Aport solar & umbrire pe fereastra de sud
Secțiune verticală prin fereastră, cu razele de soare trasate la ora aleasă. Poziția soarelui e calculată pentru fiecare zi și oră din an, iar umbra streașinii și a glafului rezultă din geometria reală. Trage de colțul streașinii în desen sau mută glisoarele.
Soarele pe sticlă, pe sezoane
Calculat pentru fiecare zi a anului, la fiecare sfert de oră, cu geometria din desenul de mai sus.
Calculul arată cât soare ajunge pe sticlă într-un an mediu. Nu arată dacă o clădire anume se supraîncălzește. Asta depinde de masa termică, ventilație, umbrirea mobilă, aporturile interne și clima fiecărei luni, și se verifică în PHPP pentru clădirea reală. La casele pasive, primăvara și toamna pot fi perioadele critice, nu doar vara.
Radiația solară pe fațadă, pe localități
O fațadă verticală spre sud primește în România între 1.018 și 1.101 kWh/m² pe an, adică 75–81 % din radiația pe orizontală. În Australia, unde fațada utilă privește spre nord, raportul scade la 62–71 %, pentru că soarele de vară stă aproape de zenit. Apasă pe o localitate ca s-o deschizi în calculator.
| Localitate | Radiație globală pe orizontală kWh/m² an | Pe fațada verticală spre ecuator kWh/m² an | Față de orizontală | Ore cu soare direct* | Temperatură medie ian. / iul. °C | Zile cu media peste 20 °C | Soarele la prânz solstițiu vară / iarnă |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| România · fațadă spre sud | |||||||
| 1.431 | 1.087 | 76 % | 2.531 | -0,4 / 24,5 | 103 | 69,0° / 22,1° | |
| 1.311 | 1.038 | 79 % | 2.252 | -2,2 / 19,8 | 0 | 66,7° / 19,8° | |
| 1.375 | 1.072 | 78 % | 2.186 | 1,1 / 23,7 | 94 | 67,7° / 20,8° | |
| 1.316 | 1.028 | 78 % | 2.474 | -1,7 / 22,8 | 82 | 66,3° / 19,4° | |
| 1.269 | 1.018 | 80 % | 2.393 | -3,7 / 18,0 | 0 | 67,8° / 20,9° | |
| 1.453 | 1.084 | 75 % | 2.692 | 2,6 / 23,9 | 99 | 69,3° / 22,4° | |
| 1.303 | 1.045 | 80 % | 2.138 | -2,3 / 19,4 | 0 | 67,7° / 20,8° | |
| 1.452 | 1.101 | 76 % | 2.668 | 0,1 / 24,8 | 104 | 69,1° / 22,3° | |
| 1.358 | 1.096 | 81 % | 2.565 | -1,0 / 21,2 | 57 | 68,3° / 21,4° | |
| Australia · fațadă spre nord | |||||||
| 1.720 | 1.226 | 71 % | 3.440 | 22,5 / 13,6 | 129 | 79,5° / 32,7° | |
| 1.612 | 1.149 | 71 % | 3.443 | 20,3 / 9,6 | 28 | 75,6° / 28,7° | |
| 1.805 | 1.113 | 62 % | 3.652 | 24,5 / 15,3 | 201 | 85,9° / 39,1° | |
| 1.970 | 1.214 | 62 % | 3.771 | 25,0 / 13,0 | 150 | 81,5° / 34,6° | |
| 1.807 | 1.201 | 66 % | 3.650 | 21,0 / 9,1 | 48 | 78,5° / 31,6° | |
| 1.832 | 1.132 | 62 % | 3.688 | 23,7 / 15,1 | 182 | 85,4° / 38,5° | |
Fațadă verticală fără umbrire, cu radiație directă, difuză și reflectată de sol (albedo 0,2). Date climatice: PVGIS © Uniunea Europeană, 2001–2026. *Ore cu radiație directă de peste 120 W/m², estimate din date satelitare; pot fi mai multe decât cele măsurate la stațiile meteo.
Soarele, streașina și fereastra
Cât soare primește o fațadă de sud în România?
În medie, între 1.018 kWh/m² pe an (Brașov) și 1.101 kWh/m² (Craiova) pe o fațadă verticală spre sud, fără umbrire, adică 75–81 % din radiația care cade pe o suprafață orizontală. Valorile pentru fiecare localitate sunt în tabelul de mai sus.
Ce este unghiul de profil Ω?
Este unghiul razei de soare văzut în secțiunea verticală prin fereastră: tan Ω = tan α / cos Δ, unde α este înălțimea soarelui, iar Δ diferența dintre direcția soarelui și direcția fațadei. O streașină continuă umbrește complet sticla atunci când Ω depășește unghiul dintre muchia streașinii și partea de jos a sticlei.
De ce intră căldură vara chiar dacă streașina oprește soarele direct?
Prin lumina difuză de pe cer și prin cea reflectată de sol, pe care streașina le oprește doar parțial. Pentru fereastra din exemplu (4,0 × 1,6 m, streașină de 1,5 m, Cornu de Jos), 99 % din aportul solar din iunie–august este lumină difuză.
De ce contează primăvara și toamna la casele pasive?
La echinocții, soarele de la prânz urcă la aproximativ 45° la latitudinea României și trece pe sub streașinile dimensionate pentru soarele de vară. În exemplul calculatorului, toamna aduce prin sticlă 498 kWh, aproape dublu față de vară (261 kWh). Dacă acest aport duce la supraîncălzire depinde de clădire și se verifică în PHPP.
Contează lungimea streașinii, nu doar adâncimea?
Da. Dimineața și după-amiaza soarele vine din lateral și trece pe lângă capetele unei streașini scurte. Pentru o fereastră de 1,6 × 2,0 m cu streașină de 0,8 m în București, o streașină cât fereastra lasă să treacă vara 68 % din soare, iar una continuă 56 %.
Ce se schimbă în emisfera sudică?
Fereastra care captează soarele privește spre nord, vara cade în decembrie–februarie, iar solstițiile se inversează. În Sydney, soarele de la prânz urcă la 79,5° pe 21 decembrie și coboară la 32,7° pe 21 iunie. În Australia, o fațadă verticală spre nord primește doar 62–71 % din radiația orizontală, pentru că soarele de vară este aproape de zenit.
De unde provin datele și cât de precise sunt?
Din PVGIS, serviciul Comisiei Europene: media anilor 2005–2023, oră cu oră, pentru fiecare localitate. Comparat cu valorile PVGIS pentru o fațadă verticală, calculul diferă cu cel mult 6–7 % pe lună (București, Cluj-Napoca, Sydney). Calculatorul este o estimare preliminară și nu înlocuiește un calcul PHPP.
Cum am făcut calculul
Calculatorul urmărește soarele la fiecare 15 minute, în fiecare zi a anului, proiectează umbra streașinii și a glafurilor pe sticlă și folosește clima medie 2005–2023 a fiecărei localități. În localitățile verificate, rezultatul diferă cu mai puțin de 4 % pe an față de valorile oficiale PVGIS pentru fațade verticale.
-
Poziția soarelui
Ecuațiile NOAA pentru poziția soarelui, calculate pentru anul 2026 la ora locală a fiecărui oraș, cu trecerea la ora de vară. Fațada privește spre ecuator: spre sud în România, spre nord în Australia.
-
Clima locului
Ziua medie a fiecărei luni, oră cu oră, din media anilor 2005–2023: radiație directă, radiație difuză și temperatura aerului. Pentru România datele vin din observații satelitare (SARAH-3), pentru Australia din reanaliza ERA5.
Surse: PVGIS · ERA5, Copernicus
-
Umbra pe sticlă
Sticla e împărțită în 24 de benzi orizontale. Pentru fiecare bandă se verifică dacă raza de soare e oprită de streașină, centrată pe fereastră și cu lungimea aleasă, sau de glafurile de sus și din lateral. Desenul arată secțiunea prin axul ferestrei, iar vederea din exterior arată umbra pe toată sticla.
-
Lumina difuză
Modelul Hay–Davies împarte cerul în zona luminoasă din jurul soarelui, umbrită de streașină la fel ca soarele, și restul cerului, din care sticla vede doar partea neacoperită de streașină. Lumina reflectată de sol folosește un albedo de 0,2 (iarbă, pietriș).
Referință: Hay și Davies (1980), descris în documentația pvlib
-
Căldura nedorită
Aportul solar din zilele în care temperatura medie exterioară trece de 20 °C. Temperatura zilnică e interpolată din mediile lunare PVGIS. Calculul arată cantitatea de căldură, nu dacă o anumită clădire se supraîncălzește.
Cât de precis este
Comparat cu valorile PVGIS pentru o fațadă verticală orientată spre ecuator, fără umbrire:
| Localitate | Diferență pe an | Maxim pe lună |
|---|---|---|
| București, fațadă sud | −3,5 % | 6 % |
| Cluj-Napoca, fațadă sud | −3,1 % | 5 % |
| Sydney, fațadă nord | −3,3 % | 7 % |
Limite
- Valoarea g e considerată constantă la orice unghi și pentru lumina difuză.
- Partea de cer văzută de sticlă e calculată ca pentru o streașină continuă, deci la streașinile scurte lumina difuză e ușor subestimată.
- Orele de soare sunt estimate din date satelitare și pot fi mai multe decât cele măsurate la stațiile meteo.
- Pentru coordonate proprii nu există date climatice: calculul folosește cerul senin (model ASHRAE), deci o limită superioară.
- Este o estimare de proiectare preliminară, nu un calcul PHPP.
Surse
- PVGIS, Centrul Comun de Cercetare al Comisiei Europene
- NOAA Solar Calculator, Global Monitoring Laboratory
- SARAH-3, EUMETSAT CM SAF
- ERA5, Copernicus Climate Change Service
- ASHRAE Handbook — Fundamentals, model de cer senin
- Passivhaus Institut, Darmstadt
Calcul și text: SEMPER SUPRA INITIATIVE S.R.L. · Date climatice: PVGIS © Uniunea Europeană, 2001–2026.