ocorre quando o ângulo de
azimute solar está entre os dois ângulos β determinados.
Como em situações reais é difícil a existência de brises que podem ser considerados
infinitos, surge a necessidade de definição de um terceiro ângulo, o γ. Este ângulo limita o
sombreamento produzido pelos ângulos α e β.

9. Desempenho térmico de edificações 48
3.5.4 Brise horizontal finito
Este tipo de brise tem a sua eficiência
limitada pois a sua projeção lateral é limitada
pelos ângulos γ, como mostra a Figura65.
Figura 65. Mascaramento proporcionado pelo brise horizontal finito.
3.5.5 Brise vertical finito
Para o brise vertical o sombreamento
produzido pelos ângulos β será limitado pelos
ângulos γ, como mostra a Figura 66.

10. Desempenho térmico de edificações 49
Figura 66. Mascaramento proporcionado pelo brise vertical finito.
3.5.6 Brises mistos
Através do mascaramento produzido pelos quatro tipos básicos de brises apresentados
anteriormente pode-se determinar o mascaramento para qualquer tipo de brise com diferentes
combinações de brises horizontais e verticais, conforme mostra a Figura67.
Figura 67. Brises mistos.
3.6 O PROGRAMA SOL-AR
O programa Sol-Ar, desenvolvido pelo LabEEE, é uma ferramenta para projeto de proteções
solares. Ele traça a máscara de sombra sobre a carta solar dados os ângulos α, β e γ (Figura
68). Indica também as temperaturas do arquivo TRY para cada localidade cadastrada (Figura
69) e fornece a Rosa dos Ventos do TRY (Figura 70).
Através do Sol-Ar, é possível traçar a máscara desejada para, posteriormente, partir para o
projeto das proteções solares.

11. Desempenho térmico de edificações 50
Figura 68: Carta solar para a latitude de Florianópolis e transferidor auxiliar com
máscara de proteção solar orientada a 20o do programa Sol-Ar.
Figura 69: Temperaturas horárias do primeiro semestre do TRY de Florianópolis (1963)
do programa Sol-Ar.

12. Desempenho térmico de edificações 51
Figura 70: Freqüência de ocorrência do vento do TRY de Florianópolis (1963) do
programa Sol-Ar.