Building cluster and shading in urban canyon for hot dry climate - Part 1: Air and surface temperature measurements

Under low latitude conditions, minimization of solar radiation within the urban environment may often be a desirable criterion in urban design. The dominance of the direct component of the global solar irradiance under clear high sun conditions requires that the street solar access must be small. It is well known that the size and proportion of open spaces has a great influence on the urban microclimate This paper is directed towards finding the interaction between urban canyon geometry and incident solar radiation. The effect of building height and street width on the shading of the street surfaces and ground for different orientations have been examined and evaluated. It is aimed to explore the extent to which these parameters affect the temperature in the street. This work is based on air and surface temperature measurements taken in different urban street canyons in EL-Oued City (hot and and climate), Algeria. In general, the results show that there are less air temperature variations compared to the surface temperature which really depends on the street geometry and sky view factor. In other words, there is a big correlation between the street geometry, sky view factor and surface temperatures.

Building cluster and shading in urban canyon for hot dry climate Part 2: Shading simulations

Under low latitude conditions, minimisation of solar irradiance within the urban environment may often be an important criterion in urban design. This can be achieved when the obstruction angle is large (high H/W ratio, H = height, W = width). Solar access to streets can always be decreased by increasing H/W to larger values. It is shown in this paper that the street canyon orientation (and not only the H/W ratio) has a considerable effect on solar shading and urban microclimate. The paper demonstrates through a series of shading simulation and temperature measurements that a number of useful relationships can be developed between the geometry and the microclimate of urban street canyons. These relationships are potentially helpful to assist in the formulation of urban design guidelines governing street dimensions and orientations for use by urban designers.

Applying GIS tools for analysing urban thermal environment

A methodology for analyzing the solar access and its influence on both air temperature and thermal comfort of the urban environment was here developed by applying the potentiality of GIS tools. Urban canyons in a specific area of a Brazilian medium sized city were studied. First, a computational algorithm was applied in order to allow the determination of sky view factors (SVF) and sun-paths in urban canyons. Then, air temperatures in 40 measurement points were collected within the study area. Solar radiation values of these canyons were determined and subsequently stored in a GIS database. The creation of thermal maps for the whole neighbourhood was possible due to a statistical treatment of the data, by promoting the interpolation of values. All data could then be spatially cross-examined. In addition, thermal comfort maps for summer and winter periods were generated. The methodology allowed the identification of thermal tendencies within the neighbourhood, what can be useful in the conception of guidelines for urban planning purposes.

Estudo morfofisiológico e anatômico de dois genótipos de cacaueiro (Theobroma cacao L.) submetidos a diferentes condições de radiação solar

A luminosidade desponta como um dos fatores abióticos de maior importância no estabelecimento das plantas, podendo ocasionar alterações a nível fisiológico e anatômico, interferindo diretamente no desenvolvimento das mesmas e consequentemente, sua produtividade. O cacaueiro (Theobroma cacao – Malvaceae) possui grande interesse econômico devido à utilização de suas sementes para produção de manteiga de cacau e chocolate. Neste sentido, o objetivo deste trabalho foi comparar características fisiológicas e anatômicas de dois genótipos de cacaueiro (PH 16 e IPIRANGA 01), submetidos a diferentes condições de radiação solar de modo a inferir a respeito das condições de luminosidade mais favoráveis ao desenvolvimento dos mesmos. Foram realizadas análises de crescimento, teor de pigmentos, trocas gasosas e anatômicas caulinares e foliares. O delineamento experimental foi em Blocos casualizados (DBC), com 4 repetições em arranjo fatorial 2 x 5, constituído de dois genótipos e 5 níveis de luminosidade (0% - pleno sol -, 18%, 30%, 50% e 80% de sombreamento), totalizando 40 parcelas com 10 plantas cada. Os dados obtidos foram submetidos à análise de variância e regressão. Os resultados de crescimento indicam maior adaptação, de ambos os genótipos, em condições de irradiância alta a moderada. O índice de qualidade de Dickson demonstrou maior capacidade de sobrevivência em condições de campo a níveis altos de irradiância para o genótipo PH 16 e a níveis de irradiância moderada para IPIRANGA 01. Os teores de pigmentos fotossintetizantes de IPIRANGA 01 mostram-se mais elevados na condição de 30% de sombreamento, enquanto que, para PH 16 os maiores teores foram observados em 50% de sombreamento. Ambos os genótipos demonstraram altas taxas de A, Ci, E, A/E, A/Gs e A/Ci, sob elevadas irradiâncias, assim como adaptações anatômicas caulinares e foliares a maiores luminosidades, tais como, maior espessamento do limbo foliar, parênquima paliçádico, esponjoso, limbo foliar, epiderme adaxial e densidade estomática, além de maior densidade e frequência de elementos de vaso e espessura do xilema secundário. Os genótipos PH 16 e IPIRANGA 01 apresentaram uma grande plasticidade em relação aos diferentes níveis de irradiância, no entanto, constatou-se que PH 16 apresentou melhor desempenho sob condições de alta irradiância, como as obtidas nos tratamentos a pleno sol e 18% de sombreamento, enquanto que, IPIRANGA 01 mostrou-se mais adaptado sob sombreamento moderado, a 30% de sombra.

Centre d’Assistència Primària, Aparcament i Urbanització exterior al solar d'equipament Can Bruguera, Vilassar de Dalt

Award-winning

The first SEPServer event catalogue 68-MeV solar proton events observed at 1 AU in 1996-2010

SEPServer is a three-year collaborative project funded by the seventh framework programme (FP7-SPACE) of the European Union. The objective of the project is to provide access to state-of-the-art observations and analysis tools for the scientific community on solar energetic particle (SEP) events and related electromagnetic (EM) emissions. The project will eventually lead to better understanding of the particle acceleration and transport processes at the Sun and in the inner heliosphere. These processes lead to SEP events that form one of the key elements of space weather. In this paper we present the first results from the systematic analysis work performed on the following datasets: SOHO/ERNE, SOHO/EPHIN, ACE/EPAM, Wind/WAVES and GOES X-rays. A catalogue of SEP events at 1 AU, with complete coverage over solar cycle 23, based on high-energy (~68-MeV) protons from SOHO/ERNE and electron recordings of the events by SOHO/EPHIN and ACE/EPAM are presented. A total of 115 energetic particle events have been identified and analysed using velocity dispersion analysis (VDA) for protons and time-shifting analysis (TSA) for electrons and protons in order to infer the SEP release times at the Sun. EM observations during the times of the SEP event onset have been gathered and compared to the release time estimates of particles. Data from those events that occurred during the European day-time, i.e., those that also have observations from ground-based observatories included in SEPServer, are listed and a preliminary analysis of their associations is presented. We find that VDA results for protons can be a useful tool for the analysis of proton release times, but if the derived proton path length is out of a range of 1 AU < s[3 AU, the result of the analysis may be compromised, as indicated by the anti-correlation of the derived path length and release time delay from the asso ciated X-ray flare. The average path length derived from VDA is about 1.9 times the nominal length of the spiral magnetic field line. This implies that the path length of first-arriving MeV to deka-MeV protons is affected by interplanetary scattering. TSA of near-relativistic electrons results in a release time that shows significant scatter with respect to the EM emissions but with a trend of being delayed more with increasing distance between the flare and the nominal footpoint of the Earth-connected field line.

The Solar Stormwatch CME catalogue: results from the first space weather citizen science project

Solar Stormwatch was the first space weather citizen science project, the aim of which was to identify and track coronal mass ejections (CMEs) observed by the Heliospheric Imagers aboard the STEREO satellites. The project has now been running for approximately 4 years, with input from >16000 citizen scientists, resulting in a dataset of >38000 time-elongation profiles of CME trajectories, observed over 18 pre-selected position angles. We present our method for reducing this data set into aCME catalogue. The resulting catalogue consists of 144 CMEs over the period January-2007 to February-2010, of which 110 were observed by STEREO-A and 77 were observed by STEREO-B. For each CME, the time-elongation profiles generated by the citizen scientists are averaged into a consensus profile along each position angle that the event was tracked. We consider this catalogue to be unique, being at present the only citizen science generated CME catalogue, tracking CMEs over an elongation range of 4 degrees out to a maximum of approximately 70 degrees. Using single spacecraft fitting techniques, we estimate the speed, direction, solar source region and latitudinal width of each CME. This shows that, at present, the Solar Stormwatch catalogue (which covers only solar minimum years) contains almost exclusively slow CMEs, with a mean speed of approximately 350 kms−1. The full catalogue is available for public access at www.met.reading.ac.uk/spate/stormwatch. This includes, for each event, the unprocessed time-elongation profiles generated by Solar Stormwatch, the consensus time-elongation profiles and a set of summary plots, as well as the estimated CME properties.

Radiação solar direta em Porto Alegre

Neste trabalho foi calculada teoricamente a radiação solar direta normal para Porto Alegre e vizinhanças. Para tal fim foi feito um levantamento da insolação horária em Porto Alegre, entre os anos de 1968 a 1982 e, a partir destes como não se dispunha de dados experimentais, calculou-se a radiação solar global efetiva, com o auxílio de uma expressão do tipo Angstrom. A posse destes dados permitiu calcular a radiação direta normal, que se apresenta em forma de tabelas e gráficas. Como um resultado adicional, calculou-se a percentagem de dias aproveitáveis ou não para distintas hipóteses de uso da Energia Solar. Com o intuito de comprovar a validade dos cálculos desenvolvidos, compararam-se os dados de radiação difusa, calculados a partir dos de direta normal, com os obtidos por outras teorias.

Construcao e calibracao de sensores termoeletricos para a medida da radiacao solar

Neste trabalho experimental, apresenta-se várias propostas para a construção de sensores termoelétricos para a medida da radiação solar. 0s sensores construídos segundo estas propostas obedecem 4 configurações geométricas, e têm seus princípios de funcionamento de acordo com dois sistemas: Preto e Branco e de Grande Capacidade Calorífica. 0s materiais utilizados são facilmente encontrados no mercado brasileiro, e a técnica de construção é simples e assegura a reprodutibilidade dos instrumentos. Uma das grandes vantagens oferecidas por alguns destes instrumentos é a possibilidade da utilização de instrumentos auxliares de leitura, baratos e comuns no mercado brasileiro. Enfim, os instrumentos construídos para este trabalho são considerados bons, fornecem um sinal de saída alto e um custo relativamente baixo, quando comparado aos instrumentos importados.

Caracterização da distribuição de intensidade da radiação solar difusa

A proposta deste trabalho é caracterizar a distribuição de intensidade da radiação solar difusa. sob diferentes condições de nebulosidade, através da análise de imagens monocromáticas do hemisfério celeste e das correspondentes medidas da irradiância solar difusa. O sistema experimental tem como elementos principais uma câmera CCD monocromática. empregada na aquisição de imagens e um piranômetro, que realiza medidas de irradiância difusa. Tanto a câmera CCD quanto o piranômetro empregam anéis de sombra com as mesmas dimensões. Desta fonna. os equipamentos bloqueiam a mesma região correspondente ao caminho do Sol. O piranômetro também emprega um aro horizontal que bloqueia a irradiância difusa da região do hemisfério celeste, cuja altitude é inferior a 25°, tornando o seu ângulo de visão igual ao da câmera CCD. Um processo de análise permitiu reduzir os IÚveis de cinza da imagem original, que passaram de 256 para apenas 16 IÚveis.Determinou-se o ângulo sólido de cada pixel em função de sua distância ao centro da imagem. O ângulo sólido de toda a imagem foi calculado pela soma do ângulo sólido de cada pixel que compõe a imagem Determinaram-se mapas de distribuição de intensidade relativa. obtidos pela razão entre os valores de intensidade do cinza. observados para os pixels que compõem uma certa região, e o valor de intensidade do cinza do pixel que pertence à região que compreende o zênite. Estes mapas estão também relacionados à distribuição de luminância no hemisfério celestes. Também se determinaram as distribuições de intensidade direcional da radiação difusa. usando toda a infonnação dispoIÚvel associada a cada imagem. Os valores de intensidade direcional são calculados em função da irradiância difusa medida. do ângulo sólido de cada região e de características da imagem. Estes mapas fornecem infonnações mais completas sobre a distribuição de intensidade energética. A partir das características da imagem, estimou-se o índice de nebulosidade para imagens que correspondem à condição de céu parcialmente nublado. O índice de nebulosidade é calculado pela razão entre o ângulo sólido da região que corresponde às nuvens e o ângulo sólido total da imagem.

Contribuição ao estudo da viabilidade da cura do concreto por energia solar

O presente trabalho visou a utilização da energia solar na cura de pré-fabricados de concreto. Para tanto, foi utilizado dois modelos. O primeiro modelo constou da utilização de coletores solares planos, ligados até uma câmara de cura por um sistema de dutos; A radiação direta do sol incide sobre os coletores, que acumulam energia, que é removida pela água que circula pelos mesmos, levando essa energia através do sistema de distribuição (dutos) até a câmara de cura; Essa câmara, possui uma pista metálica em sua base, onde a energia é cedida para os pré-fabricados de concreto; Esse ciclo de captação distribuição e consumo é repetido a cada hora do dia, onde há radiação solar; Um segundo modelo constou de uma heliocâmara, princípio de um destilador solar convencional, onde a radiação incide diretamente sobre a câmara de cura; A radiação, penetra pela cobertura e forma-se um efeito estufa no interior da câmara, aquecendo seu interior e consequentemente os pré-fabricados de concreto; Avaliou-se os dois sistemas para as estações de verão e inverno na cidade de Porto Alegre (dias típicos) e concluiu-se que para o verão, tanto o sistema com coletores solares quanto o sistema com heliocâmaras poderão ser utilizados. No período de inverno, nenhum destes sistemas serão satisfatórios, porém suas utilizações serão viáveis em conjunto com uma fonte de energia alternativa; A energia solar constitui-se assim numa importante fonte de energia a ser utilizada em pré-fabricados de concreto.

Desenvolvimento de um programa de simulação computacional de sistemas de aquecimento solar para água

Esta Tese apresenta uma análise do comportamento térmico de um sistema de aquecimento solar operando por termossifão. Neste tipo de sistema o fluido no coletor solar é circulado por convecção natural, que acontece devido à diferença de massa específica da água ao longo circuito. Nestes sistemas a vazão mássica varia ao longo do dia e do ano, dependendo, dentre outros fatores, da irradiância solar absorvida, do perfil de temperaturas da água no sistema, da geometria, do volume e do perfil de demanda de água quente. Para uma avaliação detalhada do comportamento térmico de aquecedores solares operando por termossifão foram realizados ensaios experimentais e cálculos teóricos. Os resultados dos experimentos concordaram com aqueles apresentados na literatura e sua análise fundamentou o desenvolvimento do aplicativo TermoSim, um programa de simulação computacional do comportamento térmico de sistemas de aquecimento de água com energia solar. O tratamento matemático adotado no TermoSim compreende a modelagem dos coletores solares de acordo com a teoria de Hottel-Bliss-Whillier. O reservatório térmico é modelado com estratificação térmica, convecção e condução entre as camadas. A vazão mássica é obtida a partir do balanço da quantidade de movimento no circuito. Os modelos matemáticos empregados na construção do aplicativo TermoSim foram validados através do confronto dos resultados simulados com medidas experimentais. Foi demonstrado que a utilização destes modelos é adequada e permite reproduzir com precisão o comportamento térmico dos coletores solares e do reservatório térmico. Além do programa TermoSim, foi também desenvolvido o programa TermoDim, que é uma ferramenta para o dimensionamento de sistemas de aquecimento solar, que requer apenas o conhecimento dos parâmetros geométricos do sistema, dados meteorológicos em média mensal e informação a respeito do volume de demanda. O TermoDim é apropriado para estimar o desempenho de aquecedores solares operando por termossifão com tanques verticais e horizontais. O método de dimensionamento do TermoDim é baseado na correlação para a eficiência média mensal obtida neste trabalho a partir de um grande número de simulações.

Modelos de estimativa de radiação solar para elaboração de mapas solarimétricos

O objetivo fundamental desta dissertação foi desenvolver modelos de estimativa da radiação solar no intuito de complementar a base de dados visando o traçado de mapas de radiação solar para o Rio Grande do Sul. Inicialmente foi realizada uma pesquisa na literatura sobre as metodologias desenvolvidas para a estimativa da radiação solar para locais onde inexistem dados medidos desta variável. Foi feito um levantamento das técnicas estatísticas utilizadas na previsão de valores de variáveis. As metodologias pesquisadas foram aplicadas ao banco de dados SAMSON (Solar and Meteorological Surface Observational Network). Entre as variáveis deste banco de dados estão a radiação solar, a umidade relativa, a temperatura, a latitude, a altitude e a nebulosidade. A metodologia dos modelos de estimativa aplicada neste trabalho baseia-se no Método dos Mínimos Quadrados. Foram realizadas correlações mensais e anuais entre as variáveis acima citadas e seus resultados validados através de validação cruzada. Resultou apropriada, na disponibilidade de dados climatológicos, a aplicação de modelos com parâmetros mensais de regressão linear múltipla envolvendo as variáveis explicativas: insolação, temperatura média e umidade relativa. Este modelo, entre outros, foi aplicado aos dados do Rio Grande do Sul. A metodologia acima descrita aplicada aos dados medidos no Rio Grande do Sul, resultou eficaz. Foram pesquisadas técnicas de interpolação para traçado de mapas e estabelecidas regras para o traçado dos mesmos. Foram utilizados dados periféricos para a Argentina, Uruguai e Santa Catarina. Foram feitos mapas mensais de médias mensais de radiação solar global horizontal diária bem como um mapa da média anual de radiação solar global horizontal diária. Observou-se que o modelo de Ångström–Prescott apresenta bons resultados quando se dispõe apenas da insolação Os mapas serão úteis para a pesquisa e implementação de sistemas empregando Energia Solar no Estado do Rio Grande do Sul. Finalmente, a principal conclusão é a de que modelos de correlações obtidos com dados de cada mês e produzindo parâmetros mensais são mais adequados do que um único modelo de correlação com parâmetros de validade anual utilizado nas estimativas mensais.