Heliodon - software de simulació solar

Heliodon és un software de simulació Solar (radiació solar, il·luminació natural) en entorns urbans. Ens ajuda a entendre la interacció del sol amb el nostre cas d’estudi (ja sigui el nostre edifici, una superfície dins el nostre edifici o una ciutat sencera).

A mode d'exemple s'ha definit com a geometria una part del carrer Riu Güell, de Girona. (com es pot veure en la imatge inferior s'ha utilitzat com a plantilla una imatge extreta del Google Maps).

Com es pot veure en la captura de pantalla anterior, l'entorn del programa es divideix en 3 parts:

Espai 1D: ens mostra el diagrama solar del punt d'observació definit.

Espai 2D: és en aquest espai on realment interactuem amb el programa definint la geometria a estudiar, ubicant "l'observador", etc..

Espai 3D: visualitzem l'entorn 3D definit, ombres projectades,etc..

Les úniques dades que ens demana el programa són:

Ubicació del projecte
Per tal de definir correctament la trajectòria solar, el programa consta amb una base de dades amb les principals ciutats, en el cas de que ens trobem fora d’aquesta base de dades, podem afegir una nova localització (introduint-la per coordenades).

Geometria del projecte
El programa consta d'un mòdul de definició geomètrica molt fàcil d’utilitzar que ens permetrà definir, en la gran majoria de casos, el nostre edifici i els diferents obstacles que l’afecten. D' banda, per a geometries complicades o models amb molts objectes (la ciutat de Girona, per exemple) el programa permet importar models 3D en format .STL .
Val a dir que els dos tipus d’introducció geomètrica es poden combinar, podem “entrar” el nostre edifici al software des d’un model .STL (molt detallat), i en canvi definir els edificis veïns amb el mòdul simplificat del programa.

Període de càlcul:
Gràcies a un menú molt gràfic podem definir el període de l’estudi que volem realitzar (un dia, una setmana, estiu, hivern, un any,etc..)

Punt d’observació:
Bàsicament amb el cursor del ratolí definirem la posició del punt de càlcul.

Mallats:
El programa permet mallar les diferents superfícies que formen la nostra geometria (parets, cobertes, el pla del terreny, etc..). Gràcies al mallat, el programa ens donarà resultats sobre tota la superfície; ja sigui en forma de valors, com en mapes de colors.

Resultats:
Tot i que el programa permet multitud de càlculs, els resultats que volem destacar són les hores de sol, la radiació solar incident (energia tèrmica) i el percentatge de cel (estretament relacionat amb la il·luminació natural).

Aquests resultats poden ser visualitzats en diferents entorns, dels quals volem destacar:

Diagrama solar amb màscara
Aquest diagrama és molt útil ja que sintetitza molta informació. De manera molt ràpida podem entendre en quins moments de l'any tenim incidència solar en el punt d'observació. Les "màscares" són els obstacles a aquesta incidència (edificis veïns, elevacions en el terreny, ombres pròpies..).

Diagrama Isocrònic "que procedeix a temps iguals"
De forma brillant, els desenvolupadors del software han trobat la manera de "normalitzar" el diagrama solar, és a dir, totes les hores de l'any "ocupen" el mateix espai dins el gràfic. D'aquesta manera es fa molt fàcil comprendre el comportament del nostre model durant l'any.

En la gràfica anterior, podem veure de forma isòcrona (cada quadre de la graella en l'eix de les X equival a una hora) el Flux solar (kW/m2) per al punt d'observació durant tot l'any tenint en compte les ocultacions provocades pels edificis veïns (un de cada color). Un cop més, la sintetització de resultats és molt important.

Diagrama 3D
Es tracta segurament de la part més "visual" del programa, ja que ens permet graficar els resultats de la simulació sobre la pròpia geometria, evidentment en 3 dimensions. Genera gràfics molt atractius i entenedors, perfectes per adjuntar als nostres estudis.

Gràfic d'hores d'incidència solar durant un any d'una part del carrer Riu Güell, Girona.

Evolució
Molt útil per veure la evolució dels diferents paràmetres calculats durant el període de càlcul. En la imatge inferior podem veure la radiació solar total (en taronja) i la radiació solar incident al punt d'observació (descomptant pèrdues per ocultacions d'edificis veïns).

Conclusió:

• El software Heliodon té com a gran avantatge la “transparència” en el seu funcionament. Típicament, els softwares de simulació són com "caixes negres", on no podem entendre el funcionament degut a la multitud de paràmetres prefixats. En aquest cas, podem seguir el procés de càlcul, pas a pas, gràcies a la consola d'administrador (que s'obra automàticament a l'iniciar el programa).
• El software és molt més ràpid a l'hora de calcular que els softwares típics de simulació solar.
• L'entorn gràfic ha estat molt treballat, facilitant la comprensió i l'anàlisi dels resultats.
• En definitiva, es tracta d'un software molt pràctic i potent.

Finalment, dir que aquest article resumeix de forma molt breu algunes de les característiques d'aquest software. Per a més informació, o per descarregar el programa en la seva versió de prova, no dubteu en visitar la pàgina dels creadors prement aquí.

Jordi Manich Codina
Enginyer Industrial